CN108024176A - 将有机硅凝胶用作深水换能器及其阵缆压力补偿材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种将有机硅凝胶用作深水换能器及其阵缆压力补偿材料的方法。该方法利用有机硅凝胶的固体特性、憎水性能、自修复性、化学稳定性等特性，将其灌封填充于深水换能器及其阵缆内，真空脱泡，既保障了换能器能经受足够高的静水压，又确保换能器的结构具备良好的透声性能，显著提高深水换能器的使用可靠性和稳定性。设计方法简单易行，工程实现性强，可广泛用于深水换能器及其阵缆的密实灌封。

Description

将有机硅凝胶用作深水换能器及其阵缆压力补偿材料的方法

技术领域

本发明涉及将有机硅凝胶用作深水换能器及其阵缆压力补偿材料的方法，属水声设备设计与制造领域。

背景技术

水声换能器及其阵缆是当前进行水下探测最主要的技术手段，深海水声探测必须依靠能够深水工作的换能器及其阵缆。

适应于深水环境长期工作的换能器，既需保障其能经受足够高的静水压而有效工作，又需使换能器的结构具备良好的透声性能，这就给换能器的耐静水压设计带来难题。深水换能器的耐深水性能不能简单地通过加强换能器结构的机械强度来实现。通常深水换能器的耐静水压设计主要依靠两种方法：1、密闭腔及其腔内充油压力补偿方法；2、聚氨酯或橡胶材料全填充方法。本发明主要针对以上第一种方法的优化。

用密闭腔及其腔内充油压力补偿方法设计深水换能器及换能器阵缆时，换能器的声敏感机构通常被安置在一个密闭腔体内，由于换能器透声的需求，该密闭腔体需要接触水介质的一部分面积被设计成透声窗口，透声窗通常是密封焊接的金属薄膜结构或橡胶密封层，透声窗结构本身的机械强度通常承受不了换能器深水工作时来自换能器透声层外侧的单向静水压力，为了避免薄弱的透声窗部位被深水静水压所损伤，通常在深水换能器的密封腔体内部注满绝缘性能良好的液态油。这样，当换能器在深水使用时，其透窗内外的压力是平衡的，透声膜的结构强度要求也就大大降低了。

密闭腔及其腔内充油压力补偿方法虽然能够在一定程度上解决了换能器在深水环境中的透声和耐压保护问题，但是还存在一些不足，主要是：1、对腔体的密封要求非常高，如果有微小的孔隙，则油将连续不断溢出而水将同步渗入，造成对换能器绝缘性能的致命破坏；2、灌油时抽真空的要求高，由于油是流动的，弥散在油中残存的微小气泡也是游动的，如果灌油时抽真空不彻底，当换能器长期存放后，这些残存的气体将凝聚成气泡，如果活动到换能器的敏感面将会影响换能器的声学性能。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述现有技术中存在的问题，提出一种将有机硅凝胶用作深水换能器及其阵缆压力补偿材料的方法。

本发明的技术方案：一种一种将有机硅凝胶用作深水换能器及其阵缆压力补偿材料的方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：

a．按照内部压力补偿设计原理，根据深水换能器及其阵缆的具体要求设计加工保护换能器的密闭腔体，在换能器的密闭腔体上设置注胶孔和排气孔;

b.选择在换能器灌注操作温度下，流动性和操作时间均能满足密封腔灌注和排气要求的双组份有机硅凝胶，按比例和型腔填充量称量取用各个组分，将双组份胶按组分比例配调并充分搅拌均匀，制成流动性良好的有机硅凝胶胶液;

c.打开换能器密闭腔的排气孔和注胶孔，从注胶孔注入配调好的有机硅凝胶胶液，灌注胶液时应根据内部结构特征，合理调整换能器的姿态，使胶液能够充满整个换能器内部型腔;

d.根据需要对灌胶后的换能器进行真空脱气处理，将灌注胶液内残存的气体进一步排除干净。

可选的，在所述步骤d将灌注胶液内残存的气体进一步排除干净之后，e采用机械密封或化学密封方法将注胶孔和排气孔密封处理。

可选的，在所述步骤e将注胶孔和排气孔密封处理之后，f根据选用的有机硅凝胶的固化要求，对灌胶后的换能器进行固化处理。

可选的，在所述步骤f对灌胶后的换能器进行固化处理之后，g用汽油对封装后的换能器的表面进行全面清洁处理。

可选的，在所述步骤a中，所述注胶孔和所述排气孔在完成胶料灌注后可靠密封，密封方式采用机械密封或化学密封。

在所述步骤b中，如果所述换能器密闭腔体的注胶量很大或型腔结构不利于胶液真空脱气，可以根据操作需要在各组分配胶前、胶液配调完成后安排脱气处理。

本发明的有益效果为：本发明首次将将有机硅凝胶用作深水换能器及其阵缆压力补偿材料。有机硅凝胶不仅具有作为深水换能器填充材料所必须的优异的绝缘性能、憎水性能、透声性能、声耦合性能和化学稳定性；而且具备深水压力补偿材料所必须的各向同性压力传递特性。将有机硅凝胶用作深水换能器及其阵缆压力补偿填充材料可显著提高深水换能器的使用可靠性和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中的将有机硅凝胶用作深水换能器及其阵缆压力补偿材料的方法的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

基于对现有深水换能器及其阵缆的密闭腔及其腔内充油压力补偿设计方法的改进，核心思想是在深水换能器设计时，将有机硅凝胶用作深水压力补偿填充材料、取代目前广泛使用的硅油、蓖麻油、轻蜡油等流动绝缘液体。

上述一种将有机硅凝胶用作深水换能器及其阵缆压力补偿材料的方法，参见附图1，包括以下步骤：

（1）按照内部压力补偿设计原理，根据深水换能器及其阵缆的具体要求设计加工保护换能器的密闭腔体，在换能器的密闭腔体上设置注胶孔和排气孔，注胶孔和排气孔应能在完成胶料灌注后可靠密封，密封方式采用机械密封或化学密封均可。

（2）选择在换能器灌注操作温度下，流动性和操作时间均能满足密封腔灌注和排气要求的双组份有机硅凝胶，按比例和型腔填充量称量取用各个组分，将双组份胶按组分比例配调并充分搅拌均匀，制成流动性良好的有机硅凝胶胶液。注：如果换能器密闭腔体的注胶量很大或型腔结构不利于胶液真空脱气，可以根据操作需要在各组分配胶前、胶液配调完成后安排脱气处理。

（3）打开换能器密闭腔的排气孔和注胶孔，从注胶孔注入配调好的有机硅凝胶胶液，灌注胶液时应根据内部结构特征，合理调整换能器的姿态，使胶液能够充满整个换能器内部型腔。

（4）根据需要对灌胶后的换能器进行真空脱气处理，将灌注胶液内残存的气体进一步排除干净。由于真空脱气时气泡溢出和气泡带走部分胶液，脱气过程中需要及时安排补充胶液，使脱气后换能器型强内部依然充满胶液。

（5）按照设计，采用机械密封或化学密封方法将注胶孔和排气孔密封处理。

（6）根据选用的有机硅凝胶的固化要求，对灌胶后的换能器进行固化处理。

（7）用汽油对封装后的换能器的表面进行全面清洁处理。

有机硅凝胶材料作为深水换能器及其阵缆密闭腔的压力补偿填充材料，具备一些液态油料不具备的优越性能：1、固体特性：固化后的材料基本不流动，与密闭腔内的各个结构件精密粘附稳固牢靠，残余气体不会凝集成团从而造成换能器性能的变化，这样不管换能器的状态如何改变，换能器的性能基本能够保持不变，大幅提升深水换能器及阵缆的工作稳定性和可靠性；2、憎水性能：有机硅凝胶具有优良的憎水和防水性能，即便换能器的密封腔体出现了渗漏现象，换能器的敏感结构依然被有机硅凝胶体所包裹，水依然难以渗透靠近换能器电极，从而影响换能器的绝缘强度，换能器原则上仍可继续使用；3、自修复性：有机硅凝胶虽然是固态的，但是具备良好的自修复能力，当材料被撕裂开来重新接触在一起后，能够具备重新粘合成为一体的能力，所以当换能器受到意外伤害，填充材料的结构遭受损伤后，该材料能够在很大程度上自行消化损伤、适应性地重新构建压力补偿结构实现自我修复；4、化学稳定性：有机硅凝胶本身化学成份较为纯净、化学性状稳定，作为固体也隔绝了其他化学物质在腔体内的流动，所以换能器内部敏感部件将能够得到可靠保护，而充油换能器则经常会出现油料不纯净腐蚀换能器敏感部件等问题。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种将有机硅凝胶用作深水换能器及其阵缆压力补偿材料的方法，其步骤为：

a.按照内部压力补偿设计原理，根据深水换能器及其阵缆的具体要求设计加工保护换能器的密闭腔体，在换能器的密闭腔体上设置注胶孔和排气孔;

b.选择在换能器灌注操作温度下，流动性和操作时间均能满足密封腔灌注和排气要求的双组份有机硅凝胶，按比例和型腔填充量称量取用各个组分，将双组份胶按组分比例配调并充分搅拌均匀，制成流动性良好的有机硅凝胶胶液;

c.打开换能器密闭腔的排气孔和注胶孔，从注胶孔注入配调好的有机硅凝胶胶液，灌注胶液时应根据内部结构特征，合理调整换能器的姿态，使胶液能够充满整个换能器内部型腔;

d.根据需要对灌胶后的换能器进行真空脱气处理，将灌注胶液内残存的气体进一步排除干净。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

在所述步骤d将灌注胶液内残存的气体进一步排除干净之后，

e.采用机械密封或化学密封方法将注胶孔和排气孔密封处理。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

在所述步骤e将注胶孔和排气孔密封处理之后，

f.根据选用的有机硅凝胶的固化要求，对灌胶后的换能器进行固化处理。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

在所述步骤f对灌胶后的换能器进行固化处理之后，

g.用汽油对封装后的换能器的表面进行全面清洁处理。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

在所述步骤a中，所述注胶孔和所述排气孔在完成胶料灌注后可靠密封，密封方式采用机械密封或化学密封。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

在所述步骤b中，如果所述换能器密闭腔体的注胶量很大或型腔结构不利于胶液真空脱气，可以根据操作需要在各组分配胶前、胶液配调完成后安排脱气处理。