УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМИТАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ ЗВУКА ПОДВОДНЫМ ДВИЖУЩИМСЯ ОБЪЕКТОМ
DEVICE FOR IMITATION OF SOUND RADIATION BY UNDERWATER MOVING OBJECT

Изобретение относится к приборам гидроакустического противодействия, в частности к устройствам, имитирующим излучение шумов подводной лодкой.
Известен самоходный имитатор подводной лодки, содержащий корпус с движителем, блок управления, средства гидроакустического противодействия, снабженный системой компенсации шумов движителя в выбранном направлении, выполненной в виде установленной соосно с продольной осью симметрии цилиндрической винтовой насадки, размещенных на ее покрытой звукопоглощающим слоем внутренней поверхности N приемников, расположенных на наружной поверхности радиально относительно приемников N излучателей и N-канального блока компенсации шумов движителя, при этом каждая пара радиально расположенных приемников-излучателей соединена с соответствующим каналом блока компенсации шумов движителя, каждый из которых электрически соединен с блоком управления (патент РФ на изобретение №2022872, МПК B63G 8/34, приоритет с 13.11.1991).
Недостатком данного изобретения является низкая достоверность имитации первичного шумового поля подводной лодки средствами гидроакустического противодействия, размещенными на самоходном имитаторе подводной лодки, и неполная компенсация собственных шумов высокооборотного движителя самоходного имитатора с помощью N узкополосных излучателей, которые являются классификационными признаками ложной цели. Наличие в спектре шумоизлучения имитатора высокочастотных составляющих, генерируемых высокооборотным движителем имитатора, снижает достоверность имитации шумов подводной лодки.
2
1
1
2
Известен самоходный имитатор подводной лодки, содержащий корпус торпедообразной формы, в котором расположены источник электроэнергии, подключенный через блок программного управления к приборам гидроакустического противодействия, а также подключенный к электродвигателю, который соединен парой гребных валов с движителем, выполненным из двух соосных разностороннего вращения винтов, закрепленных на соответствующих внутреннем и внешнем гребных валах, дополненным механическим устройством излучения дискретных составляющих, адекватных подводной лодке заданного проекта, которое выполнено в виде дополнительно удлиненного внутреннего вала, на котором закреплены N винтов одной стороны вращения, на внешнем гребном валу дополнительно размещены не менее двух радиально расположенных креплений, к которым закреплены лопасти N винтов другой стороны вращения, причем эти винты посажены на подшипники, внутренние кольца которых закреплены на дополнительно удлиненном внутреннем гребном валу, чередуясь с винтами первой стороны вращения по всей его длине, расстояние между винтами первой-второй сторон вращения одинаково, а количество пар винтов первой-второй сторон вращения определяющих величину удлинения вала, равно N/N, где Ν- число оборотов в одну минуту винтов подводной лодки для выбранной скорости применения заданного проекта подводной лодки, N- число оборотов в одну минуту валов движителя самоходного имитатора подводной лодки заданного проекта, соответствующее выбранной скорости (патент РФ на изобретение №2020510, МПК G01S 7/38, G09B 9/06, приоритет 31.10.1991).
Недостатком данного изобретения является низкая достоверность имитации первичного шумового поля подводной лодки. Объясняется это тем, что в спектре излучения устройства излучения дискретных составляющих, адекватных подводной лодке заданного проекта, остаются высокочастотные составляющие, соответствующие высокооборотному движителю имитатора, которые, являясь классификационными признаками ложной цели, снижают достоверность имитации шумов подводной лодки. Это изобретение является наиболее близким к заявленному изобретению.
Данное изобретение является наиболее близким к заявленному изобретению и принято за прототип.
Задачей настоящего изобретения является повышение достоверности имитации излучения звука подводными движущимися объектами типа подводной лодки.
Для достижения этой задачи в устройстве для имитации излучения звука подводным движущимся объектом, содержащем подводный цилиндрический корпус, с размещенными в нем электродвигателем и устройством излучения дискретных составляющих, источник питания, соединенный с входом электродвигателя, и блок программного управления, источник питания и блок программного управления размещены в судовом блоке, который соединен с подводным корпусом посредством кабель-троса. Подводный корпус выполнен разъемным, маслозаполненным, состоящим из верхней и нижней частей, установленных соосно одна на другую, причем нижняя часть подводного корпуса выполнена звукопрозрачной и снабжена съемными верхней и нижней торцевыми крышками. В верхней торцевой крышке по ее вертикальной оси выполнено цилиндрическое отверстие. Электродвигатель выполнен низкооборотным, число оборотов в минуту которого соответствует числу оборотов в минуту гребного винта подводного движущегося объекта заданного типа. Электродвигатель размещен в верхней части подводного корпуса, а на его валу установлена соединительная муфта. Устройство излучения дискретных составляющих дополнительно снабжено механическим драйвером, размещенным в нижней части подводного корпуса, причем драйвер содержит вал и как минимум два эксцентриковых устройства, равномерно распределенных по длине вала. Каждое эксцентриковое устройство содержит пару параллельных дисков со ступицами, закрепленными на валу драйвера, при этом между каждой парой дисков установлены четыре подшипника, равномерно распределенных по окружности дисков с шагом 90°, а оси этих подшипников жестко закреплены в дисках. В торцевых крышках нижней части подводного корпуса соосно его вертикальной оси установлены торцевые подшипники, в которых размещен вал драйвера, при этом его свободный конец через цилиндрическое отверстие в верхней торцевой крышке нижней части подводного корпуса размещен в верхней части подводного корпуса и соединен посредством соединительной муфты с валом электродвигателя. На внутренней поверхности нижней части подводного корпуса по высоте и с шагом 90° по окружности установлены четыре вертикальные направляющие. Излучающая поверхность устройства излучения дискретных составляющих выполнена в виде четырех вогнутых тонкостенных цилиндрических сегментов с углом раскрыва 90°, вертикальные торцевые поверхности которых гибко закреплены в четырех вертикальных направляющих нижней части подводного корпуса, а на их горизонтальных торцевых поверхностях установлены горизонтальные направляющие, выполненные из материала с малым коэффициентом трения, например полистирола. Радиус окружности, огибающей внешние поверхности четырех подшипников каждого эксцентрикового устройства, превышает радиус окружности, огибающей внутренние поверхности четырех тонкостенных цилиндрических сегментов излучающей поверхности устройства излучения дискретных составляющих на величину амплитуды колебательного смещения.
Между верхней и нижней частями подводного корпуса установлены уплотнительные прокладки.
Между торцевыми горизонтальными поверхностями тонкостенных цилиндрических сегментов и их горизонтальными направляющими размещены упругие прокладки.
Внутренняя поверхность каждой вертикальной направляющей нижней части подводного корпуса снабжена упругой прокладкой.
В поперечном сечении каждая горизонтальная направляющая тонкостенных цилиндрических сегментов выполнена П-образной формы.
Торцевые крышки нижней части подводного корпуса соединены между собой посредством шпилек.
В предлагаемом изобретении рабочий диапазон частот имитатора определяется числом оборотов электродвигателя и числом подшипников в каждом из эксцентриковых устройств, равномерно распределенных на валу драйвера. При изменении числа оборотов двигателя по наперед заданной программе рабочий диапазон частот имитатора можно перестраивать в широком частотном диапазоне, имитируя изменение спектра шумоизлучения при изменении скорости движения подводного объекта.
В предлагаемом имитаторе существенными признаками, общими с прототипом являются:
- подводный цилиндрический корпус;
- электродвигатель, размещенный в подводном цилиндрическом корпусе;
- устройство излучения дискретных составляющих, размещенное в подводном цилиндрическом корпусе;
- источник питания, соединенный с входом электродвигателя;
- блок программного управления.
Отличительными существенными признаками являются:
- дополнительно введен второй источник питания, вход которого соединен с выходом блока программного управления;
- выход второго источника питания соединен с входом электродвигателя;
- второй выход первого источника питания соединен со вторым входом второго источника питания;
- блок программного управления, первый и второй источники питания размещены в судовом блоке, который соединен с подводным корпусом посредством кабель-троса;
- подводный корпус выполнен разъемным, маслозаполненным, состоящим из верхней и нижней частей, установленных соосно одна на другую;
- нижняя часть подводного корпуса выполнена звукопрозрачной и снабжена съемными верхней и нижней торцевыми крышками;
- в верхней торцевой крышке по ее вертикальной оси выполнено цилиндрическое отверстие;
- электродвигатель выполнен низкооборотным, число оборотов в минуту которого соответствует числу оборотов в минуту гребного винта подводного движущегося объекта заданного типа, и размещен в верхней части подводного корпуса, а на его валу установлена соединительная муфта;
- устройство излучения дискретных составляющих дополнительно снабжено механическим драйвером, размещенным в нижней части подводного корпуса;
- драйвер содержит вал и как минимум два эксцентриковых устройства, равномерно распределенных по длине вала;
- каждое эксцентриковое устройство содержит пару параллельных дисков со ступицами, закрепленными на валу драйвера, при этом между каждой парой дисков установлены четыре подшипника, равномерно распределенных по окружности дисков с шагом 90°, а оси этих подшипников жестко закреплены в дисках;
- в торцевых крышках нижней части подводного корпуса, соосно его вертикальной оси установлены торцевые подшипники, в которых размещен вал драйвера, при этом его свободный конец через цилиндрическое отверстие в верхней торцевой крышке нижней части подводного корпуса размещен в верхней части подводного корпуса и соединен посредством соединительной муфты с валом электродвигателя;
- на внутренней поверхности нижней части подводного корпуса по высоте и с шагом 90° по окружности установлены четыре вертикальные направляющие;
- излучающая поверхность устройства излучения дискретных составляющих выполнена в виде четырех вогнутых тонкостенных цилиндрических сегментов с углом раскрыва 90°, вертикальные торцевые поверхности которых гибко закреплены в четырех вертикальных направляющих нижней части подводного корпуса, а на их горизонтальных торцевых поверхностях установлены горизонтальные направляющие, выполненные из материала с малым коэффициентом трения, например полистирола;
- радиус окружности, огибающей внешние поверхности четырех подшипников каждого эксцентрикового устройства, превышает радиус окружности, огибающей внутренние поверхности четырех тонкостенных цилиндрических сегментов излучающей поверхности устройства излучения дискретных составляющих на величину амплитуды колебательного смещения.
Таким образом, именно такая совокупность существенных признаков заявленного устройства позволяет создать устройство для имитации излучения звука подводным движущимся объектом с улучшенными характеристиками, что повышает достоверность имитации излучения звука подводных движущихся объектов. На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достигнутым техническим результатом.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлены вертикальный разрез подводного корпуса устройства для имитации, на фиг. 2 представлен поперечный разрез А-А в горизонтальном сечении подводного корпуса устройства для имитации, на фиг. 3 - блок-схема электрического соединения элементов устройства.
Заявленное устройство для имитации содержит разъемный подводный цилиндрический корпус, состоящий из верхней части 1 и нижней части 2, установленных соосно одна на другую, и заполненный маслом 3. Нижняя часть 2 подводного корпуса выполнена звукопрозрачной и снабжена съемными верхней торцевой крышкой 4 и нижней торцевой крышкой 5, при этом в верхней торцевой крышке 4 по ее вертикальной оси выполнено цилиндрическое отверстие. Электродвигатель 6 выполнен низкооборотным, число оборотов в минуту которого соответствует числу оборотов в минуту гребного винта подводного движущегося объекта заданного типа, и размещен в верхней части 1 подводного корпуса, а на его валу 7 установлена соединительная муфта 8. Устройство излучения дискретных составляющих размещено в нижней части 2 подводного корпуса и дополнительно снабжено механическим драйвером. Драйвер содержит вал 9 и как минимум два эксцентриковых устройства, равномерно распределенных по длине вала 9. Каждое эксцентриковое устройство содержит пару параллельных дисков 10 со ступицами, закрепленными на валу 9 драйвера, при этом между каждой парой дисков 10 установлены четыре подшипника 11, равномерно распределенных по окружности дисков с шагом 90°, а оси этих подшипников 11 жестко закреплены в дисках 10. В торцевых крышках 4 и 5 нижней части 2 подводного корпуса, соосно его вертикальной оси установлены торцевые подшипники 12, в которых размещен вал 9 драйвера, при этом его свободный конец через цилиндрическое отверстие в верхней торцевой крышке 4 нижней части 2 подводного корпуса размещен в верхней части 1 подводного корпуса и соединен посредством соединительной муфты 8 с валом 7 электродвигателя 6. На внутренней поверхности нижней части 2 подводного корпуса по высоте и с шагом 90° по окружности установлены четыре вертикальные направляющие 13. Излучающая поверхность устройства излучения дискретных составляющих выполнена в виде четырех вогнутых тонкостенных цилиндрических сегментов 14 с углом раскрыва 90°, вертикальные торцевые поверхности которых гибко закреплены в четырех вертикальных направляющих 13 нижней части 2 подводного корпуса, при этом внутренняя поверхность каждой вертикальной направляющей 13 снабжена упругой прокладкой 15. На горизонтальных торцевых поверхностях цилиндрических сегментов 14 установлены горизонтальные направляющие 16, выполненные из материала с малым коэффициентом трения, например полистирола, при этом в поперечном сечении каждая горизонтальная направляющая тонкостенных цилиндрических сегментов выполнена П-образной формы. Между торцевыми горизонтальными поверхностями тонкостенных цилиндрических сегментов 14 и их горизонтальными направляющими 16 размещены упругие прокладки 17. Радиус окружности, огибающей внешние поверхности четырех подшипников 11 каждого эксцентрикового устройства, превышает радиус окружности, огибающей внутренние поверхности четырех тонкостенных цилиндрических сегментов 14 излучающей поверхности устройства излучения дискретных составляющих на величину амплитуды колебательного смещения. Между верхней частью 1 и нижней частью 2 подводного корпуса установлены уплотнительные прокладки 18. Торцевые крышки 4 и 5 нижней части 2 подводного корпуса соединены между собой посредством шпилек. Кроме того устройство для имитации содержит источник 19 питания, соединенный с входом электродвигателя и блок 20 программного управления, причем выход блока 20 программного управления соединен с входом источника 19 питания электродвигателя 6. При этом источник 19 питания и блок 20 программного управления размещены в судовом блоке, который соединен с подводным корпусом посредством кабель-троса.
Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения на электродвигатель 6, приводится во вращение вал 7 электродвигателя и скрепленный с ним посредством муфты 8 вал 9 механического драйвера. Четыре подшипника 11, закрепленные в дисках 10 и равномерно распределенных по окружности дисков с шагом 90°, каждого из эксцентриковых устройств, синхронно смещают каждый из четырех вогнутых тонкостенных цилиндрических сегментов 14 при соприкосновении с ними на заданную величину смещения в сторону наружной нормали. При выходе из соприкосновения с подшипниками 11 цилиндрические сегменты 14 возвращаются в исходное положение за счет сил упругости цилиндрического сегмента, свободно закрепленного в вертикальных направляющих 13, выполненных в нижней части 2 подводного корпуса, и горизонтальных направляющих 16, выполненных в верхней торцевой крышке 4 нижней части 2 подводного корпуса. При непрерывном вращении электродвигателя 6 излучающая поверхность устройства излучения дискретных составляющих излучает в окружающую среду широкополосный звуковой сигнал, содержащий основную частоту и гармоники. Основная частота излучения звука излучающей оболочкой определяется числом оборотов в минуту электродвигателя, числом подшипников в каждом из эксцентриковых устройств, а весь спектр шумоизлучения может легко перестраиваться по наперед заданной программе путем изменения напряжения, подаваемого на электродвигатель 6 от источника питания 19.
Таким образом, в заявленном устройстве расширяется рабочий диапазон частот излучения звука и достигается наилучшая достоверность имитации излучения звука подводным движущимся объектом, поскольку механизмы излучения звука имитатором и подводным движущимся объектом принципиально аналогичны.