ГИДРОАКУСТИЧЕСКАЯ АНТЕННА
HYDROACOUSTIC ANTENNA

Предлагаемое изобретение относится к гидроакустической технике и может найти основное применение в тех случаях, когда эти антенны устанавливаются на подводные лодки.
Известны низкочастотные гидроакустические антенны, размещаемые на подводных лодках в носовой оконечности или вдоль бортов корабля за его прочным корпусом и состоящие из электроакустических преобразователей. Для обеспечения работы антенн в морской воде при всех глубинах погружения подводной лодки каждый электроакустический преобразователь герметизирован и выдерживает внешнее гидростатическое давление, соответствующее глубине погружения подводной лодки.
Недостатки такой конструкции гидроакустической антенны сводятся к следующему: герметизация на рабочее гидростатическое давление отдельных преобразователей усложняет конструкцию и снижает их эффективность; электроакустические параметры преобразователей (КПД, чувствительность, импеданс) зависят от величины гидростатического давления и ухудшаются при увеличении этого давления.
Целью настоящего предлагаемого изобретения является создание такой конструкции антенны, в которой все электроакустические преобразователи находились бы при давлении, близком к атмосферному, не зависящему от глубины погружения подводной лодки.
Согласно предлагаемому изобретению, указанная цель достигается путем выполнения антенны в виде двух оболочек, форма которых совпадает с формой гидроакустической антенны. Все преобразователи размещаются между этими оболочками и находятся при гидростатическом давлении, близком к атмосферному.
На фиг.1 приведено схематическое изображение цилиндрической антенны, расположенной в носовой оконечности подводной лодки (разрез по ватерлинии).
На фиг.2 - частотная характеристика звукового давления в пучности в слое.
На фиг.3 - диаграммы направленности точечного преобразователя.
Предлагаемая низкочастотная гидроакустическая антенна составлена из электроакустических преобразователей 1. Преобразователи размещены между оболочками 2 и 3. Наружная оболочка 2 выполнена прочной, герметичной для всего объема антенны. Внутренняя оболочка 3 разграничивает слой жидкости между наружной и внутренней оболочками от внутреннего воздушного объема антенны. При этом электроакустические преобразователи 1 располагаются либо в слое жидкости между оболочками 2 и 3, либо в воздухе на внутренней оболочке 3, и находятся при одинаковом гидростатическом давлении при всех глубинах погружения подводной лодки.
Оболочки 2 и 3 выполнены из любого конструкционного материала, применяемого для подводных лодок (сталь, титан, АМГ, стеклопластик).
Преобразователи 4, расположенные в воздухе на внутренней оболочке 3, выполнены в виде приемников колебательной скорости. Слой вежду оболочками 2 и 3 заполнен либо водой, либо диэлектрической жидкостью. Внутренний воздушный объем антенны может быть использован для размещения электронной аппаратуры гидроакустической станции.
При работе гидроакустической антенны в режиме приема или излучения акустических сигналов в слое между оболочками 2 и 3 возникает стоячая звуковая волна, обусловленная многократными отражениями от этих оболочек и внутреннего воздушного объема. При эквидистантном расположении оболочек в случае выбора слоя между ними из условия резонанса принимаемые или излучаемые сигналы будут усиливаться.
Условия резонанса характеризуются соотношениями
где l - расстояние между оболочками 2 и 3,
n=1, 2, 3,…
Κ - волновое число в жидкости,
ω - круговая частота,
m - масса единицы площади наружной оболочки,
ρc - волновое число для воды,
α - угол падения звуковой волны.
Частотная характеристика 5 звукового давления в пучности в слое рассчитана при толщине прочного наружного слоя 40 мм и расстояния между слоями l=400 мм. За нуль децибелл принято звуковое давление в падающей звуковой волне.
На резонансных частотах и в полосе частот ниже первого резонанса наблюдается усиление звука.
5÷10 подтверждают возможность обеспечения высоких акустических параметров предлагаемой антенны при наличии прочной наружной оболочки антенны.
Предлагаемая антенна размещается либо в носовой оконечности, либо в ограждении боевой рубки, либо вдоль бортов подводной лодки.