Экспериментальные исследования акустических антенн бокового обзора с широкой характеристикой направленности в вертикальной плоскости

Раздел I. Методы и средства экологического мониторинга водных районов

УДК 681.883

И. А. Кириченко, П. П. Пивнев ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ АНТЕНН БОКОВОГО ОБЗОРА С ШИРОКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ В ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ

Целью работы является разработка акустических антенн для систем бокового обзора с амплитуд но-ф^овыми распределениями коэффициентов возбуждения по поверхности антенны для формирования характеристики направленности (ХН) с использованием сравнительно большой излучающей поверхности.

Боковой обзор; характеристика направленности.

I. A. Kirichenko, P. P. Pivnev

EXPERIMENTAL RESEARCHES OF ACOUSTIC SIDE-LOOKING ANTENNA WITH THE WIDE DIRECTIONAL CHARACTERISTIC IN THE VERTICAL PLANE

The work purpose is to working out of acoustic aerials for systems of the lateral review with peak-phase distributions of factors of excitation on a surface of the aerial for formation of the characteristic of an orientation with use of rather big radiating surface.

Lateral review; characteristic of an orientation.

Одной из общих задач при создании акустических систем для дистанционного мониторинга водной среды является проектирование антенн с широкой характеристикой направленности (ХН) на высоких частотах [1-3].

Геометрические размеры элементов, применяемых в антенне в вертикальной плоскости и высота элементов, близки друг к другу. Поэтому акустическая мощность бокового излучения таких преобразователей сравнима с мощностью в плоскости излучения антенны. Чтобы избежать бокового излучения применяют акустические мягкие и акустические жесткие экраны. В некоторых случаях акустически жесткий экран помещают на расстоянии четверти длины волны от края преобразователя. Такой четвертьволновый слой имеет, как правило, малые размеры. Его размер технологически трудно выдержать по всему контуру антенны. Применение акустически мягкого экрана приводит к обужению характеристики направленно.

поверхности антенны в вертикальной плоскости.

Настоящие исследования посвящены разработке акустических антенн для систем бокового обзора с амплитудно-ф^овыми распределениями коэффициентов возбуждения по поверхности антенны для формирования ХН с использованием сравнительно большой излучающей поверхности [4].

Экспериментально был исследован макет антенны, для которого характерна широкая диаграмма направленности в вертикальной плоскости.

В исследуемом макете был применен акустически мягкий экран и дополнительные преобразователи по краям антенны

На рис. 1 представлены схемы соединения элементов в антенне.

На рис. 2 показана ХН антенны с отключенными боковыми элементами (схема соединения элементов представлена на рис. 1, а).

Известия ЮФУ. Технические науки

Тематический выпуск

Из рис. 2 видно, что акустический мягкий экран сужает ХН. Ширина ХН составляет 33°, что примерно на 20% уже расчётной.

На рис. 3 приведены ХН той же антенны при подключении боковых элементов в противофазе через электрическую емкость (схема коммутации приведена на рис. 1, б).

т+ОН Т+ОНт 3 4 т+Онт

+01- +01-' +01- +01-'

+01" +01-' +01- +01-'

'+01- +0ь -иОн1

зел син 1 СІО кор

о о

т+ОЬт '+01-' +0Ь' '+01-' т+ОНг НОН' т+Оьг '+0і- '+01- '+01- т+Оьг '+0і- '+01- '+01-

зел 1 НПО сіо ==

а

б

Рис. 1. Схемы соединения элементов в макете антенны

Анализ проведенных исследований показывает, что происходит существенное расширение ХН и изменение ее формы.

«(©).

/ 45-

/ 30'

/ 25

/ 20-

/ 15

/~\/ 10-

£ V 5 •

-80 -60 -40 -20

20 40 60 80

е, град.

Рас. 2. ХН антенны с отключенными боковыми элементами

8, град.

-80 -60 -40 -20 20 40 60 80

Боковые элементы не подключены

Рис. 3. ХН макета антенны для различной коммутации элементов

на ген

на ген

, , -

-

управлять шириной ХН и изменение ее формой в широком пределе, при незначительной потери энергии в излучении.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Воронин В.А., Тарасов С.П., Тимошенко В.И. Гидроакустические параметриче-

ские системы. - Ростов-на-Дону: Ростиздат, 2004. - 416 с.

2. Кобяков Ю.С., Кудрявцев Н.Н., Тимошенко В.И. Конструирование гидроакусти-

ческой рыбопоисковой аппаратуры.- Л.: Судостроение, 1986. - 287 с.

3.Орлов ЛЯ., Шабров АЛ. Гидроакустическая аппаратура рыбопромыслового флота. - Л.: Судостроение, 1987. - 222с.

4. . . .- .: ,

1973. - 275 с.

Кириченко Игорь Алексеевич

Технологический институт федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г. Таганроге E-mail: igork@fep.tsure.ru

347928, Россия, г. Таганрог, ГСП 17А, пер. Некрасовский, д. 44 Тел.: 8 (8634)-37-17-95 Пивнев Петр Петрович E-mail: pivnev@land.ru.

Kirichenko Igor Alekseevich

Taganrog Institute of Technology - Federal State-Owned Educational Establishment of Higher Vocational Education “Southern Federal University” E-mail:igork@fep.tsure.ru

44, Nekrasovsky, Taganrog, 347928, Russia, Ph.: +7(8634)-37-17-95 Pivnev Petr Petrovich E-mail: pivnev@land.ru

УДК 681.883

В. И. Короченцев, Е. М. Т итов

НАВИГАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОДВОДНЫХ РОБОТОВ ПРИ ЭКОЛОГИЧЕСКОМ МОНИТОРИНГЕ ШЕЛЬФА1

Целью работы является повышение точности навигации подводных аппара-, . задачи управления подводным аппаратом по изолиниям магнитного поля, рельефу и слоистой структуре дна. Разработан .математический алгоритм, позволяющий учитывать сферичность акустических волн навигационных эхолотов. Проведены

, -

.

Навигация; подводный аппарат; физические поля; коэффициент отражения; цифровая карта; эксперимент.

1 Исследования проведены при поддержке гранта РФФИ-08-01-99034.