CN117907990A - 一种收发合置的垂直接收声纳装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种收发合置的垂直接收声纳装置及其使用方法，由一套声纳湿端、一台多卷筒绞车、一台综合电子机柜、一套发射机柜组成，声纳湿端包括一垂直接收阵列、一接收拖缆、一牵引绳、一声发射阵1个和一发射拖缆；综合电子机柜具有外接电源，用于向整个装置集中供电、集中显示和控制、数据处理和存储，其分别与多卷筒绞车、接收拖缆和发射机柜连接。本发明将垂直接收阵列和声发射体上下串联，可同步或单独进行深度调整，兼顾水下目标辐射噪声测量和主动回波测量任务。
Description
技术领域：
本发明属于声纳技术领域，具体涉及一种顾水下目标辐射噪声测量和主动回波测量，在深度上可调整的垂直接收声纳装置及其使用方法。
背景技术：
声纳是利用水下声信息进行探测、识别、定位、导航和通讯系统，按装备对象可分为水面舰船的船载声纳(包括舰壳声纳、拖曳声纳)、潜艇的艇载声纳、航空声纳、便携式声纳和岸基声纳等按工作方式可分为被动声纳和主被动声纳；其中，主动声纳一般包括发射部分和接收部分，按照集合形式，分为收发分置和收发合置。垂直接收声纳装置的使用方式是：在水面舰船、浮体等平台，释放垂直接收阵列(内含一定数量的水听器)覆盖一定的水深范围，进行水下目标辐射噪声测量；另外单独布放声源至某一深度发射主动声波，使用垂直接收阵列进行回波测量。
目前，存在问题和不足如下：一是垂直接收阵列和声发射体分开，需要两套声纳湿端及其收放装置和干端数据处理系统，组成和结构复杂，成本较大；二是声发射体和垂直接收阵列需分别布放、回收和使用，操作复杂、难度大，且存在湿端干涉、碰撞等安全风险；三是收发合置声在舰壳声纳上的设计和使用技术成熟，在垂直接收声纳中尚无成熟可靠的设计和使用，尤其是实现垂直接收阵列和发射体深度的便捷调整存在困难。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是，提供一种收发合置的垂直接收声纳装置及其使用方法，该装置将垂直接收阵列和声发射体上下串联，可同步或单独进行深度调整，兼顾水下目标辐射噪声测量和主动回波测量任务。
本发明的技术解决方案是，提供一种收发合置的垂直接收声纳装置，由一套声纳湿端、一台多卷筒绞车、一台综合电子机柜、一套发射机柜组成，其中，
声纳湿端包括一垂直接收阵列、一接收拖缆、一牵引绳、一声发射阵1个和一发射拖缆；
综合电子机柜具有外接电源，用于向整个装置集中供电、集中显示和控制、数据处理和存储，其分别与多卷筒绞车、接收拖缆和发射机柜连接；
发射机柜通过发射拖缆向声发射阵提供电力，提供功率放大后的声信号，其一端与综合电子机柜连接，一端与发射拖缆连接；
声发射阵与发射拖缆连接，其上端设有一个可调整位置的定滑轮，内部布置深度传感器；
垂直接收阵列一端与牵引绳连接，另一端与接收拖缆连接；多卷筒绞车含有多个同轴且分区的卷筒，卷筒可单独释放、回收或按照特定的控制策略同步运行。
本发明通过一套声纳湿端可同时满足垂直接收和声源发射的需求，也可拆解后单独作为发射声源或垂直接收阵，提高利用效率，综合降低了成本。该装置适用于固定式平台、飞机等，对其他类型的垂直接收侦察设备适用。
作为优选，声发射阵通过插拔式连接器与发射拖缆连接；垂直接收阵列另一端通过插拔式水密连接器与接收拖缆连接。
作为优选，多卷筒绞车含有3个同轴且分区的卷筒，卷筒可单独释放、回收或按照特定的控制策略同步运行，卷筒一存储和收放发射拖缆，卷筒二存储和收放垂直接收阵列和接收拖缆，卷筒三存储和收放牵引绳。
作为优选，垂直接收阵列含有间隔布置的若干水听器，用于接收水中声信号，以及含有根据需要分布式布置的深度传感器，用于监测垂直接收阵列的深度分布。
作为优选，牵引绳选用耐磨、强度高的凯夫拉材质绳，与垂直接收阵列可拆式活动连接。
作为优选，声发射阵由声换能器、承力骨架、导流外壳组成，在水中振动产生主动声波，声发射阵通过插拔式连接器与发射拖缆进行匹配和连接。
作为优选，定滑轮的外沿设有光滑绳槽和防止绳跳出的挡板结构。
作为优选，声发射阵顶部设置A、B、C共3个承力点，均具有承力结构可供定滑轮、发射拖缆插拔式连接器的安装和连接；声发射阵重力垂直线上，A点和C点关于声发射阵重心垂直线对称。
本发明还提供根据上述的收发合置的垂直接收声纳装置的使用方法，包括主被动使用方式和被动使用方式，其中，
主被动使用方式时，定滑轮安装在C点处，发射拖缆安装在A点处，通过三卷筒绞车各卷筒同步运行，释放或回收卷筒一的发射拖缆、卷筒二的垂直接收阵列和接收拖缆、卷筒三的牵引绳，实现声发射阵的释放或回收，过程中为保证定滑轮只允许牵引绳通过，牵引绳释放长度应均大于发射拖缆或垂直接收阵列和接收拖缆长度之和；通过同步释放卷筒二、回收卷筒三，或同步回收卷筒二、释放卷筒三，可单独实现垂直接收阵列的释放和回收；
被动使用方式时，断开发射拖缆与声发射阵的连接器，定滑轮安装在B点处，此时声发射阵只是作为配重，通过同步释放或回收卷筒二、卷筒三，可实现垂直接收阵列的释放或回收，过程中为保证定滑轮只允许牵引绳通过，牵引绳释放长度应大于垂直接收阵列和接收拖缆长度之和；通过同步释放卷筒二、回收卷筒三，或回收卷筒二、释放卷筒三，可单独实现垂直接收阵列的释放和回收。
作为优选，还包括声源使用方式，声源使用方式时，只将定滑轮安装在B点，通过释放或回收卷筒一实现声发射阵的释放或回收。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、收发合置，通过一套声纳湿端可同时满足垂直接收和声源发射的需求，也可拆解后单独作为发射声源或垂直接收阵，提高利用效率，综合降低了成本；2、声发射体和垂直接收阵列上下串联，机械连接简单、可靠，操作简单，内置深度传感器用于安全监控，提高了使用安全性；3、装置方法明晰，易于工程实现，通用性强，也可广泛在声纳技术领域之外的其他领域。
附图说明：
图1为本发明装置组成示意图。
图2为本发明各种工作方式示意图。
具体实施方式：
下面结合附图就具体实施方式对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明提供的一种收发合置的垂直接收声纳装置，由一套声纳湿端、一台多卷筒绞车、一台综合电子机柜、一套发射机柜组成，其中，
声纳湿端包括一垂直接收阵列、一接收拖缆、一牵引绳、一声发射阵1个和一发射拖缆；
综合电子机柜具有外接电源，用于向整个装置集中供电、集中显示和控制、数据处理和存储，其分别与多卷筒绞车、接收拖缆和发射机柜连接；
发射机柜通过发射拖缆向声发射阵提供电力，提供功率放大后的声信号，其一端与综合电子机柜连接，一端与发射拖缆连接；
声发射阵与发射拖缆连接，其上端设有一个可调整位置的定滑轮，内部布置深度传感器；
垂直接收阵列一端与牵引绳连接，另一端与接收拖缆连接；多卷筒绞车含有3个同轴且分区的卷筒，卷筒可单独释放、回收或按照特定的控制策略同步运行，卷筒一存储和收放发射拖缆，卷筒二存储和收放垂直接收阵列和接收拖缆，卷筒三存储和收放牵引绳。
本实施例中，声发射阵通过插拔式水密连接器与发射拖缆连接。垂直接收阵列、接收拖缆的设计密度与海水基本相同(约1.025g/cm3)，在保证功能性能的情况下，直径应尽可能小(一般为5cm以下)，两者通过可插拔的水密连接器连接。同时，垂直接收阵列含有间隔布置的若干水听器，用于接收水中声信号，以及含有根据需要分布式布置的深度传感器，用于监测垂直接收阵列的深度分布。
作为一种实施方式，牵引绳选用耐磨、强度高的凯夫拉材质绳，与垂直接收阵列通过可拆式活动连接。
作为一种实施方式，声发射阵由声换能器、承力骨架、导流外壳组成，在水中振动产生主动声波，声发射阵通过插拔式连接器与发射拖缆进行匹配和连接。
作为一种实施方式，声发射阵顶部有1个定滑轮，为保护拖缆和接收阵列，定滑轮的外沿设有光滑绳槽和防止绳跳出的挡板结构；声发射阵顶部设置A、B、C共3个承力点，均具有承力结构可供定滑轮、发射拖缆插拔式连接器的安装和连接；声发射阵重力垂直线上，A点和C点关于声发射阵重心垂直线对称；声发射阵内部设置有不小于1个深度传感器用于深度监测。
作为一种实施方式，多卷筒绞车含有3个同轴且分区的卷筒，卷筒可单独释放、回收、制动，或按照一定的控制策略同步运行；正常情况下在综合电子机柜上远程命令操控，应急情况下在多卷筒绞车上手动操控；卷筒外直径不小于10倍拖缆或接收阵列直径；卷筒一用于存储、释放、回收发射拖缆，卷筒二用于存储、释放、回收接收拖缆和垂直接收阵列，卷筒三用于存储、释放、回收牵引绳。布置时，发射机和综合电子机柜布置在平台的舱室内，多卷筒绞车、声发射阵布置在平台的甲板，垂直接收阵列、接收拖缆、发射拖缆在多卷筒绞车上存储。
基于上述的装置，本实施例还公开了一种使用方法，该使用方法如图2所示，包含3种工作模式。
主被动使用方式时，定滑轮安装在C点处，发射拖缆安装在A点处，通过三卷筒绞车各卷筒同步运行，释放或回收卷筒一的发射拖缆、卷筒二的垂直接收阵列和接收拖缆、卷筒三的牵引绳，实现声发射阵的释放或回收，过程中为保证定滑轮只允许牵引绳通过，牵引绳释放长度应均大于发射拖缆或垂直接收阵列和接收拖缆长度之和；通过同步释放卷筒二、回收卷筒三，或同步回收卷筒二、释放卷筒三，可单独实现垂直接收阵列的释放和回收；
被动使用方式时，断开发射拖缆与声发射阵的连接器，定滑轮安装在B点处，此时声发射阵只是作为配重，通过同步释放或回收卷筒二、卷筒三，可实现垂直接收阵列的释放或回收，过程中为保证定滑轮只允许牵引绳通过，牵引绳释放长度应大于垂直接收阵列和接收拖缆长度之和；通过同步释放卷筒二、回收卷筒三，或回收卷筒二、释放卷筒三，可单独实现垂直接收阵列的释放和回收；
以及声源使用方式，声源使用方式时，只将定滑轮安装在B点，通过释放或回收卷筒一实现声发射阵的释放或回收。
本发明可同时满足垂直接收和声源发射的需求，也可拆解后单独作为发射声源或垂直接收阵，提高利用效率，综合降低了成本。
Claims (10)
1.一种收发合置的垂直接收声纳装置，其特征在于：由一套声纳湿端、一台多卷筒绞车、一台综合电子机柜、一套发射机柜组成，其中，
声纳湿端包括一垂直接收阵列、一接收拖缆、一牵引绳、一声发射阵1个和一发射拖缆；
综合电子机柜具有外接电源，用于向整个装置集中供电、集中显示和控制、数据处理和存储，其分别与多卷筒绞车、接收拖缆和发射机柜连接；
发射机柜通过发射拖缆向声发射阵提供电力，提供功率放大后的声信号，其一端与综合电子机柜连接，一端与发射拖缆连接；
声发射阵与发射拖缆连接，其上端设有一个可调整位置的定滑轮，内部布置深度传感器；
垂直接收阵列一端与牵引绳连接，另一端与接收拖缆连接；多卷筒绞车含有多个同轴且分区的卷筒，卷筒可单独释放、回收或按照特定的控制策略同步运行。
2.根据权利要求1所述的收发合置的垂直接收声纳装置，其特征在于：声发射阵通过插拔式水密连接器与发射拖缆连接；垂直接收阵列另一端通过插拔式水密连接器与接收拖缆连接。
3.根据权利要求1所述的收发合置的垂直接收声纳装置，其特征在于：多卷筒绞车含有3个同轴且分区的卷筒，卷筒可单独释放、回收或按照特定的控制策略同步运行，卷筒一存储和收放发射拖缆，卷筒二存储和收放垂直接收阵列和接收拖缆，卷筒三存储和收放牵引绳。
4.根据权利要求1所述的收发合置的垂直接收声纳装置，其特征在于：垂直接收阵列含有间隔布置的若干水听器，用于接收水中声信号，以及含有根据需要分布式布置的深度传感器，用于监测垂直接收阵列的深度分布。
5.根据权利要求1所述的收发合置的垂直接收声纳装置，其特征在于：牵引绳选用凯夫拉材质绳，与垂直接收阵列可拆式活动连接。
6.根据权利要求1所述的收发合置的垂直接收声纳装置，其特征在于：声发射阵由声换能器、承力骨架、导流外壳组成，在水中振动产生主动声波，声发射阵通过插拔式连接器与发射拖缆进行匹配和连接。
7.根据权利要求1所述的收发合置的垂直接收声纳装置，其特征在于：定滑轮的外沿设有光滑绳槽和防止绳跳出的挡板结构。
8.根据权利要求1所述的收发合置的垂直接收声纳装置，其特征在于：声发射阵顶部设置A、B、C共3个承力点，均具有承力结构可供定滑轮、发射拖缆插拔式连接器的安装和连接；声发射阵重力垂直线上，A点和C点关于声发射阵重心垂直线对称。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的收发合置的垂直接收声纳装置的使用方法，其特征在于：包括主被动使用方式和被动使用方式，其中，
主被动使用方式时，定滑轮安装在C点处，发射拖缆安装在A点处，通过三卷筒绞车各卷筒同步运行，释放或回收卷筒一的发射拖缆、卷筒二的垂直接收阵列和接收拖缆、卷筒三的牵引绳，实现声发射阵的释放或回收，过程中为保证定滑轮只允许牵引绳通过，牵引绳释放长度应均大于发射拖缆或垂直接收阵列和接收拖缆长度之和；通过同步释放卷筒二、回收卷筒三，或同步回收卷筒二、释放卷筒三，可单独实现垂直接收阵列的释放和回收；
被动使用方式时，断开发射拖缆与声发射阵的连接器，定滑轮安装在B点处，此时声发射阵只是作为配重，通过同步释放或回收卷筒二、卷筒三，可实现垂直接收阵列的释放或回收，过程中为保证定滑轮只允许牵引绳通过，牵引绳释放长度应大于垂直接收阵列和接收拖缆长度之和；通过同步释放卷筒二、回收卷筒三，或回收卷筒二、释放卷筒三，可单独实现垂直接收阵列的释放和回收。
10.根据权利要求9所述的收发合置的垂直接收声纳装置的使用方法，其特征在于：还包括声源使用方式，声源使用方式时，只将定滑轮安装在B点，通过释放或回收卷筒一实现声发射阵的释放或回收。
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