МНОГОЭЛЕМЕНТНЫЙ МОДУЛЬ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ

Полезная модель относится к гидроакустической технике и может быть использована при конструировании гидроакустических антенн.
Известны многоэлементные модули гидроакустических антенн, содержащие основание, пьезоэлектрические преобразователи, элементы электрической коммутации, крепления [1], [2], [3].
Недостатком известных модулей является использование в качестве токоведущих элементов внутри конструкции гидроакустических антенн жгутов проводов витых пар, которые имеют ряд особенностей: между жилами таких проводов плохо проникает заливочный полимер, вследствие чего внутри жгута остаются воздушные полости, что может отрицательно сказаться на работе прибора при больших гидростатических давлениях, а также исказить характеристики приемных каналов вследствие отражения сигнала от пузырьков воздуха.
Блок гидроакустических преобразователей, по существу также являющийся многоэлементным антенным модулем, представленный в известном антенном модуле с цифровым выходом [2], наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и вследствие этого выбран в качестве прототипа.
Многоэлементный антенный модуль - прототип состоит из 192 изгибных пластинчатых преобразователей биморфного типа, установленных на общем основании, экранирован от воздействия электрической составляющей электромагнитного поля электростатическими экранами и залит эластомером, обеспечивающим его герметизацию.
Недостатком известного модуля [2] является наличие внутри акустической части прибора жгутов проводов витых пар, что способствует образованию внутри модуля воздушных полостей.
Техническим результатом полезной модели является увеличение однородности заполняющего акустическую часть антенны полимера за счет меньшего количества воздушных полостей и, как следствие, увеличение идентичности характеристик приемных элементов гидроакустической антенны. За счет меньшего размера токоведущих элементов в конструкции гидроакустической антенны есть возможность располагать приемные элементы ближе друг к другу. Также отсутствие жгутов упрощает монтаж пьезокерамических преобразователей к токоведущим элементам.
Для обеспечения указанного технического результата в многоэлементный модуль гидроакустической антенны, содержащий закрепленные на основании пьезоэлектрические преобразователи, залитые эластомером, в котором размещены электромагнитные экраны и элементы электрической коммутации, введены новые признаки, а именно: элементы электрической коммутации выполнены в виде гибкой печатной платы.
Наилучший результат достигается, если гибкая печатная плата в составе модуля содержит не менее трех токоведущих слоев: экранирующие внешние слои и один или более внутренних токоведущих слоя.
Сущность полезной модели поясняется фиг. 1 и фиг. 2, где на фиг. 1 схематически показан предложенный модуль гидроакустической антенны, на фиг. 2 - внутренняя структура гибкой печатной платы.
Представленный на фиг. 1 многоэлементный модуль гидроакустической антенны содержит 480 изгибных пластинчатых преобразователей 4 биморфного типа (на фиг. 1 показаны условно), образующих 120 приемных каналов, разделенные на 4 блока по 30 каналов. Расстояние между центрами каналов 94 мм по вертикали и 75 мм по горизонтали. Преобразователи размещены в резиновом чехле 2 и залиты звукопрозрачным полимером - полиуретановым заливочным компаундом 3. В резиновый чехол ввулканизованы тонкие листы стали для экранирования преобразователей и элементов электрической коммутации от воздействия электрической составляющей электромагнитного поля. Гидроакустическое покрытие 6 адгезионно связано со стеклотекстолитовым основанием 7 и преобразователями 4. Обтекатель 1 многоэлементного антенного модуля выполнен из стеклотекстолита и также адгезионно связан с преобразователями 4. Антенный модуль устанавливается на корпус носителя с использованием резинометаллических двусторонних развязок 8.
Электрический сигнал от гидроакустических преобразователей выводится посредством гибкой печатной платы 5. Печатная плата (фиг. 2), применяемая в данном модуле гидроакустической антенны, имеет четыре слоя токоведущих линий. Внешний и внутренний слои 9 являются экранирующими, что обеспечивает защиту токоведущих линий от внешних электромагнитных наводок. На внутренних слоях размещены токоведущие линии 10, имеющие на концах контактные площадки для припайки пьезокерамических преобразователей и подключения аппаратуры обработки. На внутренних слоях между всеми токоведущими линиями от преобразователей имеются дополнительные экранирующие проводники 11, электрически объединяемые с общим экраном изделия, которые служат для уменьшения перекрестной помехи. Все токопроводящие слои и проводники разделены диэлектрическим материалом 12. Подобная печатная плата может быть использована в любых приемных гидроакустических антеннах. Модуль имеет плоскую форму, однако ввиду гибкости печатной платы допускается ее использование в модулях цилиндрической, сферической и др. формы. Подобная гибкая печатная плата может быть выполнена линейной, как в предложенном модуле, так и иметь сложную криволинейную форму.
Предложенный модуль работает следующим образом. Гидроакустические сигналы, проходя через оболочку обтекателя антенного модуля 1, слой резины 2 и слой звукопрозрачного полимера 3, воздействуют на поверхности преобразователей 4, вызывая их вынужденные механические колебания и появление электрического напряжения (заряда) на их электрических выводах, осуществляемых посредством печатной платы 5.
Использование печатной платы для электрического монтажа модуля не приводит к образованию пузырьков при заливке, что обеспечивает высокое качество и стабильность параметров гидроакустической антенны вплоть до высоких гидростатических давлений и делает процесс сборки и монтажа заявленного модуля современным и технологичным.
Таким образом, предложенное устройство обеспечивает достижение заявленного результата.
Источники информации
1. Свидетельство РФ на полезную модель №105554.
2. Патент РФ №2539819.
3. Патент РФ №1840509.