SE468351B - Foerfarande foer akustisk isolering av skrov och spant hos undervattenskroppar - Google Patents

Description

Teágêéâskššaígrund. Äz En aktiv sonar arbetar vanligen med sä hög effekt att stör- ningarna utgörs av enbart reverberation (scattering).

Störningar i form av sjöbrus ligger härvid pä en avsevärt lägre nivä än yt- och bottenreverberationen.

För signaler, som i huvudsak utsänds horisontellt, erhäl- les enkla matematiska beskrivningar av reverberations- geometrin, vilket i sin tur leder till en enkel och över- skadlig form pa den s k sonarekvationen. Den kan presen- teras som sonarräckvidden mot ett mal med given mälstyrka i en given reverberationsmilåo. 2 0.l'(H-Sy) A :I l m 2'w'l0 r :- e -1 c :I 1500 m/s sR'c'o~A H sonarsignalens bandbredd i Hz H mälets mälstyrka i dB rel siär med 2 m radie Sy scatterstyrka i dB hos yta eller botten 9 sonarsystemets lobvidd i radianer SR signal/reverberationskvot i I/W (typiskt värde pä SR är 10 U/U) Scatterstyrkan Sy är bestämd av naturen och ligger oEta.i intervallet -40 till -20 dB. ~ hälsyrkan M är cza 20 dB för en typisk östersjöubät och c:a 0\dB för en miniubät. rör undervattensíarkoster, som i allt väsentligt begränsas av ytor utan horisontell normal,kan mälstyrkan bli mycket lägre.

Plana, lutande ytor av ubätsstorlek uppvisar mälstyrkor som ligger under -20 dB.

Se läga mälstyrkor innebär drastiska reduktioner av sonar- räckvidden.

I praktiken skärps kraven pä aktiva sonarsystem se mycket att man närmar sig eller överskrider gränsen för det möj- liga. Räckvidden blir skrämmande liten. 3 ' _. 468 a51 Totalreflexion år ett begrepp, som följer av Snells lag för stra1ars'avböjning i grånsytan mellan tva media med olika fashastigheter.

Det år lätt att visa att man kan fu totalreflexion i gröns- ytan vid passage från medium l till medium 2 om ljudhastig- heten i medium 2 år större än i medium l. Totalreflexion sker vid strykande vinklar.

Ubötsskrov och minhölje ör i sitt enklaste utförande ett metallskal. Pa utsidan är det omgivet av vatten, pa insidan har ubatsskrovet luft, vilket är fördelaktigt ur reflexions- synpunkt.

Den sk kritiska vinkeln, vid vilken totalreflexion börjar, blir i en flerskiktsmodell ett komplicerat begrepp pga de interferenser,som uppstar mellan ytligt och djupare liggande reflexer. - Interferensen kan vara konstruktiv eller destruktiv map den önskade reflexionen.

Vid kombinationen vatten - metallplat - luft sker reflexio- nen huvudsakligen mot den innanförliggande luften - om inte spant eller andra konstruktionselement stör bilden.

Diskontinuiteter - vare sig de bestar av spant eller ej - ger upphov till reflexer.

Om diskontinuiteterna har liten rumslig utsträckning kan ljud strula ut i alla riktningar. Sannolikheten för att en del av reflexerna när sonarmottagaren år stor.

Konstruktionsprinciperna för skrov och höljen är saledes enkla: Isolera skrovet/höljet akustiskt från spant eller andra diskontinuiteter med rumsligt utbredda isolatorer.

Detta innefattar givetvis möjligheten att utforma hela höl- jet som en akustisk isolator.

Teoretiska beräkningar visar att det senare alternativet kan realiseras med sandwichkonstruktioner av t ex stal- cellplast-stal.

Enstaka smala minima i reflexionsfaktorn uppstår vid vissa frekvens- och vinkelkombinationer. Minima år smala och gar sällan under värdet 0,99 för effektreflexionsfaktorn.

Problemet är dock inte löst för ubatarnas del. Cellplasten maste tala trycket pà kanske 200 m djup i kombination med en sjunkbombs- eller minexplosion i närheten. De senare ger upphov till tryckchocker pa 20 till 40 MPa under c:a l sek.

Om man avstar fran den akustiska isolationen under chockvà- gens varaktighet kan problemet undertryckas. Det astadkommes med en kombination av pneumatisk akustisk isolation och me- kaniska stoppklackar. Den pneumatiska isolationen trycks samman av chockvagen, men sammantryckningen blir liten pga stoppklackarna.

Pneumatiken maste vara dynamisk i så matto att den (auto- matiskt) kompenserar för ändringar av det hydrostatiska trycket vid olika dykdjup. 468 3551 Tekniskt sett kan isolation och stoppklackar utföras på flera sätt, dock bör man se till att eliminera ljudbryggor mellan skrov och spant bl a vid fixering av spanten i skrovets längd- riktning. Isolationen kan utföras med hjälp av breda, platta högtrycksslangar. De bör tala tryck, som svarar mot minst 200 m vattendjup. m Se Fig 1, där 1 är skrovplaten, 2 stoppklackar, 3 luftfyllda högtrycksslangar, 4 spant och 5 gummiklackar.

Vid en minexplosion trycks skrovplàten mot stoppklackarna 2+5, som tar upp övertrycket.

Fig l är en principskiss. Tryckavlastning kan ske med balkar enligt Fig 1 sàvål tvärs som längs skrovet.

Claims (2)

1. 468 351 Patentkrav. 1. Förfarande för erhällande av läg akustisk mälstyrka hos under- vattenskroppar såsom minor och ubätar KÅNNETECKNAT av att spant och andra konstruktionselement isoleras akustiskt frän under- vattenskroppens hölje med en kombination av luftfyllda akustiska isolatorer och mekaniska stoppklackar, sä utformade att ett akustiskt isolerande luftpaket (3) finns mellan spant (4) (el- ler annat konstruktionselement) och höljet (1) under normala förhällanden, men där luftpaketet (3) trycks samman vid kraftiga tryckökningar frän t ex exploderande sjunkbomber varvid span- ten (4) (konstruktionselementen) tar upp överskottstrycket via stoppklackar (2,5) som vid sammanpressat luftpaket när me- kanisk kontakt med höljet (1).

2. Förfarande enligt patentkrav 1 KÄNNETECKNAT av att det frän spant och konstruktionselement isolerade höljet, som tillsam- mans med den innanför höljet liggande luften ger nåra nog total- reflektion, ges en sädan utformning att kroppen inte uppvisar nägra vertikala sidor vända mot de huvudsakligen horisontellt infallande sonarsignalerna, varvid sonarmälarean kan minskas avsevärt pga att sonarsignalerna givits förutsättningar att reflekteras bort frän sändaren/mottagaren.