Акустический преобразователь для подводного переговорного устройства

Полезная модель относится к гидроакустической технике и может быть использована для озвучивания подводных участков естественных и искусственных водоёмов, с целью приманивания или отпугивания различных гидробионтов, в том числе рыб, повышения эффективности тренировок спортсменов в бассейнах, для передачи команд легководолазам и для других целей.
Известен акустический преобразователь для подводного переговорного устройства, содержащий микрофон, усилитель звука, подводный излучатель звука - пьезопреобразователь. Недостатком этого устройства является малая излучаемая мощность. Для увеличения выходной мощности устройства до 10 - 30 вт. подводный излучатель звука выполняют электродинамическим в жёстком корпусе (см. Авт. свид. СССР № 320940, Мкл. Н04 В 13/02 , публ. 21.09.1972г.
В этом устройстве применен компенсатор гидростатического давления, выполненный в виде пленки, которая прогибается под воздействием давления воды, входящей через отверстие в корпусе.
Известен акустический преобразователь для подводного переговорного устройства, содержащий жёсткий герметичный корпус, сформированный из упругого материала с, по меньшей мере, одной плоской стороной, и постоянный магнит, взаимодействующий с катушкой электромагнитного возбуждения, расположенной внутри корпуса (Патент US3670299, МПК G01S 1/72, G01V 1/00. Заявл. 25.03.1970. Опубл. 13.06.1972.)
Общим недостатком этих устройств является уменьшение величины коэффициента пропорциональности между деформацией пластины и силой, действующей на неё приувеличении глубины погружения из-за увеличения гидростатического давления. При воздействии на излучающую пластину переменной вынуждающей силы, передаваемой на пластину звуковой катушкой преобразователя, переменная составляющая деформации пластины в результате наличия гидростатического давления уменьшается, что приводит к снижению звукового давления акустического сигнала излучаемого преобразователем. При вынуждающей силе, изменяющейся по гармоническому закону, в излучаемом акустическом сигнале будут формироваться компоненты с основной частотой сигнала, также её гармоники, величины которых будут увеличиваться с увеличением гидростатического давления, что приводит к нелинейным искажениям сигнала.
Наиболее близким к предложенному является акустический преобразователь для подводного переговорного устройства, имеющий плоский поршень, к которому прикреплена звуковая катушка, обмотка которой состоит из нескольких слоев изолированного медного провода, концы катушки подсоединены к клеммным выводам и кабелю, ось звуковой катушки совпадает с осевой линией магнитной системы, образованной из внешнего и внутреннего ферромагнитных полюсных элементов и цилиндрического постоянного магнита, а также компенсатор давления, соединённый патрубком с внутренним объёмом герметичного корпуса, в котором герметичный корпус выполнен из плоского основания с поперечными размерами, большими, чем размер плоского поршня, и внешнего стаканообразного полюсного элемента, плоский поршень герметично крепится с помощью упругого элемента к выступу плоского основания, внутренний полюсный элемент имеет дополнительный цилиндрический выступ, являющийся направляющим элементом для звуковой катушки, которая в нижней своей части имеет цилиндрический выступ, соприкасающийся с зазором с внутренней цилиндрической поверхностью внешнего полюсного элемента, компенсатор давления выполнен в виде резинового пустотелого тороида, расположенного вокруг внешнего стаканообразного полюсного элемента и закрытого легким негерметичным корпусом; в плоском основании дополнительно установлен нормально закрытый воздушный клапан. (Патент РФ на полезную модель № 168944, Мкл.H04R 1/44 (2006.01), публ. 28.02.2017)
Недостатками этого устройства являются конструктивная сложность и необходимость выполнять дополнительную регулировку давления газа внутри преобразователя при установке на заданной глубине, устанавливающую его упругий элемент в нейтральное положение, соответствующее наиболее эффективной работе преобразователя на этой глубине.
Технической задачей предложения является упрощение конструкции гидроакустического низкочастотного преобразователя и возможность работы на любых глубинах без регулировки.
Для решения этой технической задачи предлагается акустический преобразователь для подводного переговорного устройства, содержащий плоский поршень и герметичный корпус, звуковую катушку, концы которой подсоединены к клеммным выводам, ось звуковой катушки совпадает с осевой линией магнитной системы, содержащей внешний и внутренний цилиндрические стаканообразные ферромагнитные полюсные элементы, дисковый упругий элемент, к которому прикреплена звуковая катушка, стержень и размещенный в корпусе уплотнительный элемент, оськоторого совпадает с осевой линией магнитной системы, к центру плоского поршня прикреплен один конец стержня, который пропущен через уплотнительный элемент с возможностью продольного перемещения, а другой конец стержня прикреплен к центру дискового упругого элемента, периферия которого закреплена в корпусе, в дисковом упругом элементе выполнены отверстия, общая площадь которых составляет от 12,5  до 16 %  площади дискового упругого элемента, полость корпуса заполнена жидкостью
Других технических решений аналогичного назначения с подобной совокупностью существенных признаков при проведении поиска по научно-технической литературе и патентной документации заявителем не обнаружено. Поэтому заявитель считает, что предложение по данной заявке соответствует критериям охраноспособности полезной модели «новизна» и «промышленная применимость».
Сущность предложения поясняется чертежами, на которых показан не исключающий пример реализации предложения.
На фиг. 1 показано сечение предлагаемого акустического преобразователя для подводного переговорного устройства по оси звуковой катушки и магнитной системы, на фиг 2 - сечение А - А фиг.1, на фиг.3 - функциональная схема подводного переговорного устройства.
На фигурах обозначено: плоский поршень 1, и герметичный корпус 2, звуковая катушка 3, клеммные выводы 4, ось 5 звуковой катушки и магнитной системы, содержащей внешний 6 и внутренний 7 цилиндрические стаканообразные ферромагнитные полюсные элементы, дисковый упругий элемент 8, стержень 9, уплотнительный элемент 10, ось которого совпадает с осью 5 магнитной системы, отверстия 11 в дисковом упругом элементе 8, жидкость 12, микрофон 13, усилитель низкой частоты 14, акустический преобразователь 15, источник питания 16.
Устройство работает следующим образом:
Воспринимаемый микрофоном 13 звук поступает на вход усилителя низкой частоты 14, выход которого нагружен акустическим преобразователем 15.
Дисковый упругий элемент 8, периферия которого закреплена в корпусе 2, разделяет полость герметичного корпуса 2, заполненного жидкостью 12, на две части. При погружении акустического преобразователя 15 в воду на любую глубину внешнее гидростатическое давление воды не оказывает влияния на устройство. Электрический сигнал звукового диапазона подают на клеммные выводы 4 звуковой катушки 3. Звуковая катушка 3 находится в кольцевом зазоре магнитной системы между внешним 6 и внутренним 7 цилиндрическими стаканообразными ферромагнитными полюсными элементами. При протекании через звуковую катушку 3 электрического тока образующееся при этом магнитное поле взаимодействует с постоянным магнитным полем магнитной системы, возникающая при этом сила вызывает изгибные колебания дискового упругого элемента 8, и, соответственно, колебания стержня 9 с плоским поршнем 1. Поршень 1, находящийся в воде, при своём перемещении возбуждает в ней распространяющийся акустический сигнал. Колебания дискового упругого элемента 8 приводят к перетеканию жидкости 12 из одной части полости корпуса в другую через отверстия 11 в дисковом упругом элементе 8. Экспериментально установлено, что общая площадь отверстий 11 от 16 до 12,5 % площади дискового упругого элемента 8 обеспечивает свободное перетекание жидкости 12 из одной части полости корпуса 2 в другую через отверстия 11 во всем частотном диапазоне звуковых частот.
Заявителем изготовлены и успешно испытаны макеты предлагаемого гидроакустического низкочастотного преобразователя.