CN110420824A

CN110420824A - 一种水下声源

Info

Publication number: CN110420824A
Application number: CN201910664352.XA
Authority: CN
Inventors: 符益知; 于海浩; 张翼
Original assignee: Changsha Golden Sin Defense Technology Co Ltd
Current assignee: Changsha Golden Sin Defense Technology Co Ltd
Priority date: 2019-07-23
Filing date: 2019-07-23
Publication date: 2019-11-08
Anticipated expiration: 2039-07-23
Also published as: CN110420824B

Abstract

一种水下声源，包括气囊腔腔体（1）；与气囊腔腔体（1）连接的后挡板（2）；与气囊腔腔体（1）连接的气囊（3）；与气囊腔腔体（1）连接的隔板（4）；与隔板（4）连接的振动腔筒体（5）；与振动腔筒体（5）连接的前挡板（13）；与隔板（4）连接的直线轴承（6）；与直线轴承连接的中心轴（7）；与中心轴连接的线圈套（8）；位于线圈套（8）内的圆柱形磁路块（9）；位于圆柱形磁路块（9）远离隔板（4）一侧的磁铁（10）；位于磁铁（10）远离隔板（4）一侧的圆饼型磁路块（11）；位于线圈套（8）外侧的环形磁路块（12）；与中心轴连接的辐射腔腔体（14）和辐射板（15）；中心轴具有将气囊与辐射腔（16）连通的通孔（704）。

Description

一种水下声源

技术领域

本发明涉及声波发射技术领域，尤其涉及一种水下声源。

背景技术

随着现代科学技术的发展，人们感知世界的方式愈来愈多样化、精准化，声、光、电、磁、机械、微电子、量子等技术的发展使得一个全新的、立体的信息交互世界呈现在我们眼前。目前水中的信息交互仍以声信号交互为主，在水声探测、海洋地质勘探、水中目标模拟等许多领域，需要提供甚低频、宽频带的水下声源，以作为探测目标或者作为测试声源，对水声水听器、接收阵进行性能测量与性能标定。其对声源一般提出了如下要求：工作频带宽，频率下限尽量低、频率上限尽量高，如200Hz～2000Hz；水平辐射全向无方向性，如起伏不超过3dB；辐射信号声源级满足一般测量所需的信噪比，如超过160dB；阻抗、发送电压或电流响应平坦，如起伏不超过10dB，易于实现宽带复杂信号辐射；工作深度适应范围宽，如5m～100m；尺寸小、质量轻，如直径小于500mm、质量低于100kg，便于运输、安装。

水下发射换能器作为声信号产生的基础部件，对于水下目标模拟、探测往往起着至关重要的作用。CN 102075828 A于2011年05月25日公开了一种水下甚低频宽带声源，该水下甚低频宽带声源，换能器由换能器外壳、振动组件、导向组件、支撑与密封组件、磁路组件、密封与电气接口组成；所述的换能器外壳由前段壳体、中段壳体、后段壳体组成，前段壳体、中段壳体为两端开口的圆柱形，后段壳体为一端开口、一端有盖板的圆柱形；所述的前段壳体、中段壳体、后段壳体的开口端部加工径向“O”型圈槽、端向密封用槽；其之间通过金属螺钉、“O”型密封圈进行刚性连接、密封；所述的支撑与密封组件由前支撑件、中支撑件、气囊部分组成；所述的前支撑件内边缘与所述的辐射端块相连，所述的前支撑件外边缘与所述的前段壳体相连；所述的中支撑件与所述的磁路组件中磁路外周段块通过螺钉相连以安装定位；所述的中支撑件与所述的前导向件、中导向件通过螺钉相连，对所述的前导向件、中导向件相连进行安装定位；所述的气囊安装在所述的换能器外壳中后段壳体内部，边缘安装在中段壳体、后段壳体之间的密封槽内；当换能器在空气中装配完成后，内部构成的气腔由所述的磁路组件分割成前、后两个腔体，两腔体内气体相互沟通。

为适应当前声呐探测技术向低频发展的趋势，在水声发射换能器研制上出现了溢流式压电式换能器、多模弯张换能器、动圈式发射换能器等多种类型发射换能器。溢流式压电发射换能器为实现低频率发射需要较大体积的液腔，对于200Hz以下的甚低频信号发射较难实现；多模弯张发射换能器对于低频信号的发射同样需要较大的体积空间；而动圈式发射换能器根据其工作原理较容易实现低频、甚低频复杂宽带信号的辐射，其体积主要受工作深度和静水压力平衡方式影响。目前对于水下声源的工作深度一般要求为5-100m，静水压平衡方式分为主、被动气体补偿以及液压平衡方式。主动气体补偿方式是利用压力传感器对动圈外部压力进行监测，同时电路控制高压储气罐对压力进行补偿，该方式会增加声源系统的复杂性不利于声源的小型化以及多应用平台的发展。被动气体补偿方式是利用外接气囊袋做压力补偿，使得动圈内空气压力与动圈外静水压力一致，该方式简单易行，但要满足100m的工作水深则使得外接气囊袋的体积大大增加，不便于声源的小型化发展。液压平衡装置，一般采取向动圈内部填充液体的方式来达到压力平衡，该方式会对声源的声学特性产生一定影响，因此一般在5-100m的工作深度范围内较少使用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种被动气体补偿动圈式声源，满足目标模拟、探测的低频化，小型化，多平台化的需求。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种水下声源，包括气囊腔腔体；与所述气囊腔腔体的一端连接的后挡板；位于所述气囊腔腔体内、与气囊腔腔体开口端连接的气囊；与所述气囊腔腔体连接的隔板；第一端与所述隔板连接的振动腔筒体；与所述振动腔筒体的另一端连接的前挡板；与所述隔板连接的直线轴承；一端与所述直线轴承连接的中心轴；与所述中心轴连接的线圈套；位于所述线圈套内的圆柱形磁路块；位于所述圆柱形磁路块远离隔板一侧的磁铁；位于所述磁铁远离隔板一侧的圆饼型磁路块；位于所述线圈套外侧的环形磁路块；位于所述圆饼型磁路块远离隔板一侧、与所述中心轴连接的辐射腔腔体；位于所述辐射腔腔体开口处、与所述中心轴另一端连接的辐射板；所述中心轴具有将气囊与辐射腔连通的通孔。

作为本发明的进一步改进方案，本发明提供的水下声源，所述中心轴安装辐射板端具有与所述通孔连通的扩大腔；与所述扩大腔和辐射腔连通的T型孔；轴向螺纹安装孔；辐射板通过螺钉与中心轴连接。

作为本发明的进一步改进方案，本发明提供的水下声源，所述线圈套通过两个弹片与环形磁路块连接。

作为本发明的进一步改进方案，本发明提供的水下声源，辐射腔腔体与辐射板之间具有密封机构；所述密封机构包括位于辐射腔腔体与辐射板之间的橡胶密封板，与所述辐射腔腔体连接的第一压环，与所述辐射板连接的第二压环；所述辐射腔腔体与中心轴连接处还设有第一密封圈；所述辐射腔腔体与振动腔筒体之间设有第二密封圈。

作为本发明的进一步改进方案，本发明提供的水下声源，所述振动腔筒体与隔板之间具有第三密封圈，隔板与中心轴连接处还设有第四密封圈。

本发明提供的技术方案，振动腔为独立的密封腔体，辐射腔通过中心轴与气囊连通，气囊仅仅只需要为辐射腔以及中心轴的中孔提供压力补偿，无需为振动腔提供压力补偿，所以，气囊体积可以大幅度缩小，水下声源整体体积也得到了大幅度的减小。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为实施例水下声源的俯视结构示意图；

图2为图1的A—A向结构原理示意图；

图3为实施例水下声源的中心轴的结构原理示意图；

图4为图3的中心轴剖视结构原理示意图；

图5为图4中的Ⅲ部放大图；

图6为实施例水下声源的辐射腔结构原理示意图；

图7为图6的Ⅰ部放大图；

图8为图6的Ⅱ部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至图8所示的水下声源，包括气囊腔腔体1，与气囊腔腔体1的一端连接的后挡板2，位于气囊腔腔体1内、与气囊腔腔体1开口端连接的气囊3，与气囊腔腔体1连接的隔板4，第一端与隔板4连接的振动腔筒体5，与振动腔筒体5的另一端连接的前挡板13，与隔板4连接的直线轴承6，一端与直线轴承6连接的中心轴7，与中心轴7连接的线圈套8；位于线圈套8内的圆柱形磁路块9，位于圆柱形磁路块9远离隔板4一侧的磁铁10，位于磁铁10远离隔板4一侧的圆饼型磁路块11，位于线圈套8外侧的环形磁路块12，位于圆饼型磁路块11远离隔板4一侧、与中心轴7连接的辐射腔腔体14，位于辐射腔腔体14开口处、与中心轴7另一端连接的辐射板15，中心轴7具有将气囊与辐射腔16连通的通孔704。

在前述方案的基础上，可选地，本发明提供的水下声源，中心轴7安装辐射板15端具有与通孔704连通的扩大腔701，与扩大腔701和辐射腔16连通的T型孔702，轴向螺纹安装孔703，辐射板15通过螺钉与中心轴7连接。

在前述方案的基础上，可选地，本发明提供的水下声源，线圈套8通过两个弹片17与环形磁路块12连接。

在前述方案的基础上，可选地，本发明提供的水下声源，辐射腔腔体14与辐射板15之间具有密封机构；所述密封机构包括位于辐射腔腔体14与辐射板15之间的橡胶密封板19，与辐射腔腔体14连接的第一压环18，与辐射板15连接的第二压环20，辐射腔腔体14与中心轴7连接处还设有第一密封圈21，辐射腔腔体14与振动腔筒体5之间设有第二密封圈22。

在前述方案的基础上，可选地，本发明提供的水下声源，所述振动腔筒体5与隔板4之间具有第三密封圈23，隔板4与中心轴7连接处还设有第四密封圈24。

橡胶密封板19通过第一压环18固定在辐射腔腔体14上，通过第二压环20固定在辐射板15上，辐射腔腔体14中心与中心轴7之间设有第一密封圈21，辐射腔16通过中心轴7、第一密封圈21、辐射腔腔体14以及橡胶密封板19实现密封，通过中心轴7与气囊3连通。圆饼型磁路块11、环形磁路块12、磁铁10以及圆柱形磁路块9构成磁路，线圈套8通过螺钉固定在中心轴7上，线圈通交流电后，通过中心轴7带动辐射板15做上下往复运动，形成声源，弹片17提供回复力，振动腔由辐射腔腔体14、第二密封圈22、振动腔筒体5、第三密封圈23、隔板4、第四密封圈24以及中心轴7实现密封；隔板4中心近气囊3侧安装有直线轴承6，气囊3通过气囊腔腔体1压在隔板4上实现密封。振动腔为独立的密封腔体，辐射腔16通过中心轴7与气囊3连通，气囊3仅仅只需要为辐射腔16以及中心轴7的中孔提供压力补偿，无需为振动腔提供压力补偿，所以，气囊3体积可以大幅度缩小，水下声源整体体积也得到了大幅度的减小。

对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明权利要求的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种水下声源，其特征在于，包括气囊腔腔体（1）；与所述气囊腔腔体（1）的一端连接的后挡板（2）；位于所述气囊腔腔体（1）内、与气囊腔腔体（1）开口端连接的气囊（3）；与所述气囊腔腔体（1）连接的隔板（4）；第一端与所述隔板（4）连接的振动腔筒体（5）；与所述振动腔筒体（5）的另一端连接的前挡板（13）；与所述隔板（4）连接的直线轴承（6）；一端与所述直线轴承（6）连接的中心轴（7）；与所述中心轴（7）连接的线圈套（8）；位于所述线圈套（8）内的圆柱形磁路块（9）；位于所述圆柱形磁路块（9）远离隔板（4）一侧的磁铁（10）；位于所述磁铁（10）远离隔板（4）一侧的圆饼型磁路块（11）；位于所述线圈套（8）外侧的环形磁路块（12）；位于所述圆饼型磁路块（11）远离隔板（4）一侧、与所述中心轴（7）连接的辐射腔腔体（14）；位于所述辐射腔腔体（14）开口处、与所述中心轴（7）另一端连接的辐射板（15）；所述中心轴（7）具有将气囊与辐射腔（16）连通的通孔（704）。

2.根据权利要求1所述的水下声源，其特征在于，所述中心轴（7）安装辐射板（15）端具有与所述通孔（704）连通的扩大腔（701）；与所述扩大腔（701）和辐射腔（16）连通的T型孔（702）；轴向螺纹安装孔（703）；辐射板（15）通过螺钉与中心轴（7）连接。

3.根据权利要求1所述的水下声源，其特征在于，所述线圈套（8）通过两个弹片（17）与环形磁路块（12）连接。

4.根据权利要求1所述的水下声源，其特征在于，辐射腔腔体（14）与辐射板（15）之间具有密封机构；所述密封机构包括位于辐射腔腔体（14）与辐射板（15）之间的橡胶密封板（19），与所述辐射腔腔体（14）连接的第一压环（18），与所述辐射板（15）连接的第二压环（20）；所述辐射腔腔体（14）与中心轴（7）连接处还设有第一密封圈（21）；所述辐射腔腔体（14）与振动腔筒体（5）之间设有第二密封圈（22）。

5.根据权利要求1所述的水下声源，其特征在于，所述振动腔筒体（5）与隔板（4）之间具有第三密封圈（23），隔板（4）与中心轴（7）连接处还设有第四密封圈（24）。