Download miễn phí Đề tài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị liên lạc thuỷ âm
MỞ ĐẦU. 3
Chương 1 - LÝ THUYẾT THUỶÂM . 5
1.1. Phương trình lan truyÒn sóng âm trong nước . 5
1.2. Vận tốc lan truyền sóng âm trong nước biÓn . 8
1.3. Phản xạvà khúc xạsóng âm .10
1.4. HÊp thụnăng lượng âm trong nước .12
1.5. HÊp thụnăng lượng khi sóng âm phản xạtrên bềmặt vËt r¾n.14
1.6. §Æctrưng lan truyền sóng âm trong nước biÓn.15
1.6.1. §Æc tr−ng lan truyÒn sãng ©m trong ®iÒu kiÖn ®¼ng nhiÖt.15
1.6.2. §Æc tr−nglan truyền sóng âm trong vùng nước nông.16
1.6.3. §Æc tr−ng lan truyÒn sãng ©m trong vïng n−íc s©u.18
1.7. Vài nét vềthuỷâm biển Việt Nam.23
Chương 2 - ĂNG TEN THỦY ÂM .26
2.1. Khái niệm .26
2.2. Mô hình biến đổi điện-âm .26
2.3. Nguyên lý biến đổi Điện-Âm.28
2.3.1. Nguyên lý biến đổi điện tĩnh.28
2.3.2. Nguyên lý biến đổi áp điện.28
2.3.3. Nguyên lý biến đổi điện động.30
2.3.4. Nguyên lý biến đổi điện từ.30
2.4 Sơ đồ điện tương đương của các kiểu biến đổi.31
2.5. Vật liệu thông dụng đểchếtạo các bộbiến đổi .32
Chương 3- ỨNG DỤNG THUỶÂM TRONG QUÂN SỰ.35
3.1. Mét sèkhác biệt giữa sóng siêu âm và sóng điện từ.35
3.2. Phân loại thiết bịthuỷâm .36
3.3. Các hướng ưu tiên trong nghiên cứu phát triÓn thiÕt bịthuỷâm .37
3.3.1. Phát triển thuỷâm trên tàu ngầm.37
3.3.2. Phát triển thuỷâm trên tàu chiến.37
3.4. Một sốthiết bịthuỷâm của Mỹvà Nga.39
3.4.1. Thiết bịthuỷâm trên tàu chiến (Mỹ).39
3.4.2. Thiết bịthuỷâm trên tàu ngầm (Mỹ).40
3.4.3. Các thiết bịthuỷâm không quân kiểu thả, kéo (Mỹ).41
3.4.4. Các thiết bịthuỷâm không quân kiểu phao (Mỹ).42
3.4.5. Các trạm thuỷâm cố định (Mỹ).42
3.4.6. Thiết bịthuỷâm dùng cho ngưlôi (Nga).43
Chương 4 - PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP THIẾT KẾTHIẾT BỊ
LIÊN LẠC THỦY ÂM .45
4.1 Lựa chọn tần sốliên lạc .45
4.2. Phân tích lựa chọn bộcảm biến siêu âm.48
4.2.1. Hiệu suất biến đổi.48
4.2.2. Độbền của bộbiến đổi.49
4.2.3. Kết cấu của bộbiến đổi.49
4.3. Kết cấu vỏchịu áp lực và chống nước .50
4.4 Phân tích thiết kếmạch xửlý tín hiệu.51
Chương 5- HỒSƠTHIẾT KẾTHIẾT BỊLIÊN LẠC THỦY ÂM .53
5.1 Đặc trưng kỹthuật máy thông tin thủy âm.54
5.1.1 Tính năng kỹthuật máy mặt nước.54
5.1.2 Tính năng kỹthuật máy mặt người lặn .55
5.2 Sơ đồmạch điện .56
5.3 Mạch điều khiển vi xửlý cho máy người lặn.65
5.3 Mạch điều khiển vi xửlý cho máy người lặn.66
Chương 6 - KẾT QUẢ ĐO ĐẠC THỬNGHIỆM .76
6.1 Xác định các tham sốkỹthuật cơbản của máy thông tin thủy âm .76
6.1.1 Các tham số điện .76
6.1.2 Các tham sốcơhọc .77
6.1.3 Các tham sốliên quan đến môi trường .77
6.2 Thửnghiệm .77
6.2.1 Thửnghiệm kín nước trong điều kiện áp lực cao .77
6.2.2 Thửnghiệm cựly liên lạc .77
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
iệu suất khụng thay đổi. Do đú, cỏc bộ biến đổi thuỷ õm khụng nhữngphải cú độ bền cao, mà cũn phải thoả món yờu cầu ớt thay đổi của độ nhạy
(hay hệ số hữu ớch) trong dải ỏp suất rộng.
2.2. Mụ hỡnh biến đổi điện-õm
Trong biến đổi điện âm cũng cú sự tham gia của 4 tham số liờn hệ
chặt chẽ với nhau, trong đú 2 tham số mụ tả năng lượng điện, 2 tham số mụ
tả năng lượng õm. Vỡ thế, khi nghiờn cứu cỏc bộ biến đổi ta ỏp dụng khỏi
niệm bộ 4 cực thường dựng trong kỹ thuật thụng tin liờn lạc. Sơ đồ bộ biến
đổi điện-õm được trỡnh bày trờn hỡnh 2.2.1.
27
Hỡnh 2.2.1- Sơ đồ biến đổi điện-õm
Sơ đồ trờn tương ứng với phương trỡnh biến đổi dưới dạng ma trận
như sau:
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ −=⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
ν
I
ZM
MZ
F
U
M
e
*
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡ −=⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
ν
U
ZN
N
ZF
I
K
e
*1
F
V
I
U
28
2.3. Nguyờn lý biến đổi Điện-Âm
Trong biến đổi điện õm thường sử dụng 2 hiện tượng vật lý cơ bản.
Hiện tượng thứ nhất là tỏc động lực lờn cỏc điện tớch trong điện trường.
Hiện tượng thứ 2 là tỏc động lực lờn dũng điện trong từ trường. Từ đú xuất
hiện 4 nguyờn lý chớnh trong việc chế tạo cỏc bộ biến đổi sau đõy.
2.3.1. Nguyờn lý biến đổi điện tĩnh
Nguyờn lý này đựa trờn việc ỏp dụng định luật Cu-lụng về sự tương
tỏc lẫn nhau nhau giữa 2 điện tớch. Sơ đồ nguyờn lý được trỡnh bày trờn
hỡnh 2.3.1.
Hỡnh 2.3.1. Sơ đồ nguyờn lý của biến đổi điện tĩnh
1. Màng kim loại;
2. Vật cỏch;
3. Điện cực cố định.
2.3.2. Nguyờn lý biến đổi ỏp điện
Cỏc bộ biến đổi theo nguyờn lý này dựa trờn việc ỏp dụng hiệu ứng
ỏp điện. Bản chất của hiệu ứng ỏp điện được hiểu như sau. Nếu trờn bề mặt
U
̃
Ra
3
2
1
U-
a
29
tinh thể cú hai loại nguyờn tử khỏc nhau thỡ sẽ xuất hiện cỏc điện tớch. Khi
ta đặt vào đú một lực cơ học và ngược lại nếu tỏc động lờn đú những điện
tớch thỡ sẽ xuất hiện cỏc lực.
Cơ chế xuất hiện điện tớch trờn bề mặt do biến dạng tinh thể được
trỡnh bày trờn hỡnh 2.3.2.
+ + + + + + + +
- - - - - - - - -
Fy
+ + + + +
Fx - - - - -
Hỡnh 2.3.2 - Sơ đồ nguyờn lý biến đổi ỏp điện
30
2.3.3. Nguyờn lý biến đổi điện động
Nguyờn lý biển đổi kiểu điện động dựa trờn việc sử dụng định luật
cảm ứng. Từ trường biến đổi khụng những cảm ứng sinh ra trong dõy dẫn
một điện ỏp mà cũn cú tỏc động sinh ra cỏc lực điện động. Trờn hỡnh 2.3.3
trỡnh bày sơ đồ nguyờn lý biến đổi điện động điển hỡnh.
1. Nam chõm điện hỡnh trụ;
2. Cuộn dõy và màng rung.
Hỡnh 2.3.3 - Sơ đồ nguyờn lý biến đổi điện động.
2.3.4. Nguyờn lý biến đổi điện từ
Trong biến đổi điện từ sử
dụng hiện tượng thay đổi từ thụng
của nam chõm khi thay đổi trở từ
hay hiện tượng thay đổi lực hỳt
của phần ứng khi thay đổi từ
thụng. Sơ đồ nguyờn lý của nú
được thể hiện trờn hỡnh 2.3.4.
Hỡnh 2.3.4 Sơ đồ nguyờn lý biến đổi điện từ
U N
S
S
1
2
N
S
DL
31
2.4 Sơ đồ điện tương đương của cỏc kiểu biến đổi
Trờn thực tế cỏc bộ biến đổi vừa trỡnh bày trờn đõy luụn nằm trong
mạch kết nối với cỏc phần khỏc c a thiết bị thuỷ âm. Do đú, đối với cỏc
chuyờn gia nghiờn cứu tớnh toỏn cỏc bộ khuếch đại thỡ sơ đồ điện tương
đương của cỏc kiểu biến đổi cú ý nghĩa quan trọng. Vỡ thế trờn hỡnh 2.4.1
trỡnh bày sơ đồ điện tương đương của cỏc kiểu biến đổi [8].
C
U
dm 2
22ω
aSU
d
ρ
ω 1
2
22
dr
U
22
2
ω ds
U
22
2
ω
aSU
d
ρ
ω 1
2
22
a) kiểu điện tĩnh;
Ri
( )Blm 2
( )
R
Bl 2 ( )
S
Bl 2
( )
pcS
Bl 2
L
c. kiểu điện động;
( )
paS
Bl 2
C
K
Cm 2
22ω
aSU
d
ρ
ω 1
2
22
Cr
K
22
2
ω Cs
U
22
2
ω C22
1
ω aSU
d
ρ
ω 1
2
22
b) kiểu ỏp điện
32
Hỡnh 2.4 - Sơ đồ điện tương đương của cỏc kiểu biến đổi :
Các ký hiệu trên hình 2.4:
ρ - tỷ trọng vật liệu; a - một nửa bán kính màng rung; S - điện tích hiệu dụng của tấm
chắn; s - độ cứng của hệ thống; c - vận tốc âm trong môi tr−ờng; r - trở kháng tổn hao cơ
học; K - hệ số tỷ lệ, phụ thuộc vào tính chất và đặc điểm kết cấu của vật liệu; B - cảm
ứng từ; l - độ dài hiệu dụng của dây dẫn; d - khe hở giữa màng và cực nam châm; m -
khối l−ợng của bộ biến đổi; n - số vòng dây; Φ - từ thông; C - điện dung.
2.5. Vật liệu thụng dụng để chế tạo cỏc bộ biến đổi
Trong thế chiến thứ hai và một phần trong những năm sau đú phần
lớn cỏc mỏy biến đổi điện-õm đó sử dụng cỏc linh kiện làm từ vật liệu từ
cứng. Cỏc linh kiện đú làm việc ở cỏc mức cụng suất cao, đặc biệt trong
chế độ xung. Chỳng rất bền và ớt thay đổi tớnh chất trong thời gian dài.
Nhược điểm của chỳng là hệ số hữu ớch thấp (thường chỉ đạt 30-35%), do
tổn hao dũng xoỏy trong vật liệu quỏ lớn. Cỏc ferit từ cứng khụng phải là
vật dẫn, nờn khụng bị tổn hao vỡ dũng xoỏy, nhưng độ bền cơ học lại khụng
đỏp ứng được yờu cầu làm việc ở cụng suất lớn. Bờn cạnh đú cỏc đặc trưng
từ cứng của ferit lại phụ thuộc đỏng kể vào ỏp suất, nờn ferit khụng được
chọn làm vật liệu thụng dụng trong kỹ thuật thuỷ õm.
Vật liệu từ cứng được dựng để chế tạo nam chõm vĩnh cửu. Trờn thị
trường hiện nay cú cỏc loại vật liệu từ cứng nờu trong bảng 2.5.1
L
( )φndm 2
2
( )
aSd
n
ρ
φ 1
2
2
( )
rd
n
2
2φ ( )
sd
n
2
2φ -L
Ri ( )
aSd
n
ρ
φ 1
2
2
d) kiểu điện từ
33
Bảng 2.5.1- Cỏc loại vật liệu từ cứng dựng trong kỹ thuật thuỷ õm
Vật liệu Phương phỏp chế tạo Từ dư, T
Lực khỏng
từ, kA/m
Năng lượng từ
cực đại, kJ/m3
ЮН13ДК24
ЮН14ДК24
ЮН15ДК24
ЮН13ДК25БА
ЮН14ДК25БА
ЮН15ДК25БА
2,8БА
3 БА1
3,1БА
3,5БА
2 БА
Đỳc
Đỳc
Đỳc
Đỳc
Đỳc
Đỳc
ẫp
ẫp
ẫp
ẫp
ẫp
1,25
1,2
1,15
1,4
1,35
1,25
0,36
0,37
0,38
0,39
0,30
40,0
48,0
52,0
44,0
52,0
62,0
215
207
167
285
184
18,0
18,0
18,0
28,0
28,0
28,0
11,0
12,0
12,3
14,0
8,0
Với mục đớch giảm đến mức thấp nhất tổn hao do dũng xoỏy, người
ta đó thiết kế cỏc bộ biến đổi ghộp từ cỏc lỏ mỏng thành bú. Nhưng độ sõu
sử dụng cỏc bộ biến đổi như thế cũng bị hạn chế bởi độ bền cơ của cỏc bú.
Trước đõy cỏc tinh thể ỏp điện, thạch anh và đihiđrụphốtphỏt được
sử dụng thường xuyờn hơn. Nhưng từ khi xuất hiện titanat ba-ri và cỏc loại
gốm tương tự khỏc, cỏc tinh thể ỏp điện trong cỏc bộ biến đổi đó bị thay thế
dần. Cỏc đầu phỏt làm từ vật liệu gốm cú hiệu suất khoảng 50ữ70%, cú thể
phỏt ở mức cụng suất lớn và chịu được ỏp suất lớn dưới đại dương.
Hiện nay, vật liệu ỏp điện được sử dụng chủ yếu là gốm ỏp điện trờn
cơ sở ba-ri, can-xi, ziriconi và chỡ, ớt khi sử dụng thạch anh, muối xenit và
đờhiđrụphốtphỏt amụni. Cỏc tớnh chất cơ bản của gốm ỏp điện được trỡnh
bày trong bảng 2.5.2.
34
Bảng 2.5.2 - Cỏc tớnh chất cơ bản của gốm ỏp điện
Thà...