ГИДРОАКУСТИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ ДЛЯ НАДВОДНОГО КОРАБЛЯ

Полезная модель относится к области гидроакустики и может быть использована в гидроакустических станциях надводных кораблей, а также научно-исследовательских судов и судов экологического контроля.
Известны гидроакустические станции с гибкими протяженными буксируемыми антеннами для надводных кораблей (ГАС с ГПБА для НК) [1].
Известны активно-пассивные гидроакустические станции (ГАС) с гибкими протяженными буксируемыми антеннами (ГПБА) для надводного корабля (НК) (ГАС с ГПБА для НК), в состав, которых входят [2]:
бортовая часть, содержащая комплект аналоговой и цифровой аппаратуры, размещенный на НК;
буксируемая часть ГАС (БЧ ГАС), в транспортном положении находящаяся на борту НК, а в рабочем - за его кормой, в состав которой входят ГПБА, обладающая нулевой плавучестью, обеспечивающая прием сигналов в режимах гидролокации (ГЛ) и шумопеленгования (ШП), низкочастотная излучающая антенна (НИА) и кабель - буксир, обеспечивающий буксировку ГПБА и НИА на удалении от НК, передачу принятых ГПБА сигналов на борт НК и сигналов возбуждения излучающей антенны с НК на НИА.
Известна ГАС, [3] в которую входит бортовая часть, содержащая комплект аналоговой и цифровой аппаратуры в том числе, многоканальное генераторное устройство и система его электропитания, обеспечивающая преобразование корабельной сети 380×3ф×50 Гц в напряжение постоянного тока и тракт приема и обработки информации, а также БЧ ГАС, в которую входят ГПБА, НИА, состоящая из электроакустических преобразователей, размещенных в заполненном звукопроводящей жидкостью звукопрозрачном корпусе буксируемого носителя (БН), и кабель-буксир, при этом выход ГПБА соединен со входом тракта приема и обработки информации, вход НИА с выходом многоканального генераторного устройства (МГУ), а вход МГУ с выходом системы его электропитания.
Известная ГАС наиболее близка к предлагаемой по количеству общих признаков и принята в качестве прототипа.
Недостатком известной ГАС для НК является ее значительное энергопотребление.
Недостаток известной ГАС объясняется тем, что:
МГУ требует принудительного охлаждения, для чего в его состав вводятся либо встроенные вентиляторы, либо система приточно-вытяжной вентиляции, причем и то и другое в рабочем режиме потребляет значительную энергию;
значительными потерями энергии при передаче ее от расположенного на борту НК многоканального генераторного устройства (МГУ) через длинный - достигающий длины до тысяч метров - кабель-буксир к НИА;
необходимостью иметь на борту НК корабельную лебедку значительной массы и габаритов, поскольку для уменьшения потерь в кабеле токоведущие жилы должны иметь большое сечение, что с учетом необходимости резервирования приводит к большому диаметру кабель - буксира, определяющему массогабаритные параметры лебедки, что в свою очередь требует значительного энергопотребления двигателем лебедки.
Задачей полезной модели является уменьшение энергопотребления ГАС.
Техническими результатами предложенного устройства - ГАС для НК являются:
уменьшение потерь энергии при передаче ее с НК на БЧС ГАС;
уменьшение энергопотребления ГАС для НК за счет обеспечения естественного, не требующего встроенных вентиляторов или приточно-вытяжной системы вентиляции охлаждения МГУ.
Для достижения указанного технического результата в гидроакустическую станцию для надводного корабля, содержащую буксируемую часть, в которую входит гибкая протяженная буксируемая антенна (ГПБА), низкочастотная излучающая антенн (НИА) и кабель-буксир, также содержащую, многоканальное генераторное устройство (МГУ), систему электропитания МГУ, а также расположенный на борту комплект бортовой аналоговой и цифровой аппаратуры, включающий тракт приема и обработки информации, при этом выход ГПБА соединен со входом тракта приема и обработки информации, вход НИА с выходом МГУ, а вход МГУ с выходом системы его электропитания введены новые признаки, а именно:
многоканальное генераторное устройство (МГУ) размещено в буксируемой части ГАС в виде генераторной секции и герметизировано шланговой оболочкой, заполненной гелеобразным заполнителем.
Для работы ГАС в импульсном режиме в режиме ГЛ система электропитания МГУ может содержать первичные преобразователи, преобразователи, преобразующие переменное напряжение корабельной сети в постоянное, и последовательно соединенные с ними емкостные накопители.
С целью уменьшения потерь энергии в кабель-буксире и обеспечения естественного охлаждения путем теплопередачи в воду емкостные накопители могут быть размещены в буксируемой части ГАС в виде секции накопления и герметизированы шланговой оболочкой, заполненной гелеобразным заполнителем.
Современные схемо-технические решения и элементная база позволяют сконструировать и изготовить МГУ и емкостные накопители, обеспечивающие возможность встраивания в шланговую оболочку.
Наружные диаметры шланговых оболочек, в которых размещены генераторная секция и секция накопления, могут быть выполнены равными наружному диаметру ГПБА. Это позволит обеспечить дополнительный технический эффект, а именно минимизацию шумов обтекания и вибрации БЧ.
Достижение заявленного технического результата базируется на следующих предпосылках:
при размещении МГУ в БЧ охлаждение его производится путем теплопередачи через шланговую оболочку в воду;
размещение в БЧ МГУ и емкостных накопителей позволяет передавать через кабель - буксир не напряжение рабочей частоты с амплитудой единицы киловольт, а постоянное напряжение амплитудой несколько десятков вольт;
уменьшается диаметр кабель-буксира, что приводит к уменьшению массы и габаритов лебедки и, соответственно, к уменьшению мощности и энергопотребления двигателя лебедки.
Технический результат подтверждается расчетным моделированием и прямым натурным макетированием.
Сущность полезной модели поясняется Фиг.1-2, на которых приведены соответственно блок-схема предлагаемой ГАС НК и предлагаемая ГАС для НК при нахождении БЧ ГАС в рабочем положении за бортом надводного корабля.
Предложенная ГАС для НК - содержит ГПБА 1, выход которой соединен со входом тракта приема и обработки информации 2; НИА 3, вход которой соединен с выходом МГУ; генераторную секцию 7, в которой размещен МГУ 4, секцию накопления 8, выход которой соединен с МГУ 4, а вход с выходом первичных преобразователей энергии, в которой размещены емкостные накопители 5, кабель-буксир 7, лебедку 10, первичные преобразователи 6, расположенные на НК 11 (Фиг.1-2).
Буксировка БЧ осуществляется надводным кораблем 11 при помощи входящего в состав БЧ кабель-буксира 9 и корабельной лебедки 10.
ак
Проработка - расчетная и натурная - показала, что для обеспечения работы НИА с мощностью излучения W=100 Вт на канал необходимы емкостные накопители и секции МГУ со следующими параметрами:
емкостной накопитель на основе конденсатора К58-17 2,3 В×100 ф - тепловыделение 2,0 Вт, масса 120 г, габариты 032 мм, высота 140 мм;
канал МГУ - например, на основе полевых транзисторов типа 2KS3479 и микросхемы IRS2095S, тепловыделение 6,0 Вт, габариты ⌀32 мм, высота 140 мм.
Работа предложенной ГАС для НК осуществляется следующим образом.
При подаче с борта надводного корабля 11 по кабель-буксиру 9 напряжения постоянного тока на емкостной накопитель 5, размещенный в секции 6,, происходит накопление заряда. По достижении заданного заряда, последний передается на МГУ 4, размещенный в секции 7. МГУ 4, возбуждает преобразователи НИА 3 в режиме излучения сигнала.
После завершения цикла излучения эхо-сигналы принимаются ГПБА 1 и по транзитным проводам передаются через кабель-буксир 9 на борт объекта - носителя 11 в тракт приема и обработки информации 2.
Работа ГАС для НК производится с существенно уменьшенным потреблением энергии, что и обеспечивает достижение заявленного технического результата.
Источники информации:
1 Ю.А.Корякин, С.А.Смирнов, Г.В.Яковлев. Корабельная гидроакустическая техника. Состояние и актуальные проблемы. С-Петербург, Наука, 2004, стр.188-191
2 М.Я.Андреев, С.Н.Охрименко, И.Л.Рубанов. Разработка гидроакустической станции с гибкой протяженной буксируемой антенной для освещения подводной обстановки. // Датчики и системы, 2008, №11, стр.29-31.
3 М.Андреев, Ю.Александров, С.Козловский, С.Охрименко, И.Рубанов. Особенности разработки и проведения испытаний гидроакустических станций с гибкой протяженной буксируемой антенной для НК. // Морской сборник, 2009, №8, стр.54-56.