ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
UNDERWATER SOUND TRANSDUCER

Предлагаемый преобразователь может быть использован как одиночный, а также в качестве антенны для маяка-ответчика или антенны связи глубоководного аппарата.
Известен гидроакустический преобразователь, содержащий цилиндрический активный элемент, работающий на радиальном резонансе, внутренний объем которого заполнен жидкостью (в данном случае рассматривается маслозаполненный преобразователь). Для формирования диаграммы направленности типа полусферы в нем применен конический звукоотражатель, расположенный внутри цилиндра (см. фиг.1). Недостатком при использовании его в качестве одиночного источника звука является наличие провала в диаграмме направленности в рабочем полупространстве, обусловленного противофазным излучением из внутренней полости цилиндра.
С целью ликвидации этого недостатка в предлагаемом преобразователе применен конструктивный элемент - рассеиватель, имеющий форму полусферического колпака и на тыльной стороне круглый плоский фланец, обеспечивающие создание равномерного акустического поля в рабочем полупространстве.
Предлагаемый преобразователь изображен на фиг.2. Предлагаемый преобразователь состоит из пьезокерамического или магнитострикционного цилиндрического элемента 1, имеющего высоту не более половины длины волны в воде, полусферического рассеивателя 2 и тыльного фланца 3. Фланец и рассеиватель отделены от цилиндрического элемента акустической развязкой 4.
Наружная поверхность полусферы и поверхность цилиндра на стыке плавно переходят одна в другую (т.е. внешний радиус полусферы должен быть равен внешнему радиусу цилиндра).
р
р
Толщина полусферического рассеивателя может изменяться в пределах λ/60 и выше (λ - длина волны в материале рассеивателя, в данном случае в алюминии). Отношение радиуса преобразователя к толщине стенки 15. Внутренний объем преобразователя заполнен жидкостью.
Для проверки вышеизложенного был изготовлен макет и проведено его экспериментальное исследование.
Диаграммы направленности известного и предлагаемого преобразователей приведены на фиг.3 (1 - предлагаемого, 2 - известного).
Как видно из сравнения диаграмм направленности, неравномерность в рабочем полупространстве у предлагаемого преобразователя значительно меньше, чем у противопоставляемого (примерно на 3-4 дБ).
Исследования макета, кроме того, показали возможность расширения полосы пропускания преобразователя за счет резонанса внутреннего объема.
Частотная характеристика преобразователя приведена на фиг.4. Как видно из частотной характеристики, полоса пропускания преобразователя составляет ~70%.
Запроектировано использование предлагаемого преобразователя в качестве антенны маяка-ответчика и в качестве антенны связи глубоководного аппарата.
Сферический поплавок маяка-ответчика, прочный корпус глубоководного аппарата или другого объекта дополнительно служат экраном, препятствующим излучению энергии в нижнее полупространство. Экспериментальная диаграмма направленности предлагаемого преобразователя, расположенного на сферическом поплавке маяка-ответчика, изображена на фиг.5. С целью формирования равномерной диаграммы направленности во всем пространстве плоский тыльный фланец необходимо заменить полусферическим рассеивателем.