RU169196U1 - Буксируемая часть активно-пассивной гидроакустической станции - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области гидроакустики и может быть использована в гидроакустических станциях надводных кораблей, а также научно-исследовательских судов и судов экологического контроля.Предложена буксируемая часть (БЧ) гидроакустической станции для надводного корабля (НК), содержащая гибкую протяженную буксируемую антенну (ГПБА), линейную низкочастотную излучающую антенну (НИА), состоящую из электроакустических преобразователей, каждый из которых герметизирован с обеспечением звукопрозрачности и кабель-буксир. Электроакустические преобразователи линейной НИА размещены в единой шланговой звукопрозрачной оболочке, заполненной гелеобразным заполнителем, шланговая оболочка низкочастотной излучающей антенны разделена герметичными переборками на последовательно чередующиеся активные акустические модули, заполненные гелеобразным заполнителем и содержащие электроакустические преобразователи, и пассивные акустические модули, заполненные рабочим телом низкой плотности, при этом снижаются шумы и вибрации БЧ ГАС при буксировке за НК.

Description

Полезная модель относится к области гидроакустики и может быть использована в гидроакустических станциях надводных кораблей и подводных лодок, а также научно-исследовательских судов и судов экологического контроля.

Известны активно-пассивные гидроакустические станции (ГАС) с гибкими протяженными буксируемыми антеннами (ГПБА) для подводной лодки (ПЛ) (ГАС с ГПБА для ПЛ) и для надводного корабля (НК) (ГАС с ГПБА для НК) [1,2], в состав которых входят:

- комплект бортовой (аналоговой и цифровой) части, размещаемой на объекте-носителе;

- устройство постановки-выборки (УПВ) или спуско-подъемное устройство (СПУ), при помощи которого производится перемещение буксируемой части станции из транспортного положения в рабочее и обратно (процесс постановки - выборки);

- буксируемая часть ГАС (БЧ ГАС), в транспортном положении находящаяся на борту объекта-носителя, а в рабочем - за его кормой. В состав БЧ ГАС входят ГПБА, обладающая нулевой плавучестью, обеспечивающая прием сигналов в режимах гидролокации (ГЛ) и шумопеленгования (ШП), низкочастотная излучающая антенна (НИА) и плавучий кабель или кабель - буксир, обеспечивающий буксировку ГПБА и НИА на удалении от объекта-носителя, передачу принятых ГПБА сигналов на борт объекта-носителя и сигналов возбуждения излучающей антенны с объекта-носителя на НИА.

Известна БЧ активно-пассивной ГАС, содержащая ГПБА, НИА, состоящую из электроакустического преобразователя, размещенного в заполненном звукопроводящей жидкостью звукопрозрачном корпусе буксируемого носителя (БН), кабель-буксир [3].

Недостатком известной БЧ активно-пассивной ГАС является необходимость нахождения на НК манипулятора, обеспечивающего захват БН и его перемещение в процессе проведения операций спуска-подъема БН.

Манипулятор является сложным, массивным и весьма дорогостоящим устройством, занимающим по массе до 40% всего СПУ [4, 5], что делает проблемным размещение ГАС с ГПБА для НК с известной БЧ ГАС на объектах - носителях малого и среднего водоизмещения.

От указанного недостатка свободна БЧ активно-пассивной ГАС для НК, содержащая ГПБА, линейную НИА, состоящую из N электроакустических преобразователей, каждый из которых герметизирован с обеспечением звукопрозрачности путем размещения в своем отдельном герметичном звукопрозрачном корпусе, заполненном звукопроводящей жидкостью и кабель - буксир [6].

Герметичные корпуса, в которых размещены электро акустические преобразователи низкочастотной излучающей антенны, соединены между собой кабелями, обеспечивающими транзит электрических сигналов, при этом диаметр кабеля меньше диаметра герметичного корпуса.

Для проведения операций спуска - подъема известной БЧ активно-пассивной ГАС для НК не требуется манипулятор, поскольку в составе БЧ ГАС отсутствует БН и, следовательно, отсутствует необходимость в его захвате и перемещении. Операция может проводиться с использованием только корабельной лебедки, что резко уменьшает массогабаритные характеристики СПУ, его энергопотребление и стоимость.

Недостатками известной БЧ ГАС для НК [6]. является наличие при буксировке БЧ ГАС шумов и вибрации, вызванных обтеканием корпусов электроакустических преобразователей, соединенных между собой кабелями, диаметр которых меньше диаметра корпусов. Перепад диаметров в местах соединения кабеля и преобразователей вызывает возникновение турбулентных вихрей при обтекании НИА в процессе буксировки, которые в свою очередь являются источниками гидродинамических шумов и вибраций, представляющих собой помеху работе ГПБА.

Известна БЧ активно-пассивная ГАС для НК, содержащая ГПБА, линейную НИА, состоящую из электроакустических преобразователей, каждый из которых герметизирован с обеспечением звукопрозрачности, и кабель - буксир, при этом электроакустические преобразователи линейной низкочастотной излучающей антенны размещены в шланговой звукопрозрачной оболочке, заполненной гелеобразным заполнителем, и выполнены продольно изгибными. ГПБА и шланговая оболочка, в которой размещены излучатели линейной НИА, могут иметь равные наружные диаметры [7].

В этом случае шумы обтекания и вибрации БЧ ГАС минимальны.

Известная БЧ активно-пассивной ГАС для НК наиболее близка к предлагаемой по совокупности технических признаков и вследствие этого принята за прототип.

Недостатком известной БЧ ГАС для НК, принятой за прототип, является отрицательная плавучесть низкочастотной излучающей антенны, что делает затруднительным эксплуатацию ее без введения специальных мер - коррекции характеристики направленности или создания гидродинамических регулируемых элеронов, и приводит к снижению помехоустойчивости.

Недостаток объясняется тем, что несмотря на то, что продольно-изгибные преобразователи позволяют обеспечить низкую рабочую частоту и требуемую мощность излучения при диаметре, не превышающем диаметр ГПБА, они обладают значительной массой.

Так, продольно-изгибный преобразователь на рабочую частоту f=1500 Гц, обладающий чувствительностью в режиме излучения γ=1,6 Па м/В имеет диаметр 52 мм, высоту 134 мм, массу 1 кг [8].

Задачей полезной модели является обеспечение нулевой плавучести НИА, входящей в состав БЧ ГАС.

Техническим результатом предложенного устройства является буксировка БЧ ГАС в горизонтальном положении, что особенно важно для подводных лодок, так как приводит к повышению помехоустойчивости и уменьшению уровня собственных помех.

Для достижения указанного технического результата в БЧ ГАС для НК, содержащую ГПБА, обладающую нулевой плавучестью, линейную НИА, состоящую из электроакустических преобразователей, каждый из которых герметизирован с обеспечением звукопрозрачности, и кабель-буксир, при этом электроакустические преобразователи линейной низкочастотной излучающей антенны размещены в шланговой звукопрозрачной оболочке, заполненной гелеобразным заполнителем, и выполнены продольно-изгибными, а ГПБА и шланговая оболочка, в которой размещены излучатели линейной НИА, имеют равные диаметры, введены новые признаки, а именно: шланговая оболочка НИА разделена герметичными переборками на последовательно чередующиеся активные акустические модули, заполненные гелеобразным заполнителем и содержащие электроакустические преобразователи, и пассивные акустические модули, заполненные рабочим телом низкой плотности (твердое тело, жидкость, газ или их комбинация), при этом длина активного модуля

и длина пассивного модуля

определяются из соотношения:

где ρ_акт - усредненная плотность активного модуля;

ρ_пасс - усредненная плотность пассивного модуля;

ρ_в - плотность воды.

Наилучшие результаты достигаются, если удовлетворяется соотношение

где λ - длина волны излучения.

Как известно [9], выполнение условия (2) обеспечивает отсутствие в характеристике направленности линейной дискретной антенны добавочного максимума, равного основному.

Технический результат подтверждается расчетным моделированием и прямым натурным макетированием.

Сущность полезной модели поясняется Фиг. 1 и Фиг. 2, на, которых приведены соответственно предлагаемая БЧ ГАС с ГПБА, например, для НК в рабочем положении за бортом надводного корабля и конструкция НИА.

Предложенная БЧ ГАС 1 для НК - содержит ГПБА 2; линейную НИА 3; кабель - буксир 4 (Фиг. 1).

Буксировка БЧ ГАС 1 осуществляется надводным кораблем 5 при помощи входящего в состав БЧ ГАС кабель - буксира 4 и корабельной лебедки 6.

Линейная НИА 3 содержит звукопрозрачную шланговую оболочку 7, разделенную герметичными переборками 8 на последовательно чередующиеся активные акустические модули 9 и пассивные акустические модули 10 (Фиг. 2). Активный акустический модуль заполнен гелеобразным заполнителем 11 и содержит продольно-изгибный преобразователь 12. Пассивный акустический модуль заполнен рабочим телом низкой плотности 13.

Электропитание к преобразователям 12 подводится кабелями 14. Передача сигналов ГПБА; производится транзитными проводами 15, например, волоконно-оптическими. Герметичные концевые разъемы 16, обеспечивают механическое и электрическое соединение линейной НИА 3 с ГПБА 2. (Фиг. 2).

Работа предложенной БЧ активно-пассивной ГАС для НК осуществляется следующим образом.

При подаче с борта надводного корабля 5 по кабель - буксиру 4 напряжение от многоканального тракта излучения сигналов, расположенного на НК, происходит возбуждение преобразователей 12 линейной НИА 3, в режиме излучения сигнала, при этом излученный преобразователями 12 сигнал через звукопрозрачную шланговую оболочку 7 проходит в воду.

После завершения цикла излучения эхо-сигналы принимаются ГПБА 2 и по транзитным проводам 15 передаются через кабель-буксир 4 на борт НК 5.

При этом БЧС буксируется в горизонтальном положении, что обеспечивает повышение помехоустойчивости и уменьшение уровня собственных шумов.

Обеспечение заявленного технического результата достигается за счет того, что разделение шланговой оболочки герметичными переборками на активные и пассивные акустические модули при обеспечении соотношения (1) обеспечивает нулевую плавучесть БЧС.

Источники информации

1. М. Андреев, Ю. Александров, С. Козловский, С. Охрименко, И. Рубанов. Особенности разработки и проведения испытаний гидроакустических станций с гибкой протяженной буксируемой антенной для НК .// Морской сборник, 2009, №8, стр. 54-56

2. Патент РФ на полезную модель №78053, публикация 10.12.2008 г.

3. Ю.А. Корякин, С.А. Смирнов, Г.В. Яковлев. Корабельная гидроакустическая техника. Состояние и актуальные проблемы, С-Петербург, Наука, 2004, стр. 188-191.

4. Ю.Л. Бородин, А.Ф. Цибулькин, В.А. Евгеньев, М.Я. Андреев, Р.С Пахомов. Создание спуско-подъемного устройства для изделия «Минотавр-М» // Судостроительная промышленность, серия Технология и организация производства. С-Петербург, 2007, стр. 16-20.

5. М.Я. Андреев, С.Н. Охрименко, И.Л. Рубанов. Разработка гидроакустической станции с гибкой протяженной буксируемой антенной, для освещения подводной обстановки. // Датчики и системы, 2008, N511, стр. 29-31.

6. Патент WO 2004065985, публикация. 05.08.2004 г.

7. Патент РФ на полезную модель №104146, публикация 10.05.2011 г.

8. М.Я. Андреев, Б.Н. Боголюбов, В.В. Клюшин, И.Л. Рубанов. Низкочастотный малогабаритный продольно-изгибный электроакустический преобразователь. // Датчики и системы, 2010, №12, стр. 51-54.

9. Справочник по гидроакустике. Л., «Судостроение», 1982, с. 190-191

Claims (8)

1. Буксируемая часть активно-пассивной гидроакустической станции, содержащая гибкую протяженную буксируемую антенну, линейную низкочастотную излучающую антенну, состоящую из электроакустических преобразователей, каждый из которых герметизирован с обеспечением звукопрозрачности, и кабель-буксир, при этом электроакустические преобразователи линейной низкочастотной излучающей антенны размещены в шланговой звукопрозрачной оболочке, заполненной гелеобразным заполнителем, их плотность существенно больше плотности воды, а наружные диаметры гибкой протяженной буксируемой антенны и шланговой оболочки, в которой размещены преобразователи линейной низкочастотной излучающей антенны, равны, отличающаяся тем, что шланговая оболочка низкочастотной излучающей антенны разделена герметичными переборками на последовательно чередующиеся активные акустические модули, заполненные гелеобразным заполнителем и содержащие электроакустические преобразователи, и пассивные акустические модули, заполненные рабочим телом низкой плотности, при этом длина активного модуля

и пассивного модуля

определяются из соотношения:

,

где ρ_акт - усредненная плотность активного модуля;

ρ_пасс - усредненная плотность пассивного модуля;

ρ_в - плотность воды.

2. Буксируемая часть гидроакустической станции по п. 1, отличающаяся тем, что

и

удовлетворяют соотношению

,

где λ - длина волны излучения.

Images