CN102568464A - 一种深水用水声换能器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种深水用水声换能器，装置包括纵向振动复合棒振子和拼镶圆环振子，纵向振动复合棒振子包括底座、螺杆和压电陶瓷片，它产生一个80度左右的垂直指向性；螺杆将压电陶瓷片、电极片连接并压紧在底座上；压电陶瓷条和电极条的结合面涂环氧树脂粘合在一起构成拼镶圆环振子，其在圆周方向上无指向性。拼镶圆环振子固定于底板上，内部有用于安装环形安装板的管。纵向振动复合棒振子固定于环形安装板上。透声膜罩在纵向振动复合棒振子和拼镶圆环振子外部且与底板密封连接。换能器内部充填声纳油，采用透声橡胶进行密封，本发明的换能器能在大深度下(不小于8000米)正常可靠工作。

Description

一种深水用水声换能器
技术领域
本发明涉及一种水声换能器，特别是一种深水用水声换能器。
背景技术
随着近代水声通信技术的发展，人类对于深海的探索程度不断的加深，例如深海地质勘探、水下目标的探测、水下通信等，无论是军事领域还是民用商业领域，都对深水用换能器的制造和使用提出了更高的要求。深水环境下水的压强大，以水深8000米为例，水压强为80MPa。现有的水声换能器通常采用钛合金耐压外壳，用冷硫化制成的透声膜内部灌注声纳油的方案。钛合金耐压外壳加工难度大，费用较高；冷硫化透声膜方案简单、实施方便，但冷硫化法制成的透声膜材料均匀性不好且较厚，并且受冷硫化模具脱模的影响，冷硫化模具通常采用分体式，这样造成了冷硫化透声膜内、外表面均有结合纹，这些因素都直接影响透声膜的透声性能。
潜水器在下水、下潜、深水航行、坐底、上浮至水面过程中，根据工况不同需要选择具有不同指向特性的换能器来保持母船和潜水器的通信联络工作。例如在潜水器下水和上浮至水面的工况下需要选择全向换能器工作，而在其他工况下需要选择定向换能器工作。所以在现有情况下保持潜水器与母船通信至少需要两个换能器。
发明内容
本发明提供了一种深水用水声换能器，该水声换能器抗压性能好，透声性能好，并且具有全、定向组合式不同的指向，结构简单、利于工程实现。
具体技术方案如下：
本发明所述水声换能器包括透声膜、纵向振动复合棒振子、拼镶圆环振子、环形安装板、底板以及管等结构件。纵向振动复合棒振子包括底座、螺杆和压电陶瓷片，它产生一个80度左右的垂直指向性。用螺杆将压电陶瓷片、电极片连接在一起，压紧在底座上。拼镶圆环振子由压电陶瓷条和电极条组成，它在圆周方向上无指向性，可以在各个方向收、发信号。压电陶瓷条和电极条的结合面涂环氧树脂粘合在一起构成一个圆环。拼镶圆环振子固定于底板上，内部有用于安装环形安装板的管。纵向振动复合棒振子固定于环形安装板上。透声膜罩在纵向振动复合棒振子和拼镶圆环振子外部且与底板密封连接。由于纵向振动复合棒振子和拼镶圆环振子能够满足在收、发声波信号时分别具备不同指向特性的这一要求，它们组合在一起，外部透声膜密封，内部灌注声纳油，即构成了一个能在深海工作的全、定向组合式水声换能器。
进一步的，透声膜由透声橡胶经高温硫化而成，质地紧密、均匀，为了最大限度的减小对透声性能的影响，透声膜采用整体硫化技术，外表面无结合纹，厚度为2-4mm。
进一步的，底板上有圆环形密封沟槽，透声膜的密封面与环形沟槽匹配，透声膜的密封面与底板上的密封沟槽面进行端面密封，环形压板将透声膜的环形面压紧在密封沟槽内。
进一步的，拼镶圆环振子内部用于固定环形安装板的管圆周上开孔以利于声纳油中气泡的溢出。
本发明的有益效果是：换能器密封可靠，能够有效平衡换能器内、外的高水压。纵向振动复合棒振子和拼镶圆环振子并联，即可满足潜水器在不同工况下对不同指向性的要求。也可根据情况单独使用纵向振动复合棒振子以提高声源级，增大通信距离；并能在大深度下(不小于8000米)正常可靠工作。
附图说明
图1是纵向振动复合棒振子和拼镶圆环振子的结构示意图；
图2是透声膜的结构示意图；
图3是深水用全、定向组合式水声换能器的结构示意图。
1-纵向振动复合棒振子  2-拼镶圆环振子  3-底板  4-环形安装板
5-管  6-透声膜
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
水声换能器主要由透声膜6、纵向振动复合棒振子1、拼镶圆环振子2、环形安装板4、底板3、管5等结构件组成。纵向振动复合棒振子1主要由底座、螺杆、压电陶瓷片等组成，螺杆将压电陶瓷片、电极片连接在一起，压紧在底座上，纵向振动复合棒振子1产生一个80度的垂直指向性。拼镶圆环振子2主要由压电陶瓷条、电极条等组成，压电陶瓷条和电极条的结合面涂环氧树脂粘合在一起构成一个圆环，它在圆周方向上无指向性，可以在各个方向收、发信号。拼镶圆环振子2固定于底板3上，底板3与管5连接，管5上部是环形安装板4，纵向振动复合棒振子1通过结构件固定在环形安装板4上，两个振子之间采用橡胶减振垫以减小相互之间的影响。底板3上有用于与潜水器固定的安装孔位，可以根据换能器在潜水器上的安装位置和具体的安装方式采取连接圆板或是连接支架的方式安装。两个振子的接线与水密连接器相连后通过水密电缆经穿舱件进入潜水器与主机连接。
透声膜由透声橡胶经高温硫化制成，厚度为3mm。
参照图3，透声膜的密封面与底板上的密封沟槽面进行端面密封，环形压板将透声膜的环形面压紧在密封沟槽内。换能器内部灌注声纳油以平衡换能器内、外的高水压。

Claims (6)

1.一种深水用水声换能器，其特征在于，包括透声膜、纵向振动复合棒振子、拼镶圆环振子、环形安装板、底板和管；纵向振动复合棒振子包括底座、螺杆和压电陶瓷片，螺杆将压电陶瓷片、电极片连接并压紧在底座上，纵向振动复合棒振子产生一个80度的垂直指向性；拼镶圆环振子由压电陶瓷条和电极条的结合面涂环氧树脂粘合在一起构成一个圆环，其在圆周方向上无指向性；拼镶圆环振子固定于底板上，拼镶圆环振子内部有用于安装环形安装板的管，纵向振动复合棒振子固定于环形安装板上，透声膜罩在纵向振动复合棒振子和拼镶圆环振子外部且与底板密封连接，透声膜内部灌注声纳油；纵向振动复合棒振子和拼镶圆环振子的接线与水密连接器相连后通过水密电缆经穿舱件进入潜水器与主机连接。
2.如权利要求1所述的水声换能器，其特征在于所述透声膜材料采用厚度为2-4mm的透声橡胶。
3.如权利要求1所述的水声换能器，其特征在于所述底板上有圆环形密封沟槽，透声膜的密封面与环形沟槽匹配，透声膜的密封面与底板上的密封沟槽面端面密封，环形压板将透声膜的环形面压紧在密封沟槽内。
4.如权利要求3所述的水声换能器，其特征在于所述拼镶圆环振子内部用于固定环形安装板的管圆周上有孔。
5.如权利要求4所述的水声换能器，其特征在于所述纵向振动复合棒振子与拼镶圆环振子之间安装有橡胶减振垫。
6.如权利要求5所述的水声换能器，其特征在于所述底板上有用于与潜水器固定的安装孔。
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