Линейный модуль гидроакустической антенны

 

Изобретение относится к гидроакустике, к конструированию многоэлементных антенн шумопеленгования гидроакустических комплексов подводных лодок. Высокая точность установки приемных блоков на несущей конструкции криволинейной антенны, а также уменьшение веса и размера линейного модуля антенны и зазоров между блоками достигается за счет того, что линейный модуль гидроакустической антенны содержит приемные блоки, состоящие из герметичных приемников и акустических экранов, причем электрические выводы приемных блоков посредством герметичной кабельной колодки присоединены к многожильному кабелю. Соседние приемные блоки механически соединены между собой с тыльной стороны акустических экранов стыковочными узлами с возможностью поворота друг относительно друга в продольной плоскости симметрии линейного модуля. Кроме того, в стыковочных узлах выполнены отверстия для винтового крепления линейного модуля к несущей конструкции антенны. К тыльной стороне акустических экранов блоков прикреплены направляющие перфорированные пластины, в отверстия которых упорядоченно проложены электрические выводы блоков. Линейный модуль может состоять из двух или более механически не связанных между собой частей. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к конструированию многоэлементных антенн шумопеленгования гидроакустических комплексов подводных лодок (ПЛ).

Антенны шумопеленгования обычно состоят из приемников, акустических экранов и линий электрокоммуникаций, установленных на несущей конструкции, эффективность антенн шумопеленгования в существенной степени определяется их размерами, поэтому наряду с ростом требований к гидроакустическим комплексам в последние годы наблюдается тенденция к увеличению габаритов антенн шумопеленгования ПЛ. Так в работе [1] приведена фотография несущей конструкции сферической антенны, из которой видно, что антенна занимает большую часть носовой оконечности ПЛ. Стремление к увеличению габаритов антенн приводит к необходимости разработки конформных антенн ([2], [3], [4]), имеющих криволинейную поверхность, почти повторяющую конфигурацию носового обтекателя ПЛ. Такие антенны имеют по крайней мере две характерные особенности, первая - их несущая конструкция, по существу, является корабельной конструкцией, поэтому такие антенны собирают из герметичных, конструктивно завершенных частей - антенных модулей непосредственно на судостроительном заводе. Вторая особенность заключается в том, что во избежание увеличения водоизмещения ПЛ объем, занимаемый антенной, включая и зону ее обслуживания, должен быть минимальным, что приводит к отсутствию доступа к несущей конструкции антенны с тыльной стороны антенны, поэтому антенные модули должны иметь минимальную толщину и устанавливаться на несущую конструкцию антенны снаружи (без доступа с тыльной стороны). При разработке антенных модулей для носовых антенн режима шумопеленгования, устанавливаемых в носовой оконечности ПЛ, необходимо учитывать еще и следующие требования: - конструкция антенного модуля в виде набора приемных блоков (приемников с акустическими экранами) должна позволять проводить испытание модуля на герметичность в гидробаках приборостроительного завода-изготовителя модулей. Это, а также тот факт, что в прочный корпус ПЛ допустимо введение строго ограниченного числа кабелей, делает целесообразным подключение выводов приемников антенного модуля с помощью герметичной кабельной колодки к жилам многожильного кабеля: - расстояние между центрами приемников на криволинейной поверхности антенны при заданном размере приемника должно быть строго фиксированным и не превышать заданной величины. Обычно это расстояние выбирается в пределах (0,5-0,7) λ_в где λ_в длина звуковой волны на верхней частоте рабочего диапазона. Увеличение этого расстояния, особенно в вертикальной плоскости, приводит к уменьшению помехоустойчивости антенны к шумам моря.

Таким образом, антенные модули должны представлять собой законченную конструкцию, состоящую из некоторого количества приемников, объединенных между собой механически и электрически, такие конструкции известны в технике гидроакустических антенн (см. напр. патенты [5] и [6]). Обычно они состоят из приемников, расположенных вдоль некоторой линии (линейный модуль) и объединенных общим контуром герметизации, образованным полимерными трубками, заполненными электроизоляционным компаундом. От такого линейного модуля отходит многожильный кабель, что позволяет испытать модуль на герметичность на приборостроительном заводе, наряду с этими положительными свойствами упомянутые известные конструкции применительно к носовым антеннам шумопеленгования имеют и существенный недостаток - отсутствие акустического экрана в самом модуле; установка же такого экрана на несущей конструкции антенны двойной кривизны представляет собой самостоятельную сложную задачу.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемой конструкции является линейный модуль, описанный в работе [7]. В соответствии с [7] такой модуль состоит из (см. фиг. 1) приемных блоков в виде герметичных приемников 1 с акустическими экранами 2, электрические выводы которых 5 соединены посредством герметичной кабельной колодки 7 с многожильным кабелем 8. Приемные блоки через амортизаторы установлены на несущей конструкции (раме) 14 антенного модуля. Описанный линейный модуль может быть изготовлен и полностью испытан (в том числе и на воздействие повышенного гидростатического давления) на приборостроительном заводе.

Недостатки рассмотренной конструкции линейного модуля применительно к поверхностной носовой криволинейной антенне шумопеленгования ПЛ обусловлены наличием жесткой несущей конструкции. Эта конструкция должна иметь криволинейную форму, соответствующую форме антенны, и должна быть выполнена с весьма высокой точностью. При достаточно больших линейных размерах она имеет большую массу и большой поперечный размер, что во многих случаях неприемлемо.

Задачей изобретения является создание завершенной конструкции линейного модуля, имеющего малый вес, минимальную толщину и зазоры между блоками, обеспечивающие высокую точность установки приемных блоков на несущей конструкции криволинейной антенны.

Для решения поставленной задачи в линейном модуле гидроакустической антенны, содержащей приемные блоки, состоящие из герметичных приемников и акустических экранов, причем электрические выводы приемных блоков посредством герметичной кабельной колодки присоединены к многожильному кабелю, введены новые признаки, а именно: - соседние приемные блоки механически соединены между собой с тыльной стороны акустических экранов стыковочными узлами с возможностью поворота друг относительно друга в продольной плоскости симметрии линейного модуля, - в стыковочных узлах линейного модуля могут быть выполнены отверстия для винтового крепления линейного модуля к несущей конструкции антенны, - для упрощения электрического монтажа к тыльной стороне акустических экранов могут быть прикреплены направляющие перфорированные пластины, в отверстия которых упорядоченно проложены электрические выводы блоков, - линейный модуль может быть выполнен из нескольких механически не связанных между собой частей для реализации рационального расположения приемных блоков на поверхности антенны.

Использование изобретения обеспечивает достижение следующих технических результатов: - приемный модуль может быть просто и технологично установлен с наружной стороны на криволинейную формообразующую несущую конструкцию антенны; - толщина приемного модуля минимальна, поскольку исключается громоздкая жесткая несущая конструкция (рама) антенного модуля, сложная в изготовлении и обладающая большой массой: - зазоры между приемными блоками сокращаются до минимальных размеров, при этом расстояние между центрами приемников в модуле не превосходит (0,5 - 0,7) λ_в в зависимости от требований к уровню дополнительных максимумов характеристики направленности антенны, составленной из модулей.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, 2, 3 (а, б, в), 4. При этом на фиг. 1 изображена конструкция линейного модуля-прототипа, на фиг. 2 изображен пример конструктивного выполнения части заявляемого линейного антенного модуля, на фиг. 3 показан стыковочный узел, а на фиг. 4 изображена перфорированная пластина, в отверстия которой упорядоченно прокладываются кабели иди провода, отходящие от приемных блоков.

Как показано на фиг. 2 приемные блоки, состоящие из герметичных приемников 1 и акустических экранов 2 (в примере приемные блоки выполнены по патенту [8]) соединены между собой стыковычными узлами 3, имеющими опорные колонки с отверстиями, через которые осуществляется винтовое крепление антенного модуля к корабельной несущей конструкции антенны 4. Провода или кабели 5, отходящие от приемников, проходят через акустический экран, прокладываются в отверстия пластинки 6, прикрепленной к тыльной стороне акустического экрана и посредством герметичной кабельной колодки 7 подсоединяются к многожильному кабелю 8, на фиг. 3 показан стыковочный узел 3 с опорными колонками 9, соединенный с помощью поворотной оси 10 с бобышкой 11, прикрепленной к тыльной стороне экрана винтами 12, Через отверстия в опорных колонках 9 стыковочный узел винтом 13 прикрепляется к корабельной несущей конструкции 4. На фиг. 4 показана пластинка 6 с отверстиями, прикрепленная к тыльной стороне экрана.

Поскольку при больших радиусах кривизны поверхности криволинейной антенны требуется разворот соседних блоков на весьма небольшой угол, соединение стыковочного узла с приемными блоками может осуществляться и иначе, например, с помощью стыковочных узлов, выполненных в виде податливых резиновых шайб, или других гибких элементов.

Описанный выше линейный антенный модуль собирается на приборостроительном заводе на транспортировочном технологическом приспособлении, вместе с ним проходит все необходимые испытания, в том числе и на воздействие повышенного гидростатического давления, и поставляется на судостроительный завод, на судостроительном заводе приемные блоки отсоединяются от транспортировочного приспособления и присоединяются к корабельной несущей конструкции антенны, после этого многожильный кабель заводится в герметичную капсулу (или контейнер), где происходит обработка (усиление, фильтрация и, при необходимости, преобразование аналоговой информации в цифровую) сигналов, принятых приемниками антенны, конформная антенна с описанными выше линейными модулями позволяет максимально использовать акустическую информацию при ограниченных габаритах антенны как по ее раскрыву, так и по глубине, что отвечает комплексному подходу к системному проектированию подводной лодки и гидроакустической антенны.

Литература
1. Роберт Дж.Урик "основы гидроакустики." Л.: Судостроение, 1978 г.

2.Справочник по гидроакустике, изд. 2 Л.: Судостроение, 1988 г.

3. Патент РФ по заявке N 96100705/28. Решение о выдаче патента от 04.06.98 г.

4. Патент РФ N 2115587, МПК B 63 G 8/39 от 14.12.92 г.

5. Патент РФ N 2081516, МПК H 04 B 13/00 от 03.10.94 г.

6. Патент РФ N 2078484, МПК H 04 R 1/44 от 16.12.94 г.

7. М. Д. Смарышев, Ю.Ю. Доборовольский, Гидроакустические антенны. Л.: Судостроение, 1984 г.

8. Патент РФ N 2080743 МПК H 04 R 1/44 от 03.10.94 г.

Формула изобретения

1. Линейный модуль гидроакустической антенны, содержащий приемные блоки, состоящие из герметичных приемников и акустических экранов, причем электрические выводы приемных блоков посредством герметичной кабельной колодки присоединены к многожильному кабелю, отличающийся тем, что соседние приемные блоки механически соединены между собой с тыльной стороны акустических экранов стыковочными узлами с возможностью поворота друг относительно друга в продольной плоскости симметрии линейного модуля.

2. Линейный модуль по п.1, отличающийся тем, что в стыковочных узлах выполнены отверстия для винтового крепления линейного модуля к несущей конструкции антенны.

3. Линейный модуль по п.1 или 2, отличающийся тем, что к тыльной стороне акустических экранов блоков прикреплены направляющие перфорированные пластины, в отверстия которых упорядоченно проложены электрические выводы блоков.

4. Линейный модуль по п.1 или 2, отличающийся тем, что он состоит из двух или более механически не связанных между собой частей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

NF4A Восстановление действия патента

Дата, с которой действие патента восстановлено: 10.06.2011

Дата публикации: 10.06.2011

---