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) [1,2], в состав которых входят:
- комплект бортовой (аналоговой и цифровой) части, размещаемой на объекте-носителе;
- устройство постановки-выборки (УПВ) 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, содержащая ГПБА, НИА, состоящую из электроакустического преобразователя, размещенного в заполненном звукопроводящей жидкостью звукопрозрачном корпусе буксируемого носителя (БН), кабель-буксир [3].
Недостатком известной БЧ активно-пассивной ГАС является необходимость нахождения на НК манипулятора, обеспечивающего захват БН и его перемещение в процессе проведения операций спуска-подъема БН.
Манипулятор является сложным, массивным и весьма дорогостоящим устройством, занимающим по массе до 40% всего СПУ [4, 5], что делает проблемным размещение ГАС с ГПБА для НК с известной БЧ ГАС на объектах - носителях малого и среднего водоизмещения.
От указанного недостатка свободна БЧ активно-пассивной ГАС для НК, содержащая ГПБА, линейную НИА, состоящую из N электроакустических преобразователей, каждый из которых герметизирован с обеспечением звукопрозрачности путем размещения в своем отдельном герметичном звукопрозрачном корпусе, заполненном звукопроводящей жидкостью и кабель - буксир [6].
Герметичные корпуса, в которых размещены электро акустические преобразователи низкочастотной излучающей антенны, соединены между собой кабелями, обеспечивающими транзит электрических сигналов, при этом диаметр кабеля меньше диаметра герметичного корпуса.
Для проведения операций спуска - подъема известной БЧ активно-пассивной ГАС для НК не требуется манипулятор, поскольку в составе БЧ ГАС отсутствует БН и, следовательно, отсутствует необходимость в его захвате и перемещении. Операция может проводиться с использованием только корабельной лебедки, что резко уменьшает массогабаритные характеристики СПУ, его энергопотребление и стоимость.
Недостатками известной БЧ ГАС для НК [6]. является наличие при буксировке БЧ ГАС шумов и вибрации, вызванных обтеканием корпусов электроакустических преобразователей, соединенных между собой кабелями, диаметр которых меньше диаметра корпусов. Перепад диаметров в местах соединения кабеля и преобразователей вызывает возникновение турбулентных вихрей при обтекании НИА в процессе буксировки, которые в свою очередь являются источниками гидродинамических шумов и вибраций, представляющих собой помеху работе ГПБА.
Известна БЧ активно-пассивная 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 [7].
В этом случае шумы обтекания и вибрации БЧ ГАС минимальны.
Известная БЧ активно-пассивной ГАС для НК наиболее близка к предлагаемой по совокупности технических признаков и вследствие этого принята за прототип.
Недостатком известной БЧ ГАС для НК, принятой за прототип, является отрицательная плавучесть низкочастотной излучающей антенны, что делает затруднительным эксплуатацию ее без введения специальных мер - коррекции характеристики направленности или создания гидродинамических регулируемых элеронов, и приводит к снижению помехоустойчивости.
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.
Так, продольно-изгибный преобразователь на рабочую частоту f=1500 Гц, обладающий чувствительностью в режиме излучения γ=1,6 Па м/В имеет диаметр 52 мм, высоту 134 мм, массу 1 кг [8].
Задачей полезной модели является обеспечение нулевой плавучести НИА, входящей в состав БЧ ГАС.
Техническим результатом предложенного устройства является буксировка БЧ ГАС в горизонтальном положении, что особенно важно для подводных лодок, так как приводит к повышению помехоустойчивости и уменьшению уровня собственных помех.
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, и выполнены продольно-изгибными, а ГПБА и шланговая оболочка, в которой размещены излучатели линейной НИА, имеют равные диаметры, введены новые признаки, а именно: шланговая оболочка НИА разделена герметичными переборками на последовательно чередующиеся активные акустические модули, заполненные гелеобразным заполнителем и содержащие электроакустические преобразователи, и пассивные акустические модули, заполненные рабочим телом низкой плотности (твердое тело, жидкость, газ или их комбинация), при этом длина активного модуля  и длина пассивного модуля  определяются из соотношения:
акт
где ρ - усредненная плотность активного модуля;
пасс
ρ -  усредненная плотность пассивного модуля;
в
ρ- плотность воды.
Наилучшие результаты достигаются, если удовлетворяется соотношение
где λ - длина волны излучения.
Как известно [9], выполнение условия (2) обеспечивает отсутствие в характеристике направленности линейной дискретной антенны добавочного максимума, равного основному.
Технический результат подтверждается расчетным моделированием и прямым натурным макетированием.
Сущность полезной модели поясняется Фиг. 1 и Фиг. 2, на, которых приведены соответственно предлагаемая БЧ ГАС с ГПБА, например, для НК в рабочем положении за бортом надводного корабля и конструкция НИА.
Предложенная БЧ ГАС 1 для НК - содержит ГПБА 2; линейную НИА 3; кабель - буксир 4 (Фиг. 1).
Буксировка БЧ ГАС 1 осуществляется надводным кораблем 5 при помощи входящего в состав БЧ ГАС кабель - буксира 4 и корабельной лебедки 6.
Линейная НИА 3 содержит звукопрозрачную шланговую оболочку 7, разделенную герметичными переборками 8 на последовательно чередующиеся активные акустические модули 9 и пассивные акустические модули 10 (Фиг. 2). Активный акустический модуль заполнен гелеобразным заполнителем 11 и содержит продольно-изгибный преобразователь 12. Пассивный акустический модуль заполнен рабочим телом низкой плотности 13.
Электропитание к преобразователям 12 подводится кабелями 14. Передача сигналов ГПБА; производится транзитными проводами 15, например, волоконно-оптическими. Герметичные концевые разъемы 16, обеспечивают механическое и электрическое соединение линейной НИА 3 с ГПБА 2. (Фиг. 2).
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 12 линейной НИА 3, в режиме излучения сигнала, при этом излученный преобразователями 12 сигнал через звукопрозрачную шланговую оболочку 7 проходит в воду.
После завершения цикла излучения эхо-сигналы принимаются ГПБА 2 и по транзитным проводам 15 передаются через кабель-буксир 4 на борт НК 5.
При этом БЧС буксируется в горизонтальном положении, что обеспечивает повышение помехоустойчивости и уменьшение уровня собственных шумов.
Обеспечение заявленного технического результата достигается за счет того, что разделение шланговой оболочки герметичными переборками на активные и пассивные акустические модули при обеспечении соотношения (1) обеспечивает нулевую плавучесть БЧС.
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, стр. 54-56
2. Патент РФ на полезную модель №78053, публикация 10.12.2008 г.
3. Ю.А. Корякин, С.А. Смирнов, Г.В. Яковлев. Корабельная гидроакустическая техника. Состояние и актуальные проблемы, С-Петербург, Наука, 2004, стр. 188-191.
4. Ю.Л. Бородин, А.Ф. Цибулькин, В.А. Евгеньев, М.Я. Андреев, Р.С Пахомов. Создание спуско-подъемного устройства для изделия «Минотавр-М» // Судостроительная промышленность, серия Технология и организация производства. С-Петербург, 2007, стр. 16-20.
5. 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, N511, стр. 29-31.
6. Патент WO 2004065985, публикация. 05.08.2004 г.
7. Патент РФ на полезную модель №104146, публикация 10.05.2011 г.
8. М.Я. Андреев, Б.Н. Боголюбов, В.В. Клюшин, И.Л. Рубанов. Низкочастотный малогабаритный продольно-изгибный электроакустический преобразователь. // Датчики и системы, 2010, №12, стр. 51-54.
9. Справочник по гидроакустике. Л., «Судостроение», 1982, с. 190-191