АКУСТИЧНІ ПОЛЯ НИЗЬКОЧАСТОТНИХ ЕЛІПТИЧНИХ ВИПРОМІНЮВАЧІВ ПОЗДОВЖНЬО-ЗГИННОГО ТИПУ В ГІДРОАКУСТИЧНИХ НАВІГАЦІЙНИХ СИСТЕМАХ

Анотація

Пріоритетним напрямком розвитку гідроакустичних навігаційних систем і засобів підводного спостереження є низькочастотна активна гідролокація. Практична реалізація тенденції зниження робочих частот гідроакустичних станцій потребує пошуку нових електромеханічних коливальних систем, які мали б низькі частоти механічного резонансу і одночасно малі розміри та масу. В якості однієї з таких систем запропоновано еліптичний перетворювач поздовжньо-згинного типу. Він поєднує в собі поздовжні коливання п’єзокерамічного стрижня та згинні коливання металевої еліптичної оболонки, жорстко з’єднаної з торцями стрижня. Встановлено, що поздовжньо-згинний випромінювач має дві особливості. Перша полягає в тому, що в поперечному перерізі поздовжньо-згинний випромінювач має відносно малі розміри, завдяки чому вони є малими порівняно з довжиною робочої хвилі випромінювача. Друга особливість пов’язана з тим, що коливання випромінюючої поверхні випромінювача є неоднорідними. Оскільки коливання еліптичної оболонки є згинними, це обумовлює появу на окремих її ділянках, які прилягають до великої осі еліпсу, протифазних коливань порівняно з іншими ділянками оболонки. Запропонована схема побудови еліптичного поздовжньо-згинного перетворювача. Наведена його фізична модель, яка складається із активного п’єзокерамічного елементу стрижньового типу, що здійснює поздовжні коливання, та металевої еліптичної оболонки, яка перетворює ці поздовжні коливання в згинні коливання оболонки. Розроблена розрахункова модель поздовжньо-згинного випромінювача і на її основі в еліптичній системі координат з використанням кутових і радіальних функцій Матьє розв’язане рівняння Гельмгольца відносно потенціалу швидкості акустичного поля. На основі отриманих співвідношень для акустичного поля визначені направлені властивості поздовжньо-згинного випромінювача