ГИДРОЛОКАЦИОННАЯ ФАЗИРОВАННАЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА С ПОЛИМЕРНЫМ ПОКРЫТИЕМ
POLYMER-COATED SONAR PHASED ANTENNA ARRAY

Изобретение относится к области гидролокации и может быть использовано при конструировании антенн гидролокационных станций.
При разработке гидроакустической аппаратуры важное место занимают вопросы герметизации пьезоэлементов в антенной решетке, технологичности изготовления антенных решеток при одновременном уменьшении трудозатрат и наличия возможности управлять частотными свойствами пьезоэлементов.
Известна конструкция многоэлементной резонансной гидроакустической антенны [1], состоящая из протяженных стержневых пьезоэлементов, герметизированных со стороны рабочей поверхности звукопрозрачным покрытием.
Известна многоэлементная резонансная гидроакустическая антенна [2], в которой объем корпуса заполнен упругим полимерным материалом, имеющим с звукопрозрачной мембраной, стенками корпуса и жестким металлическим экраном адгезионную связь.
Известна конструкция антенного модуля с цифровым выходом [3], в котором гидроакустические преобразователи расположены на металлическом основании и герметизированы акустически прозрачным материалом (полиуретан, резина), образующим на их наружной рабочей поверхности звукопрозрачный герметизирующий слой. Рассмотренная конструкция [3] принята в качестве прототипа.
Принятая в прототипе герметизация полиуретаном весьма технологична (используется литьевая технология) и упрощает конструкцию антенны в целом, однако существенным недостатком такой системы является узкополосность, фактически равная таковой в пьезокерамике. Другим недостатком является то, что полиуретановые покрытия обладают водопоглощением и со временем могут привести к понижению сопротивления изоляции преобразователей. Использование в качестве герметизирующего слоя резины усложняет технологичность изготовления антенны, так как необходимо применение силовой технологической формы.
Техническим результатом является создание технологичной конструкции гидролокационной фазированной антенной решетки с заданной полосой пропускания преобразователей и повышенным сроуом службы.
г
г
г
п
п
Для обеспечения указанного технического результата в гидролокационную фазированную антенную решетку с полимерным покрытием, содержащую пьезоэлементы, установленные на плоском основании в корпусе, и имеющую наружный герметизирующий слой со стороны ее рабочей поверхности, выполненный из звукопрозрачного полиуретана, введены новые признаки, а именно: между наружным герметизирующим слоем и рабочей поверхностью пьезоэлементов введено дополнительное композитное звукопрозрачное покрытие, выполненное из уретанового герметика, обладающее сдвиговыми потерями, при этом толщина дополнительного композитного звукопрозрачного покрытия лежит в пределах от λ/8 до λ/4, где λ - длина волны звука в его материале на рабочей частоте, толщина наружного герметизирующего слоя выполнена равной или кратной λ/2, где λ - длина волны звука в звукопрозрачном полиуретане на рабочей частоте, причем наружный герметизирующий слой адгезионно связан с дополнительным композитным звукопрозрачным покрытием и корпусом.
Наилучший результат достигается, если в качестве дополнительного композитного звукопрозрачного покрытия применен уретановый герметик УГ-2Д марки A.
г
г
г
Заявленный технический результат обеспечивается нанесением на рабочую поверхность пьезоэлементов уретанового герметика, обладающего сдвиговыми потерями, добротность колебательной системы, состоящей из пьезоэлемента и дополнительного звукопрозрачного слоя, уменьшается, что ведет к расширению полосы пропускания. Величина полосы пропускания регулируется толщиной слоя из уретанового герметика, величина которого лежит в пределах от λ/8 до λ/4, где λ - длина волны звука в материале герметика на рабочей частоте.
п
п
Толщина наружного герметизирующего слоя, выполненная равной или кратной λ/2, где λ - длина волны звука в звукопрозрачном полиуретане на рабочей частоте, обеспечивает максимальную звукопрозрачность наружного герметизирующего слоя.
Достижение технологичности обеспечивается применением литьевых технологий как для уретанового герметика, так и для наружного герметизирующего слоя из звукопрозрачного полиуретана.
В отличие от герметизации рабочей поверхности пьезоэлементов полиуритановым слоем, обладающим гигроскопичностью, слой из уретанового герметика, обладающего повышенной влагостойкостью (выполнен на основе каучука) и высокими электроизолирующими свойствами, обеспечивает высокое сопротивление изоляции пьезоэлементов и, как следствие, повышение срока службы.
Сущность изобретения поясняется на фигуре.
г
г
г
п
п
Гидролокационная фазированная антенная решетка с полимерным покрытием, содержит пьезоэлементы 3, установленные на плоском основании в корпусе 4. На рабочую поверхность группы пьезоэлементов нанесено дополнительное композитное звукопрозрачное покрытие 2, выполненное из уретанового герметика, в данной конструкции уретанового герметика УГ-2Д марки A, толщина которого лежит в пределах от λ/8 до λ/4, где λ - длина волны звука в материале покрытия на рабочей частоте, вся антенна покрыта наружным герметизирующим слоем, выполненным из звукопрозрачного полиуретана, толщиной равной или кратной λ/2, где λ - длина волны звука в полиуретане на рабочей частоте, при этом наружный герметизирующий слой 1 адгезионно связан с пьезоэлементами и корпусом 4. Возбуждение пьезоэлементов и обработка сигналов выполняются блоком 5, загерметизированым крышкой 6. Управление блоком 5 осуществляется через герметичный кабель 7.
Гидролокационная фазированная антенная решетка с полимерным покрытием, работает следующим образом: через герметичный кабель 7 на электронный блок 5 подается сигнал управления. Электронный блок, расположенный в корпусе 4, загерметизированный крышкой 6, вырабатывает электрическое напряжение, которое подается на пьезоэлементы 3, установленные на корпусе 4. Электрическая энергия преобразуется в звуковую и излучается в рабочую среду через дополнительное композитное звукопрозрачное покрытие, выполненное из уретанового герметика 2 и наружный герметизирующий слой, выполненный из звукопрозрачного полиуретана 1, при приеме происходит преобразование звуковой энергии в электрическую, которая поступает в блок обработки сигналов 5 и через кабель 7 поступает для дальнейшей обработки.
Применение предложенной конструкции обеспечивает высокую технологичность гидролокационной фазированной антенной решетки с полимерным покрытием при обеспечении заданной полосы пропускания и высокого срока службы.
Источники информации
1. Патент РФ 34302 по кл. H04R 17/00; H04R 1/44 на «Многоканальную резонансную гидроакустическую антенну», опубликован 27/11/2003 г.
2. Патент РФ 2087082 по кл. H04R 17/00; H04R 1/44 на «Многоканальную резонансную гидроакустическую антенну», опубликован 10.08.1997 г.
3. Патент РФ 2366104 по кл. H04R 1/44 на «Антенный модуль с цифровым выходом», опубликован 27.08.2009 г.