Сравнительные исследования вибромеханических характеристик компактных гидроакустических преобразователей продольно-изгибного типа со сложной формой излучающей оболочки
- Авторлар: Бритенков А.1,2, Норкин М.1, Захаров С.2, Травин Р.1, Стуленков А.1
-
Мекемелер:
- Институт прикладной физики Российской академии наук
- Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
- Шығарылым: Том 69, № 6 (2023)
- Беттер: 808-816
- Бөлім: ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ АКУСТИКИ
- URL: https://journals.rcsi.science/0320-7919/article/view/233409
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0320791922600251
- EDN: https://elibrary.ru/UDBQPS
- ID: 233409
Дәйексөз келтіру
Аннотация
Разработка компактных гидроакустических низкочастотных излучателей высокой удельной мощности связана со сложностями, обусловленными противоречивыми требованиями к габаритам, КПД, излучаемой мощности, ширине рабочей полосы частот, технологичностью изготовления. Для компактных излучателей габариты корпуса ограничивают возможность совмещения резонансов активного элемента и механической колебательной системы, что затрудняет их разработку. Компактный гидроакустический преобразователь продольно-изгибного типа с излучающей поверхностью сложной формы – “3D НЧИ” – разработан для масштабного моделирования и проверки теоретических расчетов такой конструкции, и при сравнительно малых размерах обладает высокой эффективностью. В работе приведены полученные при помощи лазерной виброметрии результаты измерений в воздухе колебательных характеристик двух различных по размеру и вариантам гофрирования титановых корпусов “3D НЧИ” и собранных излучателей. Предложенные конструктивные решения преобразователя с максимальными габаритными размерами менее 100 мм и весом примерно 1 кг обеспечивают чувствительность по напряжению около 1 Па м/В в рабочей полосе частот и основной резонанс в диапазоне 1–2 кГц. “3D НЧИ” обладает высоким значением коэффициента механической трансформации и использования присоединенной массы, а также имеет ряд других преимуществ по сравнению с аналогичными разработками. Показано, что различия в размерах двух представленных излучателей на 10–12% и геометрии излучающих оболочек (12 и 16 волн гофрирования) приводят к различию измеренных в воздухе резонансных частот (4.0 и 3.5 кГц соответственно). При этом излучатель большего размера обладает меньшим разбросом значений механического коэффициента трансформации по гребням и впадинам корпуса, а также более плотным распределением спектральных компонент за пределами основной полосы частот.
Авторлар туралы
А. Бритенков
Институт прикладной физики Российской академии наук; Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: britenkov@ipfran.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова 46; Россия, 603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина 23
М. Норкин
Институт прикладной физики Российской академии наук
Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: norkin@ipfran.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова 46
С. Захаров
Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: zacharov_cergey@mail.ru
Россия, 603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина 23
Р. Травин
Институт прикладной физики Российской академии наук
Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: travin.roman.nn@mail.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова 46
А. Стуленков
Институт прикладной физики Российской академии наук
Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: stulenkov@ipfran.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова 46
Әдебиет тізімі
- Yamoaka H., Kaneko А., Park J.H., Zheng H., Gohda N., Takano T., Zhu X.H., Takasugi Y. Coastal acoustic tomography system and its field application // IEEE J. Ocean. Eng. 2002. V. 27. № 2. Р. 283–295. Электронный ресурс. https://doi.org/10.1109/JOE.2002.1002483
- Munk W. Acoustic thermometry of ocean climate (ATOC) // J. Acoust. Soc. Am. 1999. V. 105. № 2. P. 982. https://doi.org/10.1121/1.425359
- Дикарев А.В., Дмитриев С.М. Гидроакустическое устройство. Патент РФ: № 2655702 МПК H04R1/44.
- Курьянов Б.Ф., Пенкин М.М. Цифровая акустическая связь в мелком море для океанологических применений // Акуст. журн. 2010. Т. 56. № 2. С. 245–255.
- Богородский В.В., Зубарев Л.А., Корепин Е.А., Якушев В.И. Подводные электроакустические преобразователи. Л.: Судостроение, 1983. 248 с.
- Корякин Ю.А., Смирнов С.А., Яковлев Г.В. Корабельная гидроакустическая техника. Состояние и актуальные проблемы. СПб.: Наука, 2004. 410 с.
- Бритенков А.К., Фарфель В.А., Боголюбов Б.Н. Сравнительный анализ электроакустических характеристик компактных низкочастотных гидроакустических излучателей высокой удельной мощности // Прикладная физика. 2021. № 3. С. 72–77. https://doi.org/10.51368/1996-0948-2021-3-72-77
- Шаврин С.А. Проблемные вопросы изготовления гидроакустических преобразователей // Сб. докл. I научно-практической конф. молодых специалистов “ИСТОК-2016". СПб.: АО "Концерн "Океанприбор”, 2016. С. 121–125.
- Mosca F., Matte G., Shimura T. Low-frequency source for very long-range underwater communication // J. Acoust. Soc. Am. 2013. V. 133. № 1. P. EL61–EL67. https://doi.org/10.1121/1.4773199
- Боголюбов Б.Н., Кирсанов А.В., Леонов И.И., Смирнов C.А., Фарфель В.А. Расчет и экспериментальные исследования компактного продольно-изгибного гидроакустического преобразователя с центральной частотой излучения 520 Гц // Гидроакустика. 2015. Т. 23. № 3. С. 20–26.
- Бритенков А.К., Родюшкин В.М., Иляхинский А.В. Исследование методом акустического зондирования физико-механических свойств титанового сплава Ti–6Al–4V, полученного методом послойного лазерного сплавления // Mater. Phys. Mech. 2021. Т. 47. № 1. С. 139–158. https://doi.org/10.18149/mpm.4712021_14
- Бритенков А.К., Боголюбов Б.Н., Фарфель В.А. Электроакустические характеристики экспериментального преобразователя продольно-изгибного типа со сложной формой излучающей оболочки // Ученые записки физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. 2020. № 1. С. 2010106-1–2010106-5.
- Buchhave P. Laser Doppler velocimeter with variable optical frequency shift // Opt. and Laser Technology. 1975. V. 7. № 1. P. 11–16.
- Бритенков А.К., Боголюбов Б.Н., Дерябин М.С., Фарфель В.А. Измерение электромеханических характеристик компактного низкочастотного гидроакустического излучателя сложной формы // Труды МАИ. 2019. № 105. С. 1–24.
- Стрельченко С.С., Лебедев В.В. Соединения A3B5: Справочник. М.: Металлургия, 1984. 144 с.
- Вовк И.В., Мякшин Ю.В. Низкочастотный продольно-изгибный преобразователь с плоской излучающей поверхностью // Акуст. журн. 1998. Т. 44. № 3. С. 337–343.
- 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.