ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЙ МАЯК

Полезная модель относится к конструктивному выполнению гидроакустических (подводных) маяков, автономных гидроакустических устройств со звуковой сигнализацией, предназначенных для обозначения местоположения объектов, попавших в водную среду и устанавливаемых на воздушных, морских или речных судах и подводных объектах. Гидроакустические маяки функционируют совместно с пеленгаторами и входят составной частью в системы подводного позиционирования.
Известно устройство двухсредного гидроакустического аварийного маяка по патенту RU на полезную модель №83341, включающего цилиндрический или сферический пьезокерамический или магнитострикционный излучатель, электрический генератор, аккумуляторную батарею и устройство перевода маяка из дежурного режима в рабочий, помещенные в герметичный корпус, при этом маяк снабжен чувствительными элементами для автоматического перевода маяка из дежурного режима в рабочий, размещенными за пределами герметичного корпуса в полости, заполняемой при аварии носителя водой, отделенной от внешней среды брызго- пыле защитным чехлом. Входы электродов в корпус герметизированы с помощью изолирующих втулок и гальванически электроды с корпусом не связаны. Для лучшей гидроизоляции в условиях влажной атмосферы электроды обрамлены кольцевыми ограждениями, что значительно усложняет конструкцию.
Наиболее близким по своим конструктивным особенностям является устройство для звуковой сигнализации, применяемое, в частности, под водой, по патенту RU на полезную модель №28559, содержащее последовательно размещенные в герметичном корпусе источник питания, замыкатель с контактной группой, электроакустический преобразователь, в крышке корпуса установлен водочувствительный датчик в виде цилиндрического полого изолятора, по горизонтальной оси корпуса и изолятора расположен электрод, выступающий за наружную поверхность изолятора (соответственно и герметичного корпуса), подвергаясь разрушающему влиянию окружающей водной (речной, морской) среды.
Технической проблемой, решаемой полезной моделью, является увеличение длительности пребывания в рабочем режиме аварийного маяка в водной (речной и морской) среде, при сохранении его эксплуатационных возможностей.
Сущность технического решения заключается в том, что в гидроакустическом маяке, содержащем герметичный цилиндрический корпус с торцовыми крышками, в котором по его центральной оси расположены электроакустический преобразователь и подключающий его к электрической цепи питания одним концом электрод, на другом конце которого расположен электрический контакт электрода, контактирующий с ним через пружину, при этом контакт, установленный во фторопластовом изоляторе (выполняющего роль водочувствительного датчика) в крышке корпуса, проходит сквозь центральное отверстие в крышке и выступает за ее наружную поверхность выпуклым выступом, корпус с торцовыми крышками, электрод и его контакт выполнены из титанового сплава, например ВТ-З-1, рабочая выпуклая часть контакта электрода имеет защитное коррозионностойкое электропроводящее покрытие на основе никеля с двухфазным составом никеля с корундом, равномерно нанесенное на рабочую часть контакта методом струйного порошкового напыления, а полый изолятор выполнен составным, имея в пределах своего объема и формы кроме фторопластовой части, часть изолятора, выполненную из полиамида в виде втулки, соосно охватывающей нижнюю часть контакта электрода.
На рисунках изображено: фиг. 1 - конструкция маяка (продольное сечение); фиг. 2 - продольное сечение крышки с контактом; фиг. 3 - продольное сечение электрического контакта электрода.
Гидроакустический маяк состоит из герметичного цилиндрического корпуса 1 с торцевыми крышками 2 и 3, выполненными из титанового сплава типа ВТ-З-1. В корпусе 1 последовательно (по его центральной продольной оси) установлены источник питания 4, электронный блок 5, электроакустический преобразователь 6 и подключающий его к электрической цепи питания одним концом металлический электрод 7, на другом конце которого расположен электрический контакт 8 (являющийся продолжением электрода 7), контактирующий с электродом через пружину 9, которая поджимает электрод 7 к крышке 3. Контакт 8 установлен в изоляторе 10 в крышке 3 корпуса, проходит сквозь центральное отверстие в крышке и выступает за ее наружную поверхность выпуклым выступом 11. При этом контакт 8 имеет возможностью небольшого осевого перемещения под воздействием внешнего давления окружающей среды. Так же, как и корпус с крышками, электрод и его контакт выполнены из титанового сплава ВТ-З-1. Рабочая выпуклая часть контакта 11 электрода 7 имеет защитное коррозионностойкое электропроводящее покрытие 12 на основе никеля с двухфазным составом никеля с корундом, равномерно нанесенное на рабочую поверхность контакта методом струйного порошкового напыления на установке «Димет-403».
Полый ступенчатый изолятор 10 выполнен составным (фиг. 2), имея в пределах своего объема и формы кроме фторопластовой (типа Ф 4) части 13, которая не позволяя образовываться токопроводящей пленки воды в нерабочем состоянии маяка в условиях повышенной влажности, в тоже время является не достаточно жесткой для сопротивления внешнему силовому давлению окружающей водной среды в рабочем состоянии маяка, поэтому часть изолятора, воспринимающая основную нагрузку внешнего давления в рабочем режиме, выполнена из более твердого материала, полиамида типа ПА 66-КС, в виде втулки 14, охватывающей нижнюю часть 15 контакта 8 электрода 7.
Гидроакустический маяк прикрепляют к подвижному объекту и в случае попадания подвижного объекта в воду полукруглый выступ 11 контакта 8 электрода 7 реагирует на воду. Происходит протекание микротока между электродом и корпусом (электрический контакт работает как «включающий» элемент), что приводит к подключению электрического сигнала к акустическому преобразователю 6, который начинает испускать ультразвук. Корпус трансформирует механическое напряжение активного элемента в акустический сигнал, распространяющийся в водной среде. Таким образом, при попадании в воду маяк автоматически включается, но функционирование в воздушной среде 9 у него отсутствует.
2
3
Характерная особенность аварийных маяков состоит в необходимости высокой надежности и длительности функционирования в рабочем режиме, поэтому важно формирование защитного электропроводящего покрытия 12 на рабочей поверхности электрического контакта из титанового сплава ВТ-З-1, обеспечивающего стабильный электрический потенциал и высокую коррозионную стойкость, особенно в среде морской воды. Опытным путем было установлено, что таким требованиям удовлетворяет защитное покрытие на основе никеля (с двухфазным составом никеля с корундом), полученное методом струйного порошкового напыления порошковой смеси. Следует отметить, что доля открытой пористости в общей пористости невелика по сравнению с закрытой, что является важным с точки зрения обеспечения защитных свойств, так как открытые поры способствуют проникновению агрессивной среды во внутренние слои покрытия. Методом рентгеноструктурного анализа подтвержден двухфазный состав формируемого покрытия: Ni и α -АlO. Основной фазой в покрытии является никель. Так как при струйном напылении температура нагрева не превышает 800°C, то окисления никеля не происходит. Частицы корунда, содержащиеся в порошковой смеси, предназначены для бомбардировки поверхности детали с целью ее очистки и формирования выраженного рельефа для улучшения сцепления покрытия с основным материалом. Защитное покрытие на основе никеля с двухфазным составом (никель + корунд), толщиной покрытия ~400 мкм в сочетании с низкой открытой пористостью ~4,5% и высокой адгезионной прочностью обуславливает стабильное поведение электрического потенциала (не более 0,5 В) при нанесении его на рабочую поверхность электрического контакта электрода из сплава ВТ-3-1 и обеспечивает их надежную электрохимическую защиту в среде морской воды в течение не менее 100 суток. Толщина покрытия зависит от величины тока включения устройства (перевода его в рабочее положение) и длительности его устойчивой работы.
Выполнение электрического контакта составным позволяет в режиме длительного пребывания устройства в рабочем режиме и при большом внешнем давлении водной среды сохранять осевую симметрию расположения его составных частей, обеспечивая жесткость конструкции для эффективной эксплуатации.