ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЕ ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО
HYDROACOUSTIC RECEIVING DEVICE

Предлагаемое изобретение относится к области гидроакустики. Известны приемные устройства (ПУ), применяемые в гидроакустике, в частности в морской геофизической разведке, в виде гибкого пластмассового шланга, заполненного маслом, с размещенными внутри шланга пьезокерамическими приемниками давления.
Эти ПУ имеют ряд недостатков, связанных с использованием масляного заполнителя в качестве материала, обеспечивающего устройству в целом плавучесть, близкую к нулевой.
3
Во-первых, масла, как и все другие известные легкие жидкости, имеют сравнительно большой удельный вес (0,7÷0,85 г/см), вследствие чего для компенсации веса тяжелых элементов конструкции ПУ приходится использовать большой объем масла, что приводит к необходимости делать ПУ с большим поперечным сечением (диаметр 50÷70 мм). Кроме того, применение масла в качестве заполнителя определяет малый срок службы ПУ (около 4÷6 месяцев), так как жидкий заполнитель вымывает пластификатор из материала оболочка ПУ, что приводит к ухудшению ее механических свойств.
Легкие жидкие заполнители представляют опасность в пожарном отношении.
В предлагаемом ПУ вместо масла используется воздух (азот или другой инертный газ), вследствие чего оно лишено перечисленных выше недостатков прототипа.
Предлагаемое ПУ имеет гибкую оболочку, которая, однако, устойчива к действию большого внутреннего давления. Такая оболочка может быть выполнена, например, в виде двух- или многослойной конструкции. Внутренний слой из сравнительно более гибкого материала (резины, полихлорвинила) обеспечивает герметичность внутреннего объема ПУ, а наружный слой (слои) выполнен в виде оплетки из значительно более жесткого и прочного материала (капроновых, льняных волокон, металлической проволоки) и обеспечивает прочность ПУ.
4
2
Внутри ПУ находится воздух под высоким давлением, превышающим рабочее гидростатическое давление. В результате этого, при изменении гидростатического давления изменение внутреннего объема (а следовательно, и плавучести ПУ) определяется упругой деформацией оболочки и может быть сделано достаточно малым, путем выбора материала и размеров оболочки. Так, например, для оболочки из капроновых нитей (модуль упругости Е≈10 кг/см) при толщине оболочки 2 мм и наружном диаметре ПУ 20 мм изменение плавучести при изменении внешнего гидростатического давления от 0 до 30 атм составит всего 10 г/м, если в исходном состоянии давлением внутри ПУ было не менее 30 атм.
В предлагаемом ПУ приемники выполнены таким образом, что их приемная поверхность скреплена с внутренней поверхностью оболочки и, благодаря этому, принимает акустическое давление из окружающей среды.
Примерная конструкция этого узла изображена на фиг.1.
Надежный механический контакт между поверхностью приемника (3) и герметизирующей оболочкой (2) обеспечивается путем приклеивания или привулканизации, а также с помощью гибкого бандажа (5), накладываемого на герметизирующую оболочку (2).
Полезный эффект от замены масляного (жидкого) заполнения воздушным (газовым) иллюстрируется графиками на фиг.2а и 2б. Показано, что для компенсации веса элементов конструкции ПУ порядка 100 г/м (не считая веса оболочки и заполнителя) необходимо при использовании масляного заполнения иметь внутренний диаметр оболочки 50 мм, а при воздушном заполнении достаточно иметь 14 мм. Таким образом, выигрыш по объему всего устройства получается примерно на порядок.
Естественно, что воздух не влияет на механические свойства оболочки и не представляет опасности в пожарном отношении. Тем более, что вместо воздуха может быть использован инертный газ. В результате срок службы ПУ увеличивается до нескольких лет. Использование наружной силовой оплетки позволяет отказаться от внутреннего силового элемента (троса), применяемого в прототипе, а также увеличивает живучесть ПУ в процессе эксплуатации.