В монографии рассмотрены некоторые вопросы акустических характеристик корабельных обтекателей гидроакустических антенн. Основное внимание уделено однослойным, слоистым и перфорированным конструкциям оболочек обтекателей. Опыт эксплуатации обтекателей на кораблях и испытаний их акустических параметров позволяет высказать суждение о высоких качествах и эффективности этих конструкций.
Анализируются аспекты акустических характеристик обтекателей, связанные с звукопрозрачностью и фазовыми характеристиками конструкций.
Значительное внимание уделено временным характеристикам обтекателей, необходимым для анализа прохождения через обтекатели импульсных и шумовых сигналов, являющихся основными видами сигналов в гидроакустике.
Кратко обсуждается опыт применения конструкций обтекателей на кораблях, а также возможные пути дальнейшего совершенствования обтекателей.
Оглавление
Аннотация 1
Предисловие 1
Введение 3
Глава 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ЗВУКА ЧЕРЕЗ ОБТЕКАТЕЛЬ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ 8
§ 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ЗВУКА ЧЕРЕЗ ОБТЕКАТЕЛЬ 8
1.1.Неполное прохождение звуковых волн через конструкцию обтекателя 8
1.2.Отражение звука от внутренней поверхности оболочки обтекателя 11
1.3.Отражение и дифракция звука на ребрах жесткости 13
1.4. Влияние незвукопрозрачных элементов камеры обтекателя на характеристики направленности гидроакустических антенн 14
§ 2. Методы экспериментального исследования акустических процессов в обтекателях 17
2.1. Моделирование обтекателей 17
2.2. Методика экспериментального исследования звукопрозрачности обтекателя 18
2.3. Особенности измерения влияния обтекателя на характеристики направленности и параметры антенн 20
2.4. Измерения ошибок, вносимых обтекателем в определение направления на цель 22
2.5. Применение метода визуализации звуковых полей к изучению акустики обтекателей 26
2.6.Описание установки теневого метода визуализации звуковых полей 27
2.7. Количественная оценка результатов 29
2.8. Фотографии звуковых полей в моделях обтекателей и результаты экспериментальных исследований 34
Глава 2. ПОГЛОЩЕНИЕ ЗВУКОВОЙ ЭНЕРГИИ В ОБТЕКАТЕЛЕ 39
§ 3. Диссипативные потери нагретого корабельного обтекателя 39
3.1. Оценка потерь звуковой энергии при движении нагретого корабельного обтекателя 39
3.2. Оценка поглощения звуковой энергии при прохождении через обтекатель, внутренний объем которого заполнен подогретой водой 51
3.3. Поглощение энергии при прохождении звуковой волны через нагретую пластину, находящуюся в воде 58
§ 4.Воздушные пузыри – основной источник поглощения звука 68
4.1. Влияние поверхностных явлений на поглощение звука 68
4.2. Постановка задачи о влиянии газовых пузырьков на звукопрозрачность обтекателя 70
4.3. Определение суммарного сопротивления пузырьков 73
4.4. Определение свободной площади обтекателя 78
4.5. Влияние пузырьков на звукопрозрачность обтекателя 80
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ АКУСТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В КОРАБЕЛЬНЫХ ОБТЕКАТЕЛЯХ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ АНТЕНН 84
§ 5. Прохождение звуковых колебаний через конструкцию обтекателя 84
5.1. Прохождение монохроматических сигналов 85
5.2. Прохождение импульсных акустических сигналов через преграду 87
5.3. Прохождение через обтекатель случайного сигнала 91
§ 6. Влияние отражений от оболочки обтекателя на параметры антенны 93
6.1. Отражение от оболочки обтекателя 94
6.2. Тонкая пластина перед излучателем 95
6.3. Сравнение результатов расчетов и опытов 97
6.4. Временные характеристики при отражении от тонкой пластины 100
§ 7. Влияние отражения от ребер жесткости обтекателя на параметры антенны 104
7.1. Влияние отражения от ребер жесткости 104
7.2. Анализ влияния ребер жесткости обтекателя на характеристику направленности и точность пеленгования гидроакустических антенн 108
7.3. Методы уменьшения ошибок пеленгования, вносимых обтекателями 116
Глава 4. ОДНОСЛОЙНЫЕ КОРАБЕЛЬНЫЕ ОБТЕКАТЕЛИ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ АНТЕНН 124
§ 9. Прохождение звука через пластины в воде 124
9.1. Теоретическое определение параметров звукопрозрачности пластин 124
9.2. Звукопрозрачность металлических пластин 127
9.3. Звукопрозрачность пластин из пластических материалов 132
9.4. Звукопрозрачность пластин из стеклопластика 138
9.5. Звукопрозрачность резиновых пластин 143
9.6. Заключение по исследованию материалов обтекателей 145
§ 10. Временные характеристики тонких пластин 146
10.1. Единичная переходная функция тонкой пластины в жидкости 146
10.2. Оценка ошибки за счет использования формул для тонких пластин 159
10.3. Сопоставление единичной переходной функции тонкой пластины с единичной переходной функцией для пластины произвольной толщины при нормальном падении 162
10.4. Примеры расчета прохождения импульсных сигналов через тонкие пластины 166
10.5. Импульсная переходная функция тонкой пластины в жидкости 170
10.6. Гармоническая переходная функция тонкой пластины в жидкости 177
10.7. Прохождение звукового импульса через тонкую пластину при наклонном падении 181
§ 11. Акустические характеристики однослойных обтекателей 193
11.1. Пример 1. Обтекатель из титана для антенн гидролокационных станций 194
11.2. Пример 2. Сферический обтекатель 200
11.3. Пример 3. Обтекатель из стеклопластика для антенны гидролокационной станции 202
Глава 5. СЛОИСТЫЕ КОНСТРУКЦИИ КОРАБЕЛЬНЫХ ОБТЕКАТЕЛЕЙ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ АНТЕНН 203
§ 12. Звукопрозрачность трехслойных конструкций 204
12.1. Прохождение звука через трехслойную систему с промежуточным водным слоем 204
12.2. Отражение звука от трехслойной системы с промежуточным водным слоем 217
12.3. Экспериментальные результаты для трехслойной системы с промежуточным водным слоем 220
12.4. Прохождение звука через трехслойную систему с отличным от воды средним слоем 224
§ 13. Временные характеристики трехслойных конструкций 232
13.1. Единичная переходная функция. 232
13.2. Единичная переходная функция (приближенное выражение) 236
13.3. Импульсная переходная функция 241
13.4. Гармоническая переходная функция 243
§ 14. Акустические характеристики слоистых обтекателей 245
14.1. Пример 1. Трехслойный обтекатель главной антенны гидроакустического комплекса 245
14.2. Пример 2. Трехслойный обтекатель режима обнаружения гидролокационных сигналов 246
Глава 6. ОБТЕКАТЕЛИ С ПЕРФОРИРОВАННОЙ ОБОЛОЧКОЙ 248
§ 15. Звукопрозрачность перфорированных пластин 248
15.1. Прохождение звука через перфорированную пластину 249
15.2. Прохождение звука через перфорированную пластину с учетом присоединенной массы 252
15.3. Экспериментальное исследование характеристик звукопрозрачности перфорированной пластины 256
15.4. О влиянии облицовки перфорированных пластин на звукопрозрачность 262
15.5. Прохождение звука через слоистые конструкции с перфорированными слоями 267
15.6. Ячеистые конструкции 276
§ 16. Временные характеристики звукопрозрачности перфорированных пластин 278
16.1. Единичная переходная функция перфорированной пластины 278
16.2. Определение единичной переходной функции перфорированных обтекателей методом дискретного преобразования Лапласа 281
16.3. Импульсная переходная функция перфорированной пластины 285
16.4. Гармоническая переходная функция перфорированной пластины 285
§ 17. Акустические характеристики обтекателей с перфорированной оболочкой 286
17.1. Пример 1. Обтекатель рефлекторной антенны станции 286
17.2. Пример 2. Широкополосный обтекатель антенны обнаружения гидроакустических сигналов верхнего диапазона частот 286
17.3.Совершенствование перфорированных конструкций 287
Глава 7. ПРОЧНЫЕ И ГЛУБОКОВОДНЫЕ ОБТЕКАТЕЛИ 289
§ 18. Прохождение звука через упругую пластину с периодическими ребрами жесткости с учетом дифракции звука на них 289
18.1. Дифракция на решетке, составленной из ребер 290
18.2. Прохождение звука через пластину с периодическими ребрами жесткости без учета дифракции на ребрах 292
18.3. Прохождение звука через упругую пластину с периодическими ребрами жесткости с учетом дифракции звука 294
§ 19. Глубоководные конструкции обтекателей 300
19.1. О совмещении антенн с корпусными конструкциями 300
19.2. Глубоководный гидроакустический преобразователь 302
19.3. Глубоководный прочный герметизированный обтекатель 312
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 317
ЛИТЕРАТУРА 322
Оглавление 328