×
10.11.2015
216.013.8e70

ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к конструкциям малогабаритных стержневых армированных пьезокерамических преобразователей, предназначенных для работы в составе многоэлементных антенн гидроакустических приемоизлучающих систем, например, для морского подводного оружия. Гидроакустический преобразователь содержит стержневой блок пьезокерамических элементов, тыльную и переднюю накладки, силовой массивный крепежный опорный элемент, соединенный с этими накладками, причем передняя накладка соединена посредством стержневого элемента, проходящего с зазором внутри цилиндрической части тыльной накладки, а тыльная накладка соединена посредством упругого пружинного конического кольцевого элемента, в зазоры над и под упругим пружинным коническим кольцевым элементом введены вязкоупругие элементы из акустически мягкого материала. Техническим результатом является обеспечение эффективного излучения, снижение воздействия гидростатического давления на пьезокерамический блок элементов и снижение чувствительности к корпусным вибрациям в режиме приема. 1 ил.
Основные результаты: Гидроакустический преобразователь, содержащий стержневой блок пьезокерамических элементов, тыльную и переднюю накладки, силовой массивный крепежный опорный элемент, соединенный с этими накладками, причем передняя накладка соединена посредством стержневого элемента, проходящего с зазором внутри цилиндрической части тыльной накладки, а тыльная накладка соединена посредством упругого пружинного конического кольцевого элемента, отличающийся тем, что в зазоры над и под упругим пружинным коническим кольцевым элементом введены вязкоупругие элементы из акустически мягкого материала.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к конструкциям малогабаритных стержневых армированных пьезокерамических преобразователей, предназначенных для работы в составе многоэлементных антенн гидроакустических приемоизлучающих систем, например, для морского подводного оружия.

Пьезокерамические преобразователи стержневого типа получили широкое распространение как наиболее способные обеспечить высокую эффективность в режимах излучения и приема в газонаполненном варианте конструкций антенн при воздействии высокого гидростатического давления.

Известны конструкции гидроакустических стержневых преобразователей Ланжевеновского типа (tonpilz) с двумя накладками, которые имеют один достаточно широкополосный резонанс за счет использования коэффициента механической трансформации, определяемого отношением площади передней, контактирующей с водной нагрузкой, накладки к площади пьезокерамического элемента, а также выбора материала передней накладки из более легкого металла (например, алюминий).

В зависимости от способа закрепления колебательной системы преобразователя в газонаполненной конструкции антенного устройства и соответственно передачи воздействия гидростатического давления на пьезокерамический блок, различают три основных варианта конструкции стержневых преобразователей: силовую, разгруженную и с частичной разгрузкой (см. Стырикович И.И. Преобразователь стержневой виброустойчивый. // VII международная конференция «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики», 8-10 июня 2004, Санкт-Петербург, Труды конференции, с. 186-188.).

Известна конструкция преобразователя многоэлементной антенны (см. патент США №3284761), в которой передняя накладка связана с силовой платой посредством достаточно жесткого с большим поперечным сечением стержня, и для создания предварительного статического сжатия в пьезокерамическом блоке используется упругий элемент в виде тарельчатой пружины, прижатой армирующей резьбовой гайкой. Для предотвращения передачи механических колебаний на корпус антенны в режиме излучения, а также для развязки от корпусной вибрации в режиме приема, колебательную систему преобразователя крепят к силовой плате посредством дополнительных звукоизолирующих элементов (прокладок). Такой способ крепления имеет ограничения по гидростатическому давлению - не более 3 МПа, и кроме того, в области ниже основного резонанса, где обычно выставляются достаточно жесткие требования к неравномерности частотной характеристики, будет иметь место дополнительный резонанс, что также нежелательно.

Для сочетания в большой степени взаимоисключающих требований: высоких уровней излучения и кпд и одновременного обеспечения пониженной чувствительности к вибрациям, при воздействии высокого гидростатического давления до 10 МПа необходима предельная оптимизация технических решений. При построении сложных колебательных систем стержневых армированных преобразователей одновременное достижение поставленных целей возможно путем использования металлических элементов развязки в конструкциях либо с узловым креплением, либо с креплением за оба торца стержневого блока активных пьезокерамических элементов. Для конструкций преобразователей высокочастотного диапазона, а также преобразователей с малым коэффициентом механической трансформации площадей передней накладки и пьезокерамического блока элементов, в связи с ограничениями по габаритам, совмещение элементов армирования, крепления и развязки в одном узле, по схеме с узловым креплением, с использованием опорного фланца, расположенного в узловом сечении армирующей шпильки, невозможно. В этом случае может быть реализован вариант с креплением за оба торца стержневого блока активных пьезокерамических элементов, который является прототипом предлагаемого изобретения (см. Стырикович И.И. Преобразователь стержневой виброустойчивый. // VII международная конференция «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики», 8-10 июня 2004, Санкт-Петербург, Труды конференции, с.186-188.).

Конструктивный узел элементов силового армирования, акустической развязки и крепления в этом варианте выполняется по схеме одновременного соединения (посадки) обеих накладок с массивным опорным элементом путем введения отдельного упругого элемента типа тарельчатой пружины, через который тыльная накладка соединяется с массивным опорным элементом. Передняя накладка соединена с последним напрямую посредством стержневого элемента армирования, проходящего с зазором внутри цилиндрической части тыльной накладки. При этом воздействие корпусной вибрации может быть минимизировано путем определенного выбора отношения механических гибкостей упругих элементов узла армирования, контактирующих с обеими накладками, к соответствующему отношению масс этих накладок. Так, при выборе элементов конструкции преобразователя из условия пропорциональности отношения механических гибкостей упругих элементов узла армирования отношению масс накладок одновременно с уменьшением передачи колебаний на корпус антенны в режиме излучения снижается и чувствительность к вибрации корпуса в режиме приема. Этот вариант построения колебательной системы преобразователя с креплением за оба торца стержневого блока активных пьезокерамических элементов по совокупности признаков, и может служить прототипом.

При колебаниях такого преобразователя на низких частотах (вне резонанса), возникающих вследствие корпусной вибрации, заряды, образующиеся на симметричных относительно узлового сечения половинах стержневого блока активных пьезокерамических элементов, должны быть равны по значению и противоположны по знаку.

Однако в реальных условиях, в случае односторонне нагруженной конструкции преобразователя, работающего в режиме резонансных колебаний, имеет место существенная асимметрия акустической нагрузки. Передняя накладка, прилегающая к водной среде, имеет активную составляющую сопротивления излучения, в то время когда тыльная накладка имеет только реактивную составляющую, что вносит существенную разницу в амплитудные и фазовые соотношения колебаний нагруженной и ненагруженной частей преобразователя. Для нейтрализации этой разницы необходима компенсация по активной составляющей сопротивления излучения.

Задачей настоящего изобретения является создание малогабаритной конструкции гидроакустического стержневого преобразователя, обеспечивающеей работу в режиме приемоизлучения и реализующей закрепление колебательной системы преобразователя, при котором:

а) внешнее гидростатическое давление лишь частично передается на пьезокерамический стержневой блок;

б) вибрационные колебания в режиме приема, передающиеся одновременно на оба торца пьезоблока, минимизированы.

Технический результат заключаются в обеспечении эффективного излучения, в снижении воздействия гидростатического давления на пьезокерамический блок элементов и снижении чувствительности к корпусным вибрациям в режиме приема.

Для достижения этого технического результата в известную по прототипу конструкцию стержневого преобразователя введены новые признаки, а именно в зазоры над и под пружинным коническим кольцевым элементом введены вязкоупругие элементы из акустически мягкого материала.

Сущность изобретения поясняется на чертеже конструкцией гидроакустического преобразователя.

Передняя накладка (1) выполнена из алюминиевого сплава для улучшения согласования с водной нагрузкой и увеличения кпд, тыльная накладка (3) изготавливается из стали. Пьезокерамический блок (2) состоит из набора активных и изолирующих элементов.

Функцию обеспечения механической (акустической) развязки от силового корпуса (7) выполняют пружинный конический кольцевой элемент (6), через который тыльная накладка (3) связана с массивным опорным элементом (4), имеющим проточку по внутреннему диаметру с выступом, центрирующим пружинный конический кольцевой элемент, обращенный вершиной конуса к массивному опорному элементу, и стержневой элемент (5), по резьбовой части которого осуществляется силовое армирование путем закручивания массивного опорного элемента.

Вязкоупругие элементы (8) и (9) склеены с поверхностями элементов (3) и (4), а также с поверхностями пружинного конического кольцевого элемента (6).

Функционирование устройства осуществляется следующим образом.

При работе пружинного конического кольцевого элемента (6), на его наружной поверхности (кромке) возникают напряжения сжатия, а на внутренней - растяжения, и слои элементов, прилегающих к поверхностям пружинного конического кольцевого элемента (6), испытывают деформации сжатия (8) и растяжения (9) соответственно, а т.к. слои элементов, прилегающие к поверхностями элементов (3) и (4), неподвижны, то в элементах (8) и (9) имеют место сдвиговые и объемные деформации, при которых потери в вязкоупругих материалах максимальны.

При затяжке (в процессе силового армирования) с помощью элемента (4) по резьбовой части стержневого элемента шпильки (5), в последнем создаются растягивающие напряжения, и сжимающие напряжения - в упругом пружинном кольцевом элементе (6), присоединенном к тыльной накладке (3), а также в пьезокерамическом блоке элементов (2).

При воздействии гидростатического давления упругий пружинный элемент (6), через который тыльная накладка (3) связана с опорным элементом (4), и стержневой элемент (5) механически включены параллельно, и на пьезокерамический блок (2) передается не полное усилие, а только часть его, и при соответствующем выборе механических гибкостей стержневого элемента и упругого пружинного элемента это усилие может составлять половину (при их равенстве) и менее от внешнего.

В динамическом режиме колебательная система работает таким образом, что излучение или прием полезных сигналов осуществляется передней накладкой со стороны водной среды, а передача колебаний в режиме излучения на силовой корпус, равно как и передача вибраций корпуса на пьезокерамический блок в режиме приема, минимизированы за счет пропорциональности отношения механических гибкостей вязкоупругих элементов ,контактирующих с обеими накладками к отношению их масс.

При этом вязкоупругие элементы (8) и (9), введенные в зазор между плоскими поверхностями тыльной накладки (3) и массивного опорного элемента, вносят дополнительную активную составляющую сопротивления, компенсирующего разницу в амплитудных и фазовых соотношениях скоростей колебаний нагруженной и ненагруженной накладок преобразователя, при воздействии вибраций корпуса в режиме приема. Поскольку дополнительное активное сопротивление вводится в цепь тыльной накладки, которая обычно выполняется по массе большей, чем передняя, то заметного ухудшения основных параметров преобразователя (чувствительности по давлению в приеме и чувствительности в излучении) не происходит, а виброустойчивость увеличивается в 3-5 раз.

В описанной выше конструкции преобразователя реализованы все отличительные признаки, благодаря которым и достигается заявленный положительный эффект, а именно обеспечение эффективного излучения в резонансной области частот, при снижении воздействия гидростатического давления на пьезокерамический блок элементов и снижении чувствительности к корпусным вибрациям (увеличении виброустойчивости) в режиме приема.

Таким образом, введение новых признаков позволяет получить заявленный положительный эффект и использовать такие конструкции при воздействии высокого гидростатического давления до 10 МПа в воздухо-газозаполненном варианте антенн.

Гидроакустический преобразователь, содержащий стержневой блок пьезокерамических элементов, тыльную и переднюю накладки, силовой массивный крепежный опорный элемент, соединенный с этими накладками, причем передняя накладка соединена посредством стержневого элемента, проходящего с зазором внутри цилиндрической части тыльной накладки, а тыльная накладка соединена посредством упругого пружинного конического кольцевого элемента, отличающийся тем, что в зазоры над и под упругим пружинным коническим кольцевым элементом введены вязкоупругие элементы из акустически мягкого материала.
ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 365.
10.01.2013
№216.012.17ac

Катализатор для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена

Изобретение относится к катализатору для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Описан катализатор для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена - СВМПЭ при повышенных температурах полимеризации (≥80°C) в среде углеводородного разбавителя, например гептан, гексан, изопентан,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471552
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.190e

Способ получения хлопчатобумажной ткани технического назначения с комплексом защитных свойств от кислот и нефтепродуктов

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности к отделке хлопчатобумажных текстильных материалов с комплексом защитных свойств от кислот и нефтепродуктов. Способ получения хлопчатобумажной ткани технического назначения включает расшлихтовку, отварку, беление, крашение активными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471906
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1bc8

Координатный стол

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к высокоточным координатным устройствам на линейных электродвигателях. Координатный стол содержит модули продольного и поперечного перемещения. Каждый из них выполнен в виде основания с направляющими, каретки, размещенной на направляющих,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472606
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1bce

Стенд для контроля точности контурных перемещений промышленного робота

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для проверки параметров контурного движения роботов, таких как точность, повторяемость, вибрация. Стенд для контроля точности контурных перемещений промышленного робота, содержащего манипулятор 1 с закрепленным на фланце 6...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472612
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1ca8

Эпоксиполиэфирная лакокрасочная композиция

Изобретение предназначается для нанесения на рулонный металл в качестве лакокрасочного материала. Эпоксиполиэфирная лакокрасочная композиция содержит (мас.%.): эпоксидную диановую смолу с эпоксидным эквивалентным весом 1550-4000 г/экв. 18,0-40,0, полиэфирную смолу на основе продукта...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472830
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.1e17

Способ сбора штормовых выбросов морских водорослей

Изобретение относится к промышленному сбору штормовых выбросов морских водорослей и может быть использовано для прибрежного промысла и в прибойной полосе. Способ сбора штормовых выбросов морских водорослей включает переход мореходного средства на место сбора выбросов, подбор водорослей и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473204
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20e2

Устройство для преобразования изменения сопротивления в напряжение

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в авиационной промышленности, машиностроении, строительстве и т.д. для исследования прочности конструкций с помощью одиночных тензорезисторов без применения компенсационных тензорезисторов. Техническим результатом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473919
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.214b

Устройство для защиты емкостного накопителя энергии

Изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники. Технический результат заключается в повышении надежности устройства путем уменьшения вероятности взрыва конденсаторов в динамическом режиме работы устройства. Устройство содержит зарядное устройство, n параллельно соединенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474024
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.230b

Катализатор, способ его приготовления и способ получения β-пиколина

Изобретение относится к катализаторам получения β-пиколина конденсацией акролеина с аммиаком и способам их получения с целью повышения выхода β-пиколина, применяемого в производстве никотиновой кислоты и никотинамида, являющихся составными частями жизненно важных витамина РР и витаминов группы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474473
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.230c

Катализатор, способ его приготовления и способ получения малосернистого дизельного топлива

Изобретение относится к катализаторам гидроочистки дизельного топлива, способам приготовления таких катализаторов и способам получения малосернистого дизельного топлива. Описан катализатор, содержащий соединение [Со(СНО)][МоО(СНО)] в количестве 30-45 мас.%, диоксид титана 0,8-6,0 мас.%, AlO -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474474
Дата охранного документа: 10.02.2013
Показаны записи 1-10 из 268.
10.01.2013
№216.012.17ac

Катализатор для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена

Изобретение относится к катализатору для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Описан катализатор для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена - СВМПЭ при повышенных температурах полимеризации (≥80°C) в среде углеводородного разбавителя, например гептан, гексан, изопентан,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471552
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.190e

Способ получения хлопчатобумажной ткани технического назначения с комплексом защитных свойств от кислот и нефтепродуктов

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности к отделке хлопчатобумажных текстильных материалов с комплексом защитных свойств от кислот и нефтепродуктов. Способ получения хлопчатобумажной ткани технического назначения включает расшлихтовку, отварку, беление, крашение активными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471906
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1bc8

Координатный стол

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к высокоточным координатным устройствам на линейных электродвигателях. Координатный стол содержит модули продольного и поперечного перемещения. Каждый из них выполнен в виде основания с направляющими, каретки, размещенной на направляющих,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472606
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1bce

Стенд для контроля точности контурных перемещений промышленного робота

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для проверки параметров контурного движения роботов, таких как точность, повторяемость, вибрация. Стенд для контроля точности контурных перемещений промышленного робота, содержащего манипулятор 1 с закрепленным на фланце 6...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472612
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1ca8

Эпоксиполиэфирная лакокрасочная композиция

Изобретение предназначается для нанесения на рулонный металл в качестве лакокрасочного материала. Эпоксиполиэфирная лакокрасочная композиция содержит (мас.%.): эпоксидную диановую смолу с эпоксидным эквивалентным весом 1550-4000 г/экв. 18,0-40,0, полиэфирную смолу на основе продукта...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472830
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.1e17

Способ сбора штормовых выбросов морских водорослей

Изобретение относится к промышленному сбору штормовых выбросов морских водорослей и может быть использовано для прибрежного промысла и в прибойной полосе. Способ сбора штормовых выбросов морских водорослей включает переход мореходного средства на место сбора выбросов, подбор водорослей и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473204
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.1f95

Фотохромная регистрирующая среда для трехмерной оптической памяти

Изобретение относится к фотохромным полимерным регистрирующим средам на основе нового семейства термически необратимых диарилэтенов, а именно арил-замещенных циклопентеновых бензтиенил производных диарилэтенов, для использования в многослойных оптических дисках нового поколения с информационной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473586
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20e2

Устройство для преобразования изменения сопротивления в напряжение

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в авиационной промышленности, машиностроении, строительстве и т.д. для исследования прочности конструкций с помощью одиночных тензорезисторов без применения компенсационных тензорезисторов. Техническим результатом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473919
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.214b

Устройство для защиты емкостного накопителя энергии

Изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники. Технический результат заключается в повышении надежности устройства путем уменьшения вероятности взрыва конденсаторов в динамическом режиме работы устройства. Устройство содержит зарядное устройство, n параллельно соединенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474024
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.230b

Катализатор, способ его приготовления и способ получения β-пиколина

Изобретение относится к катализаторам получения β-пиколина конденсацией акролеина с аммиаком и способам их получения с целью повышения выхода β-пиколина, применяемого в производстве никотиновой кислоты и никотинамида, являющихся составными частями жизненно важных витамина РР и витаминов группы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474473
Дата охранного документа: 10.02.2013
+ добавить свой РИД