ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЙ КОМБИНИРОВАННЫЙ ПРИЕМНИК

Полезная модель относится к области гидроакустики и может быть использована для проведения векторно-скалярных измерений параметров гидроакустических полей в морях и океанах.
Как правило, гидроакустические приемники представляют собой герметичный корпус, состоящий из двух частей, оборудованный соответствующей электронной аппаратурой. Герметичность корпуса обеспечивается различными способами, например, пайкой, сваркой, использованием склеивающих составов либо резьбовым соединением или болтами. Однако, наличие внутри приемника достаточно сложных по устройству датчиков, требующих доступа к ним в процессе эксплуатации с целью настройки/ремонта/замены ограничивает использование технологий пайки, сварки или склеивания при сборке корпусов.
Известны гидроакустические комбинированные приемники соколеблющегося типа с инерционной массой, которые, как правило, имеют сферический корпус, способный выдерживать внешнее давление на рабочей глубине (пат. РФ №2577421). Форма корпуса таких приемников вызвана необходимостью иметь конструкцию минимальных размеров, что связано с ограничениями частотного диапазона сверху из-за дифракции акустических волн на корпусе, и минимальной массы, что в свою очередь обусловлено требованием иметь среднюю плотность конструкции, близкой к плотности воды для снижения частоты резонанса подвески векторного приемника, ограничивающую частотный диапазон снизу (Скребнев Г.К. Комбинированные гидроакустические приемники. СПб.: Элмор, 1997, 200 с, с. 57).
Наиболее близким к заявляемому является гидроакустический комбинированный приемник, содержащий 3-х координатный векторный приемник и гидрофонный канал. Сферический корпус приемника снабжен гермовводом и выполнен из двух прессованных полусфер, соединенных болтами, при этом внутренняя полость корпуса герметизируется резиновой прокладкой (пат. РФ №88237 U1).
Однако наличие болтов, соединяющих корпус, увеличивает габаритные размеры и массу приемника, что при фиксированных размерах ведет к увеличению средней плотности, за счет чего снижается чувствительность, а при фиксированной средней плотности ведет к увеличению объема приемника и, соответственно его размеров, что ведет к увеличению массы, увеличению стоимости, усложняет затраты на изготовление, а также сужает рабочий диапазон в области верхних частот. Конструктивно наличие болтов усложняет конструкцию и повышает стоимость приемника, а наличие болтов, как физических тел, ведет к появлению дополнительных элементов, имеющих собственные резонансные частоты, коими обладают все физические тела, что ухудшает форму характеристик направленности векторных каналов.
Проблема, требующая решения, заключается в улучшении рабочих характеристик приемника.
Технический результат - улучшение массогабаритных характеристик.
Проблема решается гидроакустическим комбинированным приемником, включающим электронный блок, обеспечивающий работу гидрофонного и трех векторных каналов, установленный в сферическом корпусе, состоящим из двух полусфер, между которыми расположена герметизирующая прокладка, при этом корпус снабжен гермовводом и дополнительно - обратным клапаном.
Оборудование корпуса приемника обратным клапаном позволяет создать внутри корпуса разряжение, за счет чего появляются не скомпенсированные силы внешнего давления, что позволяет обеспечить соединение половин корпуса приемника без использования болтов и снизить массу и габаритные размеры гидроакустического комбинированного приемника, а, следовательно, при фиксированных размерах и фиксированной средней плотности повышает чувствительность и расширяет рабочий диапазон в области верхних частот, то есть решает обозначенную проблему - улучшает рабочие характеристики приемника.
Одновременно предлагаемое решение упрощает конструкцию приемника, снижает его стоимость, упрощает сборку/разборку векторного приемника, повышает надежность и появляется возможность судить о герметичности конструкции в процессе его сборки и эксплуатации.
Учитывая высокую коррозионную стойкость пластмасс, их использование в качестве материала корпуса является предпочтительным, особенно для конструкций, предназначенных для не слишком больших глубин, где пониженная (по сравнению с металлами) прочность не является определяющим фактором. В качестве таких материалов могут быть использованы негигроскопичные пластмассы, например, полимер акрила. Для больших глубин и высоких внешних давлений предпочтительным может быть использование коррозионностойких сплавов.
2
Обратный клапан хорошо известный и широко применямый вид защитной арматуры с различными запорно-регулирующими элементами, предназначенной для блокировки изменения направления потока среды в системе. Обратный клапан заявляемого приемника может быть любого подходящего типа, например, пластинчатый, или на основе самоуплотняющейся упругой (например, резиновой) трубки, надеваемой на стержень с отверстием, сообщающимся с внутренней полостью корпуса. В связи с незначительным расходом воздуха через клапан он может быть выполнен с небольшим, технически просто реализуемым проходным сечением, например, 2-4 мм.
С целью настройки блока датчиков или замены клапана, при необходимости, целесообразнее соединение клапана с корпусом выполнить разъемным, например, он может быть ввернут на резьбе с уплотнителем - при этом способе оказывается удобным сбросить разрежение внутри корпуса, путем вывертывания клапана из корпуса - чем достигается разгерметизация.
Для введения устройства в рабочее состояние через обратный клапан тем или иным способом, например, с помощью вакуумного насоса, откачивается часть воздуха, за счет чего внутри корпуса создается разрежение, вызывающее появление сил, сжимающих половины корпуса.
Гермоввод осуществляет герметичное электрическое соединение с кабелем, с помощью которого приемник получает необходимое электропитание и посылает сигналы блока датчиков потребителю.
Отметим, что необходимое разрежение внутри корпуса приемника может быть создано путем небольшого нагрева всей конструкции, при этом часть воздуха, находящегося внутри, выйдет через обратный клапан вследствие расширения воздуха при нагревании. После охлаждения конструкции внутри будет создано разрежение.
Расчеты величины разрежения, необходимой для создания силы, вызывающей надежное сжатие половин корпуса на воздухе, показали, что для корпуса диаметром 200 мм достаточно создать разрежение, примерно равное 10% атмосферного давления, чтобы сила сжатия половин корпуса составила величину, близкую к 300 Н, что соизмеримо с силами, возникающими при стягивании половин корпуса болтами, и достаточно для обеспечения монолитности конструкции в эксплуатации.
При погружении под воду сжимающая сила увеличивается с увеличением глубины погружения. При нарушении герметичности силы, сжимающие половины корпуса исчезают вследствие уравнивания давления снаружи и внутри корпуса и половины корпуса разъединяются, сигнализируя о нарушении герметичности. В случае необходимости открыть корпус, например, для регулировки блока датчиков, необходимо удалить обратный клапан, например, вывернуть его из половины корпуса.
Таким образом, предлагаемая конструкция гидроакустического комбинированного приемника позволяет уменьшить его массу и габариты, что приводит к улучшению рабочих характеристик приемника, упростить конструкцию и изготовление, а кроме этого, повышается эксплуатационная надежность за счет наличия легко наблюдаемого признака потери герметичности при сборке.