Прагрэс даследаванняў і магчымасці развіцця тэхналогіі падводных акустычных пераўтваральнікаў (2

 Прагрэс даследаванняў глыбакаводных пераўтваральнікаў

 

Глыбакі марскі космас - гэта новая камандная вышыня цяперашняга марскога ваеннага спаборніцтва. Адной з марскіх стратэгічных мэтаў маёй краіны з'яўляецца рух да цёмна-сіняга колеру. Развіццё глыбакаводнага акустычнага абсталявання спрыяе пастаянным прарывам у даследаванні глыбакаводных пераўтваральнікаў. Сярод нізкачашчынных пераўтваральнікаў, прадстаўленых у раздзеле 1.1 гэтага артыкула, пераўтваральнік з крывалінейным дыскам і пераўтваральнік з кольцам трубкі і прамяня са структурай пераліўнай паражніны таксама з'яўляюцца прыкладамі канструкцыі глыбакаводных пераўтваральнікаў. Я не буду паўтараць іх тут, а прадстаўлю некалькі тыповых. Новыя вынікі даследаванняў глыбакаводных пераўтваральнікаў.

 

На малюнку 7а паказаны два асноўных Гельмгольца структуры падводнага акустычнага пераўтваральніка з выкарыстаннем канчатковага і прамежкавага ўзбуджэння. Праведзена тэарэтычнае даследаванне рэзананснай частаты вадкаснай поласці ва ўмовах пругкай сценкі. На малюнку 7b паказаны распрацаваны нізкачашчынны шырокапалосны пераўтваральнік з некалькімі паражнінамі з выкарыстаннем пераўтваральніка з пераліўнай трубкай у якасці крыніцы ўзбуджэння. Нізкачашчынны і магутны пераўтваральнік Януса-Гельмгольца, распрацаваны на мал. 7c; гэта таксама шляхам пашырэння цыліндра паражніны пераўтваральніка Януса-Гельмгольца да пярэдняй часткі выпраменьвання поршня, у вусце радыятара Януса ўтворыцца новая паражніна вадкасці. Датчык Януса-Гельмгольца з некалькімі паражнінамі (малюнак 7d) дазваляе пераўтваральніку мець больш шырокі працоўны дыяпазон частот. На малюнку 7e паказаны распрацаваны глыбакаводны пераўтваральнік з пераліўным кольцам для падводнай акустычнай сувязі. У канструкцыі выкарыстоўваецца эфект сувязі рэзанансу вадкаснай паражніны і кругавой кальцавой радыяльнай вібрацыі для дасягнення шырокапалосных працоўных характарыстык. На малюнку 7f паказана разліковая паўпрасторавая накіраванасць глыбакаводнага шырокапалоснага пераўтваральніка з пераліўным кольцам. Металічная аснова выкарыстоўваецца для паляпшэння вертыкальнай накіраванасці пераўтваральніка і падаўлення тыльнага выпраменьвання. Глыбакаводны шырокапалосны падоўжны пераўтваральнік, распрацаваны на малюнку 7g. Пераўтваральнік выкарыстоўвае сувязь падоўжнай вібрацыі і вібрацыі пры выгібе пярэдняй крышкі для дасягнення шырокапалоснай працы. Пераўтваральнік заключаны ў корпус з тытанавага сплаву, устойлівы да ціску, а корпус і пераўтваральнік запоўнены сіліконавым алеем. , Праз прылада балансу ціску для дасягнення глыбокай працы вады.

 

Малюнак 7 Глыбакаводны пераўтваральнік

1.4 Ход даследаванняў вектарнага гідрафона

З вялікай увагай людзей да вектарнай інфармацыі гукавога поля і важнасці вектарныя даследаванні гідрафонаў, тэхналогія вектарных гідрафонаў працягвае развівацца і за апошнія гады стала адной з міжнародных гарачых кропак даследаванняў. У 21 стагоддзі ў маёй краіне найбольш актыўныя даследаванні прымянення вектарных гідрафонаў. Паводле статыстычных вынікаў на канец 2014 года, амаль палова акадэмічных дасягненняў у галіне міжнародных вектарных гідрафонаў і іх прымянення прыйшлася на маю краіну. Вось кароткае ўвядзенне ў апошнія даследаванні вектарных гідрафонаў.

 

Тыповая структура вектарнага гідрафона - ка-мода. Камодавы вектарны гідрафон вырабляецца шляхам герметызацыі інерцыйных адчувальных элементаў (вібраакселерометры, спідометры і інш.) у сферычнай або цыліндрычнай абалонцы. Яго прынцып працы заснаваны на характарыстыках цвёрдага шара або цыліндра, які здзяйсняе вагальны рух пад дзеяннем гукавога поля, і звычайна прызначаны для нулявой плавучасці (малюнак 8а). Тэорыя і тэхналогіі ў гэтай галіне адносна спелыя. У цяперашні час для памяншэння гучнасці гідрафона, павышэння адчувальнасці і зніжэння ўласных шумоў выкарыстоўваюцца новыя тыпы п'езаэлектрычных монакрышталічных матэрыялаў PMNT і PZNT. Вектарныя гідрафоны ў асноўным выкарыстоўваюцца ў берагавых, буксіруемых і бакавых рашотках. Нізкачашчынныя вектарныя гідрафоны таксама выкарыстоўваюцца ў сістэмах вымярэння шуму марскога асяроддзя, падводных/буйковых і іншых сістэмах.

Малюнак 8 Вектарны гідрафон

На малюнку 8b прадстаўлены вектарны слупковы гідрафон з сумеснай вібрацыяй, які можа быць усталяваны нерухома. Яго асноўны прынцып не змяніўся. У канструкцыі рама падвескі заменена на мантажную штангу, а спружына падвескі заменена на гумовую. Сцэнар прымянення гэтай канструкцыі можа быць пашыраны да стацыянарнай ўстаноўкі на платформе-носьбіце.

 

З развіццём тэхналогіі мікраэлектрамеханічнай апрацоўкі (MEMS) тэхналогія MEMS была прыменена для праектавання і распрацоўкі вектарных гідрафонаў. Тэхналогія MEMS можа інтэграваць мікраэлектронныя кампаненты, такія як адчувальныя блокі, схемы кіравання, схемы ўзгаднення з нізкім узроўнем шуму і модулі папярэдняй апрацоўкі выбаркі. У адным гукавы сігнал пераўтворыцца ў электрычны. Тыповы рэжым працы заключаецца ў выкарыстанні датчыка мікрапаскарэння ў якасці адчувальнага элемента (малюнак 8c), выкарыстанні прынцыпу п'езарэзістыўнага эфекту монакрысталічнага крэмнію для распрацоўкі адчувальнага чыпа і распрацоўцы 3-мернага цыліндрычнага кампазітнага вектарнага гідрафона MEMS з сумеснай вібрацыяй. Іншы рэжым працы заснаваны на прынцыпе біёнікі, імітуючы прынцып бакавых механічных адчувальных клетак рыбы, каб адчуваць рух вады, і распрацаваў п'езарэзістыўны вектарны гідрафон MEMS (малюнак 8d).

 

Гідрафон з аптычнага валакна - адно з паспяховых прымянення тэхналогіі зандзіравання з аптычнага валакна ў галіне падводнай акустыкі. Ён паказвае тэхнічныя характарыстыкі высокай адчувальнасці, нізкага ўзроўню шуму, шырокага дынамічнага дыяпазону і абароны ад перашкод. У апошнія гады ён таксама шырока выкарыстоўваецца ў вектарных гідрафонах. Даследчыкі спраектавалі і распрацавалі валаконна-аптычны вектарны гідрафон. Малюнак 8e - трохмерны цыліндрычны валаконна-аптычны вектарны гідрафон. На аснове брэггаўскай рашоткі распрацаваны блок датчыка паскарэння і датчыка гукавога ціску, а таксама распрацаваны гідрафон вектару хуткасці гукавога ціску і вібрацыі. Малюнак 8f - трохмерны сферычны валаконны вектарны гідрафон. На аснове валаконнай інтэрферэнцыйнай сістэмы з захаваннем поўнай палярызацыі быў распрацаваны 3D-артаганальны валаконны інтэрфераметрычны вектарны гідрафон з артаганальнай апраўкай, які мае кампактную структуру і цэнтр гуку супадае ў адной кропцы.

 

Прагрэс даследаванняў нізкачашчынных пераўтваральнікаў, высокачашчынных шырокапалосных пераўтваральнікаў, глыбакаводныя пераўтваральнікі і вектарныя гідрафоны. Хаця сабраныя даныя не з'яўляюцца вычарпальнымі, яны даволі тыповыя і рэпрэзентатыўныя. Гэта ў асноўным адлюстроўвае памежныя абрысы развіцця падводных акустычных пераўтваральнікаў маёй краіны. У параўнанні са знакавымі інавацыйнымі работамі па пераўтваральніках у розныя перыяды ў свеце, значная частка інавацыйных праектных работ у маёй краіне на некалькі гадоў ці нават больш чым на дзесяць гадоў пазнейшая за міжнародны ўзровень перадавых тэхналогій.

 

Найбольшы штуршок для развіцця гідраакустычных пераўтваральнікаў у маёй краіне зыходзіць ад патрабаванняў прымянення ў галіне гідраакустычнай тэхналогіі. У перыяд, калі эканамічная моц і навукова-тэхнічная моц маёй краіны адносна слабыя, гэты метад развіцця з'яўляецца найбольш эфектыўным, але пасля доўгага перыяду часу будуць відавочныя гістарычныя сляды, што прывядзе да несістэматычных дысцыплін, няпоўных серый прадуктаў і тэарэтычных асноў. Сітуацыя ненадзейных, недасканалых спецыялізаваных тэхналогій, няўстойлівай прафесійнай падтрымкі і нестабільнай каманды талентаў.

 

З пункту гледжання тэхналогіі глыбакаводных датчыкаў, у 20-м стагоддзі ў некаторых буйных марскіх краінах ужо было шмат развітых тэхналогій і серый прадуктаў. Некаторае грамадзянскае глыбакаводнае акустычнае абсталяванне таксама можна экспартаваць у маю краіну. Аднак попыт на глыбакаводныя гідраакустычныя тэхналогіі ў маёй краіне не быў моцным да канца 20-га стагоддзя. Тэхналогія глыбакаводных пераўтваральнікаў у той час была амаль у пустым стане. У апошнія гады краіна павялічыла свае інвестыцыі і звярнула ўвагу на даследаванне асноўных тэорый і асноўных прылад. З'яўляліся новыя дасягненні ў галіне падводных акустычных пераўтваральнікаў, з кожным годам удасканальваліся тэхнічныя магчымасці, назіраўся выдатны тэхнічны прагрэс. Некаторыя з вынікаў даследаванняў, пералічаных у папярэднім артыкуле, сінхранізуюцца з міжнародным памежным узроўнем, але агульная сінхранізацыя і ўсёабдымны паралельны імпульс развіцця яшчэ далёкія ад фарміравання, асабліва ў гістарычна кароткіх і слабых напрамках тэхналогіі пераўтваральнікаў і новых тэхналагічных дасягненняў. Гэта рэдкасць, і прадукцыйнасць прадукту ўсё яшчэ вельмі слабая.