CN109152261B - 一种小型圆柱形水声信标装置 - Google Patents

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Abstract

一种小型圆柱形水声信标装置，属于海洋工程技术领域。其特征是水声信标从外形上看由信标体、电极盖组件和电池盖组件组成；水声信标的电极盖组件和电池盖组件通过细牙螺纹安装在信标体两端，分别通过O形圈与信标体进行径向密封；电路模块经过固化后安装在压电陶瓷环内孔并与信标体粘接成一个整体；电极与电极盖之间采用环氧树脂胶进行填充密封；压电陶瓷环与信标体内侧圆柱面之间利用透声橡胶进行灌封。本发明的效果和益处是：结构紧凑、工艺简单，解决了水声信标的整体结构形式以及密封、耐压与耐冲击的问题。主要用于小型圆柱形声信标装置。

Description

一种小型圆柱形水声信标装置
技术领域
本发明属于海洋工程技术领域，涉及到一种水下声源装置，特别涉及到一种小型圆柱形水声信标装置。
背景技术
在海洋领域的海洋监测和海洋工程中，有很多海洋参数测量设备和仪器在测量完成后，都需要回收获得测量数据。但是，由于复杂的海洋环境、仪器设备故障或者其它的原因，往往造成设备没有正常浮出水面或沉到海底，特别是造价很高的重要仪器设备，例如飞机黑匣子、海床基平台、旁扫声纳和水下机器人等，如果不能正常回收，将造成重大的财产损失，更为重要的是无法获得采集的数据从而造成实验失败。采用什么样的措施保证仪器设备在出现问题无法正常回收的情况下能够可靠回收就显得特别重要，水声信标就能够解决上述问题。水声信标能够入水工作或延时工作，发出固定频率和脉宽的脉冲信号。布放时把水声信标绑定在仪器设备上，当出现特殊情况而不能正常回收设备时，就可以通过水面的探测设备探测水声信标发出的脉冲信号从而进行定位并找到丢失的仪器设备。
水声信标是通过电路模块驱动压电陶瓷环发出固定频率和脉宽的水声信号并要求入水即开始工作，也就是利用水的导电性作为水声信标开始工作的开关，并且水声信标在水下是独立工作的，也就是不需要外部供电和控制，所以水声信标要求有电路模块、电源、压电陶瓷环、开关电极等电器元件；水声信标都工作在水下，有时达到水下几千米，所以要求所有的电器元件都需要安装到密封的水声信标耐压壳体内部，同时对水声信标的耐压强度及高压力下的密封要求都比较高，并且水声信标要在海水里工作，水声信标壳体材料还要耐海水腐蚀，所以要选用合适的耐压壳体材料和密封形式；水声信标是发声装置，其内部的压电陶瓷环是声源，压电陶瓷环与水声信标耐压壳体内部圆柱面间要灌封硫化橡胶，使压电陶瓷环与耐压壳体成为一个整体，保证压电陶瓷环的振动能够传播出去，所以压电陶瓷环要采用合适的安装方式和合适的硫化橡胶材料才可以最大限度的提高水声信标的工作效率；由于水声信标要求结构紧凑，所以水声信标水开关的结构形式、水开关电极的密封方法、内部电路模块、电池等的安装方式都需要考虑；由于水声信标要求在几百个重力加速度冲击载荷下能够可靠工作，所以要考虑其耐冲击要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种小型圆柱形水声信标装置，在结构上要解决水声信标的整体结构形式，满足结构紧凑、耐压、密封、耐冲击的问题。
本发明的技术方案是水声信标从外形上看由信标体、电极盖组件和电池盖组件组成，水声信标的电极盖组件和电池盖组件通过细牙螺纹安装在信标体两端，电极盖和电池盖有O形圈沟槽，分别通过O形圈与信标体进行径向密封；信标体内侧圆柱面通过中部的筋格分隔成两个部分，一侧按顺序安装换能器端橡胶垫、下部塑料垫圈、橡木垫圈、压电陶瓷环、橡木垫圈、上部塑料垫圈、电路模块组件，另一侧安装电池端橡胶垫、干电池和电池减振垫；在换能器端橡胶垫、下部塑料垫圈、橡木垫圈、压电陶瓷环、橡木垫圈、上部塑料垫圈与信标体内侧圆柱面之间利用透声橡胶进行灌封；电池端橡胶垫用来保证电路模块组件的电池端弹簧及电池端面与信标体的可靠绝缘，同时利用橡胶的弹性变形起到减缓冲击的作用；电路模块组件的电路模块小直径端安装在压电陶瓷环内孔里，大直径端一侧端面与上部塑料垫圈相接触；电路模块组件与信标体内部圆柱面通过弹性密封胶进行粘接，使电路模块组件与信标体成为一体从而提高水声信标整体的耐冲击性能和可靠性；信标体内侧安装压电陶瓷环一侧的内部圆柱面加工成螺纹刀痕，用来提高灌封的透声橡胶与信标体内侧圆柱面的粘接强度；电池盖组件由电池盖、电池盖弹簧和电池盖绝缘贴膜组成，电池盖内侧设计有T形槽，电池盖弹簧安装在T形槽内，防止电池盖弹簧从电池盖上脱落；为了方便更换电池，在电池盖外侧端面上设计有两个盲孔，可以利用专用工具方便拆卸电池盖；电极盖组件由电极盖、电极盖绝缘贴膜、电极绝缘套、电极和绝缘子组成，电极与电极盖之间采用亲和力好、强度高、粘接力强的环氧树脂胶进行填充密封；在电极盖两侧各安装一个电极绝缘套，保证电极与电极盖之间的可靠绝缘，同时电极绝缘套起到居中定位电极的作用，电极绝缘套材料为绝缘性良好、强度高的工程塑料；电极盖内侧有电极盖绝缘贴膜，保证电路模块的电极盖端弹簧与电极盖之间的可靠绝缘，绝缘子外侧端部外形为球面，用来保证信标电极盖的外形美观和电极与电极盖隔开，防止水声信标的误工作，绝缘子内侧端部设计有倒钩形结构，保证绝缘子在灌封环氧树脂胶后不会因为松动而脱落，绝缘子采用强度高、吸水率低、与环氧树脂胶粘接性能好的工程塑料材料，电极盖外侧端部设计有安装和定位绝缘子的阶梯孔，同时保证电极盖外侧美观；电路模块组件由电路模块、电极盖端弹簧和电池端弹簧组成，电极盖端弹簧和电池端弹簧分别焊接在电路模块大直径的端部平面和小直径的端部平面的焊盘上，电路模块利用绝缘灌封胶进行灌封，用来提高其耐冲击能力和可靠性；电路模块组件的电极盖端弹簧与电极盖组件内侧的电极相接触，电池盖端弹簧与电池的正极相接触；为了提高水声信标的耐冲击能力，分别在电池盖内侧与电池之间、电极盖内侧与电路模块之间安装有电池盖端橡胶垫和电极盖端橡胶垫，同时，在干电池外侧安装有橡胶材质的电池减震垫，电池减震垫为长方形，卷在干电池上后塞入信标体内孔；信标体、电极盖、电池盖材料采用高强度防锈铝，电极材料采用耐海水腐蚀不锈钢，绝缘子采用强度高、吸水率低的工程塑料，从而保证了水声信标与海水接触部分的耐腐与耐压要求；橡木垫圈材料为橡木橡胶。
本发明的效果和益处是：结构紧凑、工艺简单，解决了水声信标的整体结构形式以及密封、耐压与耐冲击的问题。主要用于小型圆柱形水声信标装置。
附图说明
附图1是小型圆柱形水声信标装置装配图。
图中：1O形圈；2电池盖组件；3电池盖端橡胶垫；4干电池；5电池减震垫；6信标体；7电池端橡胶垫；8换能器端橡胶垫；9下部塑料垫圈；10橡木垫圈；11压电陶瓷环；12电路模块组件；13上部塑料垫圈；14电极盖端橡胶垫；15电极盖组件。图中所示的黑色区域为灌封的透声橡胶。
附图2是电极盖组件装配图。
图中：16电极盖；17电极盖绝缘贴膜；18电极绝缘套；19电极；20绝缘子。图中所示的黑色区域为灌封的环氧树脂胶。
附图3是电池盖组件装配图。
图中：21电池盖；22电池盖弹簧；23电池盖绝缘贴膜。
附图4是电路模块组件结构示意图。
图中：24电池端弹簧；25电路模块；26电极盖端弹簧。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
电极盖组件15的装配。按附图2所示，把两个电极绝缘套18分别安装到电极盖16的两端，再安装电极19，最后再粘贴上电极盖绝缘贴膜17；在附图2所示的黑色区域灌注环氧树脂胶，然后安装绝缘子20，清理多余的环氧树脂胶。
压电陶瓷环11的硫化。利用专用压电陶瓷环11居中定位工具按顺序把换能器端橡胶垫8、下部塑料垫圈9、橡木垫圈10、压电陶瓷环11、橡木垫圈10、上部塑料垫圈13安装到信标体6内部加工有螺纹刀痕的圆柱孔里；在附图1中所示的黑色区域灌注透声橡胶，固化后拆下居中定位工具。
利用专用工具把电路模块25利用绝缘灌封橡胶进行灌封；固化完成后把电池端弹簧24和电极盖端弹簧26焊接在电路模块25的两端焊盘上，如附图4所示。
按附图1所示位置安装电路模块组件12，把电路模块组件12与信标体6内部圆柱面通过弹性密封胶进行粘接。
把电极盖组件15的电极盖16的O形圈沟槽内安装O形圈1并在信标体6内部密封面及O形圈1上均匀涂抹真空脂，利用专用电极盖组件安装工具把电极盖组件15拧紧在信标体6上，如附图1所示。
按附图1所示安装电池端橡胶垫7，在电池端橡胶垫7与信标体6筋格端面相接触的端面涂抹801氯丁胶，把电池减震垫5卷在干电池4上后塞入信标体6内孔。
把电池盖组件2的电池盖21的O形圈沟槽内安装O形圈1并在信标体6内部密封面及O形圈1上均匀涂抹真空脂，利用专用电池盖组件安装工具把电池盖组件2拧紧在信标体6上，如附图1所示。

Claims (1)

1.一种小型圆柱形水声信标装置，由两个O形圈(1)，电池盖组件(2)，电池盖端橡胶垫(3)，干电池(4)，电池减震垫(5)，信标体(6)，电池端橡胶垫(7)，换能器端橡胶垫(8)，下部塑料垫圈(9)，两个橡木垫圈(10)，压电陶瓷环(11)，电路模块组件(12)，上部塑料垫圈(13)，电极盖端橡胶垫(14)，电极盖组件(15)组成，其中电极盖组件(15)由电极盖(16)，电极盖绝缘贴膜(17)，两个电极绝缘套(18)，电极(19)，绝缘子(20)组成，电池盖组件(2)由电池盖(21)，电池盖弹簧(22)，电池盖绝缘贴膜(23)组成，电路模块组件(12)由电池端弹簧(24)，电路模块(25)，电极盖端弹簧(26)组成，其特征在于：水声信标的电极盖组件(15)和电池盖组件(2)通过细牙螺纹安装在信标体(6)两端，电极盖(16)和电池盖(21)有O形圈沟槽，分别通过O形圈(1)与信标体(6)进行径向密封；信标体(6)内侧圆柱面通过中部的筋格分隔成两个部分，一侧按顺序安装换能器端橡胶垫(8)、下部塑料垫圈(9)、橡木垫圈(10)、压电陶瓷环(11)、橡木垫圈(10)、上部塑料垫圈(13)、电路模块组件(12)，另一侧安装电池端橡胶垫(7)、干电池(4)和电池减震垫(5)；在换能器端橡胶垫(8)、下部塑料垫圈(9)、橡木垫圈(10)、压电陶瓷环(11)、橡木垫圈(10)、上部塑料垫圈(13)与信标体(6)内侧圆柱面之间利用透声橡胶进行灌封；电路模块组件(12)的电路模块(25)小直径端安装在压电陶瓷环(11)内孔里，大直径端一侧端面与上部塑料垫圈(13)相接触；电路模块组件(12)与信标体(6)内部圆柱面通过弹性密封胶进行粘接；信标体(6)内侧安装压电陶瓷环(11)一侧的内部圆柱面加工成螺纹刀痕；电池盖(21)内侧设计有T形槽，电池盖弹簧(22)安装在T形槽内；在电池盖(21)外侧端面上设计有两个盲孔；电极盖组件(15)的电极(19)与电极盖(16)之间采用环氧树脂胶进行填充密封；在电极盖(16)两侧各安装一个电极绝缘套(18)；电极盖(16)内侧有电极盖绝缘贴膜(17)；绝缘子(20)外侧端部外形为球面，内侧端部设计有倒钩形结构；电极盖(16)外侧端部设计有安装和定位绝缘子(20)的阶梯孔；电路模块组件(12)的电极盖端弹簧(26)和电池端弹簧(24)分别焊接在电路模块(25)大直径的端部平面和小直径的端部平面的焊盘上；电路模块(25)利用绝缘灌封胶进行灌封；电路模块组件(12)的电极盖端弹簧(26)与电极盖组件(15)内侧的电极(19)相接触，电池端弹簧(24)与干电池(4)的正极相接触；分别在电池盖(21)内侧与干电池(4)之间、电极盖(16)内侧与电路模块(25)之间安装有电池盖端橡胶垫(3)和电极盖端橡胶垫(14)；在干电池(4)圆柱面外侧安装有长方形橡胶材质的电池减震垫(5)。
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