ГИДРОЛОКАЦИОННЫЕ АНТЕННЫЕ РЕШЕТКИ
SONAR ANTENNA ARRAYS

Изобретение относится к гидроакустической технике и предназначено для использования в многоканальных гидроакустических системах, таких как многолучевые эхолоты, гидролокаторы секторного обзора.
При разработке гидроакустической аппаратуры важное место занимает вопрос минимизации массогабаритных размеров создаваемых приборов наряду с обеспечением высокого качества их характеристик.
Известны многоканальные гидроакустические системы, содержащие гидроакустические приемники (антенные решетки), в непосредственной близости от которых на каркасе антенны за пределами корпуса носителя закреплены блоки предварительной обработки сигнала, выполненные в герметичном компактном исполнении [1].
Выход каждого из гидроакустических приемников подключен к свободному входу ближайшего блока предварительной обработки сигнала, осуществляющего усиление, фильтрацию, аналогово-цифровое преобразование, помехоустойчивое кодирование и цифровое уплотнение сигналов от гидроакустических приемников.
Известны также антенные модули, содержащие многоканальный герметичный блок гидроакустических преобразователей [2], в котором преобразователи закреплены на несущем плоском основании, к тыльной части которого дополнительно установлен герметичный контейнер, в котором размещен блок предварительной обработки сигналов, осуществляющей усиление, фильтрацию и преобразование аналоговых сигналов в цифровые коды, при этом выводы от гидроакустических преобразователей подсоединяются к блоку предварительной обработки сигналов через гермовводы.
Наиболее близким, по большинству совпадающих с заявляемыми гидролокационными антенными решетками существенных признаков, является модуль гидролокационной системы ЕМ 2040, содержащий гидролокационную антенную решетку на излучение и антенную решетку на прием, расположенные ортогонально на общем основании, принятый в качестве прототипа.
Согласно описанию в антенной решетке на излучение располагается генераторное устройство с цифровым управлением, в антенной решетке на прием располагается приемное устройство, выполняющее функцию предварительного усиления, преобразования аналоговых сигналов в цифровой код. Обмен сигналами управления между антенными решетками и процессором обработки, а также передача сигналов в цифровом виде на процессор обработки осуществляется через герметичный кабель, содержащий линию связи по интерфейсу Ethernet и линию электропитания антенных решеток.
Недостатком гидролокационных антенных решеток, описанных в [3], является невозможность излучения большой мощности, поскольку в замкнутом объеме, где располагается генераторное устройство, выделяется большое количества тепла, что может привести к выходу из строя пьезокерамических элементов антенной решетки. Кроме того, предварительная обработка сигналов в приемной антенной решетке не включает в себя формирование характеристик направленности.
Задачей изобретения является повышение эффективности гидролокационных антенных решеток.
Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение повышенного теплоотвода от радиаторов тепловыделяющих элементов генераторного и приемного устройства, защиты пьезокерамических элементов от перегрева, формирование диаграмм направленности в антенных решетках.
Для обеспечения указанных технических результатов в гидролокационные антенные решетки, содержащие излучающую антенную решетку, выполненную многоканальной линейной дискретной, и приемную антенную решетку, выполненную многоканальной линейной дискретной, каждая из которых выполнена в единообразной модульной конструкции, установленные ортогонально на общей платформе, введены новые признаки, а именно: модули излучающей и приемной антенных решеток содержат металлические корпусы, на основании каждого из которых с одной стороны закреплены пьезокерамические элементы, герметизированные звукопрозрачным полимерным покрытием, адгезионно связанным с основанием, основание металлического корпуса модуля излучающей антенной решетки с противоположной стороны скреплено с радиаторами тепловыделяющих электроэлементов многоканального генераторного устройства, а основание металлического корпуса модуля приемной антенной решетки с противоположной стороны скреплено с радиаторами тепловыделяющих электроэлементов многоканального приемного устройства, металлические корпусы модулей излучающей и приемной антенных решеток с тыльной стороны антенных решеток закрыты герметично металлическими крышками с резиновыми уплотнительными прокладками, причем основание каждого металлического корпуса перфорировано поперечными круглыми сквозными каналами, в каждом модуле выводы от пьезокерамических элементов выполнены проводами объединенными в жгуты, проходящими через отверстия в основаниях металлических корпусов модулей, провода от пьезокерамических элементов излучающей антенной решетки подключены через платы сопряжения к многоканальному генераторному устройству, а провода от пьезокерамических элементов приемной антенной решетки через платы сопряжения присоединены к многоканальному приемному устройству, причем кабельные выводы от обоих модулей герметично закреплены на металлических крышках соответствующих модулей.
Заявленное техническое решение обеспечило повышенный теплоотвод от радиаторов тепловыделяющих элементов генераторного и приемного устройств, защиту элементов от перегрева, формирование диаграмм направленности в антенных решетках.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1, 2, 3. На фиг.1 представлена общий вид расположения антенных решеток, на фиг.2 показана конструкция излучающей антенной решетки, на фиг.3 показана конструкция приемной антенной решетки.
Гидролокационные антенные решетки: 1 - излучающая антенная решетка, 2 - приемная антенная решетка, расположены на общей платформе 3 ортогонально друг к другу (фиг.1). На фиг.2 показана конструкция излучающей антенной решетки.
Излучающая антенная решетка содержит пьезокерамические элементы 4, закрепленные на металлическом основании 7, герметизированы звукопрозрачным полимерным покрытием 6, адгезионно связанным с основанием 7 и корпусом 5. На противоположной стороне основания 7 закреплены радиаторы тепловыделяющих электроэлементов 8 многоканального генераторного устройства 18.
Корпус модуля излучающей антенной решетки со стороны противоположной рабочей поверхности закрыт металлической крышкой 12 с резиновыми уплотнительными прокладками 13. Основание корпуса 7 перфорировано круглыми сквозными каналами 14. В модуле выводы от пьезокерамических элементов 4 выполнены проводами, объединенными в жгуты 15 проходящими через отверстия в основании металлического корпуса 5. Провода в жгуте подключены через платы сопряжения 17 к многоканальному генераторному устройству 18. Вывод от модуля выполняется с помощью кабельного вывода 10, который герметично закреплен на металлической крышке 12.
На фиг.3 показана конструкция приемной антенной решетки. Пьезокерамические элементы 19, закрепленные на металлическом основании 22, герметизированы звукопрозрачным полимерным покрытием 21, адгезионно связанным с основанием 22 и корпусом 20. На противоположной стороне основания 22 закреплены радиаторы тепловыделяющих элементов 23 многоканального приемного устройства 33, корпус модуля приемной антенной решетки со стороны противоположной рабочей поверхности закрыт металлической крышкой 27 с резиновыми уплотнительными прокладками 28. Основание корпуса 22 перфорировано круглыми сквозными каналами 29. В модуле выводы от пьезокерамических элементов 19 выполнены проводами, объединенными в жгуты 30 проходящими через отверстия 31 в основании металлического корпуса 20. Провода в жгуте подключены через платы сопряжения 32 к многоканальному приемному устройству 33. Вывод от модуля выполняется с помощью кабельного вывода 25, который герметично закреплен на металлической крышке 27.
Работа гидролокационных антенных решеток происходит следующим образом: при подаче управляющих команд по интерфейсу Ethernet с рабочей станции оператора, на излучающую антенную решетку 1 генераторное устройство 18 вырабатывает импульс излучения, который поступает на пьезокерамические элементы 4, которые образуют импульс давления в среде. При отражении импульса давления от объектов, расположенных в среде, возникает эхо-сигнал давления, который падает на рабочую поверхность приемной антенной решетки 2, пьезокерамические элементы 19 преобразуют импульс давления в электрический сигнал, который поступает на приемное устройство 33, где происходит обработка сигнала с формированием диаграмм направленности, на выходе приемного устройства формируется сигнал в цифровом виде, который по кабелю 25 поступает на рабочую станцию оператора для дальнейшей обработки.
Применение предложенной конструкции обеспечивает повышенный теплоотвод от радиаторов тепловыделяющих элементов генераторного и приемного устройства, защиту пьезокерамических элементов от перегрева, формирование диаграмм направленности в антенных решетках.
Источники информации
1. Патент РФ 2376611,  кл. G01S 7/521, Н01Q 1/00,  «Гидроакустическая антенна», опубл. 20.12.2009 г.
2. Патент РФ 2366104,  кл. H04R 1/44,  «Антенный модуль с цифровым выходом», опубл. 27.08.2009 г.
3. Исследовано в России [э.р.]: сайт / Kongsberg Maritime AS - режим доступа: http://marimeter.ru/UserFiles/File/Pdf/MBES/EM2040.pdf