АВТОМАТИЧЕСКОЕ РАЗВЕРТЫВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ Российский патент 2011 года по МПК H01Q1/34 

Изобретение относится к гидроакустике, точнее к антенной технике, а именно к автоматическим развертывающим устройствам для цилиндрических гидроакустических антенн, и может быть использовано в гидроакустических средствах обнаружения и пеленгования гидроакустических излучений.

Известно автоматическое развертывающее устройство для гидроакустической антенны, содержащее складной растягиваемый (за счет гидростатического давления) элемент, приводящий в рабочее положение антенну (патент №2092940, Российская Федерация; МПК⁶ H01Q 1/34. Автоматическое развертывающее устройство для гидроакустической антенны / Власов Ю.Н., Маслов В.К. и др.; заявитель НПО «ВНИИ физико-технических и радиотехнических измерений»; - №94019791; заявл. 30.05.1994; опубл. 10.10.1997). На складном растягиваемом элементе известного устройства закреплены гидрофоны. Включенный в устройство трансформатор гидростатического давления позволяет складному растягиваемому элементу автоматически развернуть гидроакустическую антенну на заданной глубине натурного водоема.

Недостатком известного устройства является следующее:

1 - вследствие отсутствия жесткого каркаса складному растягиваемому элементу невозможно придать требуемую цилиндрическую форму в развернутом положении.

Известно другая наиболее близкая по технической сущности и выбранная в качестве прототипа антенна, выполненная в виде силового каркаса, содержащая стойку-трубу с направляющими. На стойке жестко закреплен фланец, к которому шарнирно прикреплены подвижные секции, образованные лучами, рычагами, держателями и вибраторами, с возможностью развертывания подвижных секций при перемещении гайки с пазами. К стойке соосно жестко прикреплен корпус с размещенными в нем электрическими элементами, функционально связанными с вибраторами (патент №2174730, Российская Федерация; МПК⁷ H01Q 1/08. Антенна / Березуева С.Н.; заявитель и патентообладатель Березуева Светлана Николаевна. - №2000122297/09; заявл. 23.08.2000; опубл. 10.10.2001). Устройство-прототип обеспечивает точность пространственного размещения чувствительных элементов в развернутом состоянии.

Недостатком прототипа является следующее:

1 - чувствительные элементы - вибраторы - являются составными частями каркаса, их количество и расположение определены количеством и пространственным расположением систем подвижных рычагов и лучей - поэтому невозможно обеспечить произвольность количества и произвольность пространственного расположения чувствительных элементов;

2 - из-за цельности конструкции рычагов и лучей невозможно соблюсти ограничение размеров устройства и обеспечить компактность устройства в свернутом (транспортировочном) положении;

3 - при использовании антенны-прототипа в качестве гидроакустической антенны, вследствие отсутствия обтекателя и демпфера, возникают значительные гидродинамические помехи.

От указанных выше недостатков первого аналога и прототипа свободно заявленное в качестве изобретения «Автоматическое развертывающее устройство для цилиндрической гидроакустической антенны», технической задачей которого является создание устройства на основе силового каркаса, способного автоматически трансформироваться из свернутого транспортировочного положения дециметровых размеров в развернутое рабочее положение метровых размеров, с обеспечением точности размещения чувствительных элементов антенны и механической прочности антенны в рабочем положении.

Реализация поставленной технической задачи позволила добиться следующего технического результата: создано новое устройство, построенное на автоматически трансформирующемся силовом каркасе, компактное в свернутом (транспортировочном) состоянии, способное при развертывании подвижных секций многократно увеличиться в размерах, обеспечивая точность пространственного размещения произвольного количества гидрофонов антенны.

Для достижения указанного технического результата предложено «Автоматическое развертывающее устройство», выполненное в виде силового каркаса, содержащее стойку, в верхней части которой жестко закреплен верхний фланец, к которому шарнирно прикреплены подвижные секции с возможностью их развертывания. К стойке соосно жестко прикреплен герметичный отсек для размещения в нем измерительного оборудования, функционально связанного с гидрофонами.

Принципиальным отличием предлагаемого устройства является то, что стойка выполнена телескопической, в нижней ее части жестко закреплен нижний фланец, к которому шарнирно прикреплены образующие нижний ярус подвижные секции, с возможностью их развертывания. В верхней части стойки телескопической, соосно, на фалах закреплен поплавок, а в нижней ее части, соосно, на фалах закреплен якорь. Кроме того, устройство дополнительно содержит оболочку из гибкого сетчатого полотна. Оболочка, закрепленная на внешних звеньях подвижных секций верхнего и нижнего ярусов, уложена складками с возможностью их расправления при развертывании антенны. На внутренней поверхности оболочки в определенном порядке расположены гидрофоны. Герметичный отсек расположен в нижней части стойки.

Именно эти принципиальные отличия обеспечивают компактность устройства в свернутом (транспортировочном) состоянии, способность при развертывании подвижных секций многократно увеличиться в размерах, обеспечивают точность пространственного размещения произвольного количества гидрофонов антенны. Стартом разворачивания устройства является отделение закрепленных на фалах поплавка и якоря.

Уточняющим отличием является наличие верхнего яруса, образованного подвижными секциями, прикрепленными к верхнему фланцу. Кроме того, каждый ярус содержит заданное количество подвижных секций.

Дополнительными отличиями является то, что подвижные секции каждого яруса состоят из прямолинейных звеньев, соединенных по кинематической схеме «параллелограмм», обеспечивающей десятикратное увеличение линейных размеров подвижных секций, измеренных в радиальном направлении автоматического развертывающего устройства.

Другими уточняющими дополнительными отличиями является то, что герметичный отсек прикреплен к нижней поверхности нижнего фланца над якорем. В частном случае в качестве нижнего фланца может быть использован верхний торец герметичного отсека.

Значительным дополнительным отличием является то, что развертывание подвижных секций верхнего и нижнего ярусов обеспечивает рабочее положение гидрофонов антенны.

Именно эти отличительные, дополнительные и уточняющие признаки, включающие многоярусность, специальное расположение подвижных секций, обеспечивают эффективность и надежность работы устройства.

Сущность заявленного технического решения поясняется чертежами:

Фиг.1 - автоматическое развертывающее устройство для цилиндрической гидроакустической антенны. Общий вид в транспортировочном (свернутом) положении.

Фиг.2 - автоматическое развертывающее устройство для цилиндрической гидроакустической антенны. Общий вид в рабочем (развернутом) положении.

Фиг.3 - автоматическое развертывающее устройство для цилиндрической гидроакустической антенны. Верхняя подвижная секция (укрупненно). Фронтальная проекция: а) в свернутом положении; б) в развернутом положении.

Фиг.4 - автоматическое развертывающее устройство для цилиндрической гидроакустической антенны. Нижняя подвижная секция (укрупненно). Фронтальная проекция: а) в свернутом положении; б) в развернутом положении.

На фиг.1 представлен общий вид устройства в транспортировочном (свернутом) положении, включающий следующие видимые в данной проекции элементы:

2. Подвижные секции верхнего яруса (ПСВЯ);

3. Подвижные секции нижнего яруса (ПСНЯ);

6. Герметичный отсек (ГО);

8. Поплавок;

10. Якорь.

Габаритные размеры автоматического развертывающего устройства в свернутом положении соответствуют размерам отсека транспортного модуля. Кинематическая схема, по которой выполнены подвижные секции 2 и 3 фиг.1 и фиг.2, обеспечивает восьми-десятикратное увеличение дециметровых линейных размеров подвижных секций, измеренных в радиальном направлении устройства.

На фиг.2 представлен общий вид устройства в рабочем (развернутом) положении, включающий:

A. Верхний ярус подвижных секций (ВЯ);

B. Нижний ярус подвижных секций (НЯ);

1. Стойка телескопическая (СТ);

2. Подвижные секции верхнего яруса (ПСВЯ);

3. Подвижные секции нижнего яруса (ПСНЯ);

4. Верхний фланец (ВФ);

5. Нижний фланец (НФ);

6. Герметичный отсек (ГО);

8. Поплавок;

9. Фалы, удерживающие поплавок (ФП);

10. Якорь;

11. Фалы, удерживающие якорь (ФЯ);

12. Оболочка из сетчатого полотна (ОСП);

13. Чувствительные элементы (гидрофоны).

Автоматическое развертывающее устройство для цилиндрической гидроакустической антенны выполнено в виде силового каркаса. Верхний фланец 4 фиг.2 и нижний фланец 5 фиг.2 закреплены на концах стойки телескопической 1 фиг.2. В частном случае в качестве нижнего фланца 5 фиг.2 использован торец герметичного отсека 6 фиг.2. Подвижные секции 2 и 3 фиг.2 сгруппированы в верхний А и нижний В ярусы. Каждый ярус содержит заданное количество подвижных секций. Верхний ярус подвижных секций А фиг.2 шарнирно прикреплен к верхнему фланцу 4 фиг.2, а нижний ярус подвижных секций В фиг.2 шарнирно прикреплен к нижнему фланцу 5 фиг.2, с возможностью развертывания подвижных секций и расправления складок оболочки из сетчатого полотна 12 фиг.2 и обеспечения рабочего положения чувствительных элементов 13 фиг.2 антенны. В местах присоединения ПСВЯ 2 фиг.2 к верхнему фланцу 4 фиг.2 ПСНЯ 2 фиг.2 к нижнему фланцу 5 фиг.2 имеются пружины (не показаны на фиг.2) для доводки секций в рабочее положение с возможностью фиксации секций в рабочем положении. ПСВЯ 2 фиг.2 и ПСНЯ 3 фиг.2 расположены зеркально друг другу относительно плоскости симметрии, перпендикулярной оси СТ 1 фиг.2, при этом верхний ярус подвижных секций А фиг.2 развернут относительно нижнего яруса подвижных секций В фиг.2 вокруг оси СТ 1 фиг.2 на половину угла, образованного смежными секциями яруса. В верхней части стойки телескопической 1 фиг.2 на фалах 9 фиг.2 соосно закреплен поплавок 8 фиг.2, с возможностью его отделения и всплытия при развертывании антенны. Количество фалов, удерживающих поплавок 9 фиг.2, определено количеством подвижных секций верхнего яруса 2 фиг.2. В нижней части стойки телескопической 1 фиг.2, к нижней поверхности нижнего фланца 5 фиг.2 соосно жестко закреплен герметичный отсек 6 фиг.2 цилиндрической формы, который использован для размещения в нем измерительного оборудования, не указанного на чертежах, и функционально связанного с гидрофонами 13 фиг.2. Габаритные размеры герметичного отсека 6 фиг.2 обусловлены размерами транспортного модуля, а также габаритами помещенного в него измерительного оборудования. Ниже герметичного отсека 6 фиг.2 соосно на фалах 11 фиг.2 закреплен якорь 10 фиг.2, с возможностью его отделения при развертывании антенны. Количество фалов, удерживающих якорь 11 фиг.2, определено количеством подвижных секций нижнего яруса 3 фиг.2. ОСП 12 фиг.2 выполнена из гибкого сетчатого полотна и закреплена на внешних звеньях 7 фиг.3 и фиг.4. ОСП 12 фиг.2 уложена складками в транспортировочном положении, с возможностью расправления при развертывании антенны. На внутренней поверхности ОСП 12 фиг.2 в заданном порядке - эквидистантном, не эквидистантном или случайном - размещены гидрофоны 13 фиг.2 антенны. При этом кроме несущей функции ОСП выполняет роль обтекателя и демпфера.

На фиг.3 укрупненно представлена фронтальная проекция верхней подвижной секции (ПСВЯ), включающая:

7. Звенья подвижной секции (ЗПС);

7а. Звено подвижной секции (ЗПС).

Каждая ПСВЯ прикреплена шарнирно к верхнему фланцу 4 фиг.2 и состоит из прямолинейных ЗПС 7 фиг.3 и 7а фиг.3 (стержней), соединенных шарнирно по кинематической схеме «параллелограмм». К звену 7а фиг.3 прикреплен фал, удерживающий поплавок 8 фиг.2. Кинематическая схема обеспечивает восьми-десятикратное увеличение дециметровых линейных размеров ПСВЯ, измеренных в радиальном направлении устройства.

На фиг.4 укрупненно представлена фронтальная проекция нижней подвижной секции (ПСНЯ), включающая:

7. Звенья подвижной секции (ЗПС);

7а. Звено подвижной секции (ЗПС).

Каждая ПСНЯ прикреплена шарнирно к нижнему фланцу 5 фиг.2 и состоит из прямолинейных ЗПС 7 фиг.4 и 7а фиг.4 (стержней), соединенных шарнирно по кинематической схеме «параллелограмм». К звену 7а фиг.4 прикреплен фал, удерживающий якорь 10 фиг.2. Кинематическая схема обеспечивает восьми-десятикратное увеличение дециметровых линейных размеров ПСНЯ, измеренных в радиальном направлении устройства.

Устройство работает следующим образом:

Заявленное устройство может быть использовано в гидроакустике для развертывания цилиндрических гидроакустических антенн, входящих в состав гидроакустического комплекса для обнаружения и пеленгования гидроакустических излучений.

Устройство доставляется в район развертывания транспортным модулем в свернутом положении. После достижения места развертывания (дна водоема) и отделения транспортного модуля устройство переходит из свернутого (транспортировочного) положения в рабочее положение.

Под воздействием выталкивающей силы Архимеда от верхнего фланца 4 фиг.2 отделяется поплавок 8 фиг.2 и, одновременно с ним, от корпуса герметичного отсека 6 фиг.2 отделяется якорь 10 фиг.2.

Всплывая над устройством, поплавок 8 фиг.2 потянет за собой соединенные с ним фалами ФП 9 фиг.2 звенья подвижных секций 7а фиг.3, а все устройство, всплывая над якорем 10 фиг.2, натянет фалы ФЯ 11 фиг.2, связывающие якорь и звенья подвижных секций 7а фиг.4, приводя последние в движение. Под воздействием этих усилий, а также под действием пружин для доводки секций (не показаны на фиг.2) подвижные секции верхнего яруса 2 фиг.2 и подвижные секции нижнего яруса 3 фиг.2 начнут одновременно перемещаться в пространстве, развертываясь и занимая рабочее положение. В результате происходит раздвижение стойки телескопической 1 фиг.2.

На окончательной стадии развертывания подвижных секций верхнего яруса 2 фиг.2 и секций нижнего яруса 3 фиг.2, когда ведущие их звенья 7а фиг.3 и фиг.4 (соединенные фалами ФП 9 фиг.2 с поплавком 8 фиг.2 и фалами ФЯ 11 фиг.2 с якорем 10 фиг.2) займут положение, перпендикулярное оси стойки телескопической 1 фиг.2, сработают подпружиненные защелки (не показаны на фиг.2), фиксируя секции верхнего яруса 2 фиг.2 и секции нижнего яруса 3 фиг.2 в рабочем положении.

Развертывающиеся секции верхнего яруса 2 фиг.2 и секции нижнего яруса 3 фиг.2 расправляют складки оболочки из сетчатого полотна 12 фиг.2.

Образуется жесткая конструкция (силовой каркас), обеспечивающая рабочее положение гидрофонов 13 фиг.2 антенны с необходимой точностью.

Антенна подготовлена к работе.

Обратный перевод устройства из рабочего (развернутого) положения в транспортировочное (свернутое) не предусмотрен.

Заявленное устройство промышленно применимо, так как для его реализации используются широко распространенные компоненты и изделия приборостроительной промышленности.

Изобретение относится к гидроакустической антенной технике. Техническим результатом изобретения является устройство, способное автоматически трансформироваться из свернутого транспортировочного положения дециметровых размеров в развернутое рабочее положение метровых размеров. Согласно изобретению автоматическое развертывающее устройство выполнено в виде силового каркаса, содержит телескопическую стойку с жестко закрепленными фланцами, к которым шарнирно прикреплены подвижные секции, собранные из прямолинейных звеньев, соединенных по кинематической схеме «параллелограмм», обеспечивающей многократное увеличение линейных размеров устройства при развертывании. Секции образуют верхний и нижний ярусы, на которых закреплена оболочка из сетчатого полотна, уложенная складками в свернутом положении, с возможностью их расправления при развертывании антенны. На внутренней поверхности оболочки определенным образом размещены гидрофоны, функционально связанные с измерительной аппаратурой, размещенной в герметичном отсеке. Развертывание антенны инициируют поплавок и якорь. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Автоматическое развертывающее устройство, выполненное в виде силового каркаса, содержащее стойку, в верхней части которой жестко закреплен верхний фланец, к которому шарнирно прикреплены подвижные секции с возможностью их развертывания; к стойке соосно жестко прикреплен герметичный отсек для размещения в нем измерительного оборудования, функционально связанного с гидрофонами, отличающееся тем, что стойка выполнена телескопической, в нижней ее части жестко закреплен нижний фланец, к которому шарнирно прикреплены образующие нижний ярус подвижные секции с возможностью их развертывания; в верхней части стойки телескопической соосно на фалах закреплен поплавок, а в нижней части стойки телескопической соосно на фалах закреплен якорь; кроме того, устройство дополнительно содержит оболочку из гибкого сетчатого полотна, закрепленную на внешних звеньях подвижных секций верхнего и нижнего ярусов и уложенную складками с возможностью расправления при развертывании антенны; на внутренней поверхности оболочки из гибкого сетчатого полотна в определенном порядке расположены гидрофоны, а герметичный отсек расположен в нижней части стойки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве нижнего фланца использован верхний торец герметичного отсека.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвижные секции, прикрепленные к верхнему фланцу, образуют верхний ярус.

4. Устройство по пп.1 и 3, отличающееся тем, что каждый ярус содержит заданное количество подвижных секций.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвижные секции каждого яруса состоят из прямолинейных звеньев, соединенных по кинематической схеме «параллелограмм».

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что кинематическая схема «параллелограмм» обеспечивает десятикратное увеличение линейных размеров подвижных секций, измеренных в радиальном направлении автоматического развертывающего устройства.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что герметичный отсек прикреплен к нижней поверхности нижнего фланца над якорем.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что развертывание подвижных секций верхнего и нижнего ярусов обеспечивает рабочее положение гидрофонов антенны.