ГИДРОАКУСТИЧЕСКАЯ МНОГОЭЛЕМЕНТНАЯ АНТЕННА ВЫПУКЛОЙ ФОРМЫ Российский патент 2005 года по МПК H04R1/40 H04R1/44 G01S7/32 

Изобретение относится к области гидроакустики, в частности к приемным гидроакустическим многоэлементным антеннам выпуклой формы режима шумопеленгования.

Для обеспечения режимов шумопеленгования в гидроакустических станциях и комплексах (ГАК) обычно используются антенны выпуклой формы: цилиндрические, сферические (А.С.Колчеданцев. «Гидроакустические станции», 1982 г., стр.148) или антенны более сложной формы, состоящие из нескольких различных сопряженных друг с другом частей (патент РФ №2151712, опубликован 27.06.2000 г.). При проектировании антенн двойной кривизны или антенн, имеющих участки двойной кривизны, весьма остро встает вопрос о способе размещения приемников (и экранов) на их поверхности. Известны (М.Д.Смарышев, Ю.Ю.Добровольский. Гидроакустические антенны. Справочник. 1984 г., стр.196, 227) антенны цилиндрической формы, в которых центры приемников расположены в узлах решетки с прямоугольной ячейкой, причем вертикальный и горизонтальный размеры ячейки зависят от верхней частоты рабочего диапазона, величины требуемого сектора обзора, требований по уровню добавочных максимумов характеристики направленности и требований к коэффициентам концентрации и помехоустойчивости. Описанное расположение приемников на поверхности цилиндрической антенны позволяет сравнительно легко решать многие конструктивные и технологические вопросы (разбиение антенны на однотипные блоки, технология монтажа и др.). Кроме того, использование прямоугольной ячейки позволяет с минимальными аппаратными затратами осуществлять формирование характеристики направленности при сохранении высокой эффективности антенны (в частности высоких значений коэффициентов концентрации и помехоустойчивости).

Естественно, что в антеннах двойной кривизны такой способ размещения приемников невозможен. В существенной степени облегчить решение конструктивных вопросов, возникающих при проектировании и изготовлении антенн двойной кривизны, может использование для их комплектования не отдельных приемников, а целых групп приемников, конструктивно объединенных в линейные гибкие приемные модули. Такое решение содержится в патенте РФ на полезную модель №31283, опубликованной 27.07.2003 г., где описана антенна выпуклой формы, приемники которой вместе с линиями электрических коммуникаций объединены в гибкие линейные приемные модули и установлены на металлические ленты, лежащие на акустическом экране и прикрепленные по концам к формообразующему каркасу.

Это решение является наиболее близким к предлагаемому. В антенне, принятой за прототип, реализуется «меридиональное» расположение лент с закрепленными на них линейными гибкими приемными модулями.

Основным недостатком прототипа является то, что крепление лент к формообразующему каркасу осуществляется за пределами активной поверхности антенны и, следовательно, в областях, расположенных ближе к «экватору», расстояние по горизонтали между приемниками соседних линейных модулей увеличивается, а это приводит к увеличению добавочных максимумов характеристики направленности и уменьшению помехоустойчивости. Кроме того, крепление лент, лежащих на акустическом экране, меняющем свою толщину под воздействием изменения величины гидростатического давления, требует применения специальных натягивающих устройств, усложняющих конструкцию антенны и уменьшающих ее надежность.

Задачей изобретения является улучшение характеристики направленности заявленной антенны и повышение ее помехоустойчивости.

Для решения поставленной задачи в гидроакустическую многоэлементную антенну выпуклой формы, состоящую из гидроакустических приемников с линиями электрических коммуникаций, объединенных в гибкие линейные приемные модули, экранированные по тыльной поверхности, и формообразующего каркаса, имеющего участки двойной кривизны, введены новые признаки, а именно: каждый гидроакустический приемник механически соединен со своим акустическим экраном, на участках двойной кривизны формообразующего каркаса гибкие линейные приемные модули расположены в неперекрывающихся горизонтальных ярусах и скреплены с формообразующим каркасом равномерно по их длине на участках между акустическими экранами, причем в каждом ярусе продольные оси гибких приемных линейных модулей расположены по линиям сечения участков двойной кривизны формообразующего каркаса вертикальными плоскостями, нормальными к поверхности антенны, а максимальное расстояние между продольными осями соседних гибких линейных приемных модулей в каждом ярусе не превышает (0,6-0,75)λ_в, где λ_в - длина волны в воде на верхней частоте рабочего диапазона.

Техническим результатом использования изобретения является снижение уровня добавочных максимумов и повышение коэффициента концентрации и помехоустойчивости предложенной антенны, а также упрощение ее сборки.

Эти технические результаты достигаются благодаря предложенной системе размещения гибких линейных модулей на участках двойной кривизны формообразующего каркаса, обеспечивающей межцентровые расстояния в горизонтальной плоскости между приемниками соседних линейных модулей при их «меридиональном» расположении на поверхности антенны двойной кривизны, необходимые для обеспечения допустимых уровней добавочных максимумов характеристики направленности, и введению акустических экранов в состав гибких линейных приемных модулей путем крепления каждого акустического экрана к каждому гидроакустическому приемнику.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-4, где на фиг.1, в качестве примера, показан вид на активную поверхность фрагмента участка двойной кривизны гидроакустической многоэлементной антенны выпуклой формы, на которой антенные модули располагаются в два яруса. На фиг.2 показано сечение этого участка по А-А, на фиг.3 - сечение по Б-Б, на фиг.4 показан узел крепления гибкого линейного приемного модуля к формообразующему каркасу на границе двух ярусов (узел В).

Гидроакустическая многоэлементная антенна выпуклой формы (фиг.1, 2) состоит из гибких линейных приемных модулей 1, которые установлены в двух горизонтальных неперекрывающихся ярусах 2 и 3 и располагаются по линиям сечения участков двойной кривизны формообразующего каркаса 4 вертикальными плоскостями, нормальными к поверхности антенны, а максимальное расстояние между продольными осями соседних линейных модулей 1 выбирается таким, чтобы обеспечивались требования, предъявляемые к антенне в части уровней добавочных максимумов и коэффициента концентрации (помехоустойчивости). Значение максимального расстояния между продольными осями линейных модулей 1 внутри каждого яруса выбирается равным (0,6-0,75)λ_в, где λ_в - длина звуковой волны на верхней частоте рабочего диапазона. Гибкий линейный приемный модуль 1 (фиг.3, 4) состоит из гидроакустических приемников 5, к каждому из которых с тыльной стороны присоединен винтами 6 свой акустический экран 7, стыковочных узлов 8, через гибкие связи (в данной конструкции шарнирно) соединяющих гидроакустические приемники 5 между собой, и линий электрических коммуникаций 9. В данном примере гибкие протяженные приемные модули выполнены по патенту РФ №2167499 от 20.05.2001 г.

Гибкие линейные приемные модули 1 через колонки 10 стыковочных узлов 8 крепятся к формообразующему каркасу 4 винтами 11.

Предложенная антенна работает следующим образом. Сигналы падающей плоской звуковой волны возбуждают гидроакустические приемники, электрические напряжения с выходов которых через предварительные усилители попадают в устройство формирования характеристик направленности (УФХН). В УФХН сигналы, поступающие с каждого приемника, умножаются на комплексные весовые коэффициенты, обеспечивающие синфазное сложение сигналов при падении плоской волны из заданного направления.

Поскольку расстояние между центрами приемников антенны на всем участке рабочего сектора, принимающего участие в формировании характеристики направленности, выбрано меньше критического, формируемая характеристика направленности не имеет больших дополнительных максимумов и коэффициент концентрации антенны оказывается близким к максимально возможной величине, т.е. к коэффициенту концентрации непрерывного плоского поршня, являющегося проекцией рабочего участка антенны на плоскость, перпендикулярную направлению компенсации. Кроме того, такая антенна технологична в изготовлении и надежно работает в условиях больших гидростатических давлений.

Таким образом, задачу изобретения можно считать решенной.

Изобретение относится к области гидроакустики, в частности к приемным многоэлементным гидроакустическим антеннам выпуклой формы режима шумопеленгования. Сущность: антенна состоит из гидроакустических приемников с линиями электрических коммуникаций, объединенных в гибкие линейные приемные модули, экранированные по тыльной стороне поверхности, и формообразующего каркаса, имеющего участки двойной кривизны. Каждый гидроакустический приемник механически соединен со своим акустическим экраном. На участках двойной кривизны формообразующего каркаса гибкие линейные модули расположены в неперекрывающихся горизонтальных ярусах и скреплены с формообразующим каркасом равномерно по их длине на участках между акустическими экранами. Причем в каждом ярусе продольные оси гибких приемных линейных модулей расположены по линиям сечения участков двойной кривизны формообразующего каркаса вертикальными плоскостями, нормальными к поверхности антенны. Максимальное расстояние между продольными осями соседних гибких линейных приемных модулей в каждом ярусе не превышает (0,6-0,75)λ_в, где λ_в - длина волны в воде на верхней частоте рабочего диапазона. Технический результат: снижение уровня добавочных максимумов и повышение коэффициента концентрации и, следовательно, помехоустойчивости антенны и упрощение ее сборки. 4 ил.

Гидроакустическая многоэлементная антенна выпуклой формы, состоящая из гидроакустических приемников с линиями электрических коммуникаций, объединенных в гибкие линейные приемные модули, экранированные по тыльной поверхности, и формообразующего каркаса, имеющего участки двойной кривизны, отличающаяся тем, что каждый гидроакустический приемник механически соединен со своим акустическим экраном, на участках двойной кривизны формообразующего каркаса гибкие линейные приемные модули расположены в неперекрывающихся горизонтальных ярусах и скреплены с формообразующим каркасом равномерно по их длине на участках между акустическими экранами, причем в каждом ярусе продольные оси гибких приемных линейных модулей расположены по линиям сечения участков двойной кривизны формообразующего каркаса вертикальными плоскостями, нормальными к поверхности антенны, а максимальное расстояние между продольными осями соседних гибких линейных приемных модулей в каждом ярусе не превышает (0,6-0,75)λ_в, где λ_в - длина волны в воде на верхней частоте рабочего диапазона.