БУКСИРУЕМАЯ ЧАСТЬ АКТИВНО-ПАССИВНОЙ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ

Полезная модель относится к области гидроакустики и может быть использована в гидроакустических станциях надводных кораблей и подводных лодок, а также научно-исследовательских судов и судов экологического контроля.
Известны активно-пассивные гидроакустические станции (ГАС) с гибкими протяженными буксируемыми антеннами (ГПБА) для подводной лодки (ПЛ) (ГАС с ГПБА для ПЛ) и для надводного корабля (НК) (ГАС с ГПБА для НК), в состав которых входят [1]:
- комплект бортовой (аналоговой и цифровой) части, размещаемой на объекте-носителе;
- подъемно-опускное (ПОУ) или спуско-подъемное устройство (СПУ), при помощи которого производится перемещение буксируемой части станции из транспортного положения в рабочее и обратно (процесс постановки - выборки);
- буксируемая часть ГАС (БЧ ГАС), в транспортном положении находящаяся на борту объекта-носителя, а в рабочем - за его кормой.
В состав БЧ ГАС входят ГПБА, обладающая нулевой плавучестью, обеспечивающая прием сигналов в режимах гидролокации (ГЛ) и шумопеленгования (ШП), низкочастотная излучающая антенна (НИА) и плавучий кабель или кабель - буксир, обеспечивающий буксировку ГПБА и НИА на удалении от объекта-носителя, передачу принятых ГПБА сигналов на борт объекта-носителя и сигналов возбуждения излучающей антенны с объекта-носителя на НИА.
Известна БЧ активно-пассивной ГАС для НК, содержащая ГПБА, линейную НИА, состоящую из электроакустических преобразователей, каждый из которых герметизирован с обеспечением звукопрозрачности, и кабель - буксир, при этом электроакустические преобразователи линейной низкочастотной излучающей антенны размещены в шланговой звукопрозрачной оболочке, заполненной гелеобразным заполнителем, и выполнены продольно изгибными, ГПБА и шланговая оболочка, в которой размещены излучатели линейной НИА, могут иметь равные наружные диаметры [2].
Недостатком известной БЧ ГАС для НК является отрицательная плавучесть низкочастотной излучающей антенны, что делает затруднительным ее эксплуатацию без введения специальных мер - коррекции характеристики направленности или создания гидродинамических регулируемых элеронов.
Недостаток объясняется тем, что, несмотря на то, что продольно-изгибные преобразователи позволяют обеспечить низкую рабочую частоту и требуемую мощность излучения при диаметре, не превышающем диаметр ГПБА, они обладают значительной массой, что затрудняет буксировку БЧ ГАС в горизонтальном положении.
Так, продольно-изгибный преобразователь на рабочую частоту f=1500 Гц, обладающий чувствительностью в режиме излучения у=1,6 Пам/В, имеет диаметр 52 мм, высоту 134 мм, массу 1 кГ [3].
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели по количеству общих признаков является БЧ активно-пассивной ГАС для НК [4].
Известна БЧ активно-пассивной ГАС для НК [4], содержит ГПБА, линейную НИА, состоящую из электроакустических преобразователей, каждый из которых герметизирован с обеспечением звукопрозрачности, и кабель-буксир, при этом электроакустические преобразователи линейной низкочастотной излучающей антенны размещены в шланговой звукопрозрачной оболочке, заполненной гелеобразным заполнителем, и выполнены продольно-изгибными, наружные диаметры ГПБА и шланговой оболочки, в которой размещены преобразователи низкочастотной излучающей антенны равны, а шланговая оболочка НИА разделена герметичными переборками на последовательно чередующиеся активные акустические модули, заполненные гелеобразным заполнителем и содержащие электроакустические преобразователи и транзитные провода, и пассивные акустические модули, заполненные рабочим телом низкой плотности (твердое тело, жидкость, газ или их комбинация) и содержащие транзитные провода [4].
БЧ ГАС для НК, принятая за прототип, позволяет обеспечить необходимую постоянную плавучесть. Однако, в ряде случаев этого бывает недостаточно. Так, в частности, в процессе буксировки в условиях изменения плотности рабочей среды, а также изменения скорости НК-буксировщика необходимо иметь возможность изменения плавучести БЧ ГАС. Последнее особенно важно при проведении научных океано-графических исследований в слоистых средах, вблизи подводных вулканов, подводных каньонов и т.д.
Отсутствие возможности изменения плавучести БЧ ГАС может приводить к аварийным ситуациям - например, удару ее о дно или выбросу на поверхность, а также к отклонению от горизонтального положения, что приводит к повышению помехи на ГПБА.
Таким образом, недостатком известной БЧ ГАС для НК, принятой за прототип, является невозможность изменения ее плавучести в процессе буксировки, поскольку БЧ ГАС имеет постоянную плавучесть.
Задачей полезной модели является обеспечение переменной плавучести БЧГАС.
Техническим результатом предложенного устройства является обеспечение безопасной буксировки БЧ ГАС в горизонтальном положении, в слоистых средах, вблизи подводных вулканов, подводных каньонов и т.д.
Для достижения указанного технического результата в БЧ ГАС для НК, содержащую ГПБА, обладающую нулевой плавучестью, линейную НИА, состоящую из электроакустических преобразователей, каждый из которых герметизирован с обеспечением звукопрозрачности, и кабель-буксир, при этом электроакустические преобразователи линейной низкочастотной излучающей антенны размещены в шланговой звукопрозрачной оболочке, заполненной гелеобразным заполнителем, а ГПБА и шланговая оболочка, в которой размещены излучатели линейной НИА, имеют равные диаметры, и шланговая оболочка НИА разделена герметичными переборками на последовательно чередующиеся активные акустические модули, заполненные гелеобразным заполнителем и содержащие электроакустические преобразователи, и транзитные провода, и пассивные акустические модули, заполненные рабочим телом низкой плотности и содержащие транзитные провода, введены новые признаки, а именно: активные акустические модули содержат также два гибких транзитных трубопровода для передачи давления, заполненные наполнителями различной плотности, а пассивные акустические модули также содержат транзитные трубопроводы, а также соединенные между собой своими концами с одной стороны сообщающиеся каналы, соединенные каждый при помощи патрубков с соответствующим трубопроводом, при этом в сообщающихся каналах каждого пассивного модуля наполнители различной плотности отделены друг от друга эластичными поршнями, причем плотность наполнителей ниже плотности воды, а транзитные трубопроводы проходят также через кабель-буксир на борт объекта-носителя, где подключены к компрессорам.
Ресурс БЧ ГАС увеличивается, если транзитные трубопроводы, патрубки, соединяющие транзитные трубопроводы и сообщающиеся каналы выполнены из фторопласта.
Технический результат подтверждается расчетным моделированием и прямым натурным макетированием.
Сущность полезной модели поясняется фиг. 1-6, при этом на фиг. 1 приведена предлагаемая БЧ ГАС с ГПБА, например, для НК, в рабочем положении за бортом надводного корабля, на фиг 2 и фиг. 3, соответственно-продольный и поперечный разрезы пассивного акустического модуля НИА с двумя соединенными на конце каналами и двумя транзитными проводами, на фиг. 4 и фиг. 5, соответственно, - продольный и поперечный разрезы активного акустического модуля и на фиг. 6 - поперечный разрез кабель-буксира.
Предложенная БЧ ГАС 1 для НК - содержит ГПБА 2; линейную НИА 3; кабель - буксир 4, в состав которого входят транзитные трубопроводы 5 и 6 (фиг. 1).
Буксировка БЧ ГАС 1 осуществляется надводным кораблем 7 при помощи входящего в состав БЧ ГАС кабель - буксира 4 и корабельной лебедки 8.
Пассивный акустический модуль (фиг. 2-3) состоит из корпуса - герметичной шланговой звукопрозрачной оболочки 9, и торцов - герметичных переборок 10 и 11, рабочего тела пассивного модуля 12, транзитных проводов 13, транзитных трубопроводов 5 и 6, каналов 14 и 15, более легкого наполнителя 16, более тяжелого наполнителя 17, во избежание диффузии разделенных эластичным поршнем 18.
В переборках 10 проделаны отверстия 21 и 22, а в переборке 11 отверстия 23 и 24 для прохода транзитных трубопроводов 5 и 6. Передача давления осуществляется при помощи патрубков 19 и 20, соединяющих транзитные трубопроводы 5 и 6 и каналы 14 и 15.
Активный акустический модуль (фиг. 4 и фиг. 5) состоит из корпуса - герметичной шланговой звукопрозрачной оболочки 9, и торцов - герметичных переборок 11, несущего нагрузку гелеобразного заполняющего элемента 25, транзитных проводов 13, транзитных трубопроводов 5 и 6, электроакустического преобразователя 26. В переборках 11 проделаны отверстия 23 и 24 для прохода транзитных трубопроводов 5 и 6.
Кроме того, в переборках 10 и 11 проделаны отверстия 27 для прохода транзитных проводов 13.
Корпуса транзитных трубопроводов 5 и 6, патрубков 19 и 20, соединяющих транзитные трубопроводы и каналы, и сообщающихся каналов выполнены из устойчивого в агрессивных средах материала, например, фторопласта. Последнее объясняется тем, что большинство гелеобразных заполнителей, применяемых в ГПБА, например гель «Силон» [5], содержат агрессивные фракции.
Кабель-буксир 4 содержит транзитные трубопроводы 5 и 6, коаксиальную пару 28, витые сигнальные пары 29, жилы высоковольтного электропитания 30, электроизоляционную оболочку 31, грузонесущий элемент - разнонаправленную двухслойную броню из стальной проволоки 32 (Фиг. 6).
Работа предложенной БЧ активно-пассивной ГАС для НК осуществляется следующим образом.
При подаче с борта надводного корабля 5 по кабель - буксиру 4 напряжение от многоканального тракта излучения сигналов, расположенного на НК, происходит возбуждение преобразователей линейной НИА 3, в режиме излучения сигнала, при этом излученный преобразователями сигнал через звукопрозрачную шланговую оболочку 9 проходит в воду.
При необходимости изменения плавучести БЧ ГАС производятся следующие действия. При помощи компрессоров, размещенных на борту объекта-носителя 7 (не показаны), транзитных трубопроводов 5 и 6 и патрубков 19 и 20 (Фиг. 1, Фиг. 6) производится изменение давления в одном из рабочих тел пассивных акустических модулей (фиг. 2-3).
При изменении давления в наполнителе 16 или 17 при помощи, патрубков 19 и 20 и трубопроводов происходит перемещение эластичного поршня 18 с изменением соотношения объемов наполнителей 16 и 17 и, соответственно, плавучести пассивного акустического модуля.
Таким образом, можно утверждать, что технический результат достигнут.
Источники информации
1. 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, с. 54-56
2 Патент РФ на полезную модель №104146
3. М.Я. Андреев, Б.Н. Боголюбов, В.В. Клюшин, И.Л. Рубанов. Низкочастотный малогабаритный продольно-изгибный электроакустический преобразователь // Датчики и системы, 2010. №12, с. 51-54
4. Патент РФ на полезную модель №169196
5. Корякин Ю.А., Смирнов С.А., Яковлев Г.В. Корабельная гидроакустическая техника. Состояние и актуальные проблемы // Санкт-Петербург, «Наука», 2004, с. 193