Об'єм інформації з гідроакустичної антени. Робимо просту гідроакустичну антену зі сміття

та їх технічні характеристики

Призначення гідроакустичних антен

Гідроакустичні антенипризначені для випромінювання або прийому гідроакустичних сигналів за допомогою гідроакустичних перетворювачівта для забезпечення просторової вибірковості.

Гідроакустичні перетворювачі

Гідроакустичний перетворювачявляє собою технічний пристрій, який перетворює електричні коливання на механічні, або, навпаки, механічні коливання на електричні.

Існують два основні класи гідроакустичних перетворювачів:

a) магнітострикційні;

b) п'єзоелектричні.

Принцип дії магнітострикційних перетворювачів

У магнітострикційних перетворювачах використовується явище магнітострикції. Явище магнітострикціїполягає в тому, що в деяких феромагнітних матеріалах під впливом магнітного полявиникає деформація, що характеризується зміною довжини зразка при розташуванні вздовж магнітних силових ліній. Цей ефект називається прямим магнітострикційним ефектом.

Якщо при зростанні напруженості магнітного поля довжина стрижня збільшується, то магнітострикцію називають позитивною, а якщо довжина стрижня зменшується, то магнітострикцію називають негативною.

Графік залежності відносного подовження різних феромагнітних матеріалів напруженості магнітного поля наведено на рис. 5.

Пермаллою

Кобальт

– Нікель

Мал. 5. Графік залежності відносної деформації від напруженості поля

Характер та ступінь деформації залежить від матеріалу зразка, способу його обробки, величини попереднього намагнічування та температури. З матеріалів, що представлені на рис. 5 пермалою володіє позитивною магнітострикцією, нікель - негативною, а кобальт має змінний знак магнітострикції, що залежить від напруженості магнітного поля.

Деформація будь-якого зразка обмежується межею, яка називається магнітострикційним насиченням. Величина деформації насичення та напруженість магнітного поля, при якій настає насичення, залежить від матеріалу. Наприклад, величина магітострикційного насичення у нікелю значно більша, ніж у кобальту, і насичення нікелю настає при меншій напруженості поля, ніж насичення кобальту.

Великий вплив на властивості магнітострикційних матеріалів надає термічна обробка. Відпал будь-якого матеріалу призводить до підвищення величини магнітострикції.

З підвищенням температури магнітострикційний ефект слабшає до повного зникнення.

З молекулярно-кінетичної точки зору явище магнітострикції пояснюється таким чином:

Кристалографічні осі малих однорідних кристалів феромагнітного матеріалу мають безладну орієнтацію у просторі. Однак, окремі кристали об'єднуються в так звані домени. Магнітні моменти кожного домену мають певну орієнтацію. Наприклад, у нікелі магнітні моменти доменів орієнтуються у восьми напрямках – по чотирьох діагоналях куба. Ці напрями називають напрямами найлегшого намагнічування. Якщо зразок не намагнічений, то магнітні моменти доменів орієнтовані безладно, і сумарний магнітний момент дорівнює нулю.

Під впливом зовнішнього магнітного поля відбувається переорієнтування магнітних доменів. Вони орієнтуються у напрямах, які збігаються з напрямом зовнішнього поля. При цьому відбувається деформація кристалічних ґрат, що призводить до зміни розмірів зразка.

Поряд із прямим магнітострикційним ефектом існує і зворотний магнітострикційний ефект, сутність якого полягає у зміні магнітного стану зразка під впливом механічної напруги. При механічному впливі на феромагнітний матеріал кристалічні грати деформуються, внаслідок чого орієнтування магнітних моментів доменів по відношенню до зовнішнього магнітного поля змінюється.

Магнітострикція є парним ефектом. Це означає, що за зміни полярності магнітного поля знак деформації не змінюється. Таким чином, якщо через соленоїд, усередині якого знаходиться стрижень, пропускати змінний електричний струм, то стрижень здійснюватиме періодичні коливання з частотою, що дорівнює подвоєній частоті збуджуючого. електромагнітного поля. Цей ефект можна усунути, якщо застосувати попереднє підмагнічування перетворювача. У перетворювачах пошукових гідроакустичних приладів підмагнічування здійснюється шляхом встановлення постійних магнітів або запровадженням спеціального джерела постійного струму.

Характеристика роботи магнітострикційного перетворювача без підмагнічування наведена на рис. 6, і з подмагничиванием – на рис. 7.

-H + H

Мал. 6. Характеристика роботи

магнітострикційного перетворювача без підмагнічування

Мал. 7. Характеристика роботи

магнітострикційного перетворювача з підмагнічуванням

Для підвищення ефективності перетворювачів частота зовнішнього збудження повинна дорівнювати частоті його власних коливань. Частота власних пружних коливань стрижня залежить від його довжини та матеріалу, з якого він виготовлений.

Власна частота стрижня визначається за такою формулою:

де n –номер гармоніки (зазвичай n= 1);

l –довжина стрижня, см;

E –модуль пружності матеріалу, н/м 2 ;

ρ – щільність, кг/м 3 .

Конструкції магнітострикційних перетворювачів

Будь-який магнітострикційний перетворювач є сердечником з магнітострикційного матеріалу, на якому розташована обмотка з гнучкого мідного проводу з водостійкою ізоляцією. Серце набирається з тонких штампованих пластин. Після штампування пластини відпалюються. Шар окису, що утворюється на поверхні пластин під час відпалу, є хорошим ізолятором. Ізоляція між пластинами перешкоджає появі вихрових струмів у осерді, і таким чином зменшує втрати енергії на нагрівання сердечника.

У пошукових приладах найбільшого поширення набули стрижневі магнітострикційні перетворювачі. Пластини, з яких набирається стрижневі перетворювачі, мають прямокутну формуз прорізами. Пластини набираються в пакет, що є замкнутим магнітопровідом, на стрижнях якого укладена обмотка. Для встановлення постійних магнітів, за допомогою яких здійснюється постійне підмагнічування перетворювача, у сердечнику передбачаються поздовжні пази. Конструкція стрижневого магнітострикційного перетворювача наведена на рис. 8.

Від вибору місця встановлення антен ехолотів залежить рівень шумів, що супроводжують корисний сигнал, коефіцієнт корисної діїантени, максимальна глибина, яку практично можна виміряти в існуючих умовах плавання, а часом і сама можливість проведення вимірювань.

Основними джерелами гідроакустичних перешкод, що впливають на антени, є суднові машини і механізми, гребні гвинти, турбулентний прикордонний шар, а також інші гідроакустичні системи, що одночасно працюють на судні. Кожен із джерел перешкод створює шуми певного спектру, які потрапляють на антену, поширюючись безпосередньо по корпусу судна, у воді вздовж корпусу судна, відбиваючись від об'єктів розсіювання в морському середовищі або від дна. Особливий вплив на роботу антен мають бульбашки повітря, розсіяні в шарі води, що омиває антену. Неодноразово було помічено на практиці, що при русі судна в баласті, коли в його придонній області мало місце інтенсивне утворення бульбашок, ехолот переставав вимірювати навіть відносно невеликі глибини. У разі зниження швидкості переміщення судна або його зупинки робота ехолота відновлювалася. Це можна пояснити тим, що бульбашки повітря з одного боку інтенсивно розсіюють і поглинають енергію, з іншого – змінюють Фізичні властивостісередовища, що безпосередньо стикається з антен-нами, знижуючи її еквівалентну жорсткість, що, у свою чергу, впливає на налаштування системи антена – середовище, знижуючи ефективність перетворення електричного сигналу на механічний і назад.

З метою зменшення впливу збурюючих факторів на роботу ехолота антени слід встановлювати в місцях, що задовольняють наступним вимогам:

 зміна гідродинамічного тиску в місці встановлення антени при зміні швидкості судна має бути мінімальною;
місце встановлення антени повинне розташовуватися якнайдалі від машинного відділення, гребних гвинтів, підрулюючих пристроїв, а також від приміщень, в яких розташовані машини, що сильно шумять, і механізми;
 у районі розміщення антен (на відстані до 3-5 м) не повинно бути водозабірних та відливних пристроїв, так як це може викликати різке збільшення пропусків або повне пропадання показань ехолотів, що особливо працюють на низькій частоті;
 у безпосередній близькості від антени, особливо у напрямку до носа судна, не повинно бути суднових конструкцій, що виступають, і вистрілювальних пристроїв, які можуть заважати роботі ехолота;
на шляху випромінювання та прийому сигналу, в межах 60° від вертикалі, не повинно бути частин, які можуть створювати відображення акустичних коливань;
місце встановлення антени має бути максимально віддалено від інших гідроакустичних систем, що є на судні;
 рекомендується забезпечувати зручний доступ до антени для її огляду, проведення профілактичних робіт та заміни.
Після визначення можливих місць встановлення антен ехолота з урахуванням перерахованих вище вимог необхідно на підставі попередньої оцінки рівня шумів у місцях передбачуваного розташування антен вибрати місце з найменшим рівнем акустичного шуму.
При виборі місця розміщення антени ехолота необхідно враховувати напрям обертання суднового гвинта. Так, при використанні гвинта правого кроку в ліву частину обводів кормових судна вдаряє обурений ним потік води. Внаслідок цього виникає вібрація обшивки, що розповсюджується головним чином у лівій частині днища судна. Ця вібрація корпусу судна викликає додаткові акустичні перешкоди. У зв'язку з цим при гребному гвинті правого кроку антену ехолота рекомендується встановлювати по правому борту, а при гребному гвинті лівого кроку - по лівому борту.

Результати вимірів рівнів шумів у різних точках корпусу свідчать про те, що найменший рівень шумів, як правило, спостерігається в носовій частині судна. Тому антену ехолота рекомендується встановлювати можливо ближче до носа судна (в області позитивного тиску) з урахуванням недопустимості її оголення при качці. Антену рекомендується встановлювати якомога ближче до діаметральної площини судна.

Зменшити вплив перешкод можна за допомогою спеціальних екранів.

Монтаж інших приладів комплекту ехолота здійснюється відповідно до вимог технічної документації на виріб та з урахуванням зручності роботи з приладом.

"...Технічний пристрій, що здійснює прийом або випромінювання гідроакустичного сигналу та забезпечує спільно з апаратною частиною станції або комплексу його просторову вибірковість..."

Джерело:

ДЕРЖАВНА СИСТЕМА ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЄДНОСТІ ВИМІРЮВАНЬ. ВИМІРЮВАННЯ ГІДРОАКУСТИЧНІ.

(Утв. Постановою Держстандарту РФ від 11.02.2004 N 55-ст)

• - комплекс заходів щодо зниження рівня внбро-акустичних характеристик систем і механізмів підводних човнів і надводних кораблів.

  Словник військових термінів

• - добування відомостей про противника гідроакустичними засобами шляхом прийому, реєстрації та аналізу акустичних коливань, що випромінюються або відображаються кораблем, торпедою та ін.

  Словник військових термінів

• - комплекс акустичних, електричних та електронних приладів для пошуку, виявлення та класифікації морських цілей, визначення напрямку та відстані до них, видачі необхідних даних у прилади керування.

  Словник військових термінів

• - Комплекс акустич., електрич. та електронних приладів для випромінювання або прийому звукових коливань у воді. Розрізняють Р. с. пасивні, що тільки приймають коливання, і активні, що випромінюють та приймають коливання.

  Великий енциклопедичний політехнічний словник

• - акустичне авіаційне засіб пошуку підводних човнів. Є активно-пасивною гідроакустичною станцією, що опускається з вертольота в товщу води на кабель-тросі.

  Морський словник

• - Смуга спостереження за підводною обстановкою, організована за допомогою гідроакустичних засобів.

  Морський словник

• - приховування підводних човнів та надводних кораблів від гідроакустичних засобів розвідки супротивника.

  Морський словник

• - вид технічної розвідки, в ході якої видобувається інформація про противника шляхом прийому, реєстрації, обробки та аналізу прийнятих гідроакустичних сигналів.

  Морський словник

• - пристрій, за допомогою якого проводиться прийом чи випромінювання та наступний прийом акустичних коливань у воді. широко застосовуються на кораблях, в авіації та в прибережних районах для...

  Морський словник

• - апаратура, що складається з випромінювачів звуку, встановлених у фіксованих точках моря, та корабельної прийомоіндикаторної гідроакустичної апаратури з хронометром та самописцем.

  Морський словник

• - гідроакустична станція, призначена для отримання інформації про обстановку під шаром стрибка.

  Морський словник

• - "...Технічний пристрій, що здійснює прийом або випромінювання гідроакустичного сигналу і забезпечує спільно з апаратною частиною станції або комплексу його просторову вибірковість.

  Офіційна термінологія

• - ".....

  Офіційна термінологія

• - ".....

  Офіційна термінологія

• - "...Аварійний гідроакустичний зв'язок: передача та прийом мовних сигналів у режимі високочастотного телефонного зв'язку між силами пошуково-рятувального забезпечення та аварійним підводним об'єктом.....

  Офіційна термінологія

• - сукупність схемно та конструктивно пов'язаних акустичних, електричних та електронних приладів та пристроїв, за допомогою яких проводиться прийом або випромінювання або прийом та випромінювання акустичних...

  Велика Радянська Енциклопедія

"Гідроакустична антена" у книгах

Перша антена