CC BY
32
Оценивать можно лишь общую работу группы, ни в коем случае не давать студентам, работавшим вместе, разных оценок.
Волков П.А., Политучий Д.А.
ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИНТЕЗИРОВАНЫХ ЛИНЗОВЫХ АНТЕНН
Задача синтеза волновых полей является одной из актуальных задач физики. Под задачами синтеза понимаются задачи конструирования антенн, исходя из известных значений, создаваемого волнового поля.
Под волновыми полями понимаются поля, которые с достаточной степенью точностью можно описать с помощью волновых уравнений. В настоящей работе рассматриваются акустические и с гармонической зависимостью от времени.
Практические проблемы, которые могут привести к задачам синтеза фокусирующих систем, состоят в следующем. Требуется сфокусировать звуковое поле в небольшом объеме. При этом удовлетворять заранее требования по форме и распределению интенсивности в фокальном объеме. Требуется сконструировать линзу или рефлектор, которые с заданной погрешностью создадут нужное поле вблизи с фокальной областью на поверхности.
Линзовая антенна - антенна, диаграмма направленности которой формируется за счёт разности фазовых скоростей распространения акустической волны в воде и в материале линзы.
Методы исследований базируются на математическом аппарате теории функций Грина для волновых уравнений.
Для рассматриваемой физической модели предложена адекватная ей математическая модель, основанная на методе функций Грина и обобщенных законах отражения и преломления сферических волн от криволинейной границы раздела двух сред. Основные уравнения ? расчет линзовой антенны приводятся в работах [1-2]. В данной статье экспериментально исследуются антенны , разработанные методами в работе [3].
Измерения проводились гидроакустическом бассейне в импульсном режиме с использованием временной селекции прямого и отраженного сигналов. Временная селекция сигналов позволяет регистрировать только прямой сигнал. Для отраженных сигналов, время прихода которых больше, чем по прямому пути, схема закрыта:
1 - излучатель,2 - приемник,3 - измерительный гидроакустический бассейн,4 - генератор, 5 -импульсный генератор, 6 — усилитель мощности. 7 — временной селектор, 8 — усилитель напряжения, 9 - осциллограф
Технические характеристики излучателя определяются при исследование акустических свойств измерительного бассейна.
В качестве приемника акустических колебаний используются базы, набранные из пьезокерамики. Применение их диктуется высокой чувствительностью получения различных комбинаций антенны за счет раздельного включения отдельных элементов, имеющих самостоятельный вывод на переключатель типа баз.
При выполнении данной работы рассматривалась сферическая линзовая антенна диаметром 108 см с размещением в ней одиночного излучателя Оболочка антенны изготовлены из резины Измерения
тег
проводились в воде рв = 1000 --------плотность воды, Св = 1500 - скорос1Ь звука в воде
,3 С
ч
Для наполнителя линзы использовалось машинное масло GS Oil SuperDynamic 15w40 со
кг М
следующими параметрами р = 879 ------------плотность масла, См = 1340 - скорость звука в масле
с
м
В качестве одиночного излучателя применялся излучатель сферических волн КИП - 10 с рабочей частотой 80 кГц Снятие характеристик проводилось для трех позиций излучателя внутри сферы Шар, выполненный из резины, заполняется машинным маслом В центр шара помешался точечный акустический излучатель сферических волн Вся конструкция погружалась в воду в заглушенный бассейн Антенну поворачивал вокруг оси крепления, с углом поворота 10 градусов Для каждой фиксированной точки были сняты характеристики излучающего поля
Эксперимент проводился для трех разных точек расположения излучателя внутри сферической оболочки 1 точка - в центре сферы, 2 точка — на расстояние 2/3 от границы, 3 точка - возле границы Расстояние между приемником и излучателем составляло 1 40 м, что соответствует излучению в дальнем поле
а) диаграмма направленности, полученная в расчетах, б) диаграмма направлености, полученная а
эксперименте
Рисунок 2 - Диаграмма направленности линзовой антенны Излучатель находиться в центре сферы
а) диаграмма направленности, полученная в расчетах б) диаграмма направленности, полученная а эксперименте
Рисунок 3 - Диаграмма направленности линзовой антенны Излучатель находиться на расстояние 2/3 от границы сферической оболочки
а) диаграмма направленности, полученная в расчетах; б) диаграмма направленности, полученная а эксперименте
Рисунок 6 - Диаграмма направленности линзовой антенны. Излучатель находиться у границы
сферической оболочки
В ходе эксперимента было доказано, что при смещение излучателя к границам сферической оболочки, диаграмма направленности сужается, и уменьшаются боковые лепестки, что качественно совпадает с теоретическими методами нахождения поля линзовых антенн. Погрешность измерения в основном лепестке 10 %, а в боковых 30%. Это объясняется рядом следующих причин: акустический бассейн был не полностью заглушен, малый объем акустического бассейна, несовершенство поворотной системы и крепежных конструкций, расчет проводился для безграничного, однородного пространства, что не соответствует условиям эксперимента. В расчетах не учитывалось затухание акустических волн в среде и отражение их от границ раздела двух сред, также полученные в эксперименте данные, зависят от погрешности приборов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Короченцев, В.И. Волновые задачи теории направленных и фокусирующих антенн / В. И. Короченцев —Владивосток: Изд-во Дальнаука, 1998. —192 с.
2. Короченцев, В И Некоторые возможности метода синтеза антенн в неоднородных средах / В. И. Короченцев, С. А Шевкун // Проблемы и методы разработки и эксплуатации вооружений и военной техники ВМФ: Сборник статей. Специальные вопросы прикладной гидроакустики. -Владивосток: Изд-во ТОВМИ им. С. О Макарова, 2001. - С. 173 — 175.
3. Короченцев, В. И. Расчет поля точечного излучателя, расположенного в замкнутом объеме. / Короченцев, В. И , Шевкун С. А. // Доклады IX научной школы-семинара академика Л. М.
Бреховских "Акустика океана", совмещенной с XII сессией Российского акустического общества. -М.: ГЕОС,- 2002. - С. 152-156.
Рублев В.П., Пакичев Я В., Марц А.И.
СНИЖЕНИЕ ШУМОВ ГРЕБНОГО ВИНТА ПРИ ДВИЖЕНИИ СУДНА
Гребной винт, работающий за кормой судна, увеличивает скорость обтекания его кормовой части, вследствие чего там понижается давление. Уменьшение давления в корме судна в свою очередь приводит к появлению дополнительной силы, действующей на корпус в направлении обратном движению судна и увеличивающей его сопротивление. Это дополнительное сопротивление корпуса, вызванное работающим позади него винтом, принято называть силой засасывания. Наличие силы засасывания приводит к тому, что для движения судна с некоторой скоростью гребные винты должны развивать упор, превышающий по величине тягу, необходимую для буксирования судна с той же скоростью, но без гребных винтов. Таким образом, часть упора гребного винта затрачивается на преодоление буксировочного сопротивления судна, а другая часть - на преодоление силы засасывания. Гребной винт состоит из лопастей, установленных радиально на ступице на одинаковом угловом расстоянии друг от друга. Лопасти имеют крыловой профиль и
