ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО
HYDROACOUSTIC DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к устройствам приема и передачи гидроакустических сигналов, предназначенным для преобразования гидроакустических сигналов в электрические при приеме и электрических сигналов в гидроакустические при передаче.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из уровня техники известно гидроакустическое устройство, включающее расположенный в едином корпусе преобразователь колебаний жидкой среды и электрических сигналов, выполненный с возможностью приема и/или передачи гидроакустических сигналов и расположенный на плате, соединенной с коммутирующим кабелем для подачи питания и передачи электрических сигналов, описанное в патенте РФ на полезную модель №156897, опубл. в 2015 году.
Недостатками упомянутой модели является то, что известный прибор заполнен воздухом и не имеет связи с внешней средой, что отрицательно сказывается как на его возможности работать под высоким давлением, так и на отведении тепла от располагаемой внутри него электроники.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение эксплуатационных свойств гидроакустического устройства.
Техническим результатом является создание гидроакустического устройства, обладающего упрощенной конструкцией и повышенной надежностью.
Для достижения указанного технического результата разработано гидроакустическое устройство, содержащее: преобразователь колебаний жидкой среды и электрических сигналов, выполненный с возможностью приема и/или передачи гидроакустических сигналов; по меньшей мере одну печатную плату, соединенную с коммутирующим кабелем; корпус гидроакустического устройства, образованный наружными поверхностями упомянутого преобразователя, по меньшей мере одной платы и покрытием всех этих поверхностей водонепроницаемым материалом, обеспечивающим пропускание гидроакустических колебаний, причем преобразователь и по меньшей мере одна печатная плата соединены таким образом, чтобы образовывать внутреннее пространство внутри корпуса; радиатор, обеспечивающий контакт внутреннего пространства с внешней средой и отвод тепла от упомянутого преобразователя и по меньшей мере одной печатной платы во внешнюю среду.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания сущности изобретения и чтобы более ясно показать, каким образом оно может быть осуществлено, далее будет сделана ссылка, лишь в качестве примера, на прилагаемый чертеж, на котором:
фиг. 1 – пример внешнего вида гидроакустического устройства;
фиг. 2 – пример технической схемы гидроакустического устройства в разрезе A-A.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с приведенными на фиг. 1 и фиг. 2 изображениями гидроакустического устройства, в одном из примеров реализации, устройство содержит:
1 – покрытие из водонепроницаемого материала;
2 – печатные платы с располагающимися на ней элементами цифровой обработки сигнала и/или приемным, и/или передающим трактом;
3 – резиновую прокладку;
4 – канал (отверстие) выпуска газа;
5 – канал для обеспечения наполнения внутреннего пространства жидкой средой и выпуска газа;
6 – заглушки;
7 – радиатор;
8 – преобразователь колебаний жидкой среды и электрических сигналов;
9 – стойки;
10 – коммутирующий кабель.
В качестве преобразователя 8 могут быть использованы пьезокерамические, магнитострикционные и прочие преобразователи колебаний жидкой среды и электрических сигналов, выполненные с возможностью приема и/или передачи гидроакустических сигналов. Они могут быть разной формы: цилиндрической, кольцевой, полусферической. Соответственно, количество печатных плат 2 может быть выбрано в зависимости от формы преобразователя 8. Так, например, при выборе преобразователя 8 полусферической формы, достаточно будет одной печатной платы. Более подробно различные конструкции гидроакустического устройства приведены в патенте РФ на полезную модель №156897, который является наиболее близким аналогом, и повторно не будут описываться в рамках настоящей заявки.
В качестве печатной платы могут быть использованы печатные и монтажные платы с располагающимися на них приемным, передающим или совмещенным приемопередающим сигнальным трактом, которые (в любой комбинации) могут включать в себя: усилитель мощности, входной предварительный усилитель, входные и выходные полосовые фильтры, аналогово-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, цифровой сигнальный процессор и т.п.
При этом в конструкцию могут вводиться дополнительные монтажные элементы, например, резиновые прокладки 3 между преобразователем 8 и по меньшей мере одной печатной платой 2 или, в случае использования кольцевого или цилиндрического преобразующего элемента, по меньшей мере одна опорная стойка 9, располагающаяся внутри цилиндрического излучателя и дополнительно воспринимающая нагрузку от торцевых поверхностей цилиндра.
Гидроакустическое устройство может изготавливаться следующим образом.
Этап А1. Формируют корпус гидроакустического устройства из элементов, таких как преобразователь 8, радиатор 7 и печатная плата 2, на которой и размещен преобразователь 8, причем преобразователь и печатные платы соединены таким образом, чтобы образовывать внутреннее пространство внутри корпуса. Отверстие в печатной плате для размещения радиатора 7 выбирается на стадии проектировки гидроакустического устройства.
Этап А2. По необходимости, размещают на плате необходимые электрические элементы.
Этап А3. Соединяют гидроакустическое устройство с коммутирующим кабелем 10.
Этап А4. Заливают предварительно разогретым защитным материалом внешнюю поверхность гидроакустического устройства для обеспечения непроницаемости для жидкой среды.
Этап А5. При охлаждении защитный материал застывает и отвердевает, образуя покрытие 1 из водонепроницаемого материала.
Этап А6. Заполняют несжимаемой и нетокопроводящей жидкостью внутреннее пространство прибора через отверстия в радиаторе, которые затем закрывают заглушками.
Теперь можно использовать гидроакустическое устройство в жидкой среде.
Данный метод изготовления приводится в данной заявке в качестве примера и его возможно модифицировать, добавляя новые этапы, или используя этапы метода выборочно, или переставляя их.
Нагрузка, возникающая вследствие внешнего давления жидкой среды, воспринимается как самим преобразователем 8, так и другими несущими элементами гидроакустического устройства. Она преобразуется преобразователем 8 в электрические сигналы, которые обрабатываются на печатной плате 2 и передаются по коммутирующему кабелю 10.
Для обеспечения отвода тепла от преобразователя 8 и печатной платы 2 и размещенных на ней элементов, гидроакустическое устройство в одной из торцевых поверхностей прибора имеет отверстие, в которое помещается радиатор 7. Радиатор 7 в гидроакустическое устройство помещен таким образом, чтобы обеспечить контакт внутреннего пространства с внешней средой, причем для отвода тепла радиатор 7 может находиться в непосредственном контакте с преобразователем 8 и/или печатной платой 2 или элементами, размещенными на печатной плате, либо обеспечивать отвод тепла от среды внутреннего пространства, нагревающейся вследствие работы элементов гидроакустического устройства, во внешнюю среду.
Таким образом, за счет отвода тепла от элементов, размещенных внутри гидроакустического устройства, предотвращается их перегрев и выход из строя, причем гидроакустическое устройство содержит минимальное количество элементов, необходимых для его стабильной работы, т.е. обеспечивается достижение указанного технического результата, заключающегося в создании гидроакустического устройства, обладающего упрощенной конструкцией и повышенной надежностью.
Радиатор 7 выполняется из теплопроводящего материала и имеет сверления в виде по меньшей мере одного канала 5, позволяющего заполнить прибор после герметизации минеральным маслом или кремнийорганической жидкостью, или любой другой диэлектрической и несжимаемой жидкостью, тем самым обеспечив повышенную защищенность прибора от воздействия внешнего давления. Для обеспечения выпуска газа из внутреннего пространства с целью наполнения его упомянутой жидкостью в по меньшей мере одном канале 5 может быть выполнено отверстие 4.
В качестве примера на фиг. 2 приведен один из вариантов реализации заявленного решения, где в радиаторе выполнено два канала 5 для обеспечения наполнения внутреннего пространства жидкой средой и выпуска газа, причем в по меньшей мере одном канале выполнено отверстие 4 для выпуска газа из внутреннего пространства. Соответственно, посредством одного канала 5 во внутреннее пространство может поступать упомянутая жидкая среда, а через второй канал 5 и отверстие 4 может осуществляться выпуск газа. Отверстие 4 может располагаться около внутренней поверхности гидроакустического устройства, таким образом обеспечивая выход из внутреннего пространства всего газа и заполнения корпуса упомянутой жидкостью, например, в соответствии с изображением на фиг. 2.
Предлагаемое гидроакустическое устройство имеет ясное предназначение, может быть осуществлено специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения. Возможность осуществления специалистом на практике следует из того, что для каждого признака, включённого в формулу изобретения на основании описания, известен материальный эквивалент, что позволяет сделать вывод о соответствии условиям патентоспособности изобретения.
Опытная эксплуатация данного гидроакустического устройства показала, что с его помощью возможно осуществлять:
- прием гидроакустических сигналов;
- передачу гидроакустических сигналов;
- работу на глубине 1000 м.
Области преимущественного использования устройства: гидролокация, гидроакустическая связь, гидроакустическое телеуправление, гидроакустическая телеметрия.