Акустический подводный электромагнитный излучатель
Полезная модель относится к области гидроакустики и может быть использована в устройствах излучения низкочастотных гидроакустических сигналов большой мощности, используемых, например, для акустической томографии океана. Излучатель представляет собой устройство, состоящее из корпуса, в одной из сторон которого подвижно и герметично установлена излучающая пластина, соединенная с якорем электромагнита, установленного в корпусе, и двух пружин, соединенных с излучающей пластиной через подшипники качения и установленных в корпусе с возможностью вращения во взаимно противоположных направлениях вокруг осей, расположенных перпендикулярно направлению колебания излучающей пластины, при этом пружины имеют сечение, обеспечивающее заданное изменение жесткости в направлении полоскопараллельного колебания излучающей пластины. Конструкция излучателя позволяет изменять жесткость подвески излучающей пластины от максимума до минимума в разы, тем самым изменяя частоту резонанса колеблющихся масс и, следовательно, излучаемую частоту акустических сигналов излучателя в разы во время его работы.
Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в устройствах излучения низкочастотных гидроакустических сигналов большой мощности, используемых, например, для акустической томографии океана.
Известен электромагнитный акустический излучатель, включающий корпус, излучающую систему, выполненную в виде несущей на себе ферромагнитный якорь круглой пластины, подвешенной на гибком воротнике к корпусу излучателя. Сердечник и катушка электромагнита установлены в корпусе излучателя. Между якорем и сердечником имеется зазор, позволяющий пластине с якорем колебаться плоскопараллельно под действием магнитного потока в зазоре. (Акустические подводные низкочастотные излучатели. Серия «Библиотека инженера - гидроакустика». А.В.Римкий-Корсаков, В.С.Ямщиков, В.И.Жулин, В.И.Рехман. Л. «Судостроение». 1984. с.104-111).
Описанный излучатель работает только на одной резонансной частоте и для ее изменения требуется замена излучающей пластины на пластину с другой жесткостью, что возможно только путем разборки излучателя.
Наиболее близким к заявляемому является излучатель, состоящий из двух круглых выгнутых излучающих пластин, подвижно и герметично соединенных между собой через эластичное уплотнение. Внутри объема, образованного пластинами расположен электромагнит. Половинки сердечника электромагнита с заданным зазором между собой закреплены на внутренней стороне излучающих пластин, обеспечивая заданную резонансную частоту излучения. С внешней стороны пластин расположены пружины, жестко закрепленные по центру к центру излучающих пластин, а по периферии между собой. Пружины представляют собой металлические полосы прямоугольного сечения, и предназначены для обеспечения необходимой жесткости подвески излучающих пластин для получения заданной частоты механического резонанса колеблющихся масс. (Пенкин С.И. Разработка низкочастотных излучателей и их применение в технических системах для акустической томографии океана. Сб. Морские технологии. Вып.4. Владивосток: Дальнаука, 2001. с.149-168).
Однако конструкция известного излучателя позволяет генерировать звук одной частоты с возможностью изменения ее на уровне 0,707, примерно ±15%, от центральной. В известном излучателе для изменения частоты излучения также необходимо изменить
жесткость подвески излучающих пластин, что возможно только изменив жесткость пружин путем их замены, что требует разборки излучателя.
Задача изобретения состоит в возможности изменения во время работы излучателя частоты излучения за счет изменения механического резонанса колеблющихся масс излучателя путем изменения во время работы излучателя жесткости подвески излучающей пластины.
Поставленная задача решается тем, что излучатель представляет герметичный корпус, содержащий электромагнит, две пружины и излучающую пластину, при этом излучающая пластина подвижно установлена в одной из сторон корпуса и соединена с якорем электромагнита, а пружины установлены с возможностью вращения во взаимно противоположных направлениях вокруг осей, расположенных перпендикулярно направлению колебания излучающей пластины, и связаны с излучающей пластиной через подшипники качения, при этом пружины имеют сечение, обеспечивающее заданное изменение жесткости в направлении полоскопараллельного колебания излучающей пластины.
Предлагаемая конструкция излучателя позволяет изменять жесткость подвески излучающей пластины от максимума до минимума в несколько раз, тем самым изменяя частоту резонанса колеблющихся масс и, следовательно, излучаемую частоту излучателя в несколько раз во время его работы.
Схема предлагаемого излучателя изображена на фиг.1, где 1-корпус излучателя, 2-излучающая пластина, 3-пружины, 4-подшипники качения, 5-электромагнит, 6-шестерни, 7-электродвигатель. Пружины 3 на длине «Б» могут иметь любое заданное сечение, например, эллиптическое. На фиг.2 представлено расположение пружин 3 относительно излучающей пластины 2 (поз.«а») и различные положения (поз.«b» и поз.«с») пружин 3 при их вращении во время работы излучателя, при которых жесткость пружин относительно направления колебания излучающей пластины 2 разная, что приводит к изменению жесткости подвески излучающей пластины, то есть механического резонанса излучателя, а следовательно к изменению излучаемой резонансной частоты. На поз.«а» - жесткость пружин максимальна, на поз.«b» она минимальна, а на поз.«с» - промежуточная между максимальной и минимальной.
Вращение пружин обеспечивается за счет установки их в подшипниках качения 4 и вращением, например, с использованием электродвигателя 7 через шестерни 6, как показано на фиг.1.
Подвижность излучающей пластины и сохранение при этом герметичности корпуса обеспечивается, например, установкой пластины с использованием эластичного уплотнения.
Сечение пружин может быть любой формы и определяется требованиями к частотам излучаемого сигнала.
Излучатель работает следующим образом.
При подаче переменного напряжения заданной частоты на электромагнит 5 он приводит в колебание излучающую пластину 2, вследствие чего происходит излучение акустического сигнала в воду. При необходимости изменения частоты излучаемого сигнала пружины 3 приводятся во вращение с помощью электродвигателя 7 через шестерни 6 с любым требуемым режимом их вращения. В результате происходит изменение механического резонанса колеблющихся масс излучателя, что после корректировки частоты подаваемого электрического напряжения на электромагнит, приводит к изменению резонансной частоты излучаемого сигнала без остановки и замены деталей излучателя.
Акустический подводный электромагнитный излучатель представляет герметичный корпус, содержащий электромагнит, две пружины и излучающую пластину, при этом излучающая пластина подвижно установлена в одной из сторон корпуса и соединена с якорем электромагнита, а пружины установлены с возможностью вращения во взаимно противоположных направлениях вокруг осей, расположенных перпендикулярно направлению колебания излучающей пластины, соединены с излучающей пластиной через подшипники качения и имеют сечение, обеспечивающее заданное изменение жесткости в направлении полоскопараллельного колебания излучающей пластины.
