CN109239695A - 一种耐超高静水压球形水听器 - Google Patents

一种耐超高静水压球形水听器 Download PDF

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赵双
董铭锋
吴进帆
刘鹏
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Abstract

本发明公开了一种耐超高静水压球形水听器，主要包括半球形压电元件等，两个半球形压电元件分别粘接在两个钛合金圆环上并粘接拼成一个整球，半球形压电元件上连接导线，半球形压电元件内腔硫化有内腔硫化橡胶用于防水，半球形压电元件下端粘在非金属支撑结构上，非金属支撑结构下端连接螺杆，螺杆下端连接基座，基座与其他结构设备连接，水听器外硫化橡胶实现防水。本发明巧妙设置海水进入压电小球内部的通道，利用溢流式原理，用海水实现压力平衡，解决了传统球形标准水听器无法承受过高静水压力问题，保证水听器在各深度均能正常工作，为深海探测、载人和非载人深潜器的发展提供技术支持，适用范围广泛。

Description

一种耐超高静水压球形水听器
技术领域
本发明涉及海洋技术的领域，具体涉及一种耐超高静水压球形水听器。
背景技术
海洋蕴藏着丰富的资源，随着技术和经济的发展，人类对深海的探测和深海资源的开发越来越感兴趣，为获得精准的深海测绘信息，提高深海通讯能力具有重要的战略意义。
2012年3月美国好莱坞著名导演詹姆斯-卡梅隆独自乘坐潜艇“深海挑战者”号，下潜10924米，探底西太平洋马里亚纳海沟。随着深度增加压力迅速上升，在最深处，每平方厘米的压力超过10000N，换能器必须能承受如此大压力。目前主要通过平衡压力，实现深工作。换能器主要有溢流式拼镶圆环换能器和充油式，通过平衡压电元件内外压差，避免元件损坏，保证换能器正常工作。
球形水听器，结构中心对称，水平无指向性，垂直探测范围大，工作频带内灵敏度比较平坦，常用作接收水听器，在探测、通讯和预警等领域有较广泛的应用，也常被用作标准水听器，用于校准和计量，但工作深度有限。中船重工西安东仪科工集团有限公司，王振中等人，提出充油的方法，平衡内外压力，提高工作深度，但未说明具体工作水深，该方法优点是内压随着深度增加，外压增大，腔体变小，而同步升高，与外压达到平衡，缺点是工艺复杂，存在油泄露的隐患。中科院声学所戴郁郁，通过在压电小球外侧灌注环氧的方法，实现了水听器深水工作，但未说明具体水深。同时，在另一个专利中还介绍了戴郁郁一款由两个半球拼成整球的深水换能器，同样未说明具体工作深度。优点是没有油泄露的隐患，但灵敏度会明显降低。715所刘强，采用增加压电陶瓷厚度和压电小球半径的措施，实现了6000米正常工作。
目前715所已形成系列球形水听器，占据大量市场份额，常用的20型水听器，一般工作深度不超过2000米。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种耐超高静水压球形水听器。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：这种耐超高静水压球形水听器，主要包括半球形压电元件、钛合金圆环、导线、内腔硫化橡胶、非金属支撑结构、螺杆、基座、外层硫化橡胶、绝缘橡胶，两个半球形压电元件分别粘接在两个钛合金圆环上并粘接拼成一个整球，粘接面垫绝缘橡胶去耦并绝缘，半球形压电元件上连接导线，半球形压电元件内腔硫化有内腔硫化橡胶用于防水，半球形压电元件下端粘在非金属支撑结构上，非金属支撑结构下端连接螺杆，螺杆下端连接基座，基座与其他结构设备连接，整个水听器结构外部硫化有外层硫化橡胶封装实现防水。
所述两个钛合金圆环上各有四个直径1mm半圆形出水孔和一个出线孔，两个钛合金圆环粘接形成四个直径1mm通孔自由进出海水实现压力平衡，通孔的位置根据水听器安装角度调整。
所述导线从出线孔中穿出，并穿过非金属支撑结构、螺杆和基座中间的孔引出。
所述半球形压电元件为压电陶瓷。
所述外层硫化橡胶在钛合金圆环出水孔位置同样有海水通道。
所述水听器在任意深度自动压力平衡，耐压120MPa。
本发明的有益效果为：本发明巧妙设置海水进入压电小球内部的通道，利用溢流式原理，用海水实现压力平衡，解决了传统球形标准水听器无法承受过高静水压力问题，保证水听器在各深度均能正常工作，为深海探测、载人和非载人深潜器的发展提供技术支持，是深入探索深海领域的重要步骤，其可安装于任何水下平台，适用范围广泛。
附图说明
图1为本发明的外部结构示意图。
图2为本发明的内部结构示意图。
图3为本发明的钛合金圆环结构示意图。
附图标记说明：半球形压电元件1、钛合金圆环2、导线3、内腔硫化橡胶4、非金属支撑结构5、螺杆6、基座7、外层硫化橡胶8、绝缘橡胶9、出水孔10、出线孔11。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细的介绍：
实施例：如附图所示，这种耐超高静水压球形水听器，主要包括半球形压电元件1、钛合金圆环2、导线3、内腔硫化橡胶4、非金属支撑结构5、螺杆6、基座7、外层硫化橡胶8、绝缘橡胶9，两个半球形压电元件1分别粘接在两个钛合金圆环2上并粘接拼成一个整球，粘接面垫绝缘橡胶9去耦并绝缘，半球形压电元件1上连接导线3，半球形压电元件1内腔硫化有内腔硫化橡胶4用于防水，半球形压电元件1下端粘在非金属支撑结构5上，非金属支撑结构5下端通过螺纹连接金属螺杆6，螺杆6下端连接基座7，基座7与其他结构设备连接，适用于多种平台，整个水听器结构外部硫化有外层硫化橡胶8封装实现防水。
所述两个钛合金圆环2上各有四个直径1mm半圆形出水孔10和一个出线孔11，两个钛合金圆环2粘接形成四个个直径1mm通孔自由进出海水实现压力平衡，通孔的位置根据水听器安装角度调整。
所述导线3从出线孔11中穿出，并穿过非金属支撑结构5、螺杆6和基座7中间的孔引出。
所述半球形压电元件1为压电陶瓷。
所述外层硫化橡胶8在钛合金圆环2出水孔10位置同样有海水通道。
所述水听器在任意深度自动压力平衡，耐压120MPa。
耐超高静水压水听器为了克服超大压力、提高结构强度、增加耐压结构，其平衡内外压力差是有效的途径。本发明利用压力平衡原理，让海水自由进出球形水听器的内腔，实现压力实时动态平衡。
本发明具体实施步骤：
1、半球形压电元件1和钛合金圆环2粘接并粘接面粘绝缘橡胶9；
2、半球形压电元件1的压电陶瓷焊接内部导线3，然后粘接在钛合金圆环2的绝缘橡胶9上，导线3从出线孔11引出；
3、半球形压电元件1内腔防水硫化；
4、两只完成内腔防水硫化的半球形压电元件1粘接成一个整球，两个钛合金圆环2拼接在一起，形成四个直径1mm通孔；
5、非金属支撑结构5通过螺纹拧在螺杆6上，螺杆6通过螺纹拧在基座7上；
6、半球形压电元件1正负极的导线3穿过非金属支撑结构5、螺杆6和基座7中间的孔引出，粘接后的整球用胶粘在非金属支撑结构5上，测量该状态水听器导纳和电容并记录；
7、粘接完成的结构放入硫化模具，硫化封装，耐超高静水压球形水听器完成。
可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种耐超高静水压球形水听器，其特征在于：主要包括半球形压电元件(1)、钛合金圆环(2)、导线(3)、内腔硫化橡胶(4)、非金属支撑结构(5)、螺杆(6)、基座(7)、外层硫化橡胶(8)、绝缘橡胶(9)，两个半球形压电元件(1)分别粘接在两个钛合金圆环(2)上并粘接拼成一个整球，粘接面垫绝缘橡胶(9)去耦并绝缘，半球形压电元件(1)上连接导线(3)，半球形压电元件(1)内腔硫化有内腔硫化橡胶(4)用于防水，半球形压电元件(1)下端粘在非金属支撑结构(5)上，非金属支撑结构(5)下端连接螺杆(6)，螺杆(6)下端连接基座(7)，整个水听器结构外部硫化有外层硫化橡胶(8)封装实现防水。
2.根据权利要求1所述的耐超高静水压球形水听器，其特征在于：所述两个钛合金圆环(2)上各有四个直径1mm半圆形出水孔(10)和一个出线孔(11)，两个钛合金圆环(2)粘接形成四个直径1mm通孔自由进出海水实现压力平衡，通孔的位置根据水听器安装角度调整。
3.根据权利要求1所述的耐超高静水压球形水听器，其特征在于：所述导线(3)从出线孔(11)中穿出，并穿过非金属支撑结构(5)、螺杆(6)和基座(7)中间的孔引出。
4.根据权利要求1所述的耐超高静水压球形水听器技术，其特征在于：所述半球形压电元件(1)为压电陶瓷。
5.根据权利要求1所述的耐超高静水压球形水听器，其特征在于：所述外层硫化橡胶(8)在钛合金圆环(2)出水孔(10)位置同样有海水通道。
6.根据权利要求1所述的耐超高静水压球形水听器，其特征在于：所述水听器在任意深度自动压力平衡，耐压120MPa。
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