НЕКОНТАКТНЫЙ ПОДВЕС ДЛЯ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО ПРИЕМНИКА

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам, обеспечивающим точную работу гидроакустических приемников. Данное устройство может быть применено в гидроакустике для исследования акустических полей как естественного, так и искусственного происхождения.
Известна система подвеса для гидроакустического приемника в виде полой державки, обеспечивающей фиксацию положения корпуса в определенном положении. Внутри державки расположены кабели электропитания и линия связи для передачи информации (п. РФ №89794 U1).
Однако непосредственное крепление державки к корпусу приемника приводит к искажению движения корпуса приемника в поле акустической волны, кроме того, вибрации, возникающие на конструктивных элементах с которыми механически связана державка, под воздействием течений в окружающей среде передаются посредством державки непосредственно на КГП, создавая помехи приему. Наличие имеющих определенную жесткость кабелей, с помощью которых приемник подключается к потребителю информации, также искажает работу упругого подвеса и являются элементом, передающим звуковые колебания окружающей среды на корпус приемника независимо от его ориентации относительно фронта акустической волны, что искажает характеристику направленности.
Известны системы подвеса для гидроакустических приемников, в которых для уменьшения воздействия на приемник вибраций используют системы эластичных нитей, удерживающие приемник в определенном положении. Известна, например, двузвенная подвесная система, при которой приемник устанавливается в звукопрозрачной рамке, которая в свою очередь присоединена к корпусу через натяжитель, к которому посредством ограничительной нити крепится и комбинированный приемник. Крепление осуществляют посредством лонжей, изготовленных из эластичной и ограничительной нитей, обеспечивающих разную частоту резонанса лонжей, например из резиновых и кевларовых нитей (п. РФ 106880 U1).
Известен подвес гидроакустического приемника, выбранный нами в качестве наиболее близкого аналога, в котором корпус приемника установлен в жестком каркасе, снабженном двумя противоположно установленными арретирами, эластичными нитями и системой регулирования натяжения нитей, установленной на каркасе, при этом один конец нитей выполнен с возможностью присоединения к приемнику, а другой - к системе натяжения. За счет применения арретиров с эластичными опорами и системы эластичных нитей регулируемой длины, закрепляемых одним концом на корпусе приемника, а вторым концом на жестком каркасе, приемник оказывается защищенным от последствий воздействия больших ускорений, возникающих в процессе эксплуатации (п. РФ №128343).
Однако, гидроакустические приемники с системой подвеса, представляющей собой упругие элементы, соединяющие корпус приемника и защитное ограждение, имеют вполне определенную жесткость, которая определяет резонансную частоту такого подвеса. Появляются трудности, связанные с влиянием этого резонанса на характеристики чувствительности и направленности самого приемника, поэтому стремятся вывести частоту резонанса за пределы рабочего диапазона приемника. В то же время для ряда задач гидроакустики важно осуществлять прием в как можно более низкочастотной области (единицы герц). При этом, для снижения резонансной частоты подвеса приходится снижать жесткость упругих элементов, что, в свою очередь, приводит либо к уменьшению поперечного сечения упругих элементов, либо к увеличению их длины. Снижение поперечного сечения ведет к снижению прочности и имеет предел, определяемый надежностью упругого элемента, а увеличение длины ведет к увеличению габаритов приемного устройства, что всегда нежелательно. С другой стороны, в зависимости от гидрологических условий в точке размещения приемника (имеется в виду скорость обтекания при наличии течения), необходимо обеспечить жесткость подвеса, которая бы препятствовала перемещению приемника, вызывающее касание корпуса приемника элементов ограждения. С учетом этого обстоятельства, разработчики вынуждены устанавливать подвес с жесткостью, которая в ряде случаев оказывается избыточно большой - например, если скорость обтекания по каким-либо причинам уменьшается.
Задача, решаемая полезной моделью - улучшение рабочих характеристик гидроакустического приемника за счет устранения искажений движения корпуса в поле акустической волны и снижения уровня вибрационных помех.
Поставленная задача решается подвесом для гидроакустического приемника, состоящим из жесткого каркаса, по периметру которого размещено не менее четырех датчиков положения приемника и не менее четырех электромагнитов, напротив которых на внутренней поверхности приемника установлены постоянные магниты, при этом датчики положения и электромагниты соединены с электронной системой регулирования тока в электромагнитах таким образом, чтобы обеспечить постоянство положения приемника относительно датчиков положения, а каркас дополнительно оборудован системой обеспечения электропитания для компонентов каркаса.
Техническим результатом предлагаемого решения является устранение искажения движения приемника в поле акустической волны, возможность оперативного регулирования резонансной частоты подвеса, расширение частотного диапазона приемника в область низких частот, улучшение формы характеристики направленности.
На фиг. представлена схема заявляемого подвеса, где 1 - каркас; 2 - гидроакустический приемник, внутреннее наполнение которого, включая измерительную часть, системы электропитания и записи информации на фиг. не приведены, поскольку их работа автономна; 3 - датчики положения; 4 - электромагниты; 5 - постоянные магниты; 6 - электронная система регулирования тока в электромагнитах; 7 - блок электропитания для компонентов каркаса.
При воздействии акустической волны на приемник, он начинает соколебаться с частицами среды, а чтобы колебательное движение приемника осуществлялось вместе с окружающей средой подвес приемника не должен быть жестким. Для этого внутри корпуса приемника 2 устанавливают постоянные магниты 5, напротив которых на каркасе 1 размещены управляемые электронной системой 6 электромагниты 4, и датчики положения 3, которые вырабатывают сигналы, пропорциональные положению приемника 2 относительно датчиков 3. Датчики положения могут быть реализованы, например, акустическими датчиками расстояния или датчиками Холла, которые вырабатывают сигналы в зависимости от силы магнитного поля, возникающего из-за наличия в приемнике постоянных магнитов, и меняющегося при изменении положения приемника относительно датчиков. Электронная система 6, соединенная с блоком питания 7, управляет протекающим по электромагнитам 4 током таким образом, чтобы сигналы от всех датчиков положения 3 были одинаковы. Такой алгоритм обеспечивает стабилизацию положения приемника в определенной точке пространства внутри каркаса. Изменяя характеристики электронной системы 6 можно изменить жесткость подвеса, а значит и резонансную частоту подвеса, которая может быть дополнительно снижена при наличии благоприятных условий окружающей среды (например, отсутствие течений) и оперативно увеличена при ухудшении внешних условий (например, возрастание скорости обтекания). Такой подход позволяет при установке величины жесткости ориентироваться не на самые худшие из возможных в эксплуатации условий, а адаптировать приемник к условиям, имеющим место в настоящий момент времени, что позволит, в некоторых случаях, понизить резонансную частоту и расширить частотный диапазон работы.
Таким образом, предлагаемая конструкция неконтактной системы подвеса для гидроакустического приемника позволяет устранить передачу вибраций каркаса и кабельных линий на приемник и искажение движения корпуса приемника в поле акустической волны, за счет чего улучшается форма характеристики направленности, и появляется возможность управления резонансной частотой подвеса приемника, за счет чего можно расширить рабочий частотный диапазон.
Оборудовав приемник гермовводом, его можно периодически подключать к источнику электропитания для заряда его блока питания и считывания записанной информации, а сам блок питания приемника, расположенный в его внутренней части, может использоваться в качестве инерционной массы с целью улучшения массогабаритных характеристик приемника.