ГИДРОАКУСТИЧЕСКАЯ АНТЕННА
HYDROACOUSTIC ANTENNA

Предлагаемое изобретение относится в области гидроакустики и может быть использовано в гидролокационных станциях, осуществляющих обзор пространства сканируемой диаграммой направленности или веером статических диаграмм.
В настоящее время в практике гидроакустики нашли применение антенны, содержащие стержневые преобразователи, закрепленные на общей накладке (оболочке или пластине), толщина которой может достигать в пределе четверть длины волны продольных колебаний.
Основными достоинствами таких конструкций антенны по сравнению с решетками из отдельных герметизированных преобразователей являются: простота конструкции, надежность, предельный коэффициент использования площади, высокий КПД. Однако использование подобных конструкций в фазированных антенных решетках затруднено по причинам значительных искажений диаграмм направленности при введении требуемых фазовых распределений по преобразователям.
Известно (М.Д.Смарышев "Направленность гидроакустических антенн", "Судостроение", 1973 г.), что в некоторых практически интересных случаях в фазированных решетках возникает значительная взаимная связь по акустическому полю между преобразователями, которая приводит к ухудшению направленных свойств антенны и ее согласования с приемно-излучающим трактом станции.
В рассматриваемом конструктивном варианте антенны взаимная связь между преобразователями возникает не только по полю, но и механическая связь по накладке (оболочке, пластине), на которой закреплены последние. Причем в ряде случаев взаимная связь по накладке может преобладать над связью по акустическому полю.
Целью настоящего изобретения является устранение указанного недостатка в базированных решетках преобразователей, нагруженных на общую накладку, путем снижения механической взаимосвязи до приемлемой величины.
Поставленная цель достигается тем, что на накладке, в промежутках между преобразователями закреплены механические резонаторы, образуя единую механическую колебательную систему. Такое выполнение антенны позволяет путем соответствующего выбора параметров (упругости и массы) механических резонаторов изменить импеданс промежутков пластины между преобразователями в рабочей области частот и тем самым свести на нет или ослабить до допустимых пределов механическую связь между последними по накладке.
Фрагмент предлагаемой фазированной антенной решетки схематически изображен на фиг.1, механический резонатор показан на фиг.2.
Антенная решетка выполнена в виде единой металлической оболочки (1),с внутренней стороны которой закреплены преобразователи (2), а в промежутках между ними - механические резонаторы (3), герметичность обеспечивается крышками (4), закрепленными через уплотнения (5) с торцов оболочки.
Геометрические размеры упругого элемента (1) и массы (2) механического резонатора (фиг.2) выбраны из соображений обеспечения требуемой резонансной частоты антенны.
Упругий элемент может быть выполнен из пассивного или активного (пьезоэлектрического или магнитострикционного) материала. При выполнении его из пассивного материала (пассивный механический резонатор) конструкция механического резонатора получается проще, но при выполнении упругого элемента из активного материала (активный механический резонатор) получаем возможность более гибкого и эффективного управления работой механического резонатора в широком частотном диапазоне.
С целью ослабления механической связи между преобразователями в интересующем диапазоне частот в механический резонатор введены потери.
При подведении к преобразователям требуемого для формирования заданных диаграмм направленности амплитудно-фазового распределения электрического напряжения последние возбуждают механические колебания в накладке (оболочка, пластина), а через нее акустическое поле в среде. И так как импеданс промежутков накладки между преобразователями с установленными механическими резонаторами оказывается значительно большим по сравнению с импедансом соответствующего промежутка по среде, наблюдаемая при этом механическая связь существенно меньше акустической.
Проведенные экспериментальные исследования антенны с пассивными механическими резонаторами показали уменьшение механической взаимосвязи между преобразователями на 10-15 дБ, что привело к существенному улучшению ее направленных свойств.
Из приведенных на фиг.3 диаграмм направленности видно, что максимальные значения добавочных максимумов составляют в среднем - 15 дБ (фиг.3б), в то время как у известных конструкций - 8 дБ (фиг.3а).
Предлагаемое изобретение внедряется в одну из разработок предприятия.