CN106291514B - 一种模块化固体线列阵 - Google Patents

Abstract

一种模块化固体线列阵，属于水下固体线列阵制造技术领域。沿径向由内而外依次是过路线缆、抗拉纤维层、段内传输导线、内护套、浮力层、外护套；沿长度方向还包括水听器模块、电路模块、水密连接器和加强护套。所述浮力层沿着长度方向在固定位置被所述传感器模块和电路模块代替；所述段内传输导线、过路线缆和所述抗拉纤维层中的纤维与阵体两端的所述水密连接器连接。本发明的固体线列阵具有很高的可靠性和易维修性，传感器嵌入灵活性强，可以嵌入磁场、电场、压力等多种传感器模块而不影响阵体制作，阵体密度调整灵活方便，环保无污染，适合大规模生产应用，具有极大的功能扩展空间，能够满足舰载声纳或海洋勘探等领域的低频或甚低频超长拖曳线列阵的需求。

Description

一种模块化固体线列阵

技术领域

本发明属于水下固体线列阵制造技术领域，涉及一种可用于测量水下目标信号的拖曳于舰船尾部的固体线列阵，特别是涉及一种适合大规模高效生产的易维修的固体线列阵。

背景技术

远海目标探测、舰载拖曳线列阵声纳探潜以及海洋石油勘探地震数据采集等情况下，都会在舰船或勘探船的尾部拖曳一条细长的阵体，用于采集水下声波或磁场等目标信息，这种阵体一般被称为拖曳线列阵。

传统的拖曳线列阵是在管内充填液体或凝胶的充液阵(这种液体大多是为阵体提供浮力的煤油或蓖麻油)，又叫充油式或充胶式线列阵，目前我国的舰载拖曳声纳用的就是此种类型的线列阵。这种线列阵的缺点在于环保性差，刺破管皮之后，充填油体流入海洋将造成海洋污染，另外，管皮与液体或胶体的耦合，使其中的水听器不可避免的会受到振动膨胀波与弹性波的影响，增加水听器振动噪声。国际海洋公约已经明确规定，海上油气勘探限制使用充油线列阵，国外先进国家正在进行从液体线列阵转向固体线列阵的更新换代。

我国的固体线列阵首次出现是由中国船舶重工集团公司第七六〇研究所制作，并于2010年公开了国防专利《一种用于水下舰艇声学测量的浇注式固体直线阵》，专利号ZL200710081564.2，涉及的固体线列阵是在长的固定模具中用聚胺脂材料直接浇注成阵，成阵长度受到模具的限制，其模具及工作台长30m，最长只能生产30m长的阵体。对于较长的固体阵必须分段制作，中间还需经过两到三天的浇注固化过程，不能连续生产，效率较低，且因为其浇注成一体，维修性不佳。若固体线列阵的长度要求在几百米以上时，生产这种固体线列阵就变得异常艰难。

近年来，国防军工领域对水下低频以及甚低频信号的获取需求日益突出，水下线列阵在向着几百米甚至几千米长的超长阵方向发展，这对固体线列阵的成型提出了全新的挑战。

发明内容

本发明提供了一种适合大规模高效生产的易维修的模块化固体线列阵，用于拖曳在舰船尾部测量水下目标信号，也可以用于漂浮海水中或沉到海底等静态测量情况。

本发明的技术方案如下：

一种模块化固体线列阵，包括：沿径向由内而外依次是过路线缆、抗拉纤维层、传输导线、内护套、浮力层、外护套；沿长度方向还包括水听器模块、电路模块、水密连接器和加强护套。所述浮力层沿着长度方向在固定位置被所述传感器模块和电路模块代替；所述水听器模块和电路模块的横截面尺寸与所述浮力层的横截面尺寸相同；所述水听器模块与所述电路模块的引线，穿过所述内护套，与所述传输导线对应连接；所述传输导线与所述抗拉纤维层中的纤维与阵体两端的所述水密连接器连接。

所述传感器模块的位置，由被测目标信号的特性决定，不同的测量目标选择的传感器间距不同，本发明不对传感器的种类、数量与间距进行限制。

所述电路模块的位置，与传感器的种类、数量以及电路的特性有关，本发明不对电路模块的种类、数量与间距进行限制。

所述过路线缆，是指不与所述水听器模块和电路模块连接的导线，在双绞或螺旋排列后，利用橡胶或塑料材料包覆成圆柱体，形成的线缆；

所述抗拉纤维层，位于所述过路线缆的外侧，由沿径向分层排列的纤维组成，分层的层数根据纤维特性与阵体抗拉指标计算求得，在最外层纤维上包覆一层橡胶或塑料形成圆柱体，所述抗拉纤维层的两端分别固定在所述水密连接器上。

所述传输导线，包括不同颜色的导线，所述传输导线的数量与所述水听器模块和所述电路模块的数量与特点有关，本发明不对导线的数量进行限制；所述传输导线螺旋缠绕在所述抗拉纤维层上。

所述内护套，是指在所述传输导线上包覆一层橡胶或塑料形成圆柱体螺旋缠绕在所述抗拉纤维层上，包覆在内护套内。

所述浮力层，是指在所述内护套外包覆一层闭孔发泡材料，所述闭孔发泡材料为高分子材料的发泡，可以是聚乙烯发泡、聚丙烯发泡、聚氨酯发泡或者其他高分子材料发泡，通过选择不同密度的材料可以调节固体线列阵的整体浮力，使得固体线列阵的密度满足漂浮、中性或沉底等要求。

所述外护套，是指在所述浮力层之外包覆一层高分子护套，所述高分子护套可以是聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯及其他高分子材料，为固体线列阵内部元件提供机械防护。

所述加强护套，是指在所述水密连接器与段内导线和抗拉纤维连接的部位，挤出填充包覆的一层高分子护套，所述高分子护套可以是聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯及其他高分子材料。

多条模块化固体线列阵可以通过所述水密连接器连接而成更长的模块化固体线列阵。

本发明的固体线列阵具有很高的可靠性和易维修性，可以大批量高效率生产，传感器嵌入灵活性强，可以嵌入磁场、电场、压力等多种传感器模块而不影响阵体制作，阵体密度调整灵活方便，环保无污染，适合大规模生产应用，具有极大的功能扩展空间，能够满足舰载声纳或海洋勘探等领域的低频或甚低频超长拖曳线列阵的需求。

附图说明

图1是模块化固体线列阵的径向结构示意图。

图2是模块化固体线列阵的长度方向结构示意图。

图中：1过路线缆；2抗拉纤维层；3传输导线；4内护套；5外护套；6浮力层；7传感器模块；8电路模块；9水密连接器；10模块化固体线列阵；11加强护套。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。

在本实施方式中，制作的固体线列阵长度为1000米，设计由5条200米阵互相连接而成，阵体总密度设计为1g/cm³,阵体横截面为圆形、外径80mm。

如图1所示，固体线列阵制作过程如下：

(1)在1200米长的双绞通信传输线外挤出包覆一层聚乙烯形成圆柱体的过路线缆1，直径为10mm；

(2)将经过应力释放的芳纶纤维，两端施加预紧拉力，分三层缠绕包覆在过路线缆1上，在最外层纤维上，挤出包覆一层聚乙烯形成圆环形截面的抗拉纤维层2，外圆直径为25mm；

(3)将传输导线3螺旋缠绕在抗拉纤维层2上，并在传输导线3上挤出包覆一层聚氨酯形成透明的内护套4，圆柱体外圆直径为40mm；

(4)选择密度为ρ的聚氨酯作为外护套5的制作材料；

(5)称量已包覆内护套4的圆柱体的重量，根据外护套5的密度ρ与阵体总密度，计算得到发泡层的密度M；

(6)在内护套4上，连续挤出聚氨酯发泡材料，形成密度M的圆环形截面的闭孔发泡，作为浮力层6，外圆直径为70mm；

(7)如图2所示，按照测试需要选择位置环切浮力层6，共嵌入40个水听器模块7和10个电路模块8，在环切位置处穿破内护套4，将每个水听器模块7与电路模块8的引线与传输导线3焊接连接；

(9)挤出包覆外护套5形成阵体，外径为80mm；

(10)将阵体分割成5段，每段240米，在每段两端各环切掉20米的内护套4、外护套5与浮力层6，将传输导线3和抗拉纤维都连接到水密连接器9上，形成5条200米长的模块化固体线列阵10；

(11)将水密连接器9连接处挤出包覆与外护套5相同性质的聚氨酯橡胶，形成加强护套11；

(12)将5条模块化固体线列阵10，通过水密连接器9连接在一起，1000米模块化固体线列阵制作完成。

Claims (3)

1.一种模块化固体线列阵，其特征在于，包括：沿径向由内而外依次是过路线缆、抗拉纤维层、段内传输导线、内护套、浮力层、外护套；沿长度方向还包括水听器模块、电路模块、水密连接器和加强护套；

所述浮力层沿着长度方向在固定位置被水听器模块和电路模块代替；所述水听器模块和电路模块的横截面尺寸与所述浮力层的横截面尺寸相同；所述水听器模块与所述电路模块的引线，穿过所述内护套，与所述段内传输导线对应连接；

段内传输导线和所述抗拉纤维层中的纤维与阵体两端的所述水密连接器连接；过路线缆，是指不与所述水听器模块和电路模块连接的导线，在双绞或螺旋排列后，利用橡胶或塑料材料包覆成圆柱体，形成的线缆；抗拉纤维层，位于所述过路线缆的外侧，由沿径向分层排列的纤维组成，分层的层数根据纤维特性与阵体抗拉指标计算求得，在最外层纤维上包覆一层橡胶或塑料形成圆柱体；抗拉纤维层的两端分别固定在所述水密连接器上；段内传输导线，包括不同颜色的导线，螺旋缠绕在所述抗拉纤维层上，包覆在内护套内；所述内护套，是指在所述段内传输导线上包覆一层橡胶或塑料形成圆柱体；浮力层，是指在所述内护套外包覆一层闭孔发泡材料，所述闭孔发泡材料为高分子材料的发泡，调节固体线列阵的整体浮力，使得固体线列阵的密度满足漂浮、中性或沉底；外护套，是指在所述浮力层之外包覆一层高分子护套，为固体线列阵内部元件提供机械防护；

所述加强护套，是指在所述水密连接器与段内传输导线和抗拉纤维连接的部位，挤出填充包覆的一层高分子护套；

多条模块化固体线列阵通过所述水密连接器连接而成更长的模块化固体线列阵。

2.根据权利要求1所述的一种模块化固体线列阵，其特征在于，所述高分子材料的发泡是聚乙烯发泡、聚丙烯发泡或聚氨酯发泡。

3.根据权利要求1或2所述的一种模块化固体线列阵，其特征在于，所述高分子护套是聚氨酯、聚乙烯或聚丙烯。