Гидроакустический излучатель для глубоководного дрейфующего прибора

Гидроакустический излучатель для глубоководного дрейфующего прибора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к морской технике, а более конкретно к устройствам гидроакустических излучателей, работающих в составе глубоководных дрейфующих приборов.

Известны гидроакустические излучатели, работающие на большой глубине. Известно, что для избежания механических перегрузок излучатели снабжаются устройствами для компенсации гидростатического давления, действующего на излучатель с наружной стороны. (См. Ястребов B.C. "Системы и методы глубоководной техники подводных исследований". Л., Судостроение, 1984 г.)

Известны различные способы компенсации гидростатического давления сжатым воздухом, например "подсоединением к внутренней полости излучателя баллона со сжатым газом и автоматической клапанной системой, поддерживающей давление в полости равным внешнему гидростатическому давлению" (См. Римский-Корсаков А. В. "Акустические подводные низкочастотные излучатели", Л., Судостроение, 1984 г., стр. 132 и далее). Там же указывается, что при нестабильном положении корпуса прибора по глубине расход воздуха неизбежен, что существенно ограничивает время эксплуатации излучателя.

Известна глубоководная система "APPRES", США (см. "Гидроакустика за 20 лет, по материалам 80-го съезда Акустического общества США". Л., Судостроение, 1975 г.), в которой компенсация внешнего гидростатического давления обеспечивается автоматическим регулятором давления. Эта система принята авторами за прототип изобретения. Система состоит из корпуса прибора с размещенными в нем: поршнем излучателя, штоком, соединенным с приводом, воздушной полости, соединенной через автоматический регулятор с баллоном со сжатым воздухом и предохранительным клапаном для сброса за борт лишнего воздуха.

Недостатком прототипа, кроме отмеченных выше (повышенный расход воздуха при изменении глубины), является наличие дополнительного клапана, разделяющего сжатый воздух и гидравлическую жидкость, находящуюся во внутренней полости, что усложняет конструкцию излучателя.

Все системы компенсации гидростатического давления сжатым воздухом работают по единому принципу: сжатый воздух из баллонов через клапан поступает в камеру излучателя (объем V₀), где при неизменной глубине дрейфа Н₀ поддерживается давление р₀, равное гидростатическому Если глубина дрейфа увеличивается на величину ΔН, то при открытой крышке излучателя (или зазором между поршнем излучателя и корпусом), в соответствии с известным законом pV=const, происходит изменение объема воздуха в камере из-за заполнения ее водой, которое можно определить по формуле Н₀V₀=(Н₀+ΔH)(V₀-ΔV) или

Таким образом, при увеличении глубины дрейфа в камеру излучателя поступает забортная вода, при уменьшении глубины вода вытесняется из камеры и выходит воздух.

В существующих конструкциях регулирование количества воды в камере осуществляется по команде измерителей уровня воды, т.е. тогда, когда плавучесть прибора уже изменилась за счет набора воды в камеру. Кроме того, увеличение или уменьшение количества воды при увеличении (уменьшении) глубины дрейфа увеличивает (или уменьшает) "отрицательную" плавучесть прибора, что является положительной обратной связью в системе стабилизации глубины, а это делает процесс управления неустойчивым (см. Попов Е.П. "Автоматическое регулирование". М., 1957 г.). Таким образом, имеющиеся системы компенсации гидростатического давления для глубоководных дрейфующих приборов требуют почти непрерывного расхода воздуха высокого давления (ВВД) и применение более мощных систем стабилизации глубины, что также требует повышенного расхода ВВД и запасов электроэнергии.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение времени непрерывной работы или многократных включений гидростатического излучателя дрейфующего прибора путем рационального расходования энергоресурсов. Указанное обеспечивается тем, что в гидроакустическом излучателе поршневого типа, размещенном в газонаполненной полости, регулятор подачи воздуха в полость воздуха высокого давления выполнен в виде пневмоэлектрического клапана, сигнально соединенного с системой стабилизации глубины дрейфующего прибора, а рабочий цилиндр соединен через перепускной клапан с источником воздуха высокого давления.

Предлагаемое устройство обеспечивает постоянное противодавление, равное забортному, в воздушной полости излучателя при минимальном количестве воды, поступающей в полость через зазор вокруг поршня излучателя, что, в свою очередь, обеспечивает практическое постоянство глубины дрейфа.

Устройство схематически изображено на чертеже, где 1 - источник воздуха высокого давления, 2 - пневмоэлектрический клапан, сигнально (3) соединенный с системой стабилизации глубины (4) дрейфующего прибора и подающий воздух в полость (5) излучателя, поршень (6) которого закрыт крышкой (7). Крышка соединена с рабочим цилиндром (8), который через перепускной клапан (9) соединен с источником воздуха высокого давления.

Устройство действует следующим образом: по команде системы управления дрейфующего прибора воздух высокого давления из баллона через перепускной клапан поступает в рабочий цилиндр и открывает крышку поршня излучателя, в полость которого предварительно давлением, примерно соответствующим глубине дрейфа, был закачан воздух. Одновременно система управления выдает импульсные сигналы на регулятор подачи воздуха в полость излучателя. Эти сигналы по длительности равны сигналам управления глубиной дрейфа, и поэтому воздух в полость излучателя подается с упреждением относительно изменения глубины и, соответственно, попадания воды в полость, а кратковременность сигналов (обычно не более 0,5 с) обеспечивает минимальный расход ВВД. Выключение импульсных сигналов и подача воздуха на закрытие крышки поршня излучателя происходят одновременно.

По предложенному изобретению проведены предварительные натурные испытания, показавшие правильность предложенной системы, выпускаются рабочие чертежи для окончательной отработки излучателя в комплексе с дрейфующим прибором.

Гидроакустический излучатель для глубоководного дрейфующего прибора, содержащий излучатель поршневого типа с приводом, размещенные в газонаполненной полости, соединенной через регулятор подачи воздуха с источником воздуха высокого давления, причем поршень в нерабочем положении герметично закрыт крышкой, управляемой рабочим цилиндром, отличающийся тем, что регулятор подачи воздуха выполнен в виде пневмоэлектрического клапана, сигнально соединенного с системой стабилизации глубины дрейфующего прибора, а рабочий цилиндр соединен через перепускной клапан с источником воздуха высокого давления.