RU2535639C1 - Uncased hydroacoustic antenna - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: acoustic receivers are mounted on the outer surface of sound transparent envelopes made of elastic material, wherein the shape of the envelopes is provided by filling the inner volume with liquid under pressure, wave impedance of which is slightly different from the wave impedance of the working medium. The frame of the antenna used is a sound transparent envelope made of elastic composite material, the shape of which is provided by filling the inner volume of the envelope with working fluid. Water-impermeable envelopes for water-filled frames can be made based on modern materials. A water-filled antenna comprises receiving units in the form of extended sections which hold acoustic receivers with small wave dimensions, pre-amplifiers and electrical (optical) links. The receiving units are sealed with a polymer material and are mounted on the outer surface of the antenna by ropes. Uncased large-size antenna arrays form a rigid geometrical shape by filling the inner volume with working fluid under excess pressure. The excess pressure is generated by a hydraulic pump.

EFFECT: higher efficiency of hydroacoustic stations, high efficiency of the antenna, particularly a large aspect angle and concentration factor in a wide frequency band, low sonar visibility, material consumption, weight and cost.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к гидроакустическим антеннам, и может быть использовано в гидроакустических донных или опускаемых станциях различного назначения.The invention relates to the field of sonar, in particular to sonar antennas, and can be used in sonar bottom or lower stations for various purposes.

Применение донных и опускаемых гидроакустических станций обусловлено многими задачами, такими как освещение подводной обстановки и обнаружение подводных целей, а также в интересах геологоразведочных, сейсмических и других исследований. Гидроакустические донные станции содержат гидроакустические антенны, в состав которых входят акустические приемники, несущие конструкции (каркасы), экранирующие покрытия (экраны) и линии электрических коммуникаций (патенты РФ №2427005, 2427004, 2300479, 2169438 на изобретения, патент РФ №60737 на полезную модель). Каркасы, на которых располагаются приемники, выполнены в виде жесткой цельной конструкции, большой вес и массивность которой затрудняют изготовление, транспортировку в места морского базирования, а также приводят к значительным затратам средств и времени.The use of bottom and lower sonar stations is due to many tasks, such as lighting underwater conditions and detecting underwater targets, as well as in the interests of exploration, seismic and other studies. Hydroacoustic bottom stations contain hydroacoustic antennas, which include acoustic receivers, supporting structures (frames), shielding coatings (screens) and electrical communications lines (RF patents No. 2427005, 2427004, 2300479, 2169438 for inventions, RF patent No. 60737 for utility model ) The frames on which the receivers are located are made in the form of a rigid, one-piece structure, the heavy weight and massiveness of which complicates the manufacture, transportation to sea-based places, and also leads to significant costs and time.

В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбрана сферическая гидроакустическая антенна тракта шумопеленгования (патент РФ №2153685 на изобретение), состоящая из акустических приемников, установленных на несущих конструкциях над экранирующим покрытием, закрепленных на каркасе, образующем форму антенны, где в качестве несущей конструкции используются металлические ленты, предварительно растянутые с нормированным усилием и концами, прикрепленными к каркасу, при этом ленты повторяют форму каркаса.As the closest analogue (prototype), a spherical hydroacoustic antenna of the noise-detecting path was selected (RF patent No. 2153685 for the invention), consisting of acoustic receivers mounted on supporting structures over a shielding coating, mounted on a frame forming the shape of the antenna, where metal structures are used as the supporting structure tapes pre-stretched with normalized force and ends attached to the frame, while the tape follows the shape of the frame.

Недостатки конструкции прототипа заключаются в том, что в широком диапазоне частот характеристики акустических приемников, расположенных вблизи «мягких» гидроакустических экранов, имеют большую нестабильность по чувствительности и по помехозащищенности, обусловленную звукоизоляционными свойствами акустических экранов. Кроме того, экраны обладают достаточно высоким коэффициентом отражения звуковой энергии, повышающим гидролокационную заметность антенны.The disadvantages of the design of the prototype are that in a wide range of frequencies, the characteristics of acoustic receivers located near the "soft" sonar screens have great instability in sensitivity and noise immunity due to the soundproofing properties of acoustic screens. In addition, the screens have a sufficiently high reflection coefficient of sound energy, increasing the sonar visibility of the antenna.

Наличие металлического каркаса и металлических лент способствует распространению вибрационной помехи по несущим элементам конструкции, а также приводит к существенному увеличению массы, материалоемкости и удорожанию антенны.The presence of a metal frame and metal tapes promotes the propagation of vibrational interference along the bearing structural elements, and also leads to a significant increase in the mass, material consumption and cost of the antenna.

Задача изобретения - повышение эффективности работы гидроакустических станций. The objective of the invention is to increase the efficiency of sonar stations.

Решение поставленной задачи достигается тем, что акустические приемники устанавливаются на наружной поверхности звукопрозрачных оболочек из упругого материала, при этом форма оболочек обеспечивается за счет заполнения внутреннего объема жидкостью под давлением.The solution to this problem is achieved by the fact that acoustic receivers are installed on the outer surface of soundproof shells of elastic material, while the shape of the shells is ensured by filling the internal volume with liquid under pressure.

Достигаемый технический результат - повышение эффективности антенны в части увеличения угла обзора (360°) и коэффициента концентрации в широкой полосе частот, снижение ее гидролокационной заметности, материалоемкости, массы и стоимости.The technical result achieved is an increase in the antenna efficiency in terms of increasing the viewing angle (360 °) and the concentration coefficient in a wide frequency band, reducing its sonar visibility, material consumption, mass and cost.

Результат достигается тем, что в качестве каркаса антенны используется звукопрозрачная оболочка из упругого композиционного материала, форма которого обеспечивается за счет заполнения внутреннего объема оболочки рабочей жидкостью (фиг.1).The result is achieved by the fact that a soundproof shell made of an elastic composite material is used as the antenna frame, the shape of which is ensured by filling the internal volume of the shell with a working fluid (Fig. 1).

Водонепроницаемые оболочки для водонаполненных каркасов могут быть созданы на основе современных материалов.Waterproof shells for water-filled frames can be created on the basis of modern materials.

Водонаполненная антенна содержит приемные модули 2 в виде протяженных секций, в которых размещены акустические приемники с малыми волновыми размерами, предварительные усилители и линии электрических (оптических) коммуникаций. Приемные модули герметизированы полимерным материалом и крепятся на наружной поверхности антенны с помощью такелажа 3, использующего, например, фал для морских яхт.A water-filled antenna contains receiving modules 2 in the form of extended sections, in which acoustic receivers with small wave sizes, preliminary amplifiers and electric (optical) communications lines are placed. The receiving modules are sealed with polymer material and are mounted on the outer surface of the antenna using rigging 3, using, for example, a halyard for marine yachts.

Задаваемый шаг между центрами приемников на водонаполненной оболочке в горизонтальной и вертикальной поверхностях обеспечивается с помощью такелажа.The preset step between the centers of the receivers on the water-filled shell in horizontal and vertical surfaces is provided by rigging.

Бескорпусные крупногабаритные антенные решетки образуют жесткую геометрическую форму за счет заполнения под избыточным давлением внутреннего объема забортной жидкостью. Избыточное давление создается с помощью гидравлического насоса, причем величина избыточного давления не должна приводить к разрушению оболочки.Unpackaged large-sized antenna arrays form a rigid geometric shape due to the filling with an overpressure of the internal volume by an overboard liquid. Overpressure is created using a hydraulic pump, and the amount of overpressure should not lead to the destruction of the shell.

На фиг.1 приняты следующие обозначения:In figure 1, the following notation:

1 - оболочка из упругого композиционного материала,1 - shell of an elastic composite material,

2 - протяженный приемный модуль,2 - long receiving module,

3 - такелаж антенны,3 - rigging of the antenna,

4 - рабочая жидкость,4 - working fluid

5 - якорная система,5 - anchor system,

6 - гидравлический насос,6 - hydraulic pump,

7 - плавучесть.7 - buoyancy.

Антенна работает следующим образом. Внутренний объем звукопрозрачной оболочки 1, выполненной из упругого водонепроницаемого материала, заполняется под давлением с помощью гидравлического насоса 6 рабочей жидкостью 4, образуя жесткий сферический каркас, на поверхности которого размещается антенная решетка, образованная протяженными приемными модулями 2 с фиксированным расположением информационных каналов, обеспеченных креплением к такелажу 3. Пространственное расположение бескорпусной гидроакустической антенны в воде обеспечивается за счет якорной системы 5 и плавучести 7, расположенных в нижней и верхней частях звукопрозрачной оболочки соответственно.The antenna works as follows. The internal volume of the soundproof shell 1, made of an elastic waterproof material, is filled under pressure using a hydraulic pump 6 with a working fluid 4, forming a rigid spherical frame, on the surface of which there is an antenna array formed by extended receiving modules 2 with a fixed arrangement of information channels secured by I rigging 3. The spatial location of the frameless sonar antenna in the water is provided by the anchor system 5 and buoyant ti 7 arranged in the lower and upper parts of the sound transmission casing respectively.

Как показывают проведенные теоретические оценки, применение звукопрозрачной оболочки, выполненной из водонепроницаемого упругого композиционного материала и заполненной рабочей жидкостью под давлением, обеспечивает необходимую форму оболочки, служащей каркасом, на который непосредственно устанавливаются акустические приемники, позволяет обеспечить достигаемый технический результат - повышение эффективности работы гидроакустических антенн и, соответственно, автономных гидроакустических станций. Повышение эффективности работы гидроакустических антенн происходит за счет снижения гидролокационной заметности, повышения помехозащищенности от структурных и вибрационных помех, а гидроакустических станций - за счет снижения материалоемкости и массы, а следовательно, и транспортабельности и стоимости.As the theoretical estimates show, the use of a translucent shell made of a waterproof elastic composite material and filled with a working fluid under pressure provides the necessary shape of the shell, which serves as the frame on which the acoustic receivers are directly mounted, allows to achieve the achieved technical result - increasing the efficiency of hydroacoustic antennas and , respectively, autonomous sonar stations. Improving the performance of sonar antennas is due to a decrease in sonar visibility, increased noise immunity from structural and vibrational noise, and sonar stations due to a decrease in material consumption and mass, and hence transportability and cost.

Claims (1)

Гидроакустическая антенна выпуклой формы, состоящая из приемных модулей, содержащих акустические приемники, установленных на несущей конструкции и закрепленных с помощью такелажа, якорной системы и плавучести, отличающаяся тем, что несущая конструкция представляет собой звукопрозрачную оболочку, выполненную из упругого водонепроницаемого материала, внутренний объем которой заполнен под избыточным давлением рабочей жидкостью с помощью гидравлического насоса. A convex-shaped hydroacoustic antenna, consisting of receiving modules containing acoustic receivers mounted on a supporting structure and secured with rigging, an anchor system and buoyancy, characterized in that the supporting structure is a soundproof shell made of an elastic waterproof material, the internal volume of which is filled under excess pressure with a working fluid using a hydraulic pump.