АКУСТИЧЕСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ ДЛЯ ПРИМАНИВАНИЯ МОРСКИХ ГИДРОБИОНТОВ Российский патент 2023 года по МПК A01K79/00 

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в устройствах излучения сигналов различной частоты. Может быть использовано для привлечения, отпугивания гидробионтов, как средство активного подавления шума, подводной томографии в качестве источника сигнала или в составе активной акустической решетки.

Уровень техники

Из уровня техники известен акустический подводный электромагнитный излучатель (RU 57645 опубл. 27.10.2006), который представляет собой герметичный корпус, содержащий электромагнит, две пружины и излучающую пластину, при этом излучающая пластина подвижно установлена в одной из сторон корпуса и соединена с якорем электромагнита, а пружины установлены с возможностью вращения во взаимно противоположных направлениях вокруг осей, расположенных перпендикулярно направлению колебания излучающей пластины, соединены с излучающей пластиной через подшипники качения и имеют сечение, обеспечивающее заданное изменение жесткости в направлении полоскопараллельного колебания излучающей пластины.

Наиболее близким к заявляемому является излучатель, состоящий из двух круглых выгнутых излучающих пластин, подвижно и герметично соединенных между собой через эластичное уплотнение. Внутри объема, образованного пластинами, расположен электромагнит. Половинки сердечника электромагнита с заданным зазором между собой закреплены на внутренней стороне излучающих пластин, обеспечивая заданную резонансную частоту излучения. С внешней стороны пластин расположены пружины, жестко закрепленные по центру к центру излучающих пластин, а по периферии между собой. Пружины представляют собой металлические полосы прямоугольного сечения, и предназначены для обеспечения необходимой жесткости подвески излучающих пластин для получения заданной частоты механического резонанса колеблющихся масс (Пенкин СИ. Разработка низкочастотных излучателей и их применение в технических системах для акустической томографии океана. Сб. Морские технологии. Вып.4. Владивосток: Дальнаука, 2001).

Однако конструкция известного излучателя позволяет генерировать звук одной частоты с возможностью изменения ее на уровне 0,707, примерно ±15%, от центральной. В данных излучателях для изменения частоты излучения также необходимо изменить жесткость подвески излучающих пластин, что возможно только изменив жесткость пружин путем их замены, что требует разборки излучателя.

Раскрытие изобретения

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание акустического излучателя с возможностью создания сложномодулированных колебаний широкого спектра и изменения частоты колебаний без риска перегрузки в пределах заявленного диапазона и без разборки излучателя.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности работы излучателя при упрощении реализации назначения.

Технический результат достигается за счет того, что заявлен акустический излучатель для приманивания морских гидробионтов, который включает в себя корпус, содержащий станину, выполненную из пластика, устойчивого к длительным вибрациям, обтекатель с отверстиями для охлаждения внутренних конструкций, расположенный вокруг станины, при этом по периметру станины расположены как минимум три электромагнитные катушки с каналами охлаждения, работающих, соответственно, в трех различных диапазонах частот подаваемого на них сигнала равной мощности, закрепленные на магнитопроводах с зазором, при этом в каждый магнитный зазор магнитопроводов помещен неодимовый постоянный магнит, на котором закреплена монтажная пластина, выполненная из гибкого пластика, при этом на каждую монтажную пластину вне обтекателя излучателя установлены излучающие пластины, отличной друг от друга формы и массы, изготовленные из листового стойкого к морской или пресной воде материала.

В частном случае магнитопровод выполнен из полимербетона.

В частном случае излучающие пластины выполнены из поликарбоната или полиэтилена или полипропилена или текстолита или нержавеющей стали или титана.

В частном случае витки электромагнитной катушки намотаны непосредственно на корпус катушки.

В частном случае электромагнитная катушка пропитана стойкими пропиточными смолами.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется чертежами:

Фиг. 1 - Общий вид акустического излучателя;

Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4 - Электромагнитный модуль излучателя в различных разрезах;

Фиг. 3 - Акустический излучатель, базовый срез.

На фигурах цифрами обозначены следующие конструктивные элементы и обозначения:

1 - Базовая монтажная пластина;

2 - Обтекатель;

3 - Станина;

4 - Отверстия в обтекателе;

5 - Излучающая пластина низкочастотная;

6 - Излучающая пластина средних частот;

7 - Излучающая пластина высокочастотная;

8 - Электромагнитная катушка;

9 - Магнитопровод;

10 - Постоянный магнит;

11 - Зазор магнитопровода;

12 - Каналы охлаждения;

13 - Передняя панель;

14 - Направление потока охлаждения.

Осуществление изобретения

Действия акустического подводного электромагнитного излучателя основано на колебании постоянного магнита в переменном магнитном поле.

Настоящее изобретение не ограничивается примерными вариантами осуществления, раскрытыми ниже, оно может воплощаться в различных видах. Сущность изобретения, приведенная в описании, является ничем иным, как конкретными деталями, необходимыми для помощи специалисту в области техники в исчерпывающем понимании изобретения, и настоящее изобретение определяется в объеме приложенной формулы.

Частный пример технической реализации для получения механических колебаний акустического подводного электромагнитного излучателя описан ниже.

Станина излучателя, являющаяся основой корпуса излучателя - жесткая конструкция из пластика, устойчивого к длительным вибрациям 3, обтекатель, являющийся оболочкой усилителя, с отверстиями для охлаждения внутренних конструкций 2, излучатели разных диапазонов частот 5, 6, 7, в виде пластин различного размера и формы, акустического излучателя изготавливаются из листового, стойкого к морской или пресной воде, материала. К таким материалам относятся поликарбонат, полиэтилен, полипропилен, текстолиты, нержавеющие стали, монель, титан, и прочее.

Корпус электромагнитной катушки 8 исполнен из материала, стойкого к морской воде.

Задача обтекателей 2, кроме защитных функций, создать несимметричные по гидродинамическому сопротивлению каналы прохождения забортной жидкости, которые в случае колебательного движения пластины акустического излучателя приводит к возникновению потока в области расположения электромагнитных катушек 8 и магнитопроводов 9, что в свою очередь приводит к их охлаждению.

В данной конфигурации излучателя, как частный пример, используется 12 однотипных катушек, разбитых на три группы согласно диапазонам подаваемого сигнала.

Такое разбиение диктуется удобством производства и монтажа, общее расположение излучающих элементов не имеет принципиального значения для достижения заявленного технического результата.

При этом минимальное количество катушек в указанном диапазоне равно трем, по одной на один частотный диапазон, что является эмпирически полученным значением.

Оптимальным режимом для работы данного типа излучателя является предварительное разделение сигнала на низкочастотный, среднечастотный и высокочастотный диапазоны с подачей разделенного сигнала на соответствующие группы катушек.

В зависимости от выбранного типа разделения сигнала допустимо соединять катушки последовательно для источника сигнала высокого напряжения.

Разделение сигнала может быть произведено частотными фильтрами или иным способом. Оптимальными с точки зрения конструкции диапазоны разделения сигнала равны 1-500 Гц, 500-3000 Гц, и 3000-15000 Гц равной мощности на каждый диапазон.

Это дает возможность подавать на устройство сигнал широкого спектра, предварительно разделенного на вышеуказанные диапазоны частотными фильтрами, без риска перегрузки в пределах заявленного диапазона, в том числе сложно модулированный.

Цилиндрический неодимовый постоянный магнит 10 помещен в магнитный зазор магнитопровода 11 соленоида электромагнитной катушки 8 с каналами охлаждения 12.

Цилиндрический неодимовый постоянный магнит, является частью базовой монтажной пластины 1 из гибкого пластика, устойчивого к длительным вибрациям и длительному воздействию пресной или морской воды, акустического подводного излучателя. Магнитопровод 9 из ферритового полимербетона также является частью механической колебательные системы, выполняя роль опоры.

При подаче на катушку электромагнитную катушку (соленоида) переменного напряжения, постоянный магнит, ограниченный упругостью базовой монтажной пластины 1, начинает совершать колебательное движение в зазоре магнитопровода 12, передавая тем самым механическую энергию в окружающую среду.

Резонансная механическая частота вышеописанного устройства, зависит от формы и массы излучающих пластин 5, 6, 7, которые закреплены на базовой монтажной пластине 1, что дает возможность юстировать такую систему простыми, легко технически реализуемыми способами, например засверливанием отверстий непосредственно в самой пластине без разбора или демонтажа самого излучателя.

Электромагнитная катушка 8 изготавливается наматыванием витков провода непосредственно на корпус катушки, что, во-первых, делает конструкцию само-охлаждаемой в процессе колебаний за счет каналов 12 в корпусе катушки, а во-вторых, за счет пропитки катушки стойкими пропиточный смолами, может быть использована без дополнительной защиты.

Магнитопровод 9 электромагнитной катушки изготавливается из физически прочного полимербетона, в котором в качестве наполнителя используется ферритовый бой, а в качестве связующего материала стойкий к морской или пресной воде компаунд.

Реализация такого решения дает нам возможность исключить подвижные элементов из самого корпуса излучателя за счет устранения уплотнителей, элементов герметизации.

Реализация устройства выражается в применении погружных схем исполнения всех элементов и в упрощении конструкции за счет этого, использование материалов устойчивых к воде, в том числе к морской для создания упругих элементов конструкции.

Конструкция устройства позволяет менять пластины излучателей как на случай внешних повреждений, так и на случай необходимости смены материала или формы излучателей без демонтажа всего усилителя.

Учитывая перечисленные выше особенности, акустический подводный электромагнитный излучатель может быть использован для привлечения гидробионтов в качестве устройства воспроизводящего звуки приманивания гидробионтов (например звуки пищевые). При этом звук приманивания может быть получен путем простого воспроизведения предварительного записанного сигнала.

Этот же подход может быть использован для отпугивания гидробионтов. Для усиления эффекта, а также для создания иллюзии перемещения гидробионта, подавления шумов, вышеуказанное устройство может быть использовано в составе излучающих фазированных решеток.

В подводной томографии данное устройство может быть использовано в качестве источника сигнала или в составе активной акустической решетки.

Использование: для приманивания морских гидробионтов. Сущность изобретения заключается в том, что акустический излучатель для приманивания морских гидробионтов включает в себя корпус, содержащий станину, выполненную из пластика, устойчивого к длительным вибрациям, обтекатель с отверстиями для охлаждения внутренних конструкций, расположенный вокруг станины, при этом по периметру станины расположены как минимум три электромагнитные катушки с каналами охлаждения, работающих, соответственно, в трех различных диапазонах частот подаваемого на них сигнала равной мощности, закрепленные на магнитопроводах с зазором, при этом в каждый магнитный зазор магнитопроводов помещен неодимовый постоянный магнит, на котором закреплена монтажная пластина, выполненная из гибкого пластика, при этом на каждую монтажную пластину вне обтекателя излучателя установлены излучающие пластины, отличной друг от друга формы и массы, изготовленные из листового стойкого к морской или пресной воде материала. Технический результат: повышение надежности работы излучателя. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Акустический излучатель для приманивания морских гидробионтов, который включает в себя корпус, содержащий станину, выполненную из пластика, устойчивого к длительным вибрациям, обтекатель с отверстиями для охлаждения внутренних конструкций, расположенный вокруг станины, при этом по периметру станины расположены как минимум три электромагнитные катушки с каналами охлаждения, работающих, соответственно, в трех различных диапазонах частот подаваемого на них сигнала равной мощности, закрепленные на магнитопроводах с зазором, при этом в каждый магнитный зазор магнитопроводов помещен неодимовый постоянный магнит, на котором закреплена монтажная пластина, выполненная из гибкого пластика, при этом на каждую монтажную пластину вне обтекателя излучателя установлены излучающие пластины отличной друг от друга формы и массы, изготовленные из листового, стойкого к морской или пресной воде, материала.

2. Акустический излучатель для приманивания морских гидробионтов по п. 1, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен из полимербетона.

3. Акустический излучатель для приманивания морских гидробионтов по п. 1, отличающийся тем, что излучающие пластины выполнены из поликарбоната, или полиэтилена, или полипропилена, или текстолита, или нержавеющей стали, или титана.

4. Акустический излучатель для приманивания морских гидробионтов по п. 1, отличающийся тем, что витки электромагнитной катушки намотаны непосредственно на корпус катушки.

5. Акустический излучатель для приманивания морских гидробионтов по п. 1, отличающийся тем, что электромагнитная катушка пропитана стойкими пропиточными смолами.