Фізичні умови обмеження акустичної потужності, що випромінюється локаційними засобами
Бічна панель сторінки статті
Основний зміст сторінки статті
Анотація
В наведеній статті показано, що фізичними умовами обмеження акустичної потужності, що випромінюється локаційними засобами, є допустимі рівні міцностей їх елементів. Визначено, що до цих міцностей відносяться механічна, електрична і кавітаційна. Кожна з них пов’язана зі своїм фізичним полем, яке приймає участь у формуванні заданої акустичної потужності локаційного засобу. Кожне з фізичних полів має свої обмеження з точки зору забезпечення випромінювання антеною локаційного засобу максимальної акустичної потужності. До цих обмежень відносяться: для механічного поля – механічна міцність антени локаційного засобу та її перетворювачів; для електричного поля – електрична міцність антени локаційного засобу; для акустичного поля – кавітаційна міцність пружного середовища, в умовах якого працює локаційний засіб.
В результаті встановлені фізичні причини появи електричної, механічної і кавітаційної міцностей. Визначені аналітичні вирази між рівнями наведених міцностей і потужностями акустичного випромінювання. Встановлено, що крім умов зв’язаності другим фізичним чинником, який обмежує акустичну потужність випромінювання звуку локаційними засобами є наявність ряду фізичних факторів. Кожен з них пов'язаний з тими фізичними полями, які взаємодіють в умовах зв’язаності між собою в акустичних антенах локаційних засобів, створюючи потужність випромінювання локаційного засобу.
Для електричного поля це електрична міцність, для механічного поля – механічна міцність і для акустичного поля – це кавітаційна міцність робочого середовища. Встановлені фізичні причини появи кожного з цих обмежень.
Механічна міцність, що описує механічні динамічні напруження, що створюються в антені режимом випромінювання енергії, залежать від рівня цієї енергії, площі випромінюючої поверхні, питомого хвильового опору застосованої в антені п’єзокераміки, міри акустичного навантаження антени та форми коливань, що використовуються при побудові антени.
Електрична міцність локаційних засобів залежить від руйнування вузлів ізоляції конструкцій в антенах в результаті дії часткових електричних розрядів; від природного старіння конструкційних електроізоляційних матеріалів; від погіршення електричних параметрів елементів антен внаслідок зволоження ізоляції їх активних елементів.
Кавітаційна міцність залежить від параметрів робочого середовища локаційних засобів (величини заглиблення антени, температури, вмісту газу) та параметрів антени (частоти випромінювання звуку, тривалості випромінюваних імпульсів, їх шпаруватості, нерівномірності коливальної швидкості та акустичного тиску на поверхні випромінювання антени та перетворювачів).
Визначені аналітичні співвідношення для розрахунків рівнів механічної та електричної міцностей в залежності від акустичної енергії, що випромінюється локаційним засобом, що дозволяє здійснювати пошук технічних шляхів підвищення рівня випромінюваної акустичної енергії, залишаючи допустимими рівні електричної, механічної та кавітаційної міцностей.
Блок інформації про статтю
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
Посилання
A. V. Derepa, O. G. Leiko and Yu. Ya. Melenko, “Kompleksnaia systema “hydroakustycheskoe vooruzhenye - nadvodnyi korabl”. Problemnye aspekty systemy “hydroakustycheskaia stantsyia - nadvodnyi korabl” s antennamy, razmeshchennymy v korpuse korablia” [Complex system “hydroacoustic weapon - surface ship”. Problematic aspects of the “hydroacoustic station - surface ship” system with antennas placed in the ship's hull]. Kyiv, Ukraine: Dmytro Burago's Publishing House, 2014. ISBN 978-966-489-253-4 (T.7).
A. V. Derepa, O. G. Leiko and Yu. Ya. Melenko, “Kompleksnaia systema “hydroakustycheskoe vooruzhenye - nadvodnyi korabl”. Problemnye aspekty systemy “hydroakustycheskaia stantsyia - nadvodnyi korabl” s antennamy peremennoi hlubiny” [Complex system “hydroacoustic weapon - surface ship”. Problematic aspects of the “hydroacoustic station - surface ship” system with variable depth antennas]. Kyiv, Ukraine: Dmytro Burago's Publishing House, 2016. ISBN 978-966-489-253-4 (T.8).
A. V. Korzhyk, O. G. Leiko and V. S. Didkovskyi, “Mnohomodovye elektroupruhie preobrazovately akustycheskykh ustroistv” [Multimodal electroelastic transducers of acoustic devices]. Kyiv, Ukraine: LAP Lambert Academic Publishing. 2017. ISBN 978-620-2-06125-4.
V. T. Grinchenko, A. F. Ulytko and N. A. Shulga, “Mekhanyka sviazannykh polei v elementakh konstruktsyi. T. 5. Elektroupruhost” [Mechanics of connected fields in structural elements. Vol. 5. Electroelasticity]. Kyiv, Ukraine: Naukova dumka. 1989.
V. T. Grinchenko, I. V. Vovk and V. T. Matsypura, “Osnovy akustyky” [Fundamentals of Acoustics]. Kyiv, Ukraine: Naukova dumka. 2007. ISBN 978-966-00-0622-5.
V. T. Grinchenko, I. V. Vovk and V. T. Matsypura, “Volnovye zadachi akustiki”[Acoustics wave problems]. Kyiv, Ukraine: Interservis. 2013. ISBN 978-617-696-166-6.
V. T. Grinchenko and I. V. Vovk, “Volnovye zadachi rasseianyia zvuka na upruhykh obolochkakh” [Wave problems of sound scattering on elastic shells]. Kyiv, Ukraine: Naukova dumka, 1986.
Z. T. Husak, O. G. Leiko, A. V. Derepa and V.S. Didkovskiy, “Fizicheskie polia priemoizluchaiushchykh sistem pezokeramicheskykh elektroakusticheskykh preobrazovatelei. T. 1. Tsylindricheskie preobrazovateli s vneshnim akusticheskim ekranom” [Physical fields of transceiver systems of piezoceramic electroacoustic transducers. Vol. 1. Cylindrical transducers with outer acoustic screen]. Kyiv, Ukraine: Dmytro Burago's Publishing House, 2019. ISBN 978-617-7621-33-0.
A. I. Nyzhnyk, O. G. Leiko, A. V. Derepa and S. A. Naida “Fizicheskie polia priemoizluchaiushchykh sistem pezokeramicheskykh elektroakusticheskykh preobrazovatelei. T. 2. Ploskie sistemy s tsylindricheskimi preobrazovateliami” [Physical fields of transceiver systems of piezoceramic electroacoustic transducers. Vol. 2. Flat systems with cylindrical transducers]. Kyiv, Ukraine: Dmytro Burago's Publishing House, 2020. ISBN 978-966-489-495-8.
Ya. I. Starovoit, O. G. Leiko, A. V. Derepa and O. V. Bogdanov “Fizychni polia pryimalno-vyprominiuiuchykh system piezokeramichnykh elektroakustychnykh peretvoriuvachiv. T. 4. Obiemni systemy z tsylindrychnymy piezokeramichnymy vyprominiuvachamy i ekranom” [Physical fields of transceiver systems of piezoceramic electroacoustic transducers. Vol. 4. Volumetric systems with cylindrical piezoceramic transducers and a screen]. Kyiv, Ukraine: Dmytro Burago's Publishing House, 2022. ISBN 978-966-489-643-3.
V. S. Didkovskyi, S. M. Poroshyn, O. H. Leiko, A. O. Leiko and O. I. Drozdenko “Konstruiuvannia elektroakustychnykh pryladiv i system dlia multymediinykh akustychnykh tekhnolohii” [Design of electroacoustic devices and systems for multimedia acoustic technologies]. Kyiv, Ukraine: NTUU “KPI” Publishing, 2013. ISBN 966-8861-43-4.
O. I. Drozdenko, K. S. Drozdenko and O. H. Leiko “Konstruiuvannia piezokeramichnykh elektroakustychnykh peretvoriuvachiv. Urakhuvannia ekspluatatsiinykh navantazhen” [Design of piezoceramic electroacoustic transducers. Consideration of operational loads]. Kyiv, Ukraine: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2018. ISBN 978-613-5-82752-1.
