CN118188730A - 一种矢量水听器用声学减振装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矢量水听器用声学减振装置，该声学减振装置由矢量水听器连接座、中间连接盘、隔振连接垫组件以及设备连接杆组成。其中，隔振连接垫组件由四个两两对称设置的隔振连接垫组成，各个隔振连接垫的结构相同，且均是由聚氨酯弹性材料制成，通过所提隔振连接垫结构、材质以及布置方式，能够起到缓冲减振的作用。此外，本发明还针对隔振连接垫设计了一种限位保险环结构，以保证隔振连接垫始终处于拉伸上限和挤压下限之间的安全位置，确保隔振连接垫的连接作用不会失效。本发明可广泛应用于连接矢量水听器与水下滑翔机、水下声学自主航行器等搭载平台，有效地降低了平台振动对矢量水听器的影响，为矢量水听器创造相对自由的工况环境。

Description

一种矢量水听器用声学减振装置

技术领域

本发明涉及一种矢量水听器用声学减振装置，用于为矢量水听器提供减振作用，可广泛应用于连接矢量水听器与水下滑翔机、水下声学自主航行器等水下无人平台。

背景技术

矢量水听器是接收换能器的一种，能够使系统的抗各向同性噪声的能力获得提高，并可实现远场多目标的识别等。因此包括矢量信息在内的多信息检测是声纳系统的一个发展趋势。水下滑翔机、水下声学自主航行器等水下无人平台具有低能耗，长航程，自主或半自主、性价比高等特点，是未来海洋领域研究最有前途的科学研究和海洋调查工具。目前水下无人平台主要通过改变自身浮力上浮和下潜，借助水动力实现前进滑翔运动。将其用于水中目标长时间、高隐蔽和大范围探测已成为当前研究的热点。通过在现有水下无人平台上集成单个矢量水听器研制出具有水中目标探测能力的水下无人平台，具有重要的实际意义。

水下无人平台的运动控制包括对滑翔角以及航向的调整，滑翔角以及航向的调整分别由俯仰电机和滚转电机控制。通过俯仰电机对水下无人平台进行内部电池组的轴向平移，实现重心前后调整，通过滚转电机对水下无人平台内部电池组进行旋转来实现重心左右调整。水下无人平台在下潜和上浮过程中，为了保证水下无人平台左右姿态平衡，会在水下无人平台左右偏转到一定角度后，启动水下无人平台滚转电机进行调整。水下无人平台在底部方向翻转过程中，需要将内部电池由前向后调整，启动俯仰电机对水下无人平台进行内部电池组的轴向平移，以使水下无人平台由头部朝下反转为头部朝上。

然而，目前矢量水听器与水下无人平台为刚性连接，当水下无人平台的滚转电机和俯仰电机在转动过程中，会产生较大的振动和噪音，通过水下无人平台的刚性机壳传导至矢量水听器，会产生噪声，从而导致矢量水听器接收外界声音信号淹没于水下无人平台本体的噪声中，无法实现矢量水听器对海洋水声环境的监测。

针对现有技术中的上述问题，现有技术曾提出利用橡胶作为减振器，以降低设备滚转电机和俯仰电机工作的振动噪声对矢量水听器的噪声影响。橡胶减震器因为阻尼较大，对振动能量吸收尤为显著，高分子材料能承受瞬时的较大形变，因此能承受冲击力，缓冲性能较好，但因这种减振器采用天然橡胶，受温度变化大，当温度过高或过低使，都会导致该减振器减振性能失效，此外，天然橡胶对酸性和光等反应敏感，容易老化；即便使用工作性能大大提高的人工橡胶，也无法满足使用环境为海水、使用温度为2-40℃的使用条件。

发明内容

本发明的目的在于提出一种矢量水听器用声学减振装置，以降低水下无人平台电机或螺旋桨工作的振动噪声对矢量水听器的噪声影响，为矢量水听器创造相对自由的工况环境。

本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种矢量水听器用声学减振装置，包括水听器连接座、中间连接盘、隔振连接垫组件以及设备连接杆；水听器连接座的一端与矢量水听器相连，另一端与中间连接盘相连；

隔振连接垫组件位于中间连接盘与设备连接杆之间；

隔振连接垫组件包括四个隔振连接垫，其中两个隔振连接垫沿第一方向相对设置，另外两个隔振连接垫沿第二方向相对设置，第一方向与第二方向相互垂直；

每个隔振连接垫的一端与中间连接盘相连，另一端与设备连接杆的一端相连；

所有隔振连接垫的结构均相同，且均是由聚氨酯弹性材料制成的；

隔振连接垫包括隔振连接垫主体，沿着隔振连接垫主体的顶部至底部的方向对称设有两个镂空空隙，在隔振连接垫主体的一组相对侧部设有两个对称的侧切空隙；

定义隔振连接垫主体沿顶部至底部的方向为第三方向，则该第三方向与设备连接杆的轴向方向一致，且垂直于由第一方向和第二方向确定的平面；

其中设备连接杆的另一端与设备主体相连；水听器连接座以及设备连接杆的内部中空且用于布放连接矢量水听器与设备主体的水密线缆。

本发明具有如下优点：

如上所述，本发明述及了一种矢量水听器用声学减振装置，该声学减震装置采用了四个两两对称设置的隔振连接垫结构，各个隔振连接垫的结构相同，且均是由聚氨酯弹性材料制成的，通过所提隔振连接垫结构、材质以及布置方式，起到了很好的缓冲减振的作用，有效地降低了设备主体的振动与自噪对矢量水听器的影响。此外本发明还设计了一种限位保险环结构，以保证隔振连接垫始终处于拉伸上限和挤压下限之间的安全位置，确保隔振连接垫的连接作用不会失效。本发明装置安装方便，易于拆卸，减振性能优秀，使用方便，整体加工难度低。本发明可广泛应用于连接矢量水听器与水下滑翔机、水下声学自主航行器等搭载平台，有效降低平台振动对矢量水听器的影响，为矢量水听器创造相对自由的工况环境。

附图说明

图1为本发明实施例中一种矢量水听器用声学减振装置的结构示意图。

图2为图1中矢量水听器用声学减振装置的主视图。

图3为图1中矢量水听器用声学减振装置的侧视图。

图4为图1中矢量水听器用声学减振装置的爆炸图。

图5为图1中矢量水听器用声学减振装置的内部剖视图。

图6为本发明实施例中水听器连接座的结构示意图。

图7为本发明实施例中水听器连接座的结构正视图。

图8为图7中的A-A向剖视图。

图9为本发明实施例中隔振连接垫组件的结构示意图。

图10为图9中隔振连接垫的正视图。

图11为图9中隔振连接垫的俯视图。

图12为本发明实施例中中间连接盘的主视图。

图13为图12中中间连接盘的B-B向剖视图。

图14为本发明实施例中隔振连接垫在中间连接盘上的安装示意图。

图15为本发明实施例中限位保险环的结构示意图。

图16为图15中限位保险环的内部剖视图。

图17为图5中的I部放大图。

其中，1-水听器连接座，2-中间连接盘，3-隔振连接垫，4-限位保险环，5-设备连接杆，6-减重孔，7-直盲孔，8-隔振连接垫主体，9-镂空空隙，10-侧切空隙，11-方向指示孔，12-进出水孔，13-第一内翻边，14-第二内翻边，15-限位空间，16-外翻边，17-外螺纹。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

本实施例述及了一种矢量水听器用声学减振装置，用于连接矢量水听器与水下滑翔机、水下声学自主航行器等水下无人平台，且为矢量水听器提供减振作用。

如图1至图4所示，本实施例中矢量水听器用声学减振装置，包括水听器连接座1、中间连接盘2、隔振连接垫组件、限位保险环4以及设备连接杆5。

水听器连接座1的一端用于与矢量水听器（的悬挂装置，图中未示出）相连，另一端与中间连接盘2相连。其中水听器连接座1与中间连接盘2之间例如通过螺纹连接。

螺纹连接方式具有安装方便，易于拆卸等优点。

水听器连接座1优选是采用铝合金材料制成的，例如7075-T6铝合金材质，在水听器连接座1的表面设置硬质氧化层，其结构强度高，力学性能优秀，同时密度小，重量轻。

如图6至图8示出了水听器连接座1的结构，由图6和图8得知，水听器连接座1的侧部采用镂空结构，即在侧部设置减重孔6，以进一步降低水听器连接座1的重量。

隔振连接垫组件位于中间连接盘2与设备连接杆5之间。

本实施例中隔振连接垫组件包括四个隔振连接垫3，其中两个隔振连接垫3沿第一方向相对设置，该第一方向例如为图2中示出的前后方向。

另外两个隔振连接垫3沿第二方向相对设置，该第二方向例如为图2中的左右方向。

其中，该第一方向与第二方向相互垂直。

需要说明的是，上文中前后方向和左右方向只是示例性的，目的是为了更好地说明本发明结构。上述方向与实际的使用方向可能相同，也可能不相同。

每个隔振连接垫3的一端与中间连接盘相连，如图2至图4所示，每个隔振连接垫3的另一端与设备连接杆5的一端相连，连接方式例如为螺纹连接。

具体的，在每个隔振连接垫3的顶部和底部分别设置两个直盲孔7，在每个直盲孔内均安装有316材质的钢丝螺套，用于连接中间连接盘2和设备连接杆5。

由图14可知，四个隔振连接垫3在中间连接盘上的连接点处于一个圆周的四等分点上。

所有隔振连接垫3的结构均相同，且均是由聚氨酯弹性材料制成的。

隔振连接垫3的加工工艺为：根据隔振连接垫设计制造其金属模具，然后采用聚氨酯发泡注塑工艺一体成型，注塑完成后再进行钢丝螺套的安装。

本实施例中隔振连接垫3例如采用MUC100聚氨酯弹性材料。此外，本实施例还设计了隔振连接垫3的具体形状结构，通过特定的形状起到柔性连接的作用。

该聚氨酯弹性材料具有高模量、高强度、低蠕变等力学特性；该聚氨酯弹性材料具有耐臭氧、耐动态疲劳、低毒性、耐辐照、耐霉菌、耐高低温、高寿命等优良性能。

隔振连接垫3在整个频率范围内都具有特别好的声音阻断效果，因而能有效的减振降噪。

如图9至图11所示，隔振连接垫3包括隔振连接垫主体8。

沿着隔振连接垫主体8的顶部至底部的方向对称设有两个镂空空隙，例如镂空空隙9，在隔振连接垫主体8的一组相对侧部设有两个对称的侧切空隙，例如侧切空隙10。

其中该镂空空隙9优选为三角形空隙，侧切空隙10优选为V形空隙。

定义隔振连接垫主体8沿顶部至底部的方向为第三方向，该第三方向例如为图2中示出的上下方向，该第三方向与设备连接杆5的轴向方向一致。

第三方向垂直于由第一方向和第二方向确定的平面（在图2中具体是指确定的水平面）。

本实施例中隔振连接垫3的工作原理如下：

1. 当隔振连接垫3处于正向受压位置时，隔振连接垫整体呈压缩状态，两个镂空空隙9和两个侧切空隙提供压缩空间，使隔振连接垫能够更好的压缩。

2. 当隔振连接垫3处于正向受拉位置时，隔振连接垫整体呈拉伸状态，两个镂空空隙和两个侧切空隙提供拉伸空间，使隔振连接垫能够更好的拉伸。

3. 当隔振连接垫3处于侧向受力位置时，隔振连接垫呈一侧受拉另一侧受压状态，受拉侧的侧切空隙拉伸，受压侧的侧切空隙压缩，两个镂空空隙的受拉侧拉伸，受压侧压缩。

当然，本实施例中镂空空隙9以及侧切空隙10并不局限于上述形状，此处不再赘述。

设备连接杆5的另一端（在图2中是指底端）与设备主体（即水下滑翔机、水下声学自主航行器等水下无人平台的设备主体，在图中未示出）相连。

本实施中水听器连接座1以及设备连接杆5的内部中空。该中空结构设计利于布放连接矢量水听器与设备主体之间的水密线缆（未示出）。

设备连接杆5优选是采用铝合金材料制成的，例如7075-T6铝合金材质，在设备连接杆5的表面设置硬质氧化层，其结构强度高，力学性能优秀，同时密度小，重量轻。

如图2所示，设备连接杆5的侧部设有方向指示孔11以及进出水孔12。

其中方向指示孔11用于指示设备连接杆5的放置方向。进出水孔12则可以保证设备连接杆5的内部充分浸入海水中，且内外处于压力平衡状态。

隔振连接垫3采用MUC100聚氨酯弹性材料，通过特定的形状起到柔性连接的作用，因该减振杆对矢量水听器和设备主体的连接为非刚性连接，连接强度并不高。

基于此，本发明为隔振连接垫3设计了一种保险结构，即限位保险环4。

该限位保险环4在不影响隔振连接垫3柔性连接的同时，保证各个隔振连接垫3始终处于拉伸上限和挤压下限之间的安全位置，确保隔振连接垫的连接作用不会失效。

如图15和图16所示，限位保险环4的内部中空，便于水密线缆穿过。

如图6至图8所示，在水听器连接座1的近中间连接盘端设有朝向内侧的第一内翻边13，此处，水听器连接座的近中间连接盘端是指水听器连接座靠近中间连接盘的一端。

如图12和图13所示，在中间连接盘2的近水听器连接座端设有朝向内侧的第二内翻边14，此处中间连接盘的近水听器连接座端是指中间连接盘靠近水听器连接座的一端。

如图5和图17所示，当水听器连接座1与中间连接盘2连接后，在第一内翻边13与第二内翻边14之间形成限位空间15，以保证限位保险环4伸入限位空间的一端不会滑出。

具体的，限位保险环4的一端伸入至该限位空间内，在限位保险4环伸入限位空间15的一端设有防止该限位保险环从限位空间15内滑出的外翻边16。

正常情况下，该外翻边16既不与第一内翻边13接触，又不与第二内翻边14接触，限位保险环4能够保证隔振连接垫3始终处于拉伸上限和挤压下限之间的安全位置。

限位保险环4与设备连接杆5之间采用螺纹连接，限位保险环4与设备连接杆5通过旋紧的方式进行刚性连接，防止由于设备受到强力撞击导致隔振连接垫断裂。

具体的，在限位保险环4的近设备连接杆端设有外螺纹17，此处限位保险环4的近设备连接杆端是指限位保险环4靠近设备连接杆5的一端，如图15所示。

对应的，在设备连接杆5的限位保险环端设有内螺纹（未示出），此处设备连接杆的限位保险环端是指设备连接杆靠近限位保险环的一端。

通过以上设计，便于限位保险环4与设备连接杆5之间采用螺纹连接。

中间连接盘2优选是采用铝合金材料制成的，例如7075-T6铝合金材质，在中间连接盘2的表面设置硬质氧化层，其结构强度高，力学性能优秀，同时密度小，重量轻。

限位保险环4优选是采用铝合金材料制成的，例如7075-T6铝合金材质，在限位保险环4的表面设置硬质氧化层，其结构强度高，力学性能优秀，同时密度小，重量轻。

此外，为了减轻限位保险环4的重量，限位保险环4的侧部也采用镂空结构设计。

本实施例中声学减振装置的主体结构均采用了7075-T6铝合金材质，且表面设置硬质氧化层，大大提高了减振杆的结构强度，力学性能优秀，同时密度小，减振杆的总重量小。

声学减振装置安装完毕后，须将隔振连接垫3进一步防护，即在隔振连接垫3的表面进行整体喷漆，形成漆保护层，进一步防海水腐蚀、防外部磕碰，增加使用寿命。

本发明中矢量水听器用声学减振装置的工作过程如下：

使用时，用螺栓穿过设备连接杆5底端的四个沉头孔连接设备连接杆5与设备主体，用螺栓穿过水听器连接座1顶端的四个通孔连接水听器连接座1与矢量水听器。

水下无人平台的设备主体在正常工况下，会产生机械振动，设备主体的机械振动会通过声学减振装置由设备连接杆5的底端向水听器连接座1的顶端传递。

此时，机械振动会经过非刚性的隔振连接垫3，起到了很好的缓冲减振的作用。

当海中遇不明情况受到较大外力时，隔振连接垫3会受力发生轴向的拉伸或挤压，此时限位保险环4会起到保险和限位作用，保证声学减振装置的连接作用不会失效。

本发明通过所提声学减振装置结构，起到了很好地缓冲减振的作用，有效地降低了设备主体振动噪声对矢量水听器的噪声影响，为矢量水听器创造相对自由的工况环境。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (10)

1.一种矢量水听器用声学减振装置，其特征在于，包括水听器连接座、中间连接盘、隔振连接垫组件以及设备连接杆；

水听器连接座的一端与矢量水听器相连，另一端与中间连接盘相连；

隔振连接垫组件位于中间连接盘与设备连接杆之间；

所述隔振连接垫组件包括四个隔振连接垫，其中两个隔振连接垫沿第一方向相对设置，另外两个隔振连接垫沿第二方向相对设置，第一方向与第二方向相互垂直；

每个隔振连接垫的一端与中间连接盘相连，另一端与设备连接杆的一端相连；

所有隔振连接垫的结构均相同，且均是由聚氨酯弹性材料制成的；

所述隔振连接垫包括隔振连接垫主体，沿着隔振连接垫主体的顶部至底部的方向对称设有两个镂空空隙，在隔振连接垫主体的一组相对侧部设有两个对称的侧切空隙；

定义所述隔振连接垫主体沿顶部至底部的方向为第三方向，则该第三方向与设备连接杆的轴向方向一致，且垂直于由所述第一方向和第二方向确定的平面；

其中设备连接杆的另一端与设备主体相连；所述水听器连接座以及设备连接杆的内部中空且用于布放连接矢量水听器与设备主体的水密线缆。

2.根据权利要求1所述的矢量水听器用声学减振装置，其特征在于，

所述矢量水听器用声学减振装置还包括限位保险环；

其中，限位保险环的内部中空且用于布放连接矢量水听器与设备主体的水密线缆；

在水听器连接座的近中间连接盘端设有朝向内侧的第一内翻边，在中间连接盘的近水听器连接座端设有朝向内侧的第二内翻边；

当水听器连接座与中间连接盘连接后，在第一内翻边与第二内翻边之间形成限位空间；

限位保险环的一端伸入至该限位空间内，另一端与设备连接杆的一端相连；

在限位保险环伸入限位空间的一端设有防止该限位保险环从限位空间内滑出的外翻边。

3.根据权利要求2所述的矢量水听器用声学减振装置，其特征在于，

所述限位保险环的近设备连接杆端设有外螺纹，在设备连接杆的限位保险环端设有内螺纹，限位保险环与设备连接杆之间采用螺纹连接。

4.根据权利要求2所述的矢量水听器用声学减振装置，其特征在于，

所述水听器连接座的侧部、以及限位保险环的侧部均采用镂空结构。

5.根据权利要求2所述的矢量水听器用声学减振装置，其特征在于，

所述水听器连接座、中间连接盘、限位保险环和设备连接杆均是由铝合金材料制成的。

6.根据权利要求5所述的矢量水听器用声学减振装置，其特征在于，

所述水听器连接座、中间连接盘、限位保险环和设备连接杆的表面设有硬质氧化层。

7.根据权利要求1所述的矢量水听器用声学减振装置，其特征在于，

所述水听器连接座与中间连接盘之间、中间连接盘与隔振连接垫之间、以及隔振连接垫与设备连接杆之间均为螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的矢量水听器用声学减振装置，其特征在于，

所述设备连接杆的侧部设有方向指示孔以及进出水孔。

9.根据权利要求1所述的矢量水听器用声学减振装置，其特征在于，

所述隔振连接垫的外侧表面具有漆保护层。

10.根据权利要求1所述的矢量水听器用声学减振装置，其特征在于，

所述隔振连接垫主体上的镂空空隙为三角形空隙，侧切空隙为V形空隙。