Результат интеллектуальной деятельности: ЛИНЕЙНЫЙ МОДУЛЬ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к конструированию многоэлементных антенн шумопеленгования гидроакустических комплексов подводных лодок (ПЛ).

Антенны шумопеленгования обычно состоят из приемников, акустических экранов и линий электрокоммуникаций, установленных на несущей конструкции, эффективность антенн шумопеленгования в существенной степени определяется их размерами, поэтому наряду с ростом требований к гидроакустическим комплексам в последние годы наблюдается тенденция к увеличению габаритов антенн шумопеленгования ПЛ. Так в работе [1] приведена фотография несущей конструкции сферической антенны, из которой видно, что антенна занимает большую часть носовой оконечности ПЛ. Стремление к увеличению габаритов антенн приводит к необходимости разработки конформных антенн ([2], [3], [4]), имеющих криволинейную поверхность, почти повторяющую конфигурацию носового обтекателя ПЛ. Такие антенны имеют по крайней мере две характерные особенности, первая - их несущая конструкция, по существу, является корабельной конструкцией, поэтому такие антенны собирают из герметичных, конструктивно завершенных частей - антенных модулей непосредственно на судостроительном заводе. Вторая особенность заключается в том, что во избежание увеличения водоизмещения ПЛ объем, занимаемый антенной, включая и зону ее обслуживания, должен быть минимальным, что приводит к отсутствию доступа к несущей конструкции антенны с тыльной стороны антенны, поэтому антенные модули должны иметь минимальную толщину и устанавливаться на несущую конструкцию антенны снаружи (без доступа с тыльной стороны). При разработке антенных модулей для носовых антенн режима шумопеленгования, устанавливаемых в носовой оконечности ПЛ, необходимо учитывать еще и следующие требования:
- конструкция антенного модуля в виде набора приемных блоков (приемников с акустическими экранами) должна позволять проводить испытание модуля на герметичность в гидробаках приборостроительного завода-изготовителя модулей. Это, а также тот факт, что в прочный корпус ПЛ допустимо введение строго ограниченного числа кабелей, делает целесообразным подключение выводов приемников антенного модуля с помощью герметичной кабельной колодки к жилам многожильного кабеля:
- расстояние между центрами приемников на криволинейной поверхности антенны при заданном размере приемника должно быть строго фиксированным и не превышать заданной величины. Обычно это расстояние выбирается в пределах (0,5-0,7) λ_в где λ_в длина звуковой волны на верхней частоте рабочего диапазона. Увеличение этого расстояния, особенно в вертикальной плоскости, приводит к уменьшению помехоустойчивости антенны к шумам моря.

Таким образом, антенные модули должны представлять собой законченную конструкцию, состоящую из некоторого количества приемников, объединенных между собой механически и электрически, такие конструкции известны в технике гидроакустических антенн (см. напр. патенты [5] и [6]). Обычно они состоят из приемников, расположенных вдоль некоторой линии (линейный модуль) и объединенных общим контуром герметизации, образованным полимерными трубками, заполненными электроизоляционным компаундом. От такого линейного модуля отходит многожильный кабель, что позволяет испытать модуль на герметичность на приборостроительном заводе, наряду с этими положительными свойствами упомянутые известные конструкции применительно к носовым антеннам шумопеленгования имеют и существенный недостаток - отсутствие акустического экрана в самом модуле; установка же такого экрана на несущей конструкции антенны двойной кривизны представляет собой самостоятельную сложную задачу.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемой конструкции является линейный модуль, описанный в работе [7]. В соответствии с [7] такой модуль состоит из (см. фиг. 1) приемных блоков в виде герметичных приемников 1 с акустическими экранами 2, электрические выводы которых 5 соединены посредством герметичной кабельной колодки 7 с многожильным кабелем 8. Приемные блоки через амортизаторы установлены на несущей конструкции (раме) 14 антенного модуля. Описанный линейный модуль может быть изготовлен и полностью испытан (в том числе и на воздействие повышенного гидростатического давления) на приборостроительном заводе.

Недостатки рассмотренной конструкции линейного модуля применительно к поверхностной носовой криволинейной антенне шумопеленгования ПЛ обусловлены наличием жесткой несущей конструкции. Эта конструкция должна иметь криволинейную форму, соответствующую форме антенны, и должна быть выполнена с весьма высокой точностью. При достаточно больших линейных размерах она имеет большую массу и большой поперечный размер, что во многих случаях неприемлемо.

Задачей изобретения является создание завершенной конструкции линейного модуля, имеющего малый вес, минимальную толщину и зазоры между блоками, обеспечивающие высокую точность установки приемных блоков на несущей конструкции криволинейной антенны.

Для решения поставленной задачи в линейном модуле гидроакустической антенны, содержащей приемные блоки, состоящие из герметичных приемников и акустических экранов, причем электрические выводы приемных блоков посредством герметичной кабельной колодки присоединены к многожильному кабелю, введены новые признаки, а именно:
- соседние приемные блоки механически соединены между собой с тыльной стороны акустических экранов стыковочными узлами с возможностью поворота друг относительно друга в продольной плоскости симметрии линейного модуля,
- в стыковочных узлах линейного модуля могут быть выполнены отверстия для винтового крепления линейного модуля к несущей конструкции антенны,
- для упрощения электрического монтажа к тыльной стороне акустических экранов могут быть прикреплены направляющие перфорированные пластины, в отверстия которых упорядоченно проложены электрические выводы блоков,
- линейный модуль может быть выполнен из нескольких механически не связанных между собой частей для реализации рационального расположения приемных блоков на поверхности антенны.

Использование изобретения обеспечивает достижение следующих технических результатов:
- приемный модуль может быть просто и технологично установлен с наружной стороны на криволинейную формообразующую несущую конструкцию антенны;
- толщина приемного модуля минимальна, поскольку исключается громоздкая жесткая несущая конструкция (рама) антенного модуля, сложная в изготовлении и обладающая большой массой:
- зазоры между приемными блоками сокращаются до минимальных размеров, при этом расстояние между центрами приемников в модуле не превосходит (0,5 - 0,7) λ_в в зависимости от требований к уровню дополнительных максимумов характеристики направленности антенны, составленной из модулей.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, 2, 3 (а, б, в), 4. При этом на фиг. 1 изображена конструкция линейного модуля-прототипа, на фиг. 2 изображен пример конструктивного выполнения части заявляемого линейного антенного модуля, на фиг. 3 показан стыковочный узел, а на фиг. 4 изображена перфорированная пластина, в отверстия которой упорядоченно прокладываются кабели иди провода, отходящие от приемных блоков.

Как показано на фиг. 2 приемные блоки, состоящие из герметичных приемников 1 и акустических экранов 2 (в примере приемные блоки выполнены по патенту [8]) соединены между собой стыковычными узлами 3, имеющими опорные колонки с отверстиями, через которые осуществляется винтовое крепление антенного модуля к корабельной несущей конструкции антенны 4. Провода или кабели 5, отходящие от приемников, проходят через акустический экран, прокладываются в отверстия пластинки 6, прикрепленной к тыльной стороне акустического экрана и посредством герметичной кабельной колодки 7 подсоединяются к многожильному кабелю 8, на фиг. 3 показан стыковочный узел 3 с опорными колонками 9, соединенный с помощью поворотной оси 10 с бобышкой 11, прикрепленной к тыльной стороне экрана винтами 12, Через отверстия в опорных колонках 9 стыковочный узел винтом 13 прикрепляется к корабельной несущей конструкции 4. На фиг. 4 показана пластинка 6 с отверстиями, прикрепленная к тыльной стороне экрана.

Поскольку при больших радиусах кривизны поверхности криволинейной антенны требуется разворот соседних блоков на весьма небольшой угол, соединение стыковочного узла с приемными блоками может осуществляться и иначе, например, с помощью стыковочных узлов, выполненных в виде податливых резиновых шайб, или других гибких элементов.

Описанный выше линейный антенный модуль собирается на приборостроительном заводе на транспортировочном технологическом приспособлении, вместе с ним проходит все необходимые испытания, в том числе и на воздействие повышенного гидростатического давления, и поставляется на судостроительный завод, на судостроительном заводе приемные блоки отсоединяются от транспортировочного приспособления и присоединяются к корабельной несущей конструкции антенны, после этого многожильный кабель заводится в герметичную капсулу (или контейнер), где происходит обработка (усиление, фильтрация и, при необходимости, преобразование аналоговой информации в цифровую) сигналов, принятых приемниками антенны, конформная антенна с описанными выше линейными модулями позволяет максимально использовать акустическую информацию при ограниченных габаритах антенны как по ее раскрыву, так и по глубине, что отвечает комплексному подходу к системному проектированию подводной лодки и гидроакустической антенны.

Литература
1. Роберт Дж.Урик "основы гидроакустики." Л.: Судостроение, 1978 г.

2.Справочник по гидроакустике, изд. 2 Л.: Судостроение, 1988 г.

3. Патент РФ по заявке N 96100705/28. Решение о выдаче патента от 04.06.98 г.

4. Патент РФ N 2115587, МПК B 63 G 8/39 от 14.12.92 г.

5. Патент РФ N 2081516, МПК H 04 B 13/00 от 03.10.94 г.

6. Патент РФ N 2078484, МПК H 04 R 1/44 от 16.12.94 г.

7. М. Д. Смарышев, Ю.Ю. Доборовольский, Гидроакустические антенны. Л.: Судостроение, 1984 г.

8. Патент РФ N 2080743 МПК H 04 R 1/44 от 03.10.94 г.