Гідроакустичні пристрої на основі багатмодових п`єзокерамічних перетворювачів
DSpace at NTB NTUU KPI
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Гідроакустичні пристрої на основі багатмодових п`єзокерамічних перетворювачів
|
|
| Creator |
Коржик, Олексій Володимирович
|
|
| Description |
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук по спеціаль ності 05.09.08 – Прикладна акустика та звукотехніка. – Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2011. Дисертація присвячена створенню теоретичних основ розрахунку та проекту вання гідроакустичних пристроїв з використанням багатомодових перетворювачів, а також визначенню технічних шляхів побудови таких пристроїв. В дисертаційній роботі створено теоретичні методи розрахунку та визначені фі зичні процеси зв’язаності коливань в багатомодових перетворювачах. Досліджено найбільш широко застосовані типи електропружних циліндричних та стержньових тіл, які є основою відповідних акустичних перетворювачів гідроакустичних при строїв різного призначення. Для вказаних електропружних об’єктів розв`язано за дачі гідроелектропружності з використанням “функцій включення електродів”. В результаті чисельних досліджень визначено вплив зв’язаності та багатомо довості на дифракційну взаємодію прийомних та випромінюючих перетворювачів. Аналіз теоретичних результатів та їх фізична інтерпретація забезпечили формулю вання пропозицій щодо технічної реалізації гідроакустичних пристроїв з викорис танням багатомодових перетворювачів і систем. Отримані теоретичні результати експериментально підтверджено відповідно до даних вимірювань імпедансних та просторових характеристик. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по спе- циальности 05.09.08 – Прикладная акустика и звукотехника. – Национальный тех- нический університет Украины “Киевский политехнический институт”, Киев, 2011. Диссертация посвящена созданию теоретических основ расчета и проектиро- вания гидроакустических устройств с использованием многомодовых преобразова- телей, а также определению технических путей их построения. В диссертационной работе созданы теоретические методы расчета и опреде- лены физические процессы связанности колебаний в многомодовых преобразова- телях. Исследованы наиболее широко применяемые типы электроупругих цилинд- рических и стержневих тел, которые являються основой сооветствующих акусти- кеских преобразователей гидроакустических устройств различного назначения. Для указанных типов электроупругих объектов решены задачи стационарной гидроэлектроупругости с использованием “функций включения электродов”, кото- рые позволяют учесть как наличие заданного числа электродов пьезокерамических преобразователей, их геометрию и характер включения, так и возможности влия- ния активированных мод на результирующие колебания. Решение указанных задач обеспечено разработкой аналитических соотношений и определением с их помо- щью закономерностей участия мод колебаний в формировании физических полей многомодовых преобразователей и систем, а также методов управления физичес- кими полями многомодовых преобразователей. Расчеты проводились для типовых пьезокерамических колец и стержней, ис- пользуемых в цилиндрических и стержневых преобразователях, выполненных из пьезокерамического материала ЦТБС-3. Цилиндрический преобразователь имеет диаметр -3 d0s=2r0s=2a=135×10 м и толщину стенки -3 h0s=6×10 м. На внешнюю и внутреннюю поверхность цилиндрического кольца нанесены электроды опред- ленного углового раскрыва 2γ 0s , каждый из которых нагружен на отдельное элек- трическое сопротивление [0; ] sm Z ∈ ∞ через автономный кабельный тракт. В каче- стве стержневого преобразователя выбран прямоугольный брус с размерами: дли на 2l =100 мм, толщина 2a =15 мм, ширина 2b =15 мм. Электроды нанесены на торцевые грани и через автномные кабельные тракты подключены к отдельным ак- тивным электрическим сопротивлениям Условия проведения вычилений бесконечных систем линейных алгебраичес- ких уравнений, соответствуют традиционно используемым в задачах волновой ги- дроакустики, количество членов рядов – розложений составляло ± 11, что обеспе- чило сходимость – не хуже 1%. В результате выполнения численных исследований определено влияние связан- ности и многомодовости на дифракционное взаимодействие приемных и излучаю- щих преобразователей, условия электрического нагружения отдельных элементов излучающих систем и особенности формирования пространственной избиратель- ности электроупругих преобразующих систем. Полученные результаты обеспечи- вают возможность комплексного решения современных проблем гидроакустики – технической реализации векторно-фазовых методов, максимизации коэффициента концентрации при заданных габаритах систем преобразователей и создания глубо- ководных гидроакустических устройств. При этом численно исследовались такие характеристики взаимодействующих физических полей как: акустические давления (полное поле, рассеяное поле), нормальная составляющая механических переме- щений и полные механические пермещения точек поверхностей оболочек преоб- разователей, электрические напряжения на нагрузках электродов. Для проверки правильности сделаных на этапе постановки задач предположе- ний и допущений, а также условий проведения расчетов - в работе представлены результаты экспериментальных исследований. Так, в результате использования импедансных методов и методов дальнего поля измерены частотные характеристи- ки типовых многомодовых преобразователей, а также характеристики направлен- ности для различных ситуаций электромеханической активации модовых наборов. Анализ теоретических результатов и их физическая интерпретация обеспечили возможность формулировки предложений попределению путей построения и тех- нической реализации гидроакустических устройств с использованием многомодо- вых преобразователей и систем. Для обеспечения векторно-фазових методов предложено формирование на ос- нове базовой колебательной системы (в виде пьезокерамического радиально поля- ризованого тонкостенного кругового кольца с нанесенными на его поверхность ра- зрезными электродами одинакового раскрыва) - набора приемников n - го порядка, которые соответствуют членам рядов - разложений для акустического поля; Для обеспечения макксимизации коэффициента концентрации предложено ис- пользование схем формирования пространственнных характеристик вида: - ХН одномодового типа; - ХН комбинированного типа (однонаправленные и с повышенной остро- той направленного действия); - ХН с подавленим бокового поля; - ХН с регулируемыми вкладами мод. Для обеспечения задач глубоководности предложена схема управления акусти- ческими свойствами электроупругого рассеивателя при формировании ХН с регу- лируемыми вкладами мод забортной системы глубоководных гидроакустических устройств. Thesis of the Doctor of Technical Science degree in speciality 05.09.08 – Applied Acoustics and Sound Technics. - National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv, 2011. Dissertation is sanctified to creation of theoretical bases of calculation and planning of hydroacoustic devices with the use of polymodal transformers. In dissertation work the theoretical methods of calculation are created and the physical processes of tie-up of vibrations are certain in polymodal transformers. For the indicated types of electro-resilient objects the stationary hydroelectroelastics tasks are decided with the use of "functions of including of electrodes", which allow to take into account as a presence of the set number of electrodes of piezoceramics transformers, their geometry and character of including, so possibilities of influence of the activated fashions on resulting vibrations. As a result of implementation of numeral researches influence of tie-up and polymodal is certain on diffraction co-operation of receiving and radiative transformers, terms of electric ladening of separate elements of the radiative systems and feature of forming of spatial electoralness of the electro-resilient transforming systems. The analysis of theoretical results and their physical interpretation provided possibility of formulation of suggestions on technical realization of hydroacoustics devices with the use of polymodal transformers and systems. |
|
| Publisher |
Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"
|
|
| Date |
2012-07-05T13:28:05Z
2012-07-05T13:28:05Z 2012 |
|
| Type |
Thesis
|
|
| Identifier |
http://library.kpi.ua:8080/handle/123456789/1756
|
|
| Language |
uk
|
|