УСУ «Гидроакустический комплекс»

Одним из основных направлений деятельности АО «АКИН» является разработка гидроакустического оборудования с инновационными или уникальными характеристиками, что диктует необходимость всесторонней экспериментальной отработки в условиях, позволяющих оценить результаты разработки в полунатурных условиях. Эта задача решается использованием уникальной стендовой установки (УСУ) «Гидроакустический комплекс» в составе:

  • большой заглушенный гидроакустический бассейн;
  • малый заглушенный гидроакустический бассейн;
  • гидравлический бак высокого давления;
  • малый гидравлический бак высокого давления;
  • измерительный комплекс на принципе бегущей волны Т-150;
  • установка для градуировки и сертификации гидроакустических преобразователей;
  • стенд оптоакустических исследований;
  • контрольно-измерительная аппаратура: вольтметр Bruel & Kjaer 242, генератор Bruel & Kjaer 1027, генератор АКИП3402, гидрофон Bruel & Kjaer 8103, гидрофон Bruel & Kjaer 8105, гидрофон ZETLAB ВС311, источник питания GPD-72303S, мультиметр цифровой Fluke 107, осциллограф АСК2167, осциллограф цифровой АКИП75242А, термогигрометр электронный CENTRE310, усилитель ZET420, усилитель мощности LV103, 100 Вт, 4 Ом, моно. 

Установки вводились в строй в период с 1962 года и обеспечивают экспериментальные исследования в области электроакустики, создание и аттестацию электроакустических преобразователей, проведение гидроакустических измерений, градуировку электроакустических преобразователей различными методами, воспроизведение и измерение звукового давления в водной среде, измерения амплитудно-частотных характеристик и диаграмм направленности электроакустических преобразователей и антенн в режиме приема и излучения; исследования виброакустических характеристик макетных конструкций, проверку работоспособности морской аппаратуры в условиях, близких к реальным.

Комплекс расположен в специально спроектированном здании общей площадью 6176,2 м2 и занимает отдельный зал. Здание имеет специальный фундамент, оборудовано системой водоочистки.

Перемещение грузов в пределах Комплекса осуществляется с помощью мостового крана грузоподъемностью 10 Тс.

Общий вид комплекса представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Общий вид гидроакустического Комплекса

Непосредственно эксплуатация стендов ведется сотрудниками специального подразделения – отделом главного метролога (ОГМ) под руководством главного метролога института.

 

 Гидроакустические бассейны

 

Большой заглушенный гидроакустический бассейн

Большой гидроакустический бассейн представляет собой металлический резервуар с размерами: длина 21 м, ширина и глубина – по 7 м, внутренние стенки и дно которого снабжены звукопоглощающими покрытиями типа НППРК-7д и КР-25. Их применение обеспечивает звукопоглощение с коэффициентом 0,9 на нижней граничной частоте (1 кГц). Звукозаглушение поверхности бассейна осуществляется с помощью специальных понтонов, снабженными аналогичными покрытиями. Установка гидроакустических измерительных устройств и испытываемой аппаратуры осуществляется с помощью двух перемещающихся по рельсам мостов с четырьмя координатно-поворотными устройствами, грузоподъёмностью 5, 150, 150, и 1500 кг.

Имеющийся в настоящее время штатный комплект аппаратурного обеспечения включает:

– излучающие тракты, обеспечивающие излучение гидроакустических сигналов мощностью до 15 кВт в частотном диапазоне 10 ÷ 5000 Гц и 0,6 кВт в диапазоне 2 ÷ 600 кГц:

  • в диапазоне 10-3000 Гц мощность 2 кВт;
  • в диапазоне 2-600 кГц мощность 0.6 кВт;
  • в диапазоне 1-5000 Гц мощность 25 кВт.

– приемный тракт, позволяющий принимать гидроакустические сигналы в частотном диапазоне 0,01 ÷ 600 кГц с возможностью осуществления узкополосного и 1/3 октавного анализа в реальном масштабе времени;

- калиброванные гидрофоны до 1 МГц.

Характеристики аппаратуры обеспечивают:

- измерение АЧХ (± 2 дБ), диаграмм направленности г/а преобразователей и антенн в режиме излучения и приёма (не хуже ± 1,0 град.);

- исследование виброакустических характеристик конструкций;

- измерение коэффициентов излучения инженерных конструкций;

- проверка работоспособности г/а аппаратуры в условиях близких к натурным.

Бассейн оборудован - 2 перемещающимися по рельсам мостами с 4 координатно-поворотными устройствами грузоподъёмностью 5, 150, 150, 1500 кг.

 

Малый заглушенный гидроакустический бассейн

Основное предназначение малого гидроакустического бассейна – аттестация электроакустических преобразователей различного типа.

Размеры бассейна: длина 10 м, ширина и глубина – 7 м. Звукозаглушение стенок и поверхности осуществляется с помощью звукопоглощающего покрытия НППРК-7д. Испытываемые электроакустические преобразователи устанавливаются с помощью двух перемещающихся по рельсам мостов с двумя координатно-поворотными устройствами грузоподъёмностью 10 и 150 кГ.

Измерения методом взаимности в диапазоне частот 2,5 – 200 кГц, градуировка гидрофонов в диапазоне: 2 – 5000 Гц.

Аппаратурное обеспечение бассейна:

  • автоматизированная образцовая установка 2-го разряда для паспортизации электроакустических преобразователей в диапазоне частот 2-200 кГц, использующая метод взаимности в условиях свободного поля при работе в радиоимпульсном режиме. Свидетельство № 29-9 от 24 мая 1993 г.;
  • автоматизированная образцовая установка 2-го разряда для паспортизации электроакустических преобразователей в диапазоне частот от 1 до 10000 Гц (используется метод пьезокомпенсации в камере малого объема). Свидетельство № 30-92 от 21 апреля 1992 г.;
  • образцовая установка "Днепр" для паспортизации электроакустических преобразователей в диапазоне частот 2-5000 Гц методом пьезоэлектрической компенсации в условиях камеры малого объема. Свидетельство N 3-93П от 25 мая 1993 г.

 

Гидравлические баки высокого давления

 

Основное назначение гидравлических баков – проведение испытаний изделий на прочность и работоспособность при повышенных гидростатических давлениях.

 

Гидравлический бак высокого давления

Основные технические параметры бака:

– внутренний диаметр – 2,4 м;

– глубина – 8 м;

– рабочее давление – до 5,0 МПа. (эквивалентно глубине погружения аппаратуры до 500 м).

Бак снабжен сальниковыми выводами для обеспечения контроля работоспособности изделий при повышенных гидростатических давлениях. Общий вид большого гидравлического бака представлен на рисунке 2.

 

 

Рисунок 2 – Общий вид большого гидравлического бака высокого давления

 

Малый гидравлический бак

Основные технические параметры бака:

– внутренний диаметр – 1,0 м;

– глубина – 3 м;

– рабочее давление – до 10,0 МПа. (эквивалентно глубине погружения аппаратуры до 1000 м).

Бак снабжен сальниковыми выводами для обеспечения контроля работоспособности изделий при повышенных гидростатических давлениях. Общий вид большого гидравлического бака представлен на рисунке 3.

 

Рисунок 3 – Общий вид малого гидравлического бака высокого давления

 

            С целью метрологического обеспечения работы гидравлических баков высокого давления ежегодно проводится аттестация манометров для измерения гидростатического давления.

 

Измерительный комплекс на принципе бегущей волны Т-150

 

Уникальный комплекс предназначен для измерения акустических характеристик образцов заглушающих покрытий (Рис.4-5).

 

 

Рисунки 4-5 – Общий вид измерительного комплекса на принципе бегущей волны

 

Измерительный стенд «Т-150» представляет собой толстостенную разъемную трубу общей длиной 3,5 м, диаметром 0,15 м, заполненную водой, позволяющего проводить измерения акустических характеристик образцов гидроакустических покрытий при гидростатическом давлении до 6,0 МПа и различных значениях температуры. Измерения проводятся на фиксированных частотах в диапазоне 100 ÷ 5000 Гц (разделенным на два поддиапазона 100 ÷ 1000 Гц и 1000 ÷ 5000 Гц). Акустические характеристики материалов измеряются в режиме «бегущей» волны, для создания которого труба снабжена активным поглотителем звука, расположенным на верхнем конце трубы. При этом излучение и прием производятся аналоговой аппаратурой (генератор, усилители и т.п.), а обработка сигналов, в том числе и настройка активного звукопоглотителя, производится на ЭВМ по специально разработанным программам.

 

 

Установка для испытаний и градуировки электроакустических преобразователей при повышенных гидростатических давлениях

Основное назначение:

– градуировка электроакустических преобразователей в диапазоне частот 20 ÷ 600 Гц и давлениях до 60,0 МПа. (Эквивалентно глубине погружения аппаратуры до 6000 м);

–оценка работоспособности преобразователей при повышенном давлении.

Объем бака – 12 дм3.

 

Стенд оптоакустических исследований

Основное назначение:

Стенд предназначен для экспериментальной отработки научно-технических основ создания гидроакустических систем, работающих на принципах оптоакустического излучения и приема акустических сигналов.

Состав стенда:

– лазер Quantel Brilliant с перестраиваемой длиной волны 1 мкм ÷ 0,53 мкм, энергией 0,3 Дж, частотой повторения 10 Гц;

– персональный компьютер;

– аналого-цифровой преобразователь;

– координатное устройство;

– образцовый гидрофон B&K 8100;

– усилитель B&K 2620.