RU2303336C1 - Hydro-acoustic multi-element antenna and piezo-electric rod transformer for such an antenna - Google Patents
Hydro-acoustic multi-element antenna and piezo-electric rod transformer for such an antenna Download PDFInfo
- Publication number
- RU2303336C1 RU2303336C1 RU2005140389/28A RU2005140389A RU2303336C1 RU 2303336 C1 RU2303336 C1 RU 2303336C1 RU 2005140389/28 A RU2005140389/28 A RU 2005140389/28A RU 2005140389 A RU2005140389 A RU 2005140389A RU 2303336 C1 RU2303336 C1 RU 2303336C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- hydro
- piezo
- ring
- rubber
- Prior art date
Links
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 206010013911 Dysgeusia Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано при проектировании и разработке гидроакустической аппаратуры для зондирования морского дна и исследования профиля дна океанского шельфа с надводного корабля.The invention relates to the field of hydroacoustics and can be used in the design and development of hydroacoustic equipment for sensing the seabed and studying the profile of the bottom of the ocean shelf from a surface ship.
При разработке гидроакустической аппаратуры в составе профилографов-гидролокаторов вертикального действия, предназначенных для дистанционного обследования донного грунта с судна акустическим методом и определения глубины под килем судна, важное место занимает вопрос минимизации габаритов и массы создаваемых приборов с обеспечением высокого качества их рабочих характеристик. При этом нередки случаи, когда элементы конструкции компактной антенны, обладающие свойствами высокодобротного резонатора, имеющие собственную резонансную частоту, близкую к ее рабочим частотам, при работе на мелководье могут явиться источниками помех вследствие длительного процесса собственных колебаний этих элементов после прекращения импульсного зондирующего сигнала, когда аппаратура переключается на режим приема сигналов, отраженных от дна, в результате чего возможности работы аппаратуры в мелких водоемах оказываются ограниченными. Поэтому вопросы снижения механической добротности элементов конструкции гидроакустических антенн при проектирования компактных антенн приборов для профилографов представляются весьма актуальными.When developing sonar equipment as part of vertical-action sonar profilographs designed for remote examination of bottom soil from a vessel by the acoustic method and determining the depth under the keel of the vessel, an important place is played by minimizing the dimensions and mass of the created devices while ensuring the high quality of their performance. In this case, there are frequent cases when the design elements of a compact antenna with the properties of a high-Q resonator, having their own resonant frequency close to its operating frequencies, when working in shallow water can be sources of interference due to the long process of natural vibrations of these elements after the termination of the pulse probe signal, when the equipment switches to the mode of receiving signals reflected from the bottom, as a result of which the capabilities of the equipment in shallow water are limited data. Therefore, the issues of reducing the mechanical quality factor of the structural elements of hydroacoustic antennas when designing compact antenna devices for profilographs are very relevant.
В настоящее время известны конструкции компактных гидроакустических антенн с общей герметизацией входящих в них пьезоэлектрических преобразователей, установленных внутри корпуса на общей накладке с передней стороны антенны [1-3]. Такие антенны находят применение преимущественно в диапазоне ультразвуковых колебаний. Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является конструкция антенны, описанная в [1] - см. фиг.1, которая и принята нами за прототип.Currently, compact hydroacoustic antenna designs are known with general sealing of the piezoelectric transducers included in them, installed inside the housing on a common patch on the front of the antenna [1-3]. Such antennas are used mainly in the range of ultrasonic vibrations. Closest to the technical nature of the claimed invention is the antenna design described in [1] - see figure 1, which we adopted as a prototype.
Гидроакустическая многоэлементная антенна-прототип содержит заполненный электроизоляционной жидкостью цилиндрический корпус, пьезоэлектрические стержневые преобразователи, механически закрепленные внутри цилиндрического корпуса с передней стороны антенны на общей круглой накладке, акустически развязанной от корпуса слоем полимерного материала, согласующим также антенну с внешней средой, и металлический экран с ее тыльной стороны, размещенный внутри корпуса. Стержневые преобразователи имеют стаканообразные переднюю и тыльную накладки, обращенные друг к другу краями стенок, на которые надеты упругие манжеты из резины. Зазор между краями стенок составляет четверть длины волны в электроизоляционной жидкости на резонансной частоте антенны. К достоинствам антенны-прототипа относятся уменьшенный габаритный размер конструкции в основном направлении при высокой эффективности действия, в ней уже предусмотрено заполнение полости корпуса электроизоляционной средой, что является признаком более близкого соответствия ее реальным конструкциям создаваемой аппаратуры. В то же время использование в качестве электроизоляционной среды электроизоляционной жидкости вызывает возникновение дополнительных резонансов, необходимость устранения которых приводит к усложнению конструкции антенны.The hydroacoustic multi-element antenna prototype contains a cylindrical body filled with electrical insulating fluid, piezoelectric rod transducers mechanically mounted inside the cylindrical body from the front of the antenna on a common round plate, acoustically decoupled from the body with a layer of polymer material that also matches the antenna with the external environment, and a metal screen with it the back placed inside the case. Rod converters have glass-like front and back plates, facing each other with the edges of the walls, on which elastic cuffs of rubber are worn. The gap between the edges of the walls is a quarter of the wavelength in the insulating liquid at the resonant frequency of the antenna. The advantages of the prototype antenna include a reduced overall size of the structure in the main direction with high efficiency, it already provides for filling the body cavity with an insulating medium, which is a sign of closer correspondence to its real structures of the created equipment. At the same time, the use of an electrically insulating liquid as an insulating medium causes the appearance of additional resonances, the need to eliminate which leads to a complication of the antenna design.
Недостатком антенны-прототипа, как уже отмечалось, является также то, что при работе в составе профилографа на мелководье, особенно в случае заиленного грунта с низкими отражающими свойствами, такая антенна является источником помех, обусловленных послезвучанием ее элементов. Она имеет и другой недостаток, ухудшающий частотные характеристики и ограничивающий возможности использования в широкополосных устройствах: отдельные элементы конструкции, в частности корпус, имеющие свойство высокодобротного резонатора - так называемый «колокольный эффект», способны возбуждаться на своих собственных резонансных частотах, лежащих в пределах рабочего диапазона антенны. Это может приводить к искажениям ее частотных характеристик, а в ряде случаев исключает возможность работы антенны в составе гидроакустической аппаратуры.The disadvantage of the prototype antenna, as already noted, is that when operating as part of a profilograph in shallow water, especially in the case of silty soil with low reflective properties, such an antenna is a source of interference due to the aftertaste of its elements. It also has another drawback that degrades the frequency characteristics and limits the possibility of use in broadband devices: individual structural elements, in particular, a housing having the property of a high-Q resonator - the so-called “bell effect”, are capable of being excited at their own resonant frequencies lying within the operating range antennas. This can lead to distortion of its frequency characteristics, and in some cases excludes the possibility of the antenna working as part of hydroacoustic equipment.
Известны также конструкции стержневых преобразователей, в которых для сокращения продольного размера используют переднюю и тыльную пассивные накладки [1, 3]. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является конструкция пьезоэлектрического стержневого преобразователя, описанная в [1] (п.2 формулы изобретения, фиг.2), принятого нами за прототип.Also known are the designs of rod transducers in which front and rear passive pads are used to reduce the longitudinal size [1, 3]. The closest in technical essence to the proposed is the design of the piezoelectric rod transducer described in [1] (paragraph 2 of the claims, figure 2), adopted by us as a prototype.
Пьезоэлектрический стержневой преобразователь-прототип содержит пьезоактивный элемент, зажатый металлической армирующей шпилькой между двумя пассивными стаканообразными накладками, обращенными краями друг к другу, при этом по всей высоте стенки тыльной стаканообразной накладки выполнены узкие продольные сквозные прорези, расположенные по окружности поперечного сечения стенки накладки с неравномерным шагом и заполненные с тугой посадкой твердотельным полимерным материалом, на наружные боковые поверхности стаканообразных накладок с натягом надеты упругие манжеты из полимерного материала (резины). Достоинства такого преобразователя состоят в том, что его конструкция компактна и эффективна по достигнутым значениям параметров антенны.The piezoelectric rod transducer prototype contains a piezoelectric element clamped by a metal reinforcing pin between two passive glass-shaped plates facing each other, and along the entire height of the wall of the glass-back plates, narrow longitudinal through slots are made located around the cross section of the wall of the plate with an uneven pitch and filled with a tight fit with a solid-state polymeric material, on the outer side surfaces of the glass-shaped overlays with an interference fit to wearing elastic cuff of polymeric material (rubber). The advantages of such a converter are that its design is compact and efficient in terms of the achieved antenna parameters.
Недостатком конструкции преобразователя-прототипа является возможность возбуждения стенки стаканообразной накладки на своей собственной резонансной частоте колебаний - так называемый «колокольный эффект», что в случае недостаточного затухания подавляемых паразитных колебаний, возникающих даже при наличии прорезей в стенках стаканообразных накладок, приводит к искажению частотной характеристики преобразователя и ограничивает возможности работы антенны в составе аппаратуры на мелководье, а также сложность конструкции, низкая технологичность и высокие трудозатраты по изготовлению преобразователя.The disadvantage of the prototype converter design is the possibility of exciting the glass-like plate wall at its own resonant vibration frequency — the so-called “bell effect”, which, in the case of insufficient attenuation of the suppressed spurious oscillations that occur even when there are slots in the glass-like plate walls, leads to a distortion of the frequency response of the converter and limits the capabilities of the antenna as part of the equipment in shallow water, as well as the complexity of the design, low tech ologichnost and high labor costs in manufacturing the transducer.
Задачей изобретения является создание компактной, технологичной и недорогой гидроакустической многоэлементной антенны, эффективно работающей в составе профилографа с судна, начиная с мелководья, с улучшенными частотными и временными характеристиками.The objective of the invention is to provide a compact, technologically advanced and inexpensive hydroacoustic multi-element antenna that effectively operates as part of a profilograph from a vessel, starting in shallow water, with improved frequency and time characteristics.
Для решения поставленной задачи в гидроакустической многоэлементной антенне, содержащей набор размещенных в цилиндрическом корпусе, заполненном электроизоляционной средой, пьезоэлектрических стержневых преобразователей со стаканообразными накладками, обращенными друг к другу краями стенок, на наружные боковые поверхности которых надеты с натягом упругие манжеты из резины, закрепленных на общей накладке круглой формы, снабженной на наружной поверхности согласующим устройством, включающим слой из полимерного материала типа резины и адгезионно связанный с ним снаружи металлический слой, введены новые признаки, а именно: между боковой поверхностью общей круглой накладки и внутренней боковой поверхностью цилиндрического корпуса введено кольцо, имеющее на наружной цилиндрической поверхности кольцевые пазы с размещенными в них резиновыми уплотнениями, а на внутренней цилиндрической поверхности - равномерно размещенные по ней локальные пазы, по краю общей накладки выполнены ответные выступы, входящие в соответствующие локальные пазы с образованием зазоров, адгезионно заполненных полимерным материалом согласующего слоя, при этом край корпуса жестко поджат винтами в радиальном направлении к наружной цилиндрической поверхности кольца через резиновые уплотнения, а в качестве электроизоляционной среды, заполняющей цилиндрический корпус, выбран элегаз.To solve the problem in a multi-element hydroacoustic antenna containing a set of piezoelectric rod transducers placed in a cylindrical housing filled with an insulating medium, with glass-shaped overlays facing each other by the edges of the walls, elastic cuffs made of rubber are mounted with an interference fit, mounted on a common rubber a round-shaped overlay provided on the outer surface with a matching device comprising a layer of a polymer material such as rubber and a metal layer adhesively bonded to it from the outside, new features have been introduced, namely: between the lateral surface of the common round lining and the inner lateral surface of the cylindrical body, a ring is introduced having ring grooves with rubber seals placed on them on the outer cylindrical surface, and on the inner cylindrical surface - local grooves evenly spaced along it, along the edge of the common lining there are mating protrusions included in the corresponding local grooves with the formation of gaps, adhesive filled with polymer material of the matching layer, while the edge of the casing is rigidly tightened by screws in the radial direction to the outer cylindrical surface of the ring through rubber seals, and SF6 is selected as the insulating medium filling the cylindrical casing.
Пьезоэлектрический стержневой преобразователь для гидроакустической многоэлементной антенны содержит армированный шпилькой пьезоактивный элемент с передней и тыльной стаканообразными накладками, обращенными друг к другу краями стенок; на боковую поверхность которых с натягом надеты упругие демпфирующие манжеты из резины толщиной не менее 1,5 мм.The piezoelectric rod transducer for a hydroacoustic multi-element antenna comprises a piezoelectric element reinforced with a pin with a front and a back glass-shaped overlays facing each other by the edges of the walls; on the side surface of which an elastic damping cuff made of rubber with a thickness of at least 1.5 mm is fitted with an interference fit.
Новым в заявляемом преобразователе является то, что стенки стаканообразных накладок преобразователя выполнены сплошными толщиной t и высотой h, причем высота h удовлетворяет соотношению h<λи/6, где λи - длина изгибной волны в пластине толщиной t из материала накладки, а на армирующую шпильку по всей ее длине надета с натягом резиновая трубка.What is new in the inventive converter is that the walls of the glass-like plates of the converter are made of solid thickness t and height h, and the height h satisfies the relation h <λ and / 6, where λ and is the length of the bending wave in the plate with thickness t made of the lining material, and on the reinforcing a hairpin is fitted with an interference fit rubber tube over its entire length.
Предложенная конструкция гидроакустической многоэлементной антенны с введенным в нее кольцом с пазами выполняет три функции:The proposed design of a multi-element hydroacoustic antenna with a grooved ring inserted into it performs three functions:
- позволяет достаточно эффективно подавить возникающие в цилиндрическом корпусе собственные радиальные колебания благодаря повышенному рассеянию звуковой энергии в сочленении сложной формы кольца с общей круглой накладкой, имеющей ответные выступы,- allows you to quite effectively suppress the natural radial vibrations arising in the cylindrical body due to the increased dissipation of sound energy in the joint of the complex shape of the ring with a common round plate having reciprocal protrusions,
- акустическую развязку от него общей круглой накладки с закрепленными на ней пьезоэлектрическими стержневыми преобразователями,- acoustic isolation from it of a common round lining with piezoelectric rod transducers mounted on it,
- обеспечивает высококачественную герметизацию заполненного элегазом цилиндрического корпуса.- provides high-quality sealing of a cylindrical body filled with SF6 gas.
Использование элегаза вместо электроизоляционной жидкости для заполнения цилиндрического корпуса заявленной антенны позволяет уменьшить ее габарит в осевом направлении за счет исключения экрана, расположенного с тыльной стороны антенны, и обязательного четвертьволнового слоя электроизоляционной жидкости перед ним, а также отсутствия необходимости выдерживать четвертьволновый зазор между краями стенок стаканообразных накладок.The use of SF6 gas in place of the insulating liquid to fill the cylindrical body of the claimed antenna allows one to reduce its axial dimension by eliminating the screen located on the back of the antenna and the obligatory quarter-wave layer of insulating liquid in front of it, as well as the absence of the need to maintain a quarter-wave gap between the edges of the walls of the glass-shaped plates .
Введение заявленного соотношения размеров стенки накладок стаканообразной формы при выполнении их сплошными позволяет вывести резонансную частоту стенок стаканообразных накладок при возникновении в них собственных изгибных колебаний за пределы рабочего диапазона заявленной антенны и значительно упростить конструкцию пьезоэлектрических стержневых преобразователей, а демпфирование шпильки резиновой трубкой, надетой на нее с натягом, препятствует возникновению в ней собственных колебаний и дополнительных резонансов в частотной характеристике гидроакустической многоэлементной антенны.The introduction of the claimed ratio of the wall sizes of the glass-shaped overlays when they are continuous makes it possible to derive the resonant frequency of the walls of the glass-shaped overlays when their own bending vibrations occur outside the operating range of the claimed antenna and significantly simplify the design of the piezoelectric rod transducers, and damping the studs with a rubber tube worn on it with interference, prevents the occurrence of natural vibrations and additional resonances in the frequency x teristics sonar array antenna.
Таким образом, технические результаты от использования заявленной антенны и преобразователя для нее заключаются в устранении нежелательных резонансов элементов их конструкции, уменьшение геометрических размеров и веса гидроакустической многоэлементной антенны и упрощении конструкции стержневого преобразователя.Thus, the technical results from the use of the claimed antenna and the transducer for it are to eliminate unwanted resonances of the elements of their design, reducing the geometric dimensions and weight of the multi-element sonar antenna and simplifying the design of the rod transducer.
Сущность изобретения поясняется фиг.1, на которой показана конструкция предложенной гидроакустической многоэлементной антенны, и фиг.2, на которой представлена конструкция пьезоэлектрического стержневого преобразователя для этой антенны.The invention is illustrated in figure 1, which shows the design of the proposed sonar multi-element antenna, and figure 2, which shows the design of the piezoelectric rod transducer for this antenna.
Гидроакустическая многоэлементная антенна (фиг.1) содержит заполненный элегазом цилиндрический корпус 1, кольцо 2, согласующий слой 3 из полимерного материала, в данном примере из резины марки С-572, общей накладки круглой формы 4, на которой закреплен набор пьезоэлектрических стержневых преобразователей 5 со стаканообразными накладками 6, на боковые поверхности которых надеты с натягом упругие манжеты 7 резины марки С-572. На фиг.1 показано продольное сечение антенны, на котором в разрезе видны цилиндрический корпус 1, кольцо 2 с локальным пазом 12, уплотнительными кольцами 9 и винтом 10 (всего в конструкции 8 винтов). Винты 10 ввинчены в кольцо 2 до упора и застопорены анотермом вид 152 РД 5.9307-79. Выступы 11 края общей накладки 4, в данной конструкции их 3, входят в локальные пазы 12 кольца 2, зазоры между выступами 11 и локальными пазами 12 адгезионно заполненный резиной марки С-572 одновременно с нанесением согласующего слоя 3. На наружную поверхность согласующего слоя 3 для его механической защиты помещен дополнительный металлический слой 13, позволяющий управлять полосой пропускания антенны. Согласующий слой 3 и дополнительный металлический слой 13 образуют согласующее устройство 8.The hydroacoustic multi-element antenna (Fig. 1) contains a cylindrical housing 1 filled with SF6 gas, a ring 2, a matching layer 3 made of a polymer material, in this example made of rubber grade S-572, a common round lining 4, on which a set of piezoelectric rod transducers 5 with glass-
Пьезоэлектрический стержневой преобразователь (фиг.2) содержит пьезоактивный элемент 14 и армирующую шпильку 15, стягивающую стаканообразные накладки 6. На шпильку 15 надета трубка 16 из резины, демпфирующая колебания шпильки, а на стенки стаканообразных накладок - с натягом упругие резиновые манжеты 7 толщиной не менее 1,5 мм, демпфирующие колебания стенок стаканообразных накладок.The piezoelectric rod transducer (Fig. 2) contains a
Работа заявленной гидроакустической многоэлементной антенны с пьезоэлектрическими стержневыми преобразователями происходит следующим образом. На пьезоактивные элементы 14 преобразователей, закрепление на общей накладке 4, через электрические выводы подается электрическое напряжение импульсного сигнала, необходимое для возбуждения механических колебаний, обеспечивающих излучение звуковых волн с излучающей поверхности гидроакустической многоэлементной антенны в окружающую среду.The operation of the claimed hydroacoustic multi-element antenna with piezoelectric rod transducers is as follows. The
При работе гидроакустической многоэлементной антенны в режиме приема на ее электрических выводах регистрируется сигнал, появляющийся при вынужденных механических колебаниях, обусловленных воздействием звуковых волн, падающих на поверхность согласующего устройства антенны.When a multi-element hydroacoustic antenna is operating in the reception mode, a signal is recorded at its electrical terminals that appears during forced mechanical vibrations caused by the action of sound waves incident on the surface of the antenna matching device.
Введенное кольцо 2 с пазами по существу является устройством, гасящим «колокольный эффект» цилиндрического корпуса 1, так как внутренняя поверхность кольца благодаря выбранной конфигурации локальных пазов 12 кольца 2 и выступов 11 края общей круглой накладки 4, адгезионно связанных между собой полимерным материалом согласующего слоя 3, практически полностью подавляет радиальные собственные колебания жестко соединенного с кольцом цилиндрического корпуса, возникающие при прекращении импульса возбуждения антенны и немедленном переключении антенны в режим приема. Эти колебания быстро затухают ввиду большого поглощения звуковой энергии в зигзагообразных зазорах, создающих большую поверхность контакта кольца с полимерным материалом, в основном из-за того, что при радиальных колебаниях цилиндрического корпуса смещения полимерного материала в зазоре между кольцом и общей круглой накладкой, помимо продольных, принимают характер сдвиговых деформаций, при которых коэффициент механических потерь в полимерном материале типа резины имеет наибольшее значение, по этой причине предложенная конструкция узла герметизации и акустической развязки антенны дает дополнительный эффект демпфирования цилиндрического корпуса.The introduced grooved ring 2 is essentially a device that extinguishes the “bell effect” of the cylindrical body 1, since the inner surface of the ring, due to the selected configuration of the local grooves 12 of the ring 2 and the protrusions 11 of the edge of the common round lining 4, adhesively bonded to each other with the polymer material of the matching layer 3 , almost completely suppresses the radial eigenoscillations of the cylindrical body rigidly connected to the ring that occur when the antenna excitation pulse ceases and is immediately switched and an antenna in the receive mode. These vibrations quickly decay due to the large absorption of sound energy in zigzag gaps, creating a large contact surface of the ring with the polymer material, mainly due to the fact that during radial vibrations of the cylindrical body, the displacement of the polymer material in the gap between the ring and the common round plate, in addition to longitudinal, take the character of shear deformations, in which the coefficient of mechanical loss in a polymer material such as rubber is of the greatest importance, for this reason, the proposed design evil sealing and acoustic antenna provides additional isolation damping effect of the cylindrical body.
Кроме того, здесь имеет большое значение краевое (граничное) условие колебаний цилиндрического корпуса в месте крепления его края к кольцу: при жестком закреплении завинченными до отказа и застопоренными винтами - оно уже становится условием, близким к условию защемленного края, когда значение добротности и амплитуды колебания края цилиндрического корпуса минимальны, а собственная частота цилиндрического корпуса выведена за пределы рабочего диапазона гидроакустической многоэлементной антенны.In addition, the boundary (boundary) condition for oscillations of the cylindrical body at the place of attachment of its edge to the ring is of great importance here: when tightly fixed with screws that are fully screwed and locked, it already becomes a condition close to the condition of the clamped edge, when the value of the quality factor and amplitude of oscillation the edges of the cylindrical body are minimal, and the natural frequency of the cylindrical body is outside the working range of the multi-element sonar antenna.
В результате удается почти полностью подавить возникающие в цилиндрическом корпусе нежелательные резонансные явления и устранить их влияние на частотную характеристику заявленной антенны. Кроме того, при механических продольных колебаниях пьезоэлектрических стержневых преобразователей, входящих в состав антенны, возникающие нежелательные высокодобротные резонансные собственные колебания армирующих шпилек практически исключены из-за возникающих в материале упругих резиновых трубок сдвиговых деформаций, при которых коэффициент механических потерь в резине достигает наибольшего значения.As a result, it is possible to almost completely suppress unwanted resonant phenomena occurring in the cylindrical body and eliminate their influence on the frequency response of the claimed antenna. In addition, with mechanical longitudinal vibrations of the piezoelectric rod transducers that are part of the antenna, the undesirable high-quality resonant intrinsic vibrations of the reinforcing rods that are generated are virtually eliminated due to the shear deformations arising in the material of the elastic rubber tubes, at which the coefficient of mechanical losses in rubber reaches its highest value.
Особо следует подчеркнуть, что выполнение стенок стаканообразных накладок пьезоэлектрического стержневого преобразователя сплошными с введенным соотношением между размерами стенки и длиной изгибной волны, из которого определяются ее высота и толщина, является необходимым и достаточным условием исключения собственной частоты колебаний стенки стаканообразной накладки из рабочего диапазона частот антенны. Этот эффект, усиленный наличием упругих резиновых манжет, выполняющих роль демпферов, достигается при значительном сокращении трудозатрат на изготовление как пьезоэлектрических стержневых преобразователей, так и заявленной антенны в целом.It should be emphasized that the implementation of the walls of the glass-like plates of the piezoelectric rod transducer is continuous with the entered relationship between the wall dimensions and the length of the bending wave, from which its height and thickness are determined, is a necessary and sufficient condition for excluding the natural frequency of oscillations of the wall of the glass-like plate from the operating frequency range of the antenna. This effect, reinforced by the presence of elastic rubber cuffs that play the role of dampers, is achieved with a significant reduction in labor costs for the manufacture of both piezoelectric rod transducers and the claimed antenna as a whole.
Все перечисленные выше меры позволяют обеспечить заявленные технические результаты и считать задачу изобретения решенной.All of the above measures can provide the claimed technical results and consider the problem of the invention solved.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2167496. Гидроакустическая многоэлементная антенна и пьезоэлектрический стержневой преобразователь для такой антенны. МПК Н04В 13/00, H04R 1/44. Публ. 20.05.2001.1. RF patent No. 2167496. Hydroacoustic multi-element antenna and piezoelectric rod transducer for such an antenna. IPC Н04В 13/00, H04R 1/44. Publ. 05/20/2001.
2. Патентная заявка Японии 5 -11710. Подводное широкополосное приемно-передающее устройство. МПК H04R 1/44, 17/00, G01H 3/00. Публ. 16.02.93.2. Japanese Patent Application 5 -11710. Underwater Broadband Transceiver. IPC H04R 1/44, 17/00, G01H 3/00. Publ. 02.16.93.
3. Патент США №3.974.474. Подводный электроакустический преобразователь с накладкой, развитой внутрь. Публ. 10.08.76.3. US Patent No. 3,974,474. Underwater electro-acoustic transducer with overlay developed inward. Publ. 08/10/76.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005140389/28A RU2303336C1 (en) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Hydro-acoustic multi-element antenna and piezo-electric rod transformer for such an antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005140389/28A RU2303336C1 (en) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Hydro-acoustic multi-element antenna and piezo-electric rod transformer for such an antenna |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2303336C1 true RU2303336C1 (en) | 2007-07-20 |
Family
ID=38431247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005140389/28A RU2303336C1 (en) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Hydro-acoustic multi-element antenna and piezo-electric rod transformer for such an antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2303336C1 (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2440586C2 (en) * | 2010-03-16 | 2012-01-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) | High-frequency multichannel hydroacoustic antenna |
| RU2469495C1 (en) * | 2011-07-26 | 2012-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) | Rod-shaped piezoelectric transducer |
| RU2485715C1 (en) * | 2011-11-16 | 2013-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) | Mode of excitation for rod-shaped hydroacoustic transducer |
| RU2496119C1 (en) * | 2012-04-26 | 2013-10-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Antenna module |
| RU2554281C1 (en) * | 2014-03-18 | 2015-06-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Multielement hydroacoustic antenna |
| RU2597687C1 (en) * | 2015-07-21 | 2016-09-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт" (ФГБУ "ААНИИ") | Multielement hydroacoustic antenna |
| RU169149U1 (en) * | 2016-09-01 | 2017-03-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) | Onboard Hydroacoustic Antenna Module |
| RU2757358C1 (en) * | 2020-12-01 | 2021-10-14 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "КОНЦЕРН "МОРСКОЕ ПОДВОДНОЕ ОРУЖИЕ - ГИДРОПРИБОР" (АО "Концерн "МПО-Гидроприбор") | Broadband hydroacoustic antenna |
| RU211686U1 (en) * | 2022-03-25 | 2022-06-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" | Piezoelectric transducer for multi-element hydroacoustic antenna |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3974474A (en) * | 1973-06-04 | 1976-08-10 | General Electric Company | Underwater electroacoustic transducer construction |
| US4231112A (en) * | 1970-07-30 | 1980-10-28 | Fred M. Dellorfano, Jr. | High-power underwater transducer with improved performance and reliability characteristics and method for controlling said improved characteristics |
| RU2090013C1 (en) * | 1984-07-18 | 1997-09-10 | Червоненко Георгий Николаевич | Fastening device for reinforced piezoelectric transducer |
| RU2166840C2 (en) * | 1998-12-29 | 2001-05-10 | Государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Hydroacoustic antenna |
| RU2167496C1 (en) * | 2000-04-10 | 2001-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Hydroacoustic multi-unit antenna and piezoelectric rod transducer for said antenna |
| RU2209530C1 (en) * | 2002-06-06 | 2003-07-27 | Институт проблем морских технологий ДВО РАН | Compensated multielement receiving antenna for deep-bathymetric side-scan phased sonar |
-
2005
- 2005-12-26 RU RU2005140389/28A patent/RU2303336C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4231112A (en) * | 1970-07-30 | 1980-10-28 | Fred M. Dellorfano, Jr. | High-power underwater transducer with improved performance and reliability characteristics and method for controlling said improved characteristics |
| US3974474A (en) * | 1973-06-04 | 1976-08-10 | General Electric Company | Underwater electroacoustic transducer construction |
| RU2090013C1 (en) * | 1984-07-18 | 1997-09-10 | Червоненко Георгий Николаевич | Fastening device for reinforced piezoelectric transducer |
| RU2166840C2 (en) * | 1998-12-29 | 2001-05-10 | Государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Hydroacoustic antenna |
| RU2167496C1 (en) * | 2000-04-10 | 2001-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Hydroacoustic multi-unit antenna and piezoelectric rod transducer for said antenna |
| RU2209530C1 (en) * | 2002-06-06 | 2003-07-27 | Институт проблем морских технологий ДВО РАН | Compensated multielement receiving antenna for deep-bathymetric side-scan phased sonar |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2440586C2 (en) * | 2010-03-16 | 2012-01-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) | High-frequency multichannel hydroacoustic antenna |
| RU2469495C1 (en) * | 2011-07-26 | 2012-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) | Rod-shaped piezoelectric transducer |
| RU2485715C1 (en) * | 2011-11-16 | 2013-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) | Mode of excitation for rod-shaped hydroacoustic transducer |
| RU2496119C1 (en) * | 2012-04-26 | 2013-10-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Antenna module |
| RU2554281C1 (en) * | 2014-03-18 | 2015-06-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Multielement hydroacoustic antenna |
| RU2597687C1 (en) * | 2015-07-21 | 2016-09-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт" (ФГБУ "ААНИИ") | Multielement hydroacoustic antenna |
| RU169149U1 (en) * | 2016-09-01 | 2017-03-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) | Onboard Hydroacoustic Antenna Module |
| RU2757358C1 (en) * | 2020-12-01 | 2021-10-14 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "КОНЦЕРН "МОРСКОЕ ПОДВОДНОЕ ОРУЖИЕ - ГИДРОПРИБОР" (АО "Концерн "МПО-Гидроприбор") | Broadband hydroacoustic antenna |
| RU211686U1 (en) * | 2022-03-25 | 2022-06-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" | Piezoelectric transducer for multi-element hydroacoustic antenna |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4333028A (en) | Damped acoustic transducers with piezoelectric drivers | |
| US5172344A (en) | Deep submergence transducer | |
| US9387514B2 (en) | Low frequency electro acoustic transducer and method of generating acoustic waves | |
| US4031418A (en) | Low frequency acoustical piezo-electric transducer | |
| JP5504276B2 (en) | Sonic transducer and sonar antenna with improved directivity | |
| RU2303336C1 (en) | Hydro-acoustic multi-element antenna and piezo-electric rod transformer for such an antenna | |
| RU2166840C2 (en) | Hydroacoustic antenna | |
| US4219889A (en) | Double mass-loaded high power piezo-electric underwater transducer | |
| US2746026A (en) | Half wave annular transducer | |
| US5694374A (en) | Process and device to reduce the resonant frequency of the cavities of the submersible transducers | |
| CN110639784B (en) | Low frequency narrow beam transducer and transducer method and application | |
| RU2167496C1 (en) | Hydroacoustic multi-unit antenna and piezoelectric rod transducer for said antenna | |
| US5515343A (en) | Electro-acoustic transducers comprising a flexible and sealed transmitting shell | |
| EP0039986B1 (en) | An acoustic transducer system | |
| US7535801B1 (en) | Multiple frequency sonar transducer | |
| KR102765315B1 (en) | Flextensional low frequency acoustic projector | |
| RU2267866C1 (en) | Hydro-acoustic rod-type transformer | |
| RU2131173C1 (en) | Hydroacoustic projector | |
| RU2228578C1 (en) | Electroacoustic transducer | |
| RU2071184C1 (en) | Wide-pulse hydroacoustic emitter | |
| RU2536782C1 (en) | Hydroacoustic directional waveguide converter | |
| CN115278419B (en) | Broadband underwater acoustic transducer | |
| RU2292674C1 (en) | Hydro-acoustic rod transformer | |
| RU2270533C2 (en) | Hydro-acoustic rod transformer | |
| JP2666730B2 (en) | Low frequency underwater transmitter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20140507 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191227 |