CN113433535A - 一种适用于无人艇的声呐换能器舱 - Google Patents

一种适用于无人艇的声呐换能器舱 Download PDF

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Abstract

一种适用于无人艇的声呐换能器舱，涉及声呐领域。适用于无人艇的声呐换能器舱包括可安装于无人艇底部的声呐换能器舱体，声呐换能器舱体底面的中轴线上设有间隔布置的第一声呐安装槽、第二声呐安装槽、第三声呐安装槽及分别通过转换法兰固定于第一声呐安装槽、第二声呐安装槽、第三声呐安装槽的浅剖声呐换能器、多波束声呐换能器和超短基线跟踪声呐换能器，声呐换能器舱体的两侧分别连接有位于浅剖声呐换能器和多波束声呐换能器之间的侧扫声呐换能器，浅剖声呐换能器和超短基线跟踪声呐换能器设于无人艇艏部和艉部下方。适用于无人艇的声呐换能器舱将多种水声测量设备的声呐换能器进行集成布置，可以改善无人艇外观，减少气泡对声呐换能器的影响。

Description

一种适用于无人艇的声呐换能器舱
技术领域
本申请涉及无人艇领域，具体而言，涉及一种适用于无人艇的声呐换能器舱。
背景技术
用于海洋探测的无人艇一般都配有多波束声呐、侧扫声呐和浅剖声呐等多型水声测量设备用于探测海底的三维地形、地貌图像和沉积物分布信息，同时无人艇还会装配超短基线跟踪声呐来为艇载水下机器人(ROV)在水下作业时提供水声定位信息。
但是由于无人艇吨位较小且需避开艇艉机械噪声和推进器噪声的影响，导致无人艇的艇底可用于布置声呐换能器的空间有限，当存在多个声呐换能器时，若不考虑总体集成设计，声呐换能器扰动的流场会造成相互干扰，且零散的布置声呐换能器会影响到无人艇的外观和流体性能。同时，无人艇的吃水深度较浅，声呐换能器若直接布置在艇底则极易受海面气泡的影响，当大量气泡流向声呐换能器底部时，气泡会吸收、反射甚至阻隔声波的传播，导致声呐换能器无法正常工作，从而降低水声测量设备的性能。
发明内容
本申请的目的在于提供一种适用于无人艇的声呐换能器舱，其将多种水声测量设备的声呐换能器进行集成布置，可以改善无人艇外观，减少气泡对声呐换能器的影响，降低声呐换能器扰动的流场造成的相互干扰，提升水声测量设备的性能。
本申请的实施例是这样实现的：
本申请实施例提供一种适用于无人艇的声呐换能器舱，其包括可固定于无人艇底部的声呐换能器舱体，声呐换能器舱体底面的中轴线上设有间隔布置的第一声呐安装槽、第二声呐安装槽和第三声呐安装槽，第一声呐安装槽、第二声呐安装槽和第三声呐安装槽底壁分别通过转换法兰固定连接有浅剖声呐换能器、多波束声呐换能器和超短基线跟踪声呐换能器，声呐换能器舱体的两侧分别连接有侧扫声呐换能器，浅剖声呐换能器和超短基线跟踪声呐换能器分别设于无人艇艏部和艉部下方，侧扫声呐换能器位于浅剖声呐换能器和多波束声呐换能器之间。
在一些可选的实施方案中，声呐换能器舱体靠近无人艇艏部一端端面的上部向内收缩形成艏部倾斜面，艏部倾斜面与无人艇底面呈30-60°布置。
在一些可选的实施方案中，声呐换能器舱体靠近无人艇艉部一端端面的上部向外扩张形成艉部倾斜面，艉部倾斜面与无人艇底面呈30-60°布置。
在一些可选的实施方案中，声呐换能器舱体两侧的至少一部分向内收缩形成侧部倾斜面，侧扫声呐换能器安装于侧部倾斜面上，侧部倾斜面与声呐换能器舱体底面的夹角为100-120°。
在一些可选的实施方案中，侧扫声呐换能器和声呐换能器舱体侧部的侧部倾斜面共形布置。
在一些可选的实施方案中，第一声呐安装槽、第二声呐安装槽和第三声呐安装槽分别连接有与声呐换能器舱体底面共形的保护面板，浅剖声呐换能器、多波束声呐换能器和超短基线跟踪声呐换能器的声呐换能器收发阵面分别穿过对应保护面板后伸入水中。
本申请的有益效果是：本实施例提供的适用于无人艇的声呐换能器舱包括可固定于无人艇底部的声呐换能器舱体，声呐换能器舱体底面的中轴线上设有间隔布置的第一声呐安装槽、第二声呐安装槽和第三声呐安装槽，第一声呐安装槽、第二声呐安装槽和第三声呐安装槽底壁分别通过转换法兰固定连接有浅剖声呐换能器、多波束声呐换能器和超短基线跟踪声呐换能器，声呐换能器舱体的两侧分别连接有侧扫声呐换能器，浅剖声呐换能器和超短基线跟踪声呐换能器分别设于无人艇艏部和艉部下方，侧扫声呐换能器位于浅剖声呐换能器和多波束声呐换能器之间。本实施例提供的适用于无人艇的声呐换能器舱将多种水声测量设备的声呐换能器进行集成布置，可以改善无人艇外观，减少气泡对声呐换能器的影响，降低声呐换能器扰动的流场造成的相互干扰，提升水声测量设备的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的适用于无人艇的声呐换能器舱固定于无人艇底部侧视时的局部结构剖视图；
图2为本申请实施例提供的适用于无人艇的声呐换能器舱的局部结构俯视图；
图3为沿图1中A-A剖面线的剖视图；
图4为沿图1中B-B剖面线的剖视图；
图5为沿图1中C-C剖面线的剖视图；
图6为沿图1中D-D剖面线的剖视图。
图中：100、无人艇；110、声呐换能器舱体；111、艏部倾斜面；112、艉部倾斜面；120、第一声呐安装槽；130、第二声呐安装槽；140、第三声呐安装槽；150、转换法兰；160、浅剖声呐换能器；170、多波束声呐换能器；180、超短基线跟踪声呐换能器；190、侧扫声呐换能器；200、电缆托架；210、电缆；220、电缆管；230、保护面板。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以下结合实施例对本申请的适用于无人艇的声呐换能器舱的特征和性能作进一步的详细描述。
如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本申请实施例提供一种适用于无人艇的声呐换能器舱，其包括可固定于无人艇100底部的声呐换能器舱体110，声呐换能器舱体110安装于无人艇100的前中部距离无人艇100艏部距离为艇长1/3处，声呐换能器舱体110底面的中轴线上设有间隔布置的第一声呐安装槽120、第二声呐安装槽130和第三声呐安装槽140，第一声呐安装槽120、第二声呐安装槽130和第三声呐安装槽140底壁分别通过螺栓连接有可拆卸的转换法兰150，三个转换法兰150的底部分别固定连接有浅剖声呐换能器160、多波束声呐换能器170和超短基线跟踪声呐换能器180，第一声呐安装槽120、第二声呐安装槽130和第三声呐安装槽140分别连接有与声呐换能器舱体110底面共形的保护面板230，浅剖声呐换能器160、多波束声呐换能器170和超短基线跟踪声呐换能器180的声呐换能器收发阵面分别穿过对应保护面板230后伸入水中。
声呐换能器舱体110的两侧分别连接有侧扫声呐换能器190，浅剖声呐换能器160和超短基线跟踪声呐换能器180分别设于无人艇100艏部和艉部下方，侧扫声呐换能器190位于浅剖声呐换能器160和多波束声呐换能器170之间。声呐换能器舱体110靠近无人艇100艏部一端端面的上部向内收缩形成艏部倾斜面111，艏部倾斜面111与无人艇100底面呈60°角布置，声呐换能器舱体110靠近无人艇100艉部一端端面的上部向外扩张形成艉部倾斜面112，艉部倾斜面112与无人艇100底面呈45°角布置，声呐换能器舱体110的两侧向内收缩形成侧部倾斜面，侧扫声呐换能器190安装于侧部倾斜面上，侧部倾斜面与声呐换能器舱体110底面的夹角为120°；其中，声呐换能器舱体110顶面一侧设置有电缆托架200，电缆托架200上固定敷设有一端分别与侧扫声呐换能器190，浅剖声呐换能器160、超短基线跟踪声呐换能器180和侧扫声呐换能器190一一对应连接的电缆210，电缆210的另一端分别穿过无人艇100内设置的电缆管220后伸入至无人艇100内连接对应设备，电缆管220内填塞有防水的填料函，电缆管220顶端的高度高于水线高度。
本实施例提供的适用于无人艇的声呐换能器通过设置安装于无人艇100底部的下挂式声呐换能器舱体110，并在声呐换能器舱体110底面的中轴线上设有间隔布置的第一声呐安装槽120、第二声呐安装槽130和第三声呐安装槽140，在第一声呐安装槽120、第二声呐安装槽130和第三声呐安装槽140底壁分别通过螺栓连接有可拆卸的转换法兰150，进而利用三个转换法兰150的底部分别固定连接浅剖声呐换能器160、多波束声呐换能器170和超短基线跟踪声呐换能器180，从而将浅剖声呐换能器160、多波束声呐换能器170和超短基线跟踪声呐换能器180集成布置于声呐换能器舱体110内，从而利用声呐换能器舱体110有效的改善无人艇100的外观并减少无人艇100移动时产生的气泡对声呐换能器的影响，同时分别在第一声呐安装槽120、第二声呐安装槽130和第三声呐安装槽140内安装不同的声呐换能器，能够降低声呐换能器之间扰动的流场造成的相互干扰，提升水声测量设备的测量性能；使用转换法兰150将连接浅剖声呐换能器160、多波束声呐换能器170和超短基线跟踪声呐换能器180固定于底部，能够避免直接将声呐换能器安装于无人艇100底部时开孔，便于设备安装和后期维护。
其中。第一声呐安装槽120、第二声呐安装槽130和第三声呐安装槽140分别连接有与声呐换能器舱体110底面共形的保护面板230，能够利用保护面板230盖住第一声呐安装槽120、第二声呐安装槽130和第三声呐安装槽140，保证声呐换能器舱体110底部的流体学性能，同时浅剖声呐换能器160、多波束声呐换能器170和超短基线跟踪声呐换能器180的声呐换能器收发阵面分别穿过对应保护面板230后伸入水中也能够保证换能器正常工作。
声呐换能器舱体110靠近无人艇100艏部一端端面的上部向内收缩形成艏部倾斜面111，艏部倾斜面111与无人艇100底面呈60°角布置，能够减少无人艇100移动过程中水的阻力，提高无人艇100快速移动性能，并可以消减无人艇100表面流线进入换能器表面的数量，改善无人艇100航行过程中海面气泡卷入底部声呐换能器表面影响作业；声呐换能器舱体110靠近无人艇100艉部一端端面的上部向外扩张形成艉部倾斜面112，艉部倾斜面112与无人艇100底面呈45°角布置，能够使声呐换能器舱体110艉部与无人艇100尾部连接处形成平滑的曲线，避免在无人艇100移动过程中产生过多的气泡影响声呐换能器工作；声呐换能器舱体110的两侧向内收缩形成侧部倾斜面，侧扫声呐换能器190安装于侧部倾斜面上，侧部倾斜面与声呐换能器舱体110底面的夹角为120°，一方面能够避免声呐换能器舱体110底部的浅剖声呐换能器160、多波束声呐换能器170和超短基线跟踪声呐换能器180对侧扫声呐换能器190工作过程造成影响，另一方面也能够减小无人艇100航行过程中扰动的流场对多波束声呐换能器170造成影响。
在其他可选的实施方案中，侧扫声呐换能器190和声呐换能器舱体110侧部的侧部倾斜面共形布置，使侧扫声呐换能器190的外表面与声呐换能器舱体110侧部贴合形成平滑的表面，从而避免无人艇100航行过程中扰动的流场对多波束声呐换能器170造成影响。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (6)

1.一种适用于无人艇的声呐换能器舱，其特征在于，其包括可固定于无人艇底部的声呐换能器舱体，所述声呐换能器舱体底面的中轴线上设有间隔布置的第一声呐安装槽、第二声呐安装槽和第三声呐安装槽，所述第一声呐安装槽、所述第二声呐安装槽和所述第三声呐安装槽底壁分别通过转换法兰固定连接有浅剖声呐换能器、多波束声呐换能器和超短基线跟踪声呐换能器，所述声呐换能器舱体的两侧分别连接有侧扫声呐换能器，所述浅剖声呐换能器和所述超短基线跟踪声呐换能器分别设于所述无人艇艏部和艉部下方，所述侧扫声呐换能器位于所述浅剖声呐换能器和所述多波束声呐换能器之间。
2.根据权利要求1所述适用于无人艇的声呐换能器舱，其特征在于，所述声呐换能器舱体靠近所述无人艇艏部一端端面的上部向内收缩形成艏部倾斜面，所述艏部倾斜面与所述无人艇底面呈30-60°布置。
3.根据权利要求1所述适用于无人艇的声呐换能器舱，其特征在于，所述声呐换能器舱体靠近所述无人艇艉部一端端面的上部向外扩张形成艉部倾斜面，所述艉部倾斜面与所述无人艇底面呈30-60°布置。
4.根据权利要求1所述适用于无人艇的声呐换能器舱，其特征在于，所述声呐换能器舱体两侧的至少一部分向内收缩形成侧部倾斜面，所述侧扫声呐换能器安装于所述侧部倾斜面上，所述侧部倾斜面与所述声呐换能器舱体底面的夹角为100-120°。
5.根据权利要求4所述适用于无人艇的声呐换能器舱，其特征在于，所述侧扫声呐换能器和所述声呐换能器舱体侧部的侧部倾斜面共形布置。
6.根据权利要求1所述适用于无人艇的声呐换能器舱，其特征在于，所述第一声呐安装槽、所述第二声呐安装槽和所述第三声呐安装槽分别连接有与所述声呐换能器舱体底面共形的保护面板，所述浅剖声呐换能器、所述多波束声呐换能器和所述超短基线跟踪声呐换能器的声呐换能器收发阵面分别穿过对应所述保护面板后伸入水中。
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