RU168078U1

RU168078U1 - MULTI-ELEMENT MODULE OF THE HYDROACOUSTIC ANTENNA

Info

Publication number: RU168078U1
Application number: RU2016135378U
Authority: RU
Inventors: Анастасия Георгиевна Антонова; Андрей Александрович Горелов
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2017-01-17

Abstract

Полезная модель относится к гидроакустической технике и может быть использована при конструировании гидроакустических антенн. Техническим результатом полезной модели является увеличение однородности заполняющего акустическую часть антенны полимера за счет меньшего количества воздушных полостей и, как следствие, увеличение идентичности характеристик приемных элементов гидроакустической антенны. За счет меньшего размера токоведущих элементов в конструкции гидроакустической антенны есть возможность располагать приемные элементы ближе друг к другу. Также отсутствие жгутов упрощает монтаж пьезокерамических преобразователей к токоведущим элементам. Для обеспечения указанного технического результата в качестве элементов токоведущих линий внутри антенного модуля используется гибкий шлейф, выполненный по технологии изготовления гибких печатных плат. Наилучший результат достигается, если гибкая печатная плата в составе модуля содержит не менее трех токоведущих слоев: экранирующие внешние слои и один или более внутренних токоведущих слоя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to sonar technology and can be used in the design of sonar antennas. The technical result of the utility model is to increase the uniformity of the polymer filling the acoustic part of the antenna due to the smaller number of air cavities and, as a result, increase the identity of the characteristics of the receiving elements of the hydroacoustic antenna. Due to the smaller size of the current-carrying elements in the design of the hydroacoustic antenna, it is possible to place the receiving elements closer to each other. Also, the absence of harnesses simplifies the installation of piezoceramic transducers to live elements. To ensure the specified technical result, a flexible loop made using the technology of manufacturing flexible printed circuit boards is used as elements of current-carrying lines inside the antenna module. The best result is achieved if the flexible printed circuit board as part of the module contains at least three current-carrying layers: screening outer layers and one or more internal current-carrying layers. 1 s.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к гидроакустической технике и может быть использована при конструировании гидроакустических антенн.The utility model relates to sonar technology and can be used in the design of sonar antennas.

Известны многоэлементные модули гидроакустических антенн, содержащие основание, пьезоэлектрические преобразователи, элементы электрической коммутации, крепления [1], [2], [3].Known multi-element modules of hydroacoustic antennas containing a base, piezoelectric transducers, elements of electrical switching, mounting [1], [2], [3].

Недостатком известных модулей является использование в качестве токоведущих элементов внутри конструкции гидроакустических антенн жгутов проводов витых пар, которые имеют ряд особенностей: между жилами таких проводов плохо проникает заливочный полимер, вследствие чего внутри жгута остаются воздушные полости, что может отрицательно сказаться на работе прибора при больших гидростатических давлениях, а также исказить характеристики приемных каналов вследствие отражения сигнала от пузырьков воздуха.A disadvantage of the known modules is the use of twisted pair wire harnesses as hydroconductive antennas inside the construction of wire harnesses, which have a number of features: filling polymer does not penetrate well between the wires, as a result of which air cavities remain inside the harness, which can adversely affect the operation of the device with large hydrostatic pressure, as well as distort the characteristics of the receiving channels due to reflection of the signal from air bubbles.

Блок гидроакустических преобразователей, по существу также являющийся многоэлементным антенным модулем, представленный в известном антенном модуле с цифровым выходом [2], наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и вследствие этого выбран в качестве прототипа.The unit of hydroacoustic transducers, essentially also a multi-element antenna module, presented in the known antenna module with a digital output [2], is closest to the proposed technical essence and, therefore, is selected as a prototype.

Многоэлементный антенный модуль - прототип состоит из 192 изгибных пластинчатых преобразователей биморфного типа, установленных на общем основании, экранирован от воздействия электрической составляющей электромагнитного поля электростатическими экранами и залит эластомером, обеспечивающим его герметизацию.A multi-element antenna module - a prototype consists of 192 bimorph type bending plate transducers mounted on a common base, shielded from the electric component of the electromagnetic field by electrostatic screens and filled with an elastomer, which provides its sealing.

Недостатком известного модуля [2] является наличие внутри акустической части прибора жгутов проводов витых пар, что способствует образованию внутри модуля воздушных полостей.A disadvantage of the known module [2] is the presence of twisted pair wire harnesses inside the acoustic part of the device, which contributes to the formation of air cavities inside the module.

Техническим результатом полезной модели является увеличение однородности заполняющего акустическую часть антенны полимера за счет меньшего количества воздушных полостей и, как следствие, увеличение идентичности характеристик приемных элементов гидроакустической антенны. За счет меньшего размера токоведущих элементов в конструкции гидроакустической антенны есть возможность располагать приемные элементы ближе друг к другу. Также отсутствие жгутов упрощает монтаж пьезокерамических преобразователей к токоведущим элементам.The technical result of the utility model is to increase the uniformity of the polymer filling the acoustic part of the antenna due to the smaller number of air cavities and, as a result, increase the identity of the characteristics of the receiving elements of the hydroacoustic antenna. Due to the smaller size of the current-carrying elements in the design of the hydroacoustic antenna, it is possible to place the receiving elements closer to each other. Also, the absence of harnesses simplifies the installation of piezoceramic transducers to live elements.

Для обеспечения указанного технического результата в многоэлементный модуль гидроакустической антенны, содержащий закрепленные на основании пьезоэлектрические преобразователи, залитые эластомером, в котором размещены электромагнитные экраны и элементы электрической коммутации, введены новые признаки, а именно: элементы электрической коммутации выполнены в виде гибкой печатной платы.To ensure the indicated technical result, new features are introduced into the multi-element module of the hydroacoustic antenna containing piezoelectric transducers fixed on the base, filled with an elastomer, in which electromagnetic screens and electrical switching elements are placed, namely: the electrical switching elements are made in the form of a flexible printed circuit board.

Наилучший результат достигается, если гибкая печатная плата в составе модуля содержит не менее трех токоведущих слоев: экранирующие внешние слои и один или более внутренних токоведущих слоя.The best result is achieved if the flexible printed circuit board as part of the module contains at least three current-carrying layers: screening outer layers and one or more internal current-carrying layers.

Сущность полезной модели поясняется фиг. 1 и фиг. 2, где на фиг. 1 схематически показан предложенный модуль гидроакустической антенны, на фиг. 2 - внутренняя структура гибкой печатной платы.The essence of the utility model is illustrated in FIG. 1 and FIG. 2, where in FIG. 1 schematically shows the proposed module sonar antenna, in FIG. 2 - internal structure of a flexible printed circuit board.

Представленный на фиг. 1 многоэлементный модуль гидроакустической антенны содержит 480 изгибных пластинчатых преобразователей 4 биморфного типа (на фиг. 1 показаны условно), образующих 120 приемных каналов, разделенные на 4 блока по 30 каналов. Расстояние между центрами каналов 94 мм по вертикали и 75 мм по горизонтали. Преобразователи размещены в резиновом чехле 2 и залиты звукопрозрачным полимером - полиуретановым заливочным компаундом 3. В резиновый чехол ввулканизованы тонкие листы стали для экранирования преобразователей и элементов электрической коммутации от воздействия электрической составляющей электромагнитного поля. Гидроакустическое покрытие 6 адгезионно связано со стеклотекстолитовым основанием 7 и преобразователями 4. Обтекатель 1 многоэлементного антенного модуля выполнен из стеклотекстолита и также адгезионно связан с преобразователями 4. Антенный модуль устанавливается на корпус носителя с использованием резинометаллических двусторонних развязок 8.Presented in FIG. 1 multi-element module of the hydroacoustic antenna contains 480 bending plate converters 4 of a bimorph type (shown in Fig. 1 conventionally), forming 120 receiving channels, divided into 4 blocks of 30 channels. The distance between the centers of the channels is 94 mm vertically and 75 mm horizontally. The transducers are placed in a rubber cover 2 and filled with a soundproof polymer - polyurethane casting compound 3. Thin sheets of steel are vulcanized into the rubber cover to shield the transducers and electrical switching elements from the influence of the electric component of the electromagnetic field. The hydroacoustic coating 6 is adhesively bonded to the fiberglass base 7 and transducers 4. The cowl 1 of the multi-element antenna module is made of fiberglass and also adhesive bonded to the transducers 4. The antenna module is mounted on the carrier body using two-way rubber-metal interchanges 8.

Электрический сигнал от гидроакустических преобразователей выводится посредством гибкой печатной платы 5. Печатная плата (фиг. 2), применяемая в данном модуле гидроакустической антенны, имеет четыре слоя токоведущих линий. Внешний и внутренний слои 9 являются экранирующими, что обеспечивает защиту токоведущих линий от внешних электромагнитных наводок. На внутренних слоях размещены токоведущие линии 10, имеющие на концах контактные площадки для припайки пьезокерамических преобразователей и подключения аппаратуры обработки. На внутренних слоях между всеми токоведущими линиями от преобразователей имеются дополнительные экранирующие проводники 11, электрически объединяемые с общим экраном изделия, которые служат для уменьшения перекрестной помехи. Все токопроводящие слои и проводники разделены диэлектрическим материалом 12. Подобная печатная плата может быть использована в любых приемных гидроакустических антеннах. Модуль имеет плоскую форму, однако ввиду гибкости печатной платы допускается ее использование в модулях цилиндрической, сферической и др. формы. Подобная гибкая печатная плата может быть выполнена линейной, как в предложенном модуле, так и иметь сложную криволинейную форму.The electrical signal from the sonar transducers is output through a flexible printed circuit board 5. The printed circuit board (Fig. 2) used in this module of the sonar antenna has four layers of current-carrying lines. The outer and inner layers 9 are shielding, which provides protection of live lines from external electromagnetic interference. On the inner layers there are current-carrying lines 10 having contact pads at the ends for soldering piezoceramic transducers and connecting processing equipment. On the inner layers between all current-carrying lines from the converters there are additional shielding conductors 11, electrically connected to the common screen of the product, which serve to reduce crosstalk. All conductive layers and conductors are separated by a dielectric material 12. Such a printed circuit board can be used in any receiving hydroacoustic antennas. The module has a flat shape, however, due to the flexibility of the printed circuit board, it can be used in modules of cylindrical, spherical, and other forms. Such a flexible printed circuit board can be linear, as in the proposed module, and have a complex curved shape.

Предложенный модуль работает следующим образом. Гидроакустические сигналы, проходя через оболочку обтекателя антенного модуля 1, слой резины 2 и слой звукопрозрачного полимера 3, воздействуют на поверхности преобразователей 4, вызывая их вынужденные механические колебания и появление электрического напряжения (заряда) на их электрических выводах, осуществляемых посредством печатной платы 5.The proposed module works as follows. Hydroacoustic signals passing through the shell of the radome of the antenna module 1, the rubber layer 2 and the layer of the translucent polymer 3 act on the surface of the transducers 4, causing them forced mechanical vibrations and the appearance of electrical voltage (charge) on their electrical terminals, carried out through the printed circuit board 5.

Использование печатной платы для электрического монтажа модуля не приводит к образованию пузырьков при заливке, что обеспечивает высокое качество и стабильность параметров гидроакустической антенны вплоть до высоких гидростатических давлений и делает процесс сборки и монтажа заявленного модуля современным и технологичным.Using a printed circuit board for electrical installation of the module does not lead to the formation of bubbles during pouring, which ensures high quality and stability of the parameters of the hydroacoustic antenna up to high hydrostatic pressures and makes the assembly and installation process of the claimed module modern and technological.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает достижение заявленного результата.Thus, the proposed device ensures the achievement of the claimed result.

Источники информацииInformation sources

1. Свидетельство РФ на полезную модель №105554.1. Certificate of the Russian Federation for utility model No. 1055554.

2. Патент РФ №2539819.2. RF patent No. 2539819.

3. Патент РФ №1840509.3. RF patent No. 1840509.

Claims

1. A multi-element module of a hydroacoustic antenna, comprising piezoelectric transducers fixed on the base and filled with an elastomer, in which electromagnetic screens and electrical switching elements are placed, characterized in that the electric switching elements are made in the form of a flexible printed circuit board.

2. The module according to claim 1, characterized in that the flexible printed circuit board as part of the module contains at least three current-carrying layers: shielding external layers and one or more internal current-carrying layers.