НОСИТЕЛЬ АППАРАТУРЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА Российский патент 2011 года по МПК B63B22/00 G01S15/02 

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для исследований гидроакустических полей объектов шумоизлучения в натурном водоеме.

Известен носитель аппаратуры (НА) измерительного гидроакустического комплекса (ИГАК), содержащий буй с расположенными внутри него широкополосным гидрофоном, аппаратурой предварительного преобразования сигналов, установленной в гермоконтейнере, и объемами положительной плавучести. Причем выход гидрофона через аппаратуру предварительного преобразования сигналов подключен к обрабатывающей аппаратуре, расположенной вне буя, например на берегу /Патент РФ № 2172272, кл. В63В 22/00, 2001/.

Данный НА принят за прототип.

В прототипе буй положительной плавучести выполнен в виде плохо обтекаемого тела (эллипсоида), создающего в потоке воды турбулентности и псевдозвук, что неизбежно вносит вклад в спектр измеряемого НА гидроакустического сигнала (так называемые гидродинамические помехи). Гидродинамические помехи, в свою очередь снижают точность ИГАК и в значительной степени ограничивают его применение режимом «спокойной воды».

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является снижение гидродинамической составляющей помехи при измерении НА ИГАК гидроакустических сигналов в потоке воды.

Данный технический результат достигают за счет того, что в носителе аппаратуры измерительного гидроакустического комплекса, содержащем буй с расположенными внутри него широкополосным гидрофоном, аппаратурой предварительного преобразования сигналов, установленной в гермоконтейнере, и двумя объемами положительной плавучести, причем выход гидрофона через аппаратуру предварительного преобразования сигналов подключен к обрабатывающей аппаратуре, расположенной вне буя, при этом снаружи буя установлен датчик глубины, буй выполнен в виде удлиненного тела, преимущественно торпедообразной формы, со звукопрозрачным обтекателем, при этом объемы положительной плавучести установлены в носовой и хвостовой частях торпедообразного буя, в центре миделевого сечения которого расположен чувствительный элемент гидрофона, причем отношение горизонтальной и вертикальной осей торпедообразного буя - не менее пяти.

В носителе угол между лучами, проведенными от точки расположения чувствительного элемента к ближайшим краям объемов положительной плавучести, составляет не менее 140°.

Носитель дополнительно содержит кормовые стабилизаторы и фал нейтральной плавучести, прикрепленный к кормовой части носителя. Носитель выполнен из двух сборных частей, изготовленных из стеклопластика.

В носителе объемы положительной плавучести выполнены из материала с удельным акустическим сопротивлением, равным удельному акустическому сопротивлению воды.

В носителе гидрофон установлен на амортизирующей звукопрозрачной подвеске.

В носителе гермоконтейнер с аппаратурой предварительного преобразования сигналов расположен внутри одного из объемов положительной плавучести.

Носитель дополнительно содержит устройство компенсации дифферентующего момента, расположенное внутри хвостовой полости буя.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена конструкция НА.

НА ИГАК содержит буй в виде хорошо обтекаемого тела, например, торпедообразной формы, имеющий звукопрозрачный обтекатель. В носовой и кормовой частях обтекателя 1 размещены объемы 2, 3 положительной плавучести. Свободный от плавучестей 2, 3 объем, заполненный водой, образует звукопрозрачную выгородку. В геометрическом центре звукопрозрачной выгородки расположен широкополосный гидрофон 4, закрепленный на амортизирующей звукопрозрачной подвеске 5. При этом угол между лучами, проведенными от точки расположения чувствительного элемента гидрофона 4 к краям объемов 2, 3 положительной плавучести, составляет не менее 140°. НА содержит также кормовые стабилизаторы 6 и стабилизирующий фал 7 нейтральной плавучести, прикрепленный к кормовой части носителя. Внутри обтекателя 1 расположены гермоконтейнер 8 с аппаратурой предварительного преобразования сигналов и датчиком глубины (на чертеже не показаны). Гидрофон 4 и датчик глубины подключены выходами ко входам аппаратуры предварительного преобразования сигналов, выход которой соединен кабелем 9 через кабельный соединитель 10 с бортовой или береговой обрабатывающей аппаратурой (не показана). Внутри обтекателя 1 в его хвостовой части расположено также устройство 11 компенсации дифферентующего момента (устройство дифферентовки). Гермоконтейнер 8 в частном случае может быть расположен внутри одного из объемов положительной плавучести, например хвостового объема 3. Объемы 2, 3 положительной плавучести выполняют из материала с удельным акустическим сопротивлением, равным удельному акустическому сопротивлению воды, например сферопластика. Материалом обтекателя служит стеклопластик.

НА представляет собой приемное измерительное гидроакустическое устройство, конструкция которого обеспечивает прием гидроакустических сигналов в морской воде с минимальными вносимыми искажениями и максимально возможным снижением фоновых помех при движении исследуемого источника гидроакустических сигналов на стандартной дистанции 50 метров.

Выполненный в виде хорошо обтекаемого тела обтекатель 1 защищает НА от набегающего потока воды и снижает гидродинамические помехи. Гидрофон 4 в НА помещен внутри обтекателя 1 в середине выгородки, образуемой носовым и хвостовым объемами 2, 3 положительной плавучести таким образом, чтобы его затенение незвукопрозрачными элементами было минимальным при нахождении исследуемого шумоизлучающего объекта на горизонтальной трассе, пролегающей над НА в одной вертикальной плоскости с последним для стандартной дистанции 50 м. При этом односторонний угол обзора, определяемый как угол между нормалью к оси НА в точке нахождения чувствительного элемента гидрофона 4 и направлением от последнего на верхний край выгородки, будет около 70°, когда трасса следования исследуемого шумящего объекта параллельна оси носителя.

Обтекатель 1 в НА имеет форму удлиненного тела вращения. Форма его обводов получена в результате аэродинамических экспериментальных исследований. Будучи хорошо обтекаемым телом /Девнин С.И. Аэрогидромеханика плохо обтекаемых конструкций. Справочник. Л.: Судостроение, 1983, с.9/ удлиненной формы (в особенности, с относительным удлинением не менее пяти) он исключает появление вихревого следа у своей задней кромки и позволяет значительно снизить влияние пульсаций самого турбулентного потока. Это, в свою очередь, позволяет уменьшить вклад псевдозвука в принимаемый сигнал. Распределение давления вдоль поверхности хорошо обтекаемого тела имеет максимумы впереди и сзади и минимум в средней части. Удлинение тела позволяет отнести области максимальных значений пульсаций давления и максимального градиента давления дальше от гидрофона 4, помещаемого внутри обтекателя в его геометрическом центре. Выбранная конструкция НА также удаляет от гидрофона 4 носовую и кормовую оконечности, где сильны вибрации оболочки, вызванные завихрениями потока.

НА ИГАК работает следующим образом.

На гидроакустическом полигоне над заякоренным НА проходит исследуемый объект шумоизлучения на стандартной дистанции 50 м. Широкополосный гидрофон 4 воспринимает шумоизлучение объекта и после предварительной обработки направляет сигнал по кабелю 9 на обрабатывающую аппаратуру (не показано). Объемы 2, 3 положительной плавучести, амортизирующее крепление 5, стабилизаторы 6, устройство 11 дифферентовки позволяют установить НА вдоль набегающего на него потока и снизить влияние гидродинамических помех по результатам гидроакустических измерений. Угол не менее 140° между лучами, проведенными от точки расположения чувствительного элемента гидрофона 4 к краям объемов 2, 3 положительной плавучести, позволяет дополнительно снизить влияние диффракционной составляющей помехи на результаты гидроакустических измерений.

Этим достигается поставленный технический результат.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для гидроакустических исследований объектов шумоизлучения в натурном водоеме. Носитель аппаратуры измерительного гидроакустического комплекса содержит буй, выполненный в виде удлиненного тела, преимущественно торпедообразной формы, со звукопрозрачным обтекателем, в середине которого расположен гидрофон, в носовой и хвостовой частях - объемы положительной плавучести. Внутри буя расположена аппаратура предварительного преобразования сигналов, установленная в термоконтейнере, причем выход гидрофона через данную аппаратуру подключен к обрабатывающей аппаратуре, расположенной вне буя. Снаружи буя установлен датчик глубины. Отношение горизонтальной и вертикальной осей торпедообразного буя - не менее пяти. Угол между лучами, проведенными от точки расположения чувствительного элемента гидрофона к краям объемов положительной плавучести, составляет не менее 140°. Достигается снижение гидродинамической составляющей помехи при измерении гидроакустических сигналов в потоке воды. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Носитель аппаратуры измерительного гидроакустического комплекса, содержащий буй с расположенными внутри него широкополосным гидрофоном, аппаратурой предварительного преобразования сигналов, установленной в термоконтейнере, и двумя объемами положительной плавучести, причем выход гидрофона через аппаратуру предварительного преобразования сигналов подключен к обрабатывающей аппаратуре, расположенной вне буя, при этом снаружи буя установлен датчик глубины, отличающийся тем, что буй выполнен в виде удлиненного тела преимущественно торпедообразной формы со звукопрозрачным обтекателем, при этом объемы положительной плавучести установлены в носовой и хвостовой частях торпедообразного буя, в центре миделевого сечения которого расположен чувствительный элемент гидрофона, причем отношение горизонтальной и вертикальной осей торпедообразного буя не менее пяти.

2. Носитель по п.1, отличающийся тем, что угол между лучами, проведенными от точки расположения чувствительного элемента к ближайшим краям объемов положительной плавучести, составляет не менее 140°.

3. Носитель по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит кормовые стабилизаторы и фал нейтральной плавучести, прикрепленный к кормовой части носителя.

4. Носитель по п.1, отличающийся тем, что объемы положительной плавучести выполнены из сферопластика с удельным акустическим сопротивлением, равным удельному акустическому сопротивлению воды.

5. Носитель по п.1, отличающийся тем, что гидрофон установлен на амортизирующей звукопрозрачной подвеске.

6. Носитель по п.1, отличающийся тем, что термоконтейнер с аппаратурой предварительного преобразования сигналов расположен внутри одного из объемов положительной плавучести.

7. Носитель по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит устройство компенсации дифферентующего момента, расположенное внутри хвостовой полости буя.