ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЙ ЭКРАН
HYDROACOUSTIC SCREEN

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть применено при разработке гидроакустических систем для защиты гидроакустических чувствительных элементов от структурных шумов носителя, используемых на судах гидрографического, рыболовного, геологоразведочного и др. типов.
Гидроакустический экран (ГЭ) предназначается для уменьшения интенсивности шума, вызванного структурной помехой носителя. Обычно ГЭ устанавливаются с тыльной стороны чувствительных элементов гидроакустических антенн для уменьшения влияния шумов, а также для уменьшения искажения характеристики направленности ввиду отражающих свойств корпуса носителя, что описано, например, в патентах РФ №2217885 «Многоэлементная двумерная дискретная антенна», №2167499 «Линейный модуль гидроакустической антенны», №2153685 «Гидроакустическая антенна», США №4.140.992, «Baffled blanket acoustic array» кл. 340/9, опубл. 20.02.1979 г. Гидроакустические экраны обычно выполняются в виде резиновых пластин, в которых перфорированы или выполнены иным способом, сквозные воздухо- или газонаполненные отверстия (например, патенты РФ №2161825 «Акустическое покрытие», №2240605 «Гидроакустический экран на корпусе судна» и RU №2138858 «Подводный акустический экран»), которые герметизируются, например, установкой жестких (по патенту РФ №2240605 «Гидроакустический экран на корпусе судна»), либо мягких (по патенту РФ №2161825 «Акустическое покрытие») пластин, изготовленных соответственно из металлических либо полимерных материалов. Перфорированные отверстия выполняются в форме тел вращения, причем наиболее распространенными формами отверстий являются либо усеченный конус, либо цилиндр. Иногда для улучшения характеристик ГЭ внутренние полости выполняют с добавлением более сложных фигур (заявка на изобретение РФ №2004115480 «Акустический экран и способ его изготовления»). Описание подобного типа ГЭ и принципов их функционирования можно найти в книге Глазанова В.Е., Михайлова А.В. «Экранирование гидроакустических преобразователей». СПб, 2004 г. с.43…93.
Совершенствование чувствительных элементов гидроакустических антенн, увеличение их чувствительности ставят задачу более качественной их звукоизоляции от структурных шумов со стороны корпуса носителя, вызванных работой механизмов, бытовым шумом и другими причинами. Так же в настоящее время стоят задачи снижения шумности морских плавательных средств, с целью снижения шумового загрязнения океана, в частности, для сохранения существующих экосистем. Возможно также использование ГЭ при промысловой деятельности или в исследовательских целях для уменьшения влияния шума двигателей на поведение морских животных. С другой стороны, использование конформных антенн, сложные обводы корпуса усложняют установку на них ГЭ, изготовленных из жестких материалов.
Решение, предлагаемое в данном изобретении, является наиболее близким к ГЭ, состоящему из множества газонаполненных полостей, выполненных в резиновом материале и герметизированных с одной стороны корпусом носителя, а с другой (внешней) - жестким полимерным материалом. Данный патент РФ №2240605 «Гидроакустический экран на корпусе судна» можно отнести к ближайшему аналогу (прототипу) предлагаемого изобретения.
Однако данное решение не лишено целого ряда недостатков. К таковым можно отнести сильный эффект звукоотражения при использовании жестких материалов для герметизации перфорированных в резиновом слое отверстий, что приводит к переотражению звука. В частности, при использовании такого ГЭ для защиты чувствительных элементов гидроакустической антенны от структурной помехи носителя возникает искажение характеристик направленности чувствительных элементов вследствие переотражения звуковых волн, приходящих из внешнего пространства. С другой стороны, наличие жесткой оболочки обеспечивает приемлемую гидродинамику и низкую чувствительность газонаполненных полостей к перепадам давления, в случае использования ГЭ на глубоководных аппаратах, что сокращает утечки наполняющего полости газа, однако использование жестких материалов для герметизации полостей внутри ГЭ (в данном случае это внешняя пластина из жесткого полимерного материала) вызывает сложности при установке такого ГЭ на корпус носителя, имеющего сложную форму, либо требует дорогостоящего изготовления конформной герметизирующей поверхности. В свою очередь применение гибких материалов при изготовлении ГЭ позволяет их устанавливать на корпусы носителей, имеющих сложную пространственную форму, т.е. использование мягких полимерных материалов решает вышеуказанную проблему, однако возникает задача качественной герметизации полостей, т.к. в данном случае, особенно при значительных изменениях давления (например, при использовании ГЭ на глубоководных аппаратах), происходит утечка газа из них.
Задачей изобретения является улучшение гидроизоляции и уменьшение утечек газа, что, как следствие, приводит к расширению области применимости данного типа ГЭ и увеличению срока его непрерывной эксплуатации. При этом также ставится задача сохранения гибкости ГЭ для упрощения его монтажа на поверхности сложной формы.
Для решения поставленной задачи в Гидроакустический экран, состоящий из газонаполненных герметизированных с торцов сквозных цилиндрических полостей, выполненных в резиновом слое, введены следующие новые признаки: каждая полость выполнена в виде отдельной, гофрированной вдоль, резиновой трубки, герметизированной с обоих торцов фитингом, причем поверхность резиновой трубки адгезионно соединена с металлизированным полотном, конформным с ее поверхностью и дополнительно залита по цилиндрической поверхности защитным полимерным материалом.
Техническим результатом изобретения является увеличение гидроизолирующих свойств оболочки ГЭ при сохранении достаточной его гибкости, что позволяет увеличить срок эксплуатации при переменных давлениях внешней среды, например, на глубоководных аппаратах, а также сохранить возможность простого монтажа данного ГЭ на поверхности сложной формы. Причем нужно заметить, что для экранирования больших площадей, возможно совместное использование множества таких ГЭ.
Вышеуказанные технические результаты достигаются за счет использования тонкого металлизированного полотна, увеличивающего гидроизолирующие свойства оболочки ГЭ. Причем, благодаря наличию гофрированности поверхности трубки ГЭ, оно становится устойчивым к растрескиванию при изменении геометрических размеров ГЭ вследствие смены величины давления внешней среды. При этом сама трубка сохраняет достаточную степень гибкости, при которой возможен ее монтаж без разрушения металлизированного полотна.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется на фигуре 1. На ней полая резиновая трубка гофрированная вдоль боковой поверхности, обозначена цифрой (2). Полость трубки при изготовлении наполняется газом (3), а ее гофрированная боковая поверхность конформно оборачивается металлизированным полотном (4) так, что полотно лежит по гофрированной поверхности трубки. Поверх металлизированного полотна формируется защитный слой (1) из полимерного материала. Фитинги при этом на фигуре не показаны.
Предложенная конструкция ГЭ позволяет увеличить гидроизолирующие свойства его оболочки и придает устойчивость к смене величины давление среды, кроме того, сохраняется достаточная гибкость ГЭ для его монтажа на поверхности сложной формы. Таким образом, задачу изобретения можно считать решенной.