RU57645U1

RU57645U1 - ACOUSTIC UNDERWATER ELECTROMAGNETIC RADIATOR

Info

Publication number: RU57645U1
Application number: RU2006117548/22U
Authority: RU
Inventors: Станислав Владимирович Павлов
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2006-10-27

Abstract

Полезная модель относится к области гидроакустики и может быть использована в устройствах излучения низкочастотных гидроакустических сигналов большой мощности, используемых, например, для акустической томографии океана. Излучатель представляет собой устройство, состоящее из корпуса, в одной из сторон которого подвижно и герметично установлена излучающая пластина, соединенная с якорем электромагнита, установленного в корпусе, и двух пружин, соединенных с излучающей пластиной через подшипники качения и установленных в корпусе с возможностью вращения во взаимно противоположных направлениях вокруг осей, расположенных перпендикулярно направлению колебания излучающей пластины, при этом пружины имеют сечение, обеспечивающее заданное изменение жесткости в направлении полоскопараллельного колебания излучающей пластины. Конструкция излучателя позволяет изменять жесткость подвески излучающей пластины от максимума до минимума в разы, тем самым изменяя частоту резонанса колеблющихся масс и, следовательно, излучаемую частоту акустических сигналов излучателя в разы во время его работы.The utility model relates to the field of hydroacoustics and can be used in devices for emitting low-frequency hydroacoustic signals of high power, used, for example, for acoustic tomography of the ocean. The emitter is a device consisting of a housing, on one side of which a radiating plate is movably and hermetically mounted, connected to the armature of an electromagnet installed in the housing, and two springs connected to the radiating plate through rolling bearings and mounted in the housing to rotate mutually opposite directions around the axes located perpendicular to the direction of oscillation of the radiating plate, while the springs have a cross section that provides a given change in stiffness in the direction of half-parallel oscillation of the radiating plate. The design of the emitter allows you to change the stiffness of the suspension of the emitting plate from maximum to minimum at times, thereby changing the resonance frequency of the oscillating masses and, therefore, the radiated frequency of the acoustic signals of the emitter at times during its operation.

Description

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в устройствах излучения низкочастотных гидроакустических сигналов большой мощности, используемых, например, для акустической томографии океана.The invention relates to the field of hydroacoustics and can be used in radiation devices of low-frequency hydroacoustic signals of high power, used, for example, for acoustic tomography of the ocean.

Известен электромагнитный акустический излучатель, включающий корпус, излучающую систему, выполненную в виде несущей на себе ферромагнитный якорь круглой пластины, подвешенной на гибком воротнике к корпусу излучателя. Сердечник и катушка электромагнита установлены в корпусе излучателя. Между якорем и сердечником имеется зазор, позволяющий пластине с якорем колебаться плоскопараллельно под действием магнитного потока в зазоре. (Акустические подводные низкочастотные излучатели. Серия «Библиотека инженера - гидроакустика». А.В.Римкий-Корсаков, В.С.Ямщиков, В.И.Жулин, В.И.Рехман. Л. «Судостроение». 1984. с.104-111).Known electromagnetic acoustic emitter, comprising a housing, a radiating system, made in the form of a ferromagnetic armature bearing a round plate suspended on a flexible collar from the housing of the emitter. The core and coil of the electromagnet are installed in the housing of the emitter. There is a gap between the armature and the core, which allows the plate with the armature to oscillate plane-parallel under the influence of magnetic flux in the gap. (Acoustic underwater low-frequency emitters. Series “Engineer-sonar library”. A.V. Rimky-Korsakov, V. S. Yamshchikov, V. I. Zhulin, V. I. Rekhman. L. “Shipbuilding”. 1984. p. 104-111).

Описанный излучатель работает только на одной резонансной частоте и для ее изменения требуется замена излучающей пластины на пластину с другой жесткостью, что возможно только путем разборки излучателя.The described emitter operates only at one resonant frequency and its change requires the replacement of the emitting plate with a plate with a different stiffness, which is possible only by disassembling the emitter.

Наиболее близким к заявляемому является излучатель, состоящий из двух круглых выгнутых излучающих пластин, подвижно и герметично соединенных между собой через эластичное уплотнение. Внутри объема, образованного пластинами расположен электромагнит. Половинки сердечника электромагнита с заданным зазором между собой закреплены на внутренней стороне излучающих пластин, обеспечивая заданную резонансную частоту излучения. С внешней стороны пластин расположены пружины, жестко закрепленные по центру к центру излучающих пластин, а по периферии между собой. Пружины представляют собой металлические полосы прямоугольного сечения, и предназначены для обеспечения необходимой жесткости подвески излучающих пластин для получения заданной частоты механического резонанса колеблющихся масс. (Пенкин С.И. Разработка низкочастотных излучателей и их применение в технических системах для акустической томографии океана. Сб. Морские технологии. Вып.4. Владивосток: Дальнаука, 2001. с.149-168).Closest to the claimed is a radiator, consisting of two round curved radiating plates, movably and hermetically connected to each other through an elastic seal. An electromagnet is located inside the volume formed by the plates. The halves of the core of the electromagnet with a given gap between each other are fixed on the inner side of the radiating plates, providing a given resonant frequency of radiation. On the outside of the plates are springs, rigidly fixed in the center to the center of the radiating plates, and along the periphery of each other. The springs are metal strips of rectangular cross section, and are designed to provide the necessary stiffness of the suspension of the emitting plates to obtain a given frequency of mechanical resonance of the oscillating masses. (Penkin S.I. Development of low-frequency emitters and their use in technical systems for acoustic tomography of the ocean. Sat. Marine technology. Issue 4. Vladivostok: Dalnauka, 2001. p.149-168).

Однако конструкция известного излучателя позволяет генерировать звук одной частоты с возможностью изменения ее на уровне 0,707, примерно ±15%, от центральной. В известном излучателе для изменения частоты излучения также необходимо изменить However, the design of the known emitter allows you to generate sound of one frequency with the possibility of changing it at the level of 0.707, approximately ± 15%, from the central one. In a known emitter, it is also necessary to change

жесткость подвески излучающих пластин, что возможно только изменив жесткость пружин путем их замены, что требует разборки излучателя.the stiffness of the suspension of the radiating plates, which is possible only by changing the stiffness of the springs by replacing them, which requires disassembling the emitter.

Задача изобретения состоит в возможности изменения во время работы излучателя частоты излучения за счет изменения механического резонанса колеблющихся масс излучателя путем изменения во время работы излучателя жесткости подвески излучающей пластины.The objective of the invention is the possibility of changing during operation of the emitter the frequency of the radiation by changing the mechanical resonance of the oscillating masses of the emitter by changing the stiffness of the suspension of the emitting plate during operation of the emitter.

Поставленная задача решается тем, что излучатель представляет герметичный корпус, содержащий электромагнит, две пружины и излучающую пластину, при этом излучающая пластина подвижно установлена в одной из сторон корпуса и соединена с якорем электромагнита, а пружины установлены с возможностью вращения во взаимно противоположных направлениях вокруг осей, расположенных перпендикулярно направлению колебания излучающей пластины, и связаны с излучающей пластиной через подшипники качения, при этом пружины имеют сечение, обеспечивающее заданное изменение жесткости в направлении полоскопараллельного колебания излучающей пластины.The problem is solved in that the emitter is a sealed enclosure containing an electromagnet, two springs and a radiating plate, while the radiating plate is movably mounted on one side of the housing and connected to the armature of the electromagnet, and the springs are mounted to rotate in mutually opposite directions around the axes, located perpendicular to the direction of oscillation of the radiating plate, and are connected to the radiating plate through rolling bearings, while the springs have a cross section that ensures annoe change in stiffness in the direction poloskoparallelnogo fluctuation of the radiating plate.

Предлагаемая конструкция излучателя позволяет изменять жесткость подвески излучающей пластины от максимума до минимума в несколько раз, тем самым изменяя частоту резонанса колеблющихся масс и, следовательно, излучаемую частоту излучателя в несколько раз во время его работы.The proposed design of the emitter allows you to change the stiffness of the suspension of the emitting plate from maximum to minimum several times, thereby changing the resonance frequency of the oscillating masses and, therefore, the emitted frequency of the emitter several times during its operation.

Схема предлагаемого излучателя изображена на фиг.1, где 1-корпус излучателя, 2-излучающая пластина, 3-пружины, 4-подшипники качения, 5-электромагнит, 6-шестерни, 7-электродвигатель. Пружины 3 на длине «Б» могут иметь любое заданное сечение, например, эллиптическое. На фиг.2 представлено расположение пружин 3 относительно излучающей пластины 2 (поз.«а») и различные положения (поз.«b» и поз.«с») пружин 3 при их вращении во время работы излучателя, при которых жесткость пружин относительно направления колебания излучающей пластины 2 разная, что приводит к изменению жесткости подвески излучающей пластины, то есть механического резонанса излучателя, а следовательно к изменению излучаемой резонансной частоты. На поз.«а» - жесткость пружин максимальна, на поз.«b» она минимальна, а на поз.«с» - промежуточная между максимальной и минимальной.The diagram of the proposed emitter is shown in figure 1, where the 1-body of the emitter, 2-emitting plate, 3-springs, 4-rolling bearings, 5-electromagnet, 6-gears, 7-electric motor. The springs 3 along the length "B" can have any given section, for example, elliptical. Figure 2 shows the location of the springs 3 relative to the radiating plate 2 (pos. "A") and various positions (pos. "B" and pos. "C") of the springs 3 during their rotation during operation of the emitter, in which the stiffness of the springs relative to the oscillation directions of the radiating plate 2 are different, which leads to a change in the stiffness of the suspension of the radiating plate, that is, the mechanical resonance of the emitter, and therefore to a change in the radiated resonant frequency. On pos. “A”, the stiffness of the springs is maximum, on pos. “B” it is minimal, and on pos. “C” it is intermediate between the maximum and minimum.

Вращение пружин обеспечивается за счет установки их в подшипниках качения 4 и вращением, например, с использованием электродвигателя 7 через шестерни 6, как показано на фиг.1.The rotation of the springs is ensured by installing them in the rolling bearings 4 and rotation, for example, using an electric motor 7 through gears 6, as shown in figure 1.

Подвижность излучающей пластины и сохранение при этом герметичности корпуса обеспечивается, например, установкой пластины с использованием эластичного уплотнения.The mobility of the radiating plate and the preservation of the tightness of the housing is ensured, for example, by installing the plate using an elastic seal.

Сечение пружин может быть любой формы и определяется требованиями к частотам излучаемого сигнала.The cross section of the springs can be of any shape and is determined by the requirements for the frequencies of the emitted signal.

Излучатель работает следующим образом.The emitter operates as follows.

При подаче переменного напряжения заданной частоты на электромагнит 5 он приводит в колебание излучающую пластину 2, вследствие чего происходит излучение акустического сигнала в воду. При необходимости изменения частоты излучаемого сигнала пружины 3 приводятся во вращение с помощью электродвигателя 7 через шестерни 6 с любым требуемым режимом их вращения. В результате происходит изменение механического резонанса колеблющихся масс излучателя, что после корректировки частоты подаваемого электрического напряжения на электромагнит, приводит к изменению резонансной частоты излучаемого сигнала без остановки и замены деталей излучателя.When applying an alternating voltage of a given frequency to the electromagnet 5, it oscillates the radiating plate 2, as a result of which the acoustic signal is emitted into the water. If necessary, changes in the frequency of the emitted signal of the spring 3 are rotated using an electric motor 7 through gears 6 with any desired mode of rotation. As a result, there is a change in the mechanical resonance of the oscillating masses of the emitter, which, after adjusting the frequency of the supplied electric voltage to the electromagnet, leads to a change in the resonant frequency of the emitted signal without stopping and replacing the parts of the emitter.

Claims

An acoustic underwater electromagnetic emitter represents a sealed housing containing an electromagnet, two springs and a radiating plate, while the radiating plate is movably mounted on one side of the housing and connected to the armature of the electromagnet, and the springs are mounted for rotation in mutually opposite directions around axes located perpendicular to the direction oscillations of the radiating plate, connected to the radiating plate through rolling bearings and have a cross section that provides a given change ix rigidity in the direction poloskoparallelnogo fluctuation of the radiating plate.