Файл: Нечаев П.А. Электронавигационные приборы учебник.pdf

§ 73. ПОНЯТИЕ О КОНСТРУКЦИИ МАГНИТОСТРИКЦИОННЫХ ВИБРАТОРОВ

Выбор материала для вибраторов

и его обработка

Основное требование, предъявляемое к материалу, из которого из­ готовляются вибраторы, — его высокие магнитострикционные свой­ ства. Вибраторы, изготовленные из такого материала, будут обладать большей мощностью в режиме излучения и большей чувствительностью в режиме приема.

Рассматривая магнитострикционные характеристики различных ферромагнитных материалов (см. § 69), мы видели, что наилучшими магнитострикционными свойствами обладают кобальтовая сталь и никель. Действительно, деформации, возникающие при намагничива­ нии этих материалов, имеют наибольшую величину.

Большинство вибраторов эхолотов излучают акустическую энер­ гию непосредственно в забортную воду. Это означает, что материал вибратора должен быть антикоррозийным. Кроме того, материал для вибраторов должен быть дешевым и легко поддаваться необходимой технологической обработке. Всем этим требованиям в наибольшей сте­ пени удовлетворяет чистый никель, из которого и изготовляются виб­

раторы эхолотов.

Исследования показывают, что в качестве материала для вибрато­ ров можно применять некоторые ферромагнитные сплавы: пермаллой, гиперко, пермендюр, инвар и др. Однако до сих пор вибраторы эхоло­ тов серийного производства изготовляются из никеля.

Известно, что в сплошном бруске ферромагнитного материала при его намагничивании возникают вихревые токи, приводящие к нагреву материала, а следовательно, к бесполезной потере энергии. В целях уменьшения этих потерь вибраторы эхолотов изготовляют из от­ дельных, изолированных друг от друга тонких пластин толщиной 0,1—0,3 мм, благодаря чему значительно уменьшаются вихревые токи. Из отдельных пластин собираются пакеты различной формы в зависи­ мости от конструкции вибратора. Перед сборкой пластины отжигаются, при этом на их поверхности образуется оксидный слой, обеспечи­ вающий электрическую изоляцию пластин друг от друга, но не вли­ яющий на магнитную проницаемость материала. Кроме того, вследст­ вие отжига пластин никеля в нем уменьшаются также потери на гистерезис.

Конструкции вибраторов

В настоящее время в навигационных эхолотах используют вибра­ торы двух типов: полосовые и кольцевые.

В каждой пластине имеются отверстия —окна 3. Пространства 1 между окнами называют «ножками». Из большого числа отдельных пластин

347

/

2

3

4

Рис. 187. Продольный разрез вибратора полосового типа:

348

глушают полезный сигнал, в связи с чем при подобной установке эхолот работает менее устойчиво. Следует помнить, что в случае необходимо­ сти указанный способ установки полосовых вибраторов без прорези днища все же может быть использован. Такой способ установки дает возможность заменять вибраторы в период эксплуатации судна.

В случае обычной установки полосового вибратора (с прорезью днища) вышедший из строя вибратор может быть заменен при доковании судна, а на плаву, например, — путем подводки кессона.

Вибраторы полосового типа используются в большинстве навига­ ционных эхолотов типа НЭЛ, а также во многих промерных и речных

отверстия в кольцах пропускается обмотка (рис. 189). При прохожде­ нии тока по обмотке в материале вибратора возбуждается магнитное поле, под действием которого пакет совершает радиальные колебания. В связи с этим излучающей поверхностью вибратора будет боковая поверхность цилиндрического пакета. Отсюда следует, что пакет коль­ цевого вибратора будет совершать колебания в горизонтальном направ­ лении. Чтобы направить излучаемую вибратором энергию в вертикаль­ ном направлении, пакет вибратора 1 помещают внутри конического отражателя 2 (рис. 190). Такой вибратор не может быть установлен в прорези днища судна, так как он явился бы мощным источником за­ вихрений. Поэтому кольцевые вибраторы вместе с отражателем уста­ навливают внутри специального герметичного резервуара 4, называ­ емого «танком». Танк приваривается к днищу судна и заполняется водой. Таким образом, энергия, излучаемая кольцевым вибратором, передается в забортную воду через обшивку корпуса судна. Пакет виб­ ратора крепится к тапку с помощью держателя 6. Концы обмоток ви­ братора выводятся через специальный сальник 5, расположенный в крышке 3 танка.

350

В § 67 было показано, что из воды в воздух и из воздуха в воду акустическая энергия практически не переходит. Для того чтобы излу­ чение кольцевого вибратора было эффективно, его нужно помещать

вводу или в среду, имеющую акустическое сопротивление, близкое

какустическому сопротивлению воды. Обычно танк, в котором уста­ навливается вибратор, заполняется под давлением дистиллированной водой с примесыо глицерина или спирта, которые препятствуют замер­ занию воды в танке. Чтобы энергия, падающая на отражатель, не про­ никала через него внутрь танка и не затухала в последнем, отражатель следует выполнить так, чтобы на его поверхности происходило полное отражение энергии. Для этого отражатель делают полым: между тон­ кими стенками отражателя находится воздух, который и обеспечивает полное, отражение акустической энергии, падающей на его поверх­ ность. Иногда между стенками отражателя делается прокладка из губ­ чатой резины, которая, так же как и воздух, выполняет роль акус­

тического экрана.

Основным эксплуатационным преимуществом вибратора кольцево­ го типа является то, что он устанавливается без прорези днища судна, следовательно, установка и замена кольцевого вибратора не связаны с докованием судна. Кроме того, вибратор кольцевого типа имеет боль­ шую площадь излучающей поверхности по сравнению с полосовым вибратором одинакового с ним габарита. Это обусловливает большую акустическую мощность кольцевого вибратора. В то же время кольце­ вой вибратор обладает тем недостатком, что при установке его в тан­ ке, как уже указывалось, часть энергии, излучаемой вибратором, по­ глощается в обшивке судна, что снижает эффективность вибратора. Вторым эксплуатационным недостатком вибратора кольцевого типа является то, что вибратор хуже изолирован от корпуса судна и, следо­ вательно, вибрации корпуса судна при больших его скоростях сни­ жают устойчивость работы эхолота.

Вибраторы-излучатели и вибраторы-приемники рассмотренных типов конструктивно выполнены совершенно одинаково. Некоторое небольшое отличие заключается иногда в размерах вибратора-прием­ ника и в несколько ином положении обмотки.

§ 74. ТРАКТ ПОСЫЛКИ СИГНАЛОВ

Тракт посылки любого навигационного эхолота состоит из посылоч­ ной группы центрального прибора (посылочных контактов и связан­ ного с ними кулачка), посылочного реле с блоком конденсаторов и ви­ братора-излучателя.

Рассмотрим принципиальную схему действия тракта посылки в случае применения посылочных реле двух наиболее распространен­ ных типов.

Схема с контактным электромагнитным реле (рис. 191). Через зам­

кнутые посылочные контакты ПК напряжение постоянного тока по­ дается на обмотку Р электромагнитного посылочного реле. При этом верхний подвижный контакт КР реле притянут к электромагниту и от источника высокого постоянного напряжения через сопротивление

351