Измерение электромеханических характеристик компактного низкочастотного гидроакустического излучателя сложной формы

Механика деформируемого твердого тела


Авторы

Бритенков А. К.*, Боголюбов Б. Н.**, Дерябин М. С.***, Фарфель В. А.****

Институт прикладной физики РАН, ул. Ульянова, 46, Нижний Новгород, 603950, Россия

*e-mail: britenkov@ipfran.ru
**e-mail: boris@ipfran.ru
***e-mail: mmm1984@inbox.ru
****e-mail: Farfel

Аннотация

Низкочастотные гидроакустические излучатели применяются в широком спектре практических приложений: от дальней звукоподводной связи и телеуправления до сейсмоакустической разведки. Изготовление корпуса излучателя является одной из самых сложных технологических процедур в процессе создания и настройки. Предложенная конструкция гидроакустического преобразователя с гофрированной излучающей оболочкой позволяет исключить ряд проблем герметизации, устойчивости к гидростатическому давлению, разбросу параметров и надёжности. Для оценки эффективности предложенного излучателя проведены измерения механического коэффициента трансформации. Распределения амплитуд колебаний излучающей оболочки и активного элемента преобразователя получены методом лазерной виброметрии. Приведено сравнение результатов измерений электроакустических характеристик излучателя в воде с результатами оценки его резонансной частоты на основе упрощённой теоретической модели. Проведённые исследования показали перспективность предложенной конструкции излучателя для широкого круга акустических приложений.

Низкочастотные гидроакустические излучатели применяются в широком спектре практических приложений: от дальней звукоподводной связи и телеуправления до сейсмоакустической разведки. Изготовление корпуса излучателя является одной из самых сложных технологических процедур в процессе создания и настройки. Предложенная конструкция гидроакустического преобразователя с гофрированной излучающей оболочкой позволяет исключить ряд проблем герметизации, устойчивости к гидростатическому давлению, разбросу параметров и надёжности. Для оценки эффективности предложенного излучателя проведены измерения механического коэффициента трансформации. Распределения амплитуд колебаний излучающей оболочки и активного элемента преобразователя получены методом лазерной виброметрии. Приведено сравнение результатов измерений электроакустических характеристик излучателя в воде с результатами оценки его резонансной частоты на основе упрощённой теоретической модели. Проведённые исследования показали перспективность предложенной конструкции излучателя для широкого круга акустических приложений.

Ключевые слова

звукоподводная связь, гидроакустический модем, электромеханический трансформатор, низкочастотный гидроакустический излучатель

Библиографический список

  1. Родионов А.Ю., Дубровин Ф.С., Унру П.П., Кулик С.Ю. Экспериментальное исследование точности измерения дистанции при помощи гидроакустических модемов для обеспечения навигации подводных объектов // Материалы ХXIV Санкт-Петербургской международной конференции по интелгрированным навигационным схемам (29 -31 мая 2017, Санкт-Петербург). - СПБ.: ЦНИИ Электроприбор, 2017. С. 153 - 156.

  2. Новиков А.В., Форостяный А.А., Черных А.В., Федотенков А.П., Жаров А.К., Бабкин И.Ч. Система телеуправления подводным аппаратом. Патент № 2551834 С1. Бюлл. № 15, 27.05.2015.

  3. Гайкович Б.А., Занин В.Ю., Кожемякин И.В., Смольников А.В. Бесшумная революция // Новый оборонный заказ. Стратегии. 2016. № 2 (39). С. 76 – 79.

  4. Dellinger J., Ross A., Meaux D., Brenders A., Gesoff G., Etgen J.T., Naranjo J., Openshaw G., Harper M. Wolf-spar, an “FWI-friendly” ultra-low-frequency marine seismic source // Abstracts of the 86th Annual Int. Meeting SEG, Cambridge Applied Physics. 2016, pp. 4891 – 4895.

  5. Богородский В.В., Зубарев Л.А., Корепин Е.А., Якушев В.И. Подводные электроакустические преобразователи. - JI.: Судостроение, 1983. - 248 c.

  6. Rolt K.D. History of flextensional electroacoustic transducers // Journal of the Acoustical Society of America, 1990, vol. 87, pp. 1340 - 1349.

  7. Сапронов А.А., Зибров В.А., Воробьёв С.В. Применение пьезоэлектрических преобразователей в системе дистанционного мониторинга потребляемых водных ресурсов в сфере жилищно-коммунального хозяйства // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2010. Т. 6. № 1. С. 35 – 40.

  8. Климов М.А. Проблемы отечественной гидроакустики // Независимое военное обозрение. 2014. URL: http://nvo.ng.ru/armament/2014-08-22/13_gidroakustika.html

  9. Шустов А.С. Высокоскоростной гидроакустический OFDM модем // XIII Международной научной конференции Евразийского научного объединения: Сборник научных работ. - М.: ЕНО, 2016. С. 45 – 48.

  10. Moscaa F., Matte G., Shimura T. Low-frequency source for very long-range underwater communication // Journal Acoustical Society, Am. 2013, vol. 133(1), pp. EL61 - EL67.

  11. Woolet R. Sonar Transducer Fundamentals, Newport - New London, Naval Underwater Systems Center, 1986, 102 p.

  12. Свердлин Г.М. Гидроакустические преобразователи и антенны. - JI.: Судостроение, 1980. - 232 с.

  13. Бритенков А.К., Боголюбов Б.Н., Смирнов С.А., Перфилов В.А. Перспективы использования 3D-печати для изготовления компактных гидроакустических преобразователей продольно–изгибного типа со сложной геометрией излучающей оболочки // Учёные записки физического факультета Московского университета. 2017. № 5. С. 1750104-1–1750104-1.

  14. Андреев М.Я., Боголюбов Б.Н., Клюшин В.В., Рубанов И.Л. Низкочастотный малогабаритный продольно-изгибный электроакустический преобразователь // Датчики и системы. 2010. № 12. С. 51 – 55.

  15. Ермолаев Э.В., Махов В.И. Анализ колебаний пьезокерамического стержня с накладкой // Труды XIV Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». - Санкт Петербург: Изд-во Лема, 2018. С. 637 – 639.

  16. Сысоев О.Е., Добрышкин А.Ю., Нейн С.Н. Аналитическое и экспериментальное исследование свободных колебаний разомкнутых оболочек из сплава д19, несущих систему присоединенных масс // Труды МАИ. 2018. № 98. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=90079

  17. Лепендин Л.Ф. Акустика. - М.: Высшая школа, 1978. - 448 с.

  18. Свердлин Г.М. Прикладная гидроакустика. - JI.: Судостроение, 1990. - 320 с.

  19. Чумаков Д.М. Перспективы использования аддитивных технологий при создании авиационной и ракетно-космической техники // Труды МАИ. 2014. № 78. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=53682

  20. Quer R., Dasseux C. Increasing depth capability of “Diabolo” flextensional transducer for active linear arrays // Proceedings of the Institute of Acoustics, 1999, vol. 21, pp. 117 - 125.

  21. Боголюбов Б.Н., Кирсанов А.В., Леонов И.И., Смирнов C.А., Фарфель В.А. Расчёт и экспериментальные исследования компактного продольно-изгибного гидроакустического преобразователя с центральной частотой излучения 520 Гц // Гидроакустика. 2015. № 23 (3). С. 20 - 26.

  22. Смарышев М.Д., Добровольский Ю.Ю. Гидроакустические антенны. - Л.: Судостроение, 1984. - 304 c.

  23. Корякин Ю.А., Смирнов С.А., Яковлев Г.В. Корабельная гидроакустическая техника. Состояние и актуальные проблемы. - Санкт-Петербург: Наука, 2004. - 410 с.

  24. Butler J.L., Charles H.S. Transducers and Arrays for Underwater Sound, Switzerland, Springer, 2007, 610 p.

  25. Римский-Корсаков А.В. Электроакустика. - М.: Связь, 1973. - 272 с.

  26. Бритенков А.К., Боголюбов Б.Н., Смирнов C.А. Продольно-изгибный гидроакустический преобразователь. Патент RU 2681268. Бюлл. № 7, 05.03.2019.

  27. Панич А.А., Скрылёв А.В., Доля В.К., Свирская С.Н., Дыкина Л.А., Карюков Е.В., Нагаенко А.В. Обзор перспективных пьезокомпозитов для применения в акустике и гидроакустике // Труды XIV Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». - Санкт-Петербург: Изд-во Лема, 2018. С. 470 – 473.

  28. Нестеров А.А., Панич А.А., Свирская С.Н., Малыхин А.Ю., Скрылёв А.В., Панич Е.А. Cпособы формирования микроструктуры пористых пьезокерамических каркасов // Инженерный вестник Дона. 2012. № 3 (21). С. 497 – 501.

  29. Дикарёв А.В., Дмитриев С.М. Гидроакустическое устройство. Патент RU 2655702. Бюлл. № 16, 29.05.2018.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход