CN1073568A

CN1073568A - 弯张发射机的壳体

Info

Publication number: CN1073568A
Application number: CN 92112592
Authority: CN
Inventors: G·恩格达尔; G·莫隆; R·邓格汉
Original assignee: ABB Atom AB
Current assignee: Westinghouse Electric Sweden AB
Priority date: 1991-10-28
Filing date: 1992-10-24
Publication date: 1993-06-23
Also published as: SE9103134L; WO1993009641A1; SE9103134D0; SE469309B

Abstract

一种弯张发射机壳体(1)，该壳体有一近似椭圆横截面的圆筒形，置于椭圆横截面长轴周围的中心部位的该弯张发射机的驱动元件被连到固定于壳体端部区(2，3)中的端梁(4，5)，在端部区之间的壳体被加工成易弯区(b，d)和硬化区(c)。

Description

本发明涉及一种供弯张发射机，也就是供用作高强度声源的装置之用的壳体的特例。这种发射机的一种典型应用场合是作为称之谓声呐的即，在水下发出声波的发射机，这种声波在其反射之后可被各种类型的水听器所监测。借助于这类反射波，可探测某一宽广范围内的物体，从而可获得有关海床底下的地壳之构成方面的知识。

除了以专利说明书，论文，产品样本等形式之外，还有大量各种各样的出版物中都对弯张型发射机作了说明。这类出版物的实例是US4，420826，US4764907，WO86/03888，WO87/05772及其它出版物，例如，防御系统述评（DEFENCE SYSTEM REVIEW）1984年11月，第50-54页和EDO公司的产品样本（犹太州，盐湖城）。所有这些出版物中都重复的一个主题是：壳体呈圆筒状并有多半为椭圆形的横截面。该发射机的驱动元件总是置于围绕该椭园横截面之长轴的中心部位。就驱动元件至壳体的固定而言，在大多数设计中，是使壳体在长轴两端构成一个垂直于长轴的平表面。各种不同壳体的设计彼此间的区别在某种程度上是在该壳体外观在长轴两端部区域的形状。不过，按WO86/03888所述一个最普遍的特点在于：“与壳体长轴关联的弯张壳体的两端具有全圆角曲率（full radiu s curvature）。

然而，根据本领域现状，所有壳体设计的公共特性在于：在端部区之间的壳体壁厚是恒定的。

这类发射机的主要目的是为了在驱动元件被激励时能获得壳体振动的尽可能大的振幅或者说，获得尽可能大的振荡位移。在这点上，对椭园横截面面积之形状的选择是极其重要的。可注意：椭园之长轴对短轴之比往往选成2∶1。完全根据带均匀厚度之壳体性能以及其它部件的形状，若借助驱动元件使长轴长度获得某种程度变化时，则其短轴长度之变化将大至2至4倍。

可以证明：一台在水下操作的弯张发射机，在具有厚度均匀平滑的壳体情况下，会很明显地出现对应于第一和第二基本振动模式的谐振。就这两次谐振之间的频率而言，这两种振动方式是同时被激发的。还可论证：由于这两种振动彼此相移180°，对应于这两种基本模式的频率之间的某一频带内会发生相消性干扰。这意味着：这一频带范围内的辐射声效应（radiating soundeffect）是相当低的。

本发明包括壳体的两端部之间，椭园横截面之长轴上的一个特殊实施例。该实施例给出了更平坦的频率响应，因为第二振动模式之频率是向上移的，又因为第一和第二基本振动模式之间的相消性干扰被减弱。根据本发明的壳体的工作原理是：其自由弯曲度被限制在两端部各侧窄小的弯曲区和壳体凸部中央，也就是椭园横截面的短轴处。这使得第二基本振动模式的基本外形的变化方式致使第一和第二基本振动模式中的对应位移有相同的符号。这意味着：在对应于第一和第二基本振动模式的频率间的提到过的频带范围内，辐射声效应将不象在具有均匀厚度的壳体端部之间那样明显地被减小。

为将壳体振动限制在上述区域，现有将几种不同的方法。最简单的方法是沿着除了要求应予弯曲的那些点以外的壳体凸部，在其他为均匀厚度的情况下去硬化壳体。获得这种硬化区的一个适宜方法可为：沿壳体和垂直于其上面提到过的端部方向，设置呈凹槽形的加厚区。这些凹槽，例如，可通过埋置钢筋条（reinforcement strips）或通过将壳体缠绕在设置有适当图样的模板上而实现。该硬化区还可通过适当采用具不同硬度性能的材料而获得。

若将这些弯曲区做成非常短并易于弯曲，则也能获得如上述的相同效果。实际上，这可借助铰链，诸如滑动轴承之类的机械轴承等形式的分立部件形成该弯曲区来实现。

图1表示一个均匀厚度的壳体和根据本发明成形的壳体之基本振动模式。

图2表示均匀厚度壳体以及本发明壳体的第二基本振动模式。

图3表示一个壳体分成的不同区域。

图1和2主要表示所设计带有近似椭园横截面的园筒形壳体的一个弯张发射机的第一和第二基本振动模式。

由图1可清楚地见到当具有端部区2和3的壳体1沿椭园长轴方向受力时，该壳体的基本振动模式。此时，壳体在实线与虚线之间振动。对该基本振动模式而言，具有均匀厚度的壳体与在第二振动模式的凸部区内，各侧的端部区设置硬化区的壳体，其本身形状是相同的。可注意当壳体设有这些硬化区时，该基本振动模式的谐振频率的边缘偏差（marginal bending）。

从图2可清楚看到作为本发明的一个结果的增大了的净位移。具均匀厚度的壳体的第二基本振动模式由实线示出，而各侧端部区的凸部区内具有硬化区的壳体之第二基本振动模式由端部区之间的虚线示出。该第二基本振动波模是以通常方式重叠在基本振动波模上。对第二基本振动波模而言，在从具有均匀厚度之壳体到具有硬化凸部壳体的过渡期间，也发生谐振频率的某种程度的增大。

为更详尽地定义本发明，可将图3作为起点，该图示出如何将壳体周边分成具不同功能的若干区域。上面提到的端部区“a”位于长轴的两端。端粱（end beam）4和5被固定在壳体内部的端部区，驱动部件（未示出）被连到这些端粱。壳体从端部区变化到具有较大柔性的弯曲区“b”。然后，这些区又变化到硬化区“C”，该区在围绕第二基本振动波模的凸部的中心部位的壳体较硬。在各侧的两个“C”区之间接近椭园模截面的短轴处，也形成了具有较大柔性的弯曲区“d”。这意味着：可将壳体之周长S描绘成

S＝2a+4b+4c+2d＝2a+2R

其中R构成壳体可动部分之一半。

为了获得所需振动特性，应遵循下列不等式：

0＜b＜0.25R

0.005R＜C＜0.5R

0＜d＜0.25R

由图3还清楚看到准确定义本发明的另一种方式。“L”表明椭园横截面的长轴之长度。由于壳体的端部区被固定到端粱，能自由活动的那部分壳体在长轴上的投影F将为“L”减去端粱在长轴上的投影“e”之两倍，也就是说，

F＝L-2e

因此，第二振动波模之凸部以及该加厚部分的中点也将位于壳体上离近似椭园横截面短轴相当于F/4的距离处。

为避免弯曲区与加厚区之间的转换跃变成为断裂的象征，该瞬态跃变被减缓了。

Claims

1、弯张发射机的壳体(1)，该壳体具有近似椭园横截面的园筒状，位于围绕椭园横截面之长轴中央的该弯张发射机之驱动元件被连接到固定于壳体端部区(2，3)内侧的端梁(4，5)，本发明的特征在于：所述端部区之间的壳体被加工成既有易弯区(b，d)，又有硬化区(c)。

2、根据权利要求1的弯张发射机之壳体（1），其特征在于：所述壳体被加工成：在邻接硬化区（c）的端部区之间的壳体部分和围绕近似椭园横截面之短轴（d）的中部区内的壳体部分均被构造成易弯区，在两端部区之间，位于易弯区之间的壳体部分（c）被构成硬化区。

3、根据权利要求1的弯张发射机的壳体（1），其特征在于：所述易弯区（b，d），被加工成具有比所述硬化区（c）较薄的壳体厚度。

4、根据权利要求1所述的弯张发射机之壳体（1），其特征在于：所述易弯区内壳体材料具有比所述硬化区中材料较软的硬度特性。

5、根据权利要求1所述弯张发射机之壳体（1），其特征在于：所述易弯区是借助于铰链构成的。

6、根据权利要求1所述的弯张发射机之壳体（1），其特征在于：所述易弯区是借助于机械轴承形成的。

7、根据权利要求1的所述弯张发射机之壳体，其特征在于：在端部区之间有已知壳体长度“R”情况下，则易弯区（b，d）具有按0＜b，c＜0.25R的壳体长度，同时硬化区（c）具有遵循0.05s＜c＜0.5R的壳体长度。

8、根据权利要求1的所述弯张发射机之壳体（1），其特征在于：所述硬化区（c）的中点位于距离近似椭园横截面之短轴，相当于1/4端部区之间之壳体部分在长轴上的投影长度的位置。