Množstvo informácií z hydroakustickej antény. Výroba jednoduchej hydroakustickej antény z odpadu

a ich technické vlastnosti

Účel hydroakustických antén

Hydroakustické antény určené na vysielanie alebo prijímanie hydroakustických signálov pomocou hydroakustické prevodníky a zabezpečiť priestorovú selektivitu.

Hydroakustické prevodníky

Hydroakustický menič je technické zariadenie, ktoré premieňa elektrické vibrácie na mechanické, alebo naopak, mechanické vibrácie na elektrické.

Existujú dve hlavné triedy hydroakustických meničov:

a) magnetostrikčné;

b) piezoelektrické.

Princíp činnosti magnetostrikčných meničov

Magnetostrikčné meniče využívajú fenomén magnetostrikcie. Fenomén magnetostrikcia je, že v niektorých feromagnetických materiáloch pod vplyvom magnetické pole dochádza k deformácii, ktorá je charakterizovaná zmenou dĺžky vzorky, keď je umiestnená pozdĺž magnetických siločiar. Tento efekt sa nazýva priamy magnetostrikčný efekt.

Ak sa s rastúcou intenzitou magnetického poľa dĺžka tyče zväčšuje, potom sa magnetostrikcia nazýva pozitívna a ak sa dĺžka tyče zmenšuje, magnetostrikcia sa nazýva negatívna.

Graf závislosti relatívneho predĺženia rôznych feromagnetických materiálov od intenzity magnetického poľa je na obr. 5.

Permalloy

kobalt

– Nikel

Ryža. 5. Graf relatívnej deformácie verzus intenzita poľa

Charakter a stupeň deformácie závisí od materiálu vzorky, spôsobu jeho spracovania, veľkosti predbežnej magnetizácie a teploty. Z materiálov prezentovaných na obr. 5, permalloy má pozitívnu magnetostrikciu, nikel má negatívnu magnetostrikciu a kobalt má premenlivé znamenie magnetostrikcie v závislosti od intenzity magnetického poľa.

Deformácia akejkoľvek vzorky je obmedzená limitom tzv magnetostrikčná saturácia. Veľkosť saturačného napätia a intenzita magnetického poľa, pri ktorej dochádza k nasýteniu, závisia od materiálu. Napríklad veľkosť magnetostrikčnej saturácie v nikle je oveľa väčšia ako v kobalte a saturácia niklu nastáva pri nižšej intenzite poľa ako saturácia kobaltu.

Vlastnosti magnetostrikčných materiálov sú značne ovplyvnené o tepelné spracovanie. Žíhanie akéhokoľvek materiálu vedie k zvýšeniu veľkosti magnetostrikcie.

So zvyšujúcou sa teplotou magnetostrikčný účinok slabne, až úplne vymizne.

Z hľadiska molekulovej kinetiky sa jav magnetostrikcie vysvetľuje takto:

Kryštalografické osi malých homogénnych kryštálov feromagnetického materiálu majú náhodnú orientáciu v priestore. Jednotlivé kryštály sa však spájajú do tzv domén. Magnetické momenty každej domény majú špecifickú orientáciu. Napríklad v nikle sú magnetické momenty domén orientované v ôsmich smeroch - pozdĺž štyroch uhlopriečok kocky. Tieto smery sú tzv smery najľahšej magnetizácie. Ak vzorka nie je magnetizovaná, potom sú magnetické momenty domén náhodne orientované a celkový magnetický moment je nulový.

Vplyvom vonkajšieho magnetického poľa dochádza k preorientovaniu magnetických domén. Sú orientované v tých smeroch, ktoré sa zhodujú so smerom vonkajšieho poľa. V tomto prípade dochádza k deformácii kryštálovej mriežky, čo vedie k zmene veľkosti vzorky.

Spolu s priamym magnetostrikčným účinkom existuje aj reverzný magnetostrikčný efekt, ktorej podstatou je zmena magnetického stavu vzorky pod vplyvom mechanické namáhanie. Keď je feromagnetický materiál vystavený mechanickému pôsobeniu, kryštálová mriežka sa deformuje, v dôsledku čoho sa mení orientácia magnetických momentov domén vzhľadom na vonkajšie magnetické pole.

Magnetostrikcia je rovnomerný účinok. To znamená, že pri zmene polarity magnetického poľa sa znamienko deformácie nemení. Ak teda cez solenoid, vo vnútri ktorého je tyč umiestnená, prechádza striedavý elektrický prúd, tyč bude vykonávať periodické oscilácie s frekvenciou rovnajúcou sa dvojnásobku budiacej frekvencie. elektromagnetického poľa. Tento efekt je možné eliminovať aplikáciou predbežnej magnetizácie meniča. V konvertoroch vyhľadávacích hydroakustických zariadení sa magnetizácia vykonáva inštaláciou permanentných magnetov alebo zavedením špeciálneho zdroja jednosmerného prúdu.

Charakteristiky činnosti magnetostrikčného prevodníka bez predpätia sú znázornené na obr. 6 a s magnetizáciou - na obr. 7.

-H + H

Ryža. 6. Charakteristika práce

magnetostrikčný prevodník bez predpätia

Ryža. 7. Charakteristika práce

magnetostrikčný menič s magnetizáciou

Pre zvýšenie účinnosti meničov musí byť frekvencia vonkajšieho budenia rovná frekvencii vlastných kmitov. Frekvencia prirodzených elastických vibrácií tyče závisí od jej dĺžky a materiálu, z ktorého je vyrobená.

Prirodzená frekvencia tyče je určená vzorcom:

Kde n – harmonické číslo (zvyčajne n= 1);

l – dĺžka tyče, cm;

E – modul pružnosti materiálu, n/m 2 ;

ρ – hustota, kg/m 3 .

Návrhy magnetostrikčných meničov

Akýkoľvek magnetostrikčný menič pozostáva z jadra z magnetostrikčného materiálu, na ktorom je vinutie z ohybného medeného drôtu s vodeodolnou izoláciou. Jadro je vyrobené z tenkých lisovaných dosiek. Po vyrazení sú platne žíhané. Oxidová vrstva vytvorená na povrchu platní počas žíhania je dobrým izolantom. Izolácia medzi doskami zabraňuje vzniku vírivých prúdov v jadre a tým znižuje energetické straty v dôsledku zahrievania jadra.

Vo vyhľadávacích prístrojoch sa najviac používajú tyčové magnetostrikčné prevodníky. Dosky, z ktorých sú tyčové prevodníky zostavené, majú obdĺžnikový tvar so slotmi. Dosky sú zostavené do obalu, ktorý je uzavretým magnetickým obvodom, na tyčiach ktorého je uložené vinutie. Na inštaláciu permanentných magnetov, pomocou ktorých je menič trvalo magnetizovaný, sú v jadre vytvorené pozdĺžne drážky. Konštrukcia tyčového magnetostrikčného meniča je znázornená na obr. 8.

Výber miesta inštalácie pre antény echolotu určuje úroveň šumu sprevádzajúceho užitočný signál, koeficient užitočná akcia antény, maximálnu hĺbku, ktorú možno prakticky zmerať za existujúcich podmienok plavby a niekedy aj samotnú možnosť merania.

Hlavnými zdrojmi hydroakustického rušenia ovplyvňujúceho antény sú lodné stroje a mechanizmy, vrtule, turbulentná hraničná vrstva, ako aj iné hydroakustické systémy, ktoré súčasne pracujú na lodi. Každý zdroj rušenia vytvára šum určitého spektra, ktorý sa dostane k anténe, šíri sa priamo pozdĺž trupu lode, vo vode pozdĺž trupu lode, odráža sa od rozptýlených predmetov v morskom prostredí alebo od dna. Činnosť antén je ovplyvnená najmä vzduchovými bublinami rozptýlenými vo vrstve vody obklopujúcej anténu. V praxi bolo opakovane pozorované, že keď sa loď pohybovala v balaste, keď v jej blízkosti dna prebiehala intenzívna tvorba bublín, echolot prestal merať aj relatívne malé hĺbky. Keď sa rýchlosť pohybu plavidla znížila alebo sa zastavilo, činnosť echolotu sa obnovila. Tento jav možno vysvetliť skutočnosťou, že vzduchové bubliny na jednej strane intenzívne rozptyľujú a absorbujú energiu a na druhej strane menia fyzikálne vlastnosti prostredia priamo v kontakte s anténami, čím sa znižuje jeho ekvivalentná tuhosť, čo zase ovplyvňuje konfiguráciu systému anténa-médium, čím sa znižuje účinnosť premeny elektrického signálu na mechanický a naopak.

Aby sa znížil vplyv rušivých faktorov na činnosť echolotu, mali by byť antény inštalované na miestach, ktoré spĺňajú nasledujúce požiadavky:

zmena hydrodynamického tlaku v mieste inštalácie antény pri zmenách rýchlosti lode by mala byť minimálna;
miesto inštalácie antény by malo byť umiestnené čo najďalej od strojovne, vrtúľ, náporových motorov, ako aj od miestností, v ktorých sa nachádzajú veľmi hlučné stroje a mechanizmy;
v oblasti, kde sú umiestnené antény (vo vzdialenosti do 3-5 m) by sa nemali nachádzať zariadenia na prívod alebo odvod vody, pretože to môže spôsobiť prudký nárast opomenutí alebo úplnú stratu údajov ozvučníc, najmä tie, ktoré pracujú na nízkych frekvenciách;
v bezprostrednej blízkosti antény, najmä smerom k prednej časti plavidla, by sa nemali nachádzať žiadne vyčnievajúce konštrukcie lode alebo strelecké zariadenia, ktoré by mohli rušiť činnosť echolotu;
na ceste vysielania a príjmu signálu, v rámci 60° od vertikály, by nemali byť žiadne časti, ktoré by mohli vytvárať odraz akustických vibrácií;
miesto inštalácie antény by malo byť čo najďalej od ostatných hydroakustických systémov dostupných na lodi;
odporúča sa zabezpečiť pohodlný prístup k anténe na jej kontrolu, údržbu a výmenu.
Po určení možných miest pre inštaláciu antén echolotu, s prihliadnutím na vyššie uvedené požiadavky, je potrebné na základe predbežného posúdenia úrovne hluku v miestach, kde sa predpokladá umiestnenie antén, vybrať miesto s najnižšou úrovňou hluku. akustického hluku.
Pri výbere umiestnenia antény echolotu je potrebné vziať do úvahy smer otáčania lodnej vrtule. Takže pri použití pravotočivej vrtule je ľavá strana obrysov kormy plavidla zasiahnutá ňou narušeným prúdom vody. V dôsledku toho dochádza k vibráciám trupu, ktoré sa šíria najmä v ľavej časti dna plavidla. Táto vibrácia trupu lode spôsobuje dodatočné akustické rušenie. V tomto ohľade sa pri pravotočivej vrtuli odporúča inštalovať anténu echolotu na pravobok a pri ľavoklopnej vrtuli na ľavú stranu.

Výsledky meraní hladín hluku na rôznych miestach trupu naznačujú, že najnižšia hladina hluku je spravidla pozorovaná na prove plavidla. Preto sa odporúča inštalovať anténu echolotu čo najbližšie k prednej časti plavidla (v oblasti kladného tlaku), berúc do úvahy neprípustnosť jej vystavenia počas nakláňania. Odporúča sa inštalovať anténu čo najbližšie k stredovej línii plavidla.

Vplyv rušenia možno znížiť inštaláciou špeciálnych obrazoviek.

Inštalácia zostávajúcich zariadení súpravy echolotu sa vykonáva v súlade s požiadavkami technickej dokumentácie k produktu as prihliadnutím na jednoduchosť obsluhy zariadenia.

"...Technické zariadenie, ktoré prijíma alebo vysiela hydroakustický signál a spolu s hardvérom stanice alebo komplexu zabezpečuje jeho priestorovú selektivitu..."

Zdroj:

"ŠTÁTNY SYSTÉM NA ZABEZPEČENIE JEDNOTY MERANÍ. HYDROAKUSTICKÉ MERANIA. POJMY A DEFINÍCIE. R 50.2.037-2004"

(schválené uznesením Štátnej normy Ruskej federácie zo dňa 11.02.2004 N 55-st)

• - súbor opatrení na zníženie úrovne vnútorných pancierovo-akustických charakteristík systémov a mechanizmov ponoriek a hladinových lodí...

  Slovník vojenských pojmov

• - získavanie informácií o nepriateľovi pomocou hydroakustických prostriedkov prijímaním, zaznamenávaním a analýzou akustických vibrácií vysielaných alebo odrážaných loďou, torpédom a pod....

  Slovník vojenských pojmov

• - komplex akustických, elektrických a elektronických zariadení na vyhľadávanie, zisťovanie a klasifikáciu morských cieľov, určovanie smeru a vzdialenosti k nim, vydávanie potrebných údajov na ovládanie zariadení...

  Slovník vojenských pojmov

• - komplexné akustické, elektrické. a elektronické zariadenia na vysielanie alebo prijímanie zvukových vibrácií vo vode. Existujú G. s. pasívne, iba prijímajúce vibrácie, a aktívne, vysielajúce a prijímajúce vibrácie...

  Veľký encyklopedický polytechnický slovník

• - akustická pomôcka na vyhľadávanie lietadiel ponorky. Je to aktívno-pasívna hydroakustická stanica, spúšťaná z vrtuľníka do vodného stĺpca na kábli...

  Námorný slovník

• - podvodná dozorná zóna organizovaná pomocou hydroakustických prostriedkov...

  Námorný slovník

• - skrytie ponoriek a hladinových lodí pred nepriateľskými hydroakustickými prieskumnými systémami...

  Námorný slovník

• - druh technického prieskumu, pri ktorom sa získavajú informácie o nepriateľovi prijímaním, zaznamenávaním, spracovaním a analýzou prijatých hydroakustických signálov...

  Námorný slovník

• - zariadenie, pomocou ktorého sa uskutočňuje príjem alebo vyžarovanie a následný príjem akustických vibrácií vo vode. Široko používaný na lodiach, letectve a pobrežných oblastiach pre...

  Námorný slovník

• - zariadenie pozostávajúce zo zvukových žiaričov inštalovaných na pevných bodoch mora a lodného prijímača-indikačného hydroakustického zariadenia s chronometrom a záznamníkom...

  Námorný slovník

• - hydroakustická stanica určená na získavanie informácií o situácii pod skokovou vrstvou...

  Námorný slovník

• - „...Technické zariadenie, ktoré prijíma alebo vysiela hydroakustický signál a spolu s hardvérom stanice alebo komplexu zabezpečuje jeho priestorovú selektivitu.....

  Oficiálna terminológia

• - ".....

  Oficiálna terminológia

• - ".....

  Oficiálna terminológia

• - "...Núdzová hydroakustická komunikácia: prenos a príjem rečových signálov vo vysokofrekvenčnej telefonickej komunikácii medzi pátracími a záchrannými zložkami a núdzovým podvodným objektom.....

  Oficiálna terminológia

• - súbor obvodovo a konštrukčne prepojených akustických, elektrických a elektronických prístrojov a zariadení, pomocou ktorých príjem alebo vyžarovanie alebo príjem a vyžarovanie akustických...

  Veľká sovietska encyklopédia

"Hydroakustická anténa" v knihách

Prvá anténa