ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ПРИЕМНИК (АНТЕННА)

Предполагаемая полезная модель относится к области гидроакустики, а именно к созданию гидроакустических приемников звукового давления.
Гидроакустические цилиндрические приемники получили самое широкое применение в современной гидроакустике. Они используются для комплектования антенн шумопеленгования, подводной связи, в позиционных системах и во многих других гидроакустических устройствах.
Конструкции цилиндрических приемников и способы их изготовления описаны в целом ряде патентов отечественных и зарубежных авторов, а также в открытой литературе (например Р. Боббер «Гидроакустические измерения», «Мир» Москва 1974 г, рис. 5.13; под редакцией В,В, Богородского, «Подводные электроакустические преобразователи», справочник, «Судостроение» 1963 г, стр. 91, рис. 5.41а)
В книге Р. Боббера, рис. 5.13 описан цилиндрический приемник, содержащий пять соосно расположенных керамических колец из титаната - цирконата свинца. Внутри набора колец располагается акустически мягкий материал. Приемник герметизирован резиновой оболочкой, снабжен коаксиальным кабелем, через металлическую трубку присоединенным к набору колец.
По наибольшему числу общих признаков с предполагаемой полезной моделью наиболее близким аналогом является приемник, описанный в справочнике под редакцией В.В. Богородского стр. 91 рис. 5.4.а. Приемник содержит активный элемент из 6-ти пьезокерамических колец состава ЦТСНВ-1, которые соосно расположены через кольцевые резино-металлические опоры на металлической (дюралевой) трубке. Кольца в наборе установлены вплотную и стянуты (скреплены) гайкой с прокладкой, навинчивающейся на трубку, конец которой имеет резьбу. Приемник герметизирован резиновым чехлом, который натягивается на активный элемент через тонкий слой полиуретанового компаунда. Все кольца электрически соединены последовательно и монтажные провода присоединены к двужильному кабелю герметичного ввода.
Недостатки конструкции прототипа состоят в следующем. При наборе колец по высоте технологически трудно насадить большое количество колец на длинную металлическую трубку и выполнить электрический монтаж Прочность на изгиб длинного приемника невелика В результате приемник по высоте имеет на практике размер около 100-150 мм, значительно меньший длины волны звука. Однако в ряде случаев применение цилиндрических приемников требует, чтобы они были развиты по высоте. Например, при разработке опускаемых в водную среду антенн вертолетных гидроакустических станций, необходимо, чтобы вертикальный размер приемника, определяемый его диаграммой направленности на рабочей частоте составлял около 600-700 мм.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание конструкции приемника, развитого по высоте и пригодного для работы в составе гидроакустических станций.
Техническим результатом предполагаемой полезной модели является увеличение высоты приемника, улучшение технологии его изготовления и сборки, повышение механической прочности без ухудшения его электроакустических параметров (чувствительности).
Для достижения указанного технического результата в гидроакустический цилиндрический приемник, включающий герметизированный активный элемент, содержащий установленные соосно пьезокерамические кольца и корпус, а также электрический ввод, введены новые признаки, а именно активный элемент выполнен секционированным, каждая секция состоит из пьзокерамического кольца, скрепленного по внутренней поверхности в области торцов через резиновые развязки с полой металлической трубкой, имеющей на концах наружную резьбу, полые металлические трубки соединены между собой металлическими втулками с внутренней ответной резьбой по концам, образуя корпус, герметизация активного элемента выполнена нанесением на наружную поверхность каждой секции слоя полимерного материала, а крайние секции соединены с наконечником и герметичным вводом.
Целесообразно, чтобы металлические втулки на участках, примыкающих к секциям, имели диаметр, превышающий диаметр пьезокерамического кольца, а образовавшиеся углубления над поверхностью секции было заполнено герметизирующим слоем полимерного материала
В предложенной конструкции удается обеспечить необходимый размер по высоте приемника, упростить его сборку, в том числе за счет изъятия из конструкции трудно устанавливаемого резинового чехла.
Сущность полезной модели поясняется фиг 1, где представлен продольный разрез заявленного приемника.
Приемник содержит активный элемент, выполненный секционированным, каждая секция состоит из пьезокерамического кольца 1 состава ЦТБС-3, которое через резиновые развязки 3 установлено на алюминиевой трубке 2 с наружной резьбой на обоих концах, установочной гайки 4, алюминиевой втулки 5, диаметр которой между секциями превышает диаметр пьезокерамического кольца 1, и на концах которой имеется внутренняя резьба, герметизирующего слоя полимерного материала (герметика) 6, заполняющего образовавшееся углубление во втулках 5, монтажных проводов 7, герметичного ввода 8 и наконечника 9 у крайних секций.
На фиг. 1 видно, что конструкция приемника не содержит герметизирующего резинового чехла, что существенно упрощает его сборку особенно для приемников, развитых по высоте, без потери чувствительности, часто возникающей из-за неплотного прилегания чехла к поверхности пьезокерамических колец.
Металлические втулки 5 имеют больший диаметр, чем трубки 2, с закрепленными на них пьезокерамическими кольцами, что увеличивает прочность приемника на изгиб.
Сборка предлагаемой конструкции гидроакустического приемника производится в следующем порядке. Пьезокерамическое кольцо 1 через резиновые развязки 3 устанавливается на алюминиевой трубке 2 и поджимается гайкой 4, монтажные провода 7 заводятся в центральные отверстия трубки 2. На трубку навинчивается втулка 5, в которую на противоположном конце ввинчивается следующая трубка 2 с пьезокерамическим кольцом 1. Таким образом, происходит последовательная сборка всего приемника. Одна из крайних трубок присоединяется на резьбе к наконечнику 9, другая через втулку - к вводам. 8 Последняя операция - герметизация активных элементов компаундом 6.
Работа заявленного приемника осуществляется следующим образом: при действии акустического давления на гидроакустический цилиндрический приемник, помещенный в водную среду, на электродах пьезокерамических колец под действием пьезоэффекта вырабатывается электрический сигнал, который с помощью электрических выводов передается к аппаратуре предварительной обработки. При этом его чувствительность не ухудшается, так как герметизация полимерным слоем обеспечивает более надежный акустический контакт с водой, чем герметизация резиновым чехлом.
Приемник прост в изготовлении, технологичен, имеет повышенную прочность, позволяет обеспечивать любой, определяемый требованиями характеристики направленности в вертикальной плоскости размер, и имеет чувствительность, определяемую чувствительностью пьезокерамичекого кольца, без снижения ее за счет влияния элементов конструкции.