Антена випромінює
Пояснювальна записка до курсового проекту 08.092.54ІС1
Виконав: студент групи 54ІС1 Новицький Андрій
Санкт-Петербурзький Державний Морський
Технічний Університет
Кафедра 50
Санкт-Петербург
2003
Вступ
До
однією з найважливіших науково-технічної проблеми сучасності можна віднести
освоєння водного простору.
Освоєння
океану спричинило безліч технічних проблем. Однією з них була
неможливість заглянути в глибини океану, дізнатися особливості дна, наявність і
особливості підводних мешканців. З появою судів і пристроїв, здатних
перебувати під водою більш-менш довго, виникла проблема передачі
інформації: зв'язок з іншими об'єктами, сканування навколишнього простору і
інше.
Акустичні
(звукові) хвилі, завдяки своєї природи, властивостей водного середовища, здатні
порушуватися при порівняно малих витратах енергії, і поширюватися на
великі відстані, за деяких умов на тисячі і десятки тисячі
кілометрів.
З
допомогою гідроакустичних засобів (ГАС) виробляють картографування дна морів
і океанів і виявляють предмети (ехолоти і гідролокатором бічного огляду),
здійснюють водну зв'язок (кошти гідроакустичної зв'язку), забезпечують
безпеку плавання суден, вимірювання швидкості ходу і глибини під кілем
(засіб судноводіння), проводять пошук скупчення риб, управління автономними
підводними приладами, що доставляють інформацію про стан підводної обстановки
(засобів телеметрії та телеуправління), виявляють і визначають координати
підводних об'єктів.
Процес
перетворення електричної енергії в акустичну виконують підводні
електроакустичні випромінювачі і приймачі, що входять до складу антени, і
звані гідроакустичними перетворювачами (ГАП).
Конструкцію
антени визначають, в основному, її призначення та місце розташування. Так, антени
суднових гідроакустичних систем можна розміщувати на корпусі судна, буксирувати
або опускати за борт; антени стаціонарних гідроакустичних станцій
встановлюють на фундаментальних опорах в прибережних районах, біля входів в порти,
в районах рейдових стоянок і т.п.
Технічними
параметрами гідролокаційних станцій (ГАС) є: робоча частота (від
одиниці до десятків кілогерц), яку випромінює акустична потужність (від сотень ват
до сотень кіловат), ширина діаграми спрямованості антени в режимах випромінювання
і прийому в головних площинах, форма і тривалість випромінюваних імпульсів,
рівень посилення приймального тракту, ширина смуги частот приймального тракту. ГАС,
які не випромінюють акустичну енергію і призначені для виявлення і
визначення пеленга (курсового кута) підводного об'єкта по продукції, що ним
шуму, зокрема рухомого судна, відносять до пасивних засобів ШПС - смуга
робочих частот, ширина діаграми спрямованості антени, коефіцієнта посилення
приймального тракту.
В
даній роботі для забезпечення ХН з малими бічними максимумами пропонується
ромбічний поршень, у якого величина бічного максимуму менше 5%.
Основна частина:
1. Вибір форми, визначення розмірів антени і
спрямованості
Для
забезпечення малої величини бічного максимуму (10%) вибираємо випромінюючу пластину
у формі плоского ромба, характеристика спрямованості якого виражається
формулою
R () =, (1)
де
- Довжина діагоналі, - довжина хвилі у воді.
м
За
завданням, в осьовий діагональної площині кутова ширина головної пелюстки на
рівні 0,7 в площині х0z рівна, а в площині у0z.
Позначимо
аргумент функції (1) через a, то є. Отримуємо рівняння
, звідки
, (2)
Побудуємо
графіки і 0,84; корінь рівняння знаходиться в точці
перетину обох графіків, якій відповідає значення. Отже, довжина діагоналі.
Для
м.
Для
м.
Перевірка
рішення рівняння (2). Підставляємо з дуже малою
похибкою.
Таким
чином, хвильові розміри діагоналей рівні й. Відповідні вирази для характеристик спрямованості
мають вигляд,.
В
формулою кут звітує від осі z, що проходить через точку
перетину діагоналей ромба, у площині x0z; в
формулою кут також відраховується від
осі z, але в площині y0z.
Випромінююча
пластина поєднана з площиною х0у, якою ось z перпендикулярна.
Нулі
у напрямках, що визначаються з рівнянь
, m = 1,2,3 ......
(3)
,,, і т.д.
Напрямки
бічних максимумів (приблизно):
