CN210893406U - 一种用于共形阵的光纤水听器阵元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于共形阵的光纤水听器阵元，所述光纤水听器的探头封装于透声壳体内，所述透声壳体通过基座实现阵元的固定安装列阵；所述探头通过变形的弹簧固定安装在透声壳体内部，并且，所述透声壳体内部充满阻尼液体。本实用新型的光纤水听器探头通过弹簧竖直悬挂在两个支撑圆环上，并通过三个支撑杆安装在基座上，基座与透声罩形成一个填充满阻尼液体的透声壳体结构，将光纤水听器探头封装成独立阵元，通过弹簧与阻尼液体组合的形式实现整个阵元减振降噪设计，通过基座可以实现阵元在共形阵上的列阵组装。

Description

一种用于共形阵的光纤水听器阵元

技术领域

本实用新型属于水声光纤传感技术，具体涉及一种用于共形阵的光纤水听器阵元。

背景技术

声纳设备具有对水下目标检测、定位、识别与跟踪等功能，是现代舰船探测水下目标的重要手段，在军事和民用等领域有着广泛的应用。随着安静型潜艇的出现和大量部署，迫使声纳向低频、低噪声、高灵敏度发展，共形阵是顺应主动声纳低频、大孔径发展趋势的一种新型布阵方式，能充分利用导流罩的纵向空间，易于实现大面积布阵,因而具有接收孔径大、工作频率低，流噪声抑制能力强的优势。

据报道，目前绝大多数共形阵由压电式水听器阵元组成，但其存在体积大、重量重、抗电磁干扰能力差、受艇体振动噪声影响导致探测距离近等问题。相比之下，光纤水听器具有声压灵敏度高、低频响应高、动态范围大、抗电磁干扰能力强、单个水听器体积小等优势，同时可以通过时分、波分、空分等复用方式大规模组阵，提高空间增益，逐渐成为研究的热点，并且在拖曳阵上已有应用。然而，拖曳阵的光纤水听器阵元直接应用在共形阵上存在阵元减振降噪设计空间受限、适装性和维修性差的缺点。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是：针对现有的光纤水听器在共形阵上应用存在的上述不足之处，提供一种用于共形阵的光纤水听器阵元。

本实用新型采用如下技术方案实现：

一种用于共形阵的光纤水听器阵元，所述光纤水听器的探头封装于透声壳体内，

所述透声壳体通过基座实现阵元的固定安装列阵；

所述探头通过变形的弹簧固定安装在透声壳体内部，并且，所述透声壳体内部充满阻尼液体。

进一步的，所述透声壳体包括透声罩，所述透声罩通过法兰盘固定扣装在基座上，与基座形成探头的封装空间。

进一步的，所述透声罩包括开设有透声孔的骨架层，以及覆盖在骨架层表面并将所有透声孔遮盖的透声橡胶层。

进一步的，所述透声壳体内部固定设置有用于连接弹簧的支架，所述支架包括支撑杆和支撑环，所述支撑杆固定连接于基座上，两组所述支撑环固定在支撑杆上的两个位置，所述探头的两端连接弹簧，并分别通过弹簧拉紧固定安装于两个支撑环之间。

进一步的，所述支撑杆上设有螺纹段，所述支撑环通过调整螺母锁紧固定在支撑杆的螺纹段上。

进一步的，所述探头的端部与对应的支撑环之间对称连接至少两组弹簧。

本实用新型的一种用于共形阵的光纤水听器阵元中，所述基座上设有供探头的光纤引线引出的过纤孔，所述光纤引线通过过纤孔引出后通过防水胶将过纤孔封堵。

进一步的，所述基座上还设有用于向透声壳体内部灌入阻尼液体的灌注孔和灌注过程中将透声壳体内部气体排出的排气孔；充满阻尼液体的透声壳体通过密封螺钉分别将灌注孔和排气孔封堵。

进一步的，所述基座位于透声壳体内侧对应灌注孔的位置设置用于过溢填充的凹槽。

进一步的，所述基座的底部设置有用于固定阵元的固定孔。

本实用新型的光纤水听器探头通过弹簧竖直悬挂在两个支撑圆环上，并通过三个支撑杆安装在基座上，基座与透声罩形成一个填充满阻尼液体的透声壳体结构，将光纤水听器探头封装成独立阵元，通过弹簧与阻尼液体组合的形式实现整个阵元减振降噪设计，通过基座可以实现阵元在共形阵上的列阵组装。

综上所述，本实用新型的光纤水听器阵元采用独立封装的形式，具有尺寸紧凑、安装灵活、维修替换便捷、减振降噪性能优的特点，易于大平面共形阵布阵，使得共形阵具备光纤水听器探头的性能优势。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为实施例中的光纤水听器阵元外形示意图。

图2为实施例中的光纤水听器阵元内部结构示意图。

图3为实施例中的透声罩结构示意图。

图中标号：1-透声罩，11-骨架层，12-透声橡胶层，2-基座，21-灌注孔，22-排气孔，23-过纤孔，24-固定孔，31-第一密封螺钉，32-第二密封螺钉，4-光纤水听器探头，41-光纤引线，51-支撑环，52-弹簧，53-支撑杆，54-调整螺母，55-阻尼液体，61-法兰盘，62-紧固螺钉。

具体实施方式

实施例

参见图1和图2，图示中的光纤水听器阵元为本实用新型优选方案，具体包括透声罩1、基座2、第一密封螺钉31、第二密封螺钉32、光纤水听器探头4、光纤引线41、支撑环51、弹簧52、支撑杆53、调整螺母54、阻尼液体55、法兰盘61和紧固螺钉62。其中，透声罩1和基座2构成封装光纤水听器探头4的透声壳体，基座2可以实现整个阵元的固定安装列阵，透声罩1保证内部的光纤水听器探头4能够接收到外部声信号，光纤水听器探头4通过弹簧52和阻尼液体55封装在透声壳体内部，在固定封装光纤水听器探头的同时通过弹簧与液体阻尼组合的形式实现整个阵元的减振降噪设计。

透声罩1为一侧开口的圆筒罩型结构，透声罩1的开口圆周向外折弯形成折边，折边上设置通孔，透声罩1扣装在圆形的基座2上，内部形成封装光纤水听器探头的封装空间，透声罩1外侧通过法兰盘61和紧固螺钉62与基座2锁紧固定，可在透声罩1和基座2的接触面上装配密封圈用于连接处的密封装配。由于阵元采用阻尼液体将水听器探头4水封于透声壳体内，其中基座2作为固定安装列阵的连接件，不作透声设置，透声罩1为阵元主要的透声窗口。

如图3所示，透声罩1为透声橡胶层12包裹骨架层11的复合结构，其中骨架层11采用金属骨架，例如通过不锈钢板冲压成型，在骨架层11的金属板上设置若干圆形的透声孔，透声橡胶层12采用透声橡胶覆盖在骨架层11表面，这里的“表面”是指透声橡胶层12分布在骨架层11的内侧面和外侧面表平面，并且将骨架层11上的所有透声孔遮盖的透声橡胶层，骨架层11提供整个透声罩1的主体刚度，实现与基座2实现连接固定，并通过其上开设的透声孔提供声音信号穿透的通道，透声橡胶层12保证声音能够自由穿透透声罩1，并且维持透声壳体内部填装的阻尼液体的连续约束界限。将透声罩1与基座2锁紧固定的法兰盘61是一个圆环片，采用钛合金材质制作，其上设置供紧固螺钉穿过的通孔，起到垫片的作用，避免紧固螺钉在锁紧过程中破坏透声橡胶层12。

为了便于光纤水听器探头4在透声壳体内部的安装，与光纤水听器探头4的连接结构均设置在基座2上，在将光纤水听器探头4固定安装在基座2上后，将透声罩1扣装固定在基座2上及完成阵元的结构装配。

具体的，在基座2上固定设置有用于连接弹簧52的支架，该支架包括支撑杆53和支撑环51，在本实施例中，三根支撑杆53平行于基座的中心轴线并且以该中心对称固定连接在基座2的内侧(基座的“内侧”和“外侧”是按照透声壳体的内外进行划分)，两组支撑环51固定在支撑杆53的顶部和底部两个位置，在支撑环51上设有若干连接弹簧52的孔位，光纤水听器探头4的两端分别通过拉伸的弹簧52拉紧固定在支撑环51上，可以看出，光纤水听器探头4在阵元内部并不是完全刚性固定，在收到外部振动干扰后，连接光纤水听器探头的弹簧会提供光纤水听器探头减振的阻尼振荡。为了保证光纤水听器探头4的连接稳定，在光纤水听器探头4的端部与对应的支撑环之间均连接两组弹簧52，弹簧52以光纤水听器探头4的轴线为中心对称分布。

另外，本实施例中的支撑环51可以相对调节在支撑杆53的固定位置，便于调节光纤水听器探头4在透声壳体内部的固定位置以及拉紧张力。具体的，支撑环51上设有供支撑杆53穿过的通孔，支撑杆53上设有螺纹段，支撑环51的上下两侧支撑杆上通过调整螺母54锁紧固定，通过调节调整螺母54在支撑杆53上的位置，调整支撑环51的位置，进而调整弹簧的拉伸程度，或者同步调整上下两组支撑环51，调整光纤水听器探头4的安装位置。

实际应用中，固定光纤水听器探头4的支撑杆和弹簧的数量可以根据阵元内部空间的大小进行调整。

光纤水听器探头4通过光纤传递检测的信号，连接光纤水听器探头4的光纤引线41从基座2上开设的过纤孔23引出，在将光纤引线41从过纤孔23引出后，需要将过纤孔23通过防水胶水密封，防止阵元内部的阻尼液体从过纤孔漏出。

实现光纤水听器探头4水封的阻尼液体55在将透声罩1与基座2扣装固定形成透声壳体后进行灌注。在基座2上设有用灌注孔21和排气孔22，其中通过灌注孔21向透声壳体内部灌入阻尼液体55，排气孔22的作用是将灌注阻尼液体55过程中从透声壳体内部挤出的气体排出，在将透声壳体内部注满阻尼液体后，通过第一密封螺钉31和第二密封螺钉32分别将灌注孔21和排气孔22封堵，完成整个阵元的水封。

本实施例中采用的阻尼液体55是一种具备一定粘度的无色、无味、无腐蚀的透明惰性液体，填充在共形阵光纤水听器阵元内部起到减振降噪的作用。

在本实施例中，基座2为圆柱体结构，采用钛合金材质制作，中心处外侧有一个圆柱体凸台，凸台上开设一个贯通的螺纹孔作为灌注孔21，基座2中心在内侧面以灌注孔21为中心设置圆锥形凹槽，用于液体阻尼的过溢填充；在基座2上开设另外两个通孔，一个作为引出光纤水听器探头的光纤引线的过纤孔23，另一个作为填充液体阻尼时的排气孔22。基座2的内侧均布开设三个螺纹盲孔，用于固定安装支撑杆，基座圆周均布开设螺纹盲孔，用于扣装透声罩1时与紧固螺钉锁紧固定，基座2的外侧面均布开设螺纹盲孔作为固定孔24，用于共形阵光纤水听器阵元的列阵安装固定。紧固螺钉62、第一密封螺钉31、第二密封螺钉32均采用不锈钢材质制作。

本实施例的光纤水听器阵元装配过程如下：先将光纤水听器探头4通过四个弹簧52悬挂在支撑杆53上的支撑环51上，基座2通过法兰盘61和紧固螺钉62与透声罩1形成一个填充满液体阻尼的透声壳体。并从基座2的过纤孔引出光纤水听器探头的光纤引线41，从螺纹灌注孔向透声壳体内部填充液体阻尼55，填充过程中通过排气孔排出内部空气，填充到溢出时先采用第二密封螺钉32密封排气孔，最后用第一密封螺钉31密封螺纹灌注孔，完整整个阵元的封装。对阵元进行共形阵列阵时，通过基座2上的固定孔实现整个阵元的安装固定。

本实施例旨在对光纤水听器阵元实现在共形阵上的应用进行的结构改进做具体说明，其中有关光纤水听器探头的具体结构以及工作原理属于现有声纳探测技术，本实施例在此不做赘述。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于共形阵的光纤水听器阵元，其特征在于：所述光纤水听器的探头封装于透声壳体内，

所述透声壳体通过基座实现阵元的固定安装列阵；

所述探头通过变形的弹簧固定安装在透声壳体内部，并且，所述透声壳体内部充满阻尼液体。

2.根据权利要求1所述的一种用于共形阵的光纤水听器阵元，其特征在于：所述透声壳体包括透声罩，所述透声罩通过法兰盘固定扣装在基座上，与基座形成探头的封装空间。

3.根据权利要求2所述的一种用于共形阵的光纤水听器阵元，其特征在于：所述透声罩包括开设有透声孔的骨架层，以及覆盖在骨架层表面并将所有透声孔遮盖的透声橡胶层。

4.根据权利要求2所述的一种用于共形阵的光纤水听器阵元，其特征在于：所述透声壳体内部固定设置有用于连接弹簧的支架，所述支架包括支撑杆和支撑环，所述支撑杆固定连接于基座上，两组所述支撑环固定在支撑杆上的两个位置，所述探头的两端连接弹簧，并分别通过弹簧拉紧固定安装于两个支撑环之间。

5.根据权利要求4所述的一种用于共形阵的光纤水听器阵元，其特征在于：所述支撑杆上设有螺纹段，所述支撑环通过调整螺母锁紧固定在支撑杆的螺纹段上。

6.根据权利要求4所述的一种用于共形阵的光纤水听器阵元，其特征在于：所述探头的端部与对应的支撑环之间对称连接至少两组弹簧。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种用于共形阵的光纤水听器阵元，其特征在于：所述基座上设有供探头的光纤引线引出的过纤孔，所述光纤引线通过过纤孔引出后通过防水胶将过纤孔封堵。

8.根据权利要求7所述的一种用于共形阵的光纤水听器阵元，其特征在于：所述基座上还设有用于向透声壳体内部灌入阻尼液体的灌注孔和灌注过程中将透声壳体内部气体排出的排气孔；充满阻尼液体的透声壳体通过密封螺钉分别将灌注孔和排气孔封堵。

9.根据权利要求8所述的一种用于共形阵的光纤水听器阵元，其特征在于：所述基座位于透声壳体内侧对应灌注孔的位置设置用于过溢填充的凹槽。

10.根据权利要求1所述的一种用于共形阵的光纤水听器阵元，其特征在于：所述基座的底部设置有用于固定阵元的固定孔。

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