CN103852755A - 一种伞形伸缩式水声测量基阵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种伞形伸缩式水声测量基阵。由换能器、延长杆导、伞型机构、水听器、水密筒、水密接插件、脐带缆、承重网套、吊环、传动机构、组成，其中：换能器安装于延长杆导的底端，延长杆导的顶端连接伞型机构的底部，水听器安装在伞型机构上，伞型机构连接水密筒，水密筒顶部安有水密接插件，脐带缆连接水密接插件，承重网套套紧脐带缆，吊环安装在水密筒顶部，承重网套的一端连接在吊环上，水密筒内装有传动机构、传动机构提供动力，完成伞型机构的展开与收拢，基阵臂收拢状态下具有一般超短基线基阵便于运输、携带和吊放使用的优点；在展开后的工作状态下，又具有一般短基线基阵测量精度更高的长处。

Description

一种伞形伸缩式水声测量基阵

技术领域

本发明涉及一种伞形伸缩式水声测量基阵，特别是用于水下声信号的接收或发射，具有便于携带的特点，尤其适合于直升机吊放和船舷吊放的水下测量、探测和定位。属于水声测量领域。

背景技术

水声测量基阵，类似于常见的雷达天线，其区别，只不过雷达天线是用于无线电信号发射和接收，而水声测量基阵，则用于水中声信号或超声波信号的发射或接收，并通过后续设备的处理或控制，实现水下目标的探测、识别、定位跟踪或通信控制等。水声测量基阵一般由数个以上的水听器（类似于耳和嘴，可接收或发射水声信号，数量可多至成百上千个）和相应的支撑或连接结构，以及其他相关的辅助机构按一定的几何形状组成。 按基阵的孔径（水听器间的距离）区分，水声测量基阵可分为长基线、短基线和超短基线基阵三种。其中，长基线基阵的孔径为数百米至数千米不等，可以是水底固定布放、水中拖曳和水面浮标等多种形式；短基线基阵孔径从数米到数十米不等，一般为水底固定、水中拖曳或水下装置/船只安装等方式；超短基线孔径从数厘米到数十厘米不等，一般为水下装置/船只固定安装或吊放等方式。通常情况下，水声测量系统的精度与基阵孔径密切相关，孔径越大，精度越高，孔径误差越小，测量精度越高，因此，通常的做法是，在可能的情况下，尽量做大孔径，但随着孔径的加大，会给实际施工、操作和使用带来很多困难，尤其是非固定使用区域的情况，更是严重，如直升机吊放或船舷吊放形式，一般情况下，只能选用精度低的超短基线基阵。

发明内容

本发明目的在于克服现有超短基线基阵测量精度低、短基线基阵不利于运输、携带和吊放使用的不足，发明一种伞形伸缩式水声测量基阵，它可以像伞一样收拢和展开。

本发明目的是通过下列技术方案完成的：由换能器（1）、延长杆导（2）、伞型机构（3）、水听器（5）、水密筒（6）、水密接插件（7）、脐带缆（8）、承重网套（9）、吊环（10）和传动机构（4）组成伞形伸缩式水声测量基阵，

    其中：换能器（1）安装于延长杆导（2）的底端，延长杆导（2）的顶端连接伞型机构（3）的底部，水听器（5）安装在伞型机构（3）上，伞型机构（3）连接水密筒（6），水密筒（6）顶部安有水密接插件（7），脐带缆（8）连接水密接插件（7），承重网套（9）套紧脐带缆（8），吊环（10）安装在水密筒（6）顶部，承重网套（9）的一端连接在吊环（10）上，水密筒（6）内装有传动机构（4）、传动机构（4）提供动力。

     所述的伞型机构（3）由：伞臂（31）、伞骨（32）、伞环（33）、伞柄（34）、导向杆（35）、固定板（36）组成，

其中：伞臂（31）的一端与水密筒（6）外壁连接，伞骨（32）的一端安装在伞臂（31）的中部上，伞骨（32）的另一端连接于伞环（33），伞环（33）套装在伞柄（34）上，伞环（33）与导向杆（35）连接，伞柄（34）的一端穿过水密筒（6）的底端连接传动机构（4），导向杆（35）安装在水密筒（6）的底端，导向杆（35）围在伞柄（34）外侧，固定板（36）连接导向杆（35）的端头，

在传动机构（4）的动力下，伞臂（31）和伞骨（32）通过伞环（33）在伞柄（34）上的运动，完成伞型机构（3）展开和收拢。

     所述的传动机构（4）由动密封机构（41）、处理控制组件（42）、驱动机构（43）构成，其中：动密封机构（41）连接伞型机构（3）的伞柄（34），处理控制组件（42）连接驱动机构（43），处理控制组件（42）控制驱动机构（43）工作。

    所述的驱动机构（43）为驱动电机，所述伞柄（34）为丝杠型，所述伞环（33）为相应的丝杆螺套型。

    所述的驱动机构（43）为高压储气瓶或气泵，所述伞柄（34）为气缸，通过控制气缸的往复运动，带动伞环（33），驱动伞臂（31）的收拢和展开。

    所述的驱动机构（43）为液压泵，所述伞柄（34）为液压缸，通过控制液压缸的上下运动，带动伞环（33），驱动伞臂（31）的收拢和展开。

   所述的伞臂（31）至少为三个，且构成倒三角椎形状，水听器（5）安装于伞臂（31）端头。

所述的导向杆（35）至少为三个。

工作原理：所述的脐带缆（8）下端与水密筒（6）连接，实现基阵的吊放；水密筒（6）内安装传动机构（4）；驱动机构（43）通过密封机构与伞柄（34）连接，伞环（33）连接于伞柄（34）之上，并与导向机构及伞骨（32）连接，伞骨（32）的另一端在伞臂（31）中间的一定位置与伞臂（31）连接。驱动机构（43）既可以是电机驱动，亦可设计为气动或液压驱动。处理控制组件（42）控制驱动电机正转或反转、经过动密封机构（41），直接驱动构伞柄（34）丝杠的正向或反向旋转，带动伞环（33）丝杆螺套向上或向下运动，伞环（33）丝杆螺套上下运动的力，经过伞骨（32）传递到伞臂（31），实现基阵的展开和收拢。安装于水密筒（6）内的处理控制组件（42）完成水声信号的接收/发射处理，以及基阵展开和收拢的控制；

    电机驱动时，伞柄（34）为旋转丝杆，伞环（33）为丝杆螺套，通过控制电机的正转或反转，通过减速机构驱动丝杆正转或反转，从而控制伞环（33）向上或向下运动，推动伞臂（31）的展开或收拢；当设计为气动驱动时，不同的是，驱动机构（43）为高压储气瓶或气泵，伞柄（34）为气缸，通过控制气缸的往复运动，带动伞环（33），驱动伞臂（31）的收拢和展开；当设计为液压驱动时，驱动机构（43）为液压泵，伞柄（34）为液压缸，通过控制液压缸的上下运动，带动伞环（33），驱动伞臂（31）的收拢和展开。伞臂（31）数量可根据需要设计为三个或以上，当伞臂（31）数量为三个时性价比最高。伞臂（31）顶端的多个水听器（5）构成的（正）多边形平面阵，可实现平面测量；或者，必要时与处于导向杆（35）末端的水听器（5）一起，构成多边椎体基阵，伞柄（34）或导向机构本身亦是基阵臂，处于伞柄（34）或导向机构末端的水听器（5）与其他基阵臂末端的水听器（5）一起，构成多边椎体基阵，可实现三维测量。

本发明所解决的技术问题和优点为：收拢状态下，具有超短基线基阵便于运输、携带和吊放使用的优点，在自由空间（空中或水中）展开后的工作状态下，又具有一般短基线基阵孔径较大，同等情况下测量精度比超短基线更高的长处，比较和谐地解决了基阵孔径与运输、携带和吊放使用的矛盾。本发明可应用于同步式水声跟踪测量系统、应答式水声跟踪测量系统、被动水声探测测量系统、水声通信系统、水声遥控遥测系统等多个方面。

附图说明

    图1为一种伞形伸缩式水声测量基阵的收拢状态示意图。

    图2为一种伞形伸缩式水声测量基阵的展开状态示意图及水密筒的透视图。

    图中标号：1—换能器；2—延长杆导；

    3—伞型机构、31—伞臂、32—伞骨、33—伞环、34—伞柄、35—导向杆、36—固定板；

    4—传动机构、41—动密封机构、42—处理控制组件、43—驱动机构；

    5—水听器、6—水密筒、7—水密接插件、8—脐带缆、9—承重网套、10—吊环。

具体实施方式

   实施例一：图1图2所示，收拢时尺寸为 φ260mm×1600mm，展开时尺寸：φ1732mm×1600mm。其中：脐带缆8连接水密接插，完成电力和信号的传输；承重网套9套紧脐带缆8，同时，另一端与三个安装于水密筒6顶部的吊环10连接，传递整个基阵重力于脐带缆8，并保护水密接插件7；换能器1安装于换能器1延长杆导2顶端，并与安装于三个伞臂31末端的水听器5一起，构成倒三角椎形状的水声测量系统声学接收基阵；伞臂31一端与水密筒6壁连接，并在中间中部的位置与伞骨32连接，伞骨32另一端连接于伞环33丝杠螺套连接，伞环33与三根导向杆35连接，起到平衡伞柄34丝杠的旋转扭力的作用，同时，伞柄34的一端穿过水密筒6的底端连接传动机构4，导向杆35安装在水密筒6的底端，导向杆35围在伞柄34外侧，固定板36连接导向杆35的端头，伞环33丝杠螺套与伞柄34丝杠连接；伞柄34另一端经过动密封机构41、与驱动机构43的出端连接，安装于水密筒6内的处理控制组件42完成水声信号的接收/发射处理，以及基阵展开和收拢的控制。

    处理控制组件42控制驱动电机正转或反转，经过动密封机构41，直接驱动构伞柄34丝杠的正向或反向旋转，带动伞环33丝杆螺套向上或向下运动，伞环33丝杆螺套上下运动的力，经过伞骨32传递到伞臂31，实现基阵的展开，反之则收拢。

    实施例二：与实施例一的区别在于所驱动机构43为高压储气瓶或气泵，所述伞柄34为气缸，通过控制气缸的往复运动，带动伞环33，驱动伞臂31的收拢和展开。

实施例三：与实施例一的区别在于所驱动机构43为液压泵，所述伞柄34为液压缸，通过控制液压缸的上下运动，带动伞环33，驱动伞臂31的收拢和展开。

Claims (8)

1.一种伞形伸缩式水声测量基阵，其特征在于，由换能器（1）、延长杆导（2）、伞型机构（3）、水听器（5）、水密筒（6）、水密接插件（7）、脐带缆（8）、承重网套（9）、吊环（10）、传动机构（4）、组成，

    其中：换能器（1）安装于延长杆导（2）的底端，延长杆导（2）的顶端连接伞型机构（3）的底部，水听器（5）安装在伞型机构（3）上，伞型机构（3）连接水密筒（6），水密筒（6）顶部安有水密接插件（7），脐带缆（8）连接水密接插件（7），承重网套（9）套紧脐带缆（8），吊环（10）安装在水密筒（6）顶部，承重网套（9）的一端连接在吊环（10）上，水密筒（6）内装有传动机构（4）、传动机构（4）提供动力。

2.根据权利要求1所述的一种伞形伸缩式水声测量基阵，其特征在于所述的伞型机构（3）由：伞臂（31）、伞骨（32）、伞环（33）、伞柄（34）、导向杆（35）、固定板（36）组成，

其中：伞臂（31）的一端与水密筒（6）外壁连接，伞骨（32）的一端安装在伞臂（31）的中部上，伞骨（32）的另一端连接于伞环（33），伞环（33）套装在伞柄（34）上，伞环（33）与导向杆（35）连接，伞柄（34）的一端穿过水密筒（6）的底端连接传动机构（4），导向杆（35）安装在水密筒（6）的底端，导向杆（35）围在伞柄（34）外侧，固定板（36）连接导向杆（35）的端头，

在传动机构（4）的动力下，伞臂（31）和伞骨（32）通过伞环（33）在伞柄（34）上的运动，完成伞型机构（3）展开和收拢。

3.根据权利要求1或2所述的一种伞形伸缩式水声测量基阵，其特征在于所述的传动机构（4）由动密封机构（41）、处理控制组件（42）、驱动机构（43）构成，其中：动密封机构（41）连接伞型机构（3）的伞柄（34），处理控制组件（42）连接驱动机构（43），处理控制组件（42）控制驱动机构（43）工作。

4.根据权利要求3所述的一种伞形伸缩式水声测量基阵，其特征在于所述的驱动机构（43）为驱动电机，所述伞柄（34）为丝杠型，所述伞环（33）为相应的丝杆螺套型。

5.根据权利要求3所述的一种伞形伸缩式水声测量基阵，其特征在于所述的驱动机构（43）为高压储气瓶或气泵，所述伞柄（34）为气缸，通过控制气缸的往复运动，带动伞环（33），驱动伞臂（31）的收拢和展开。

6.根据权利要求3所述的一种伞形伸缩式水声测量基阵，其特征在于所述的驱动机构（43）为液压泵，所述伞柄（34）为液压缸，通过控制液压缸的上下运动，带动伞环（33），驱动伞臂（31）的收拢和展开。

7.根据权利要求4—6任一权利要求所述的一种伞形伸缩式水声测量基阵，其特征在于所述的伞臂（31）至少为三个，且构成倒三角椎形状，水听器（5）安装于伞臂（31）端头。

8.根据权利要求7所述的的一种伞形伸缩式水声测量基阵，其特征在于所述的导向杆（35）至少为三个。

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