CN215415917U - 深海坐底可回收式声学应答器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种深海坐底可回收式声学应答器装置，涉及水声探测领域，包括声学换能器模块、电子舱模块、电池舱模块、压力传感器模块、释放机构、应答器安装架、重力锚、凯芙拉绳和玻璃浮球，应答器安装架顶部通过凯芙拉绳连接有若干玻璃浮球，应答器安装架下部设置由若干重块单元构成的重力锚，电子舱模块上部依次设置声学换能器模块和压力传感器模块，三者之间通过水密电缆依次电连接；电池舱模块设于电子舱模块下方，二者之间通过水密电缆电连接，电池舱模块两侧分别对称设置一组释放机构，电池舱模块与释放机构通过水密电缆电连接实现供电。本实用新型各个功能模块先独立设计，后一体式集成，利用率高，维护方便。

Description

深海坐底可回收式声学应答器装置

技术领域

本实用新型涉及水声探测的领域，具体涉及一种深海坐底可回收式声学应答器装置。

背景技术

地球被海洋覆盖的区域大多数属于4000米水深以上的深海，海洋声学层析是利用海洋声场所携带的海洋内部信息而对广阔海域内部拍下的“快照”，设计合理的声层析设备对其进行中尺度范围的海洋进行深海立体观测具有重大的意义。适合于深海声学潜标的实时测量声基元位置的基本方法包括长/短/超短基线声学定位方法、方位姿态测量等。其中，长基线声学定位方法具有作用距离远、定位精度高、功耗低等优点，声基元位置实时校准技术主要采用长基线定位的方式进行。声基元位置校准系统由船载分系统、潜标分系统和声学应答器组成。深海声层析潜标的长基线定位技术的实现采用多个海底声学应答器构成的长基线定位基阵，并在潜标挂载声基元位置校准装置。在潜标发射声波时对声基元校准装置进行位置的测量，估算一定时间的声传播时间后对负责接收的声层析潜标声基元校准装置进行位置测量，每套声基元位置校准系统需要3～4套声学应答器。

长基线声学定位基阵所使用的声学应答器装置布放在海底，一般由具备独立功能的应答器，具备独立释放功能的释放器，和布放回收两者的系留系统组成。应答器和释放器分别由各自的换能器、电子装置、电池装置组成。系留系统由浮力装置、重力锚块、系留绳及相关结构件组成。部分部件须耐高水压、水密长距离、长时间应答值班工作要求。应答器装置的布放回收系统的方便可靠更是重中之重。

传统声学释放器使用一个水密金属耐压舱单独集成相应的水声换能器、电路板、电池及释放机构，具备独立的释放功能。但传统声学释放器一方面不能在海底长时间执行特定的应答值班工作；另一方面质量和体积较大、成本高，不适用声学应答器这样大批布放的装置。现有声学应答器和传统声学释放器总体布置类似，其水声换能器、电路板和电池也集成在水密金属耐压舱中，一般只具有单一的声学应答功能，须配备专门的布放回收装置。此外，声学释放器和应答器两者所采用的金属舱比重大，不利于增加舱容及海上维护。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种深海坐底可回收式声学应答器装置，解决了现有声学释放器功能单一、占用空间大的问题。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的：这种深海坐底可回收式声学应答器装置，包括声学换能器模块、电子舱模块、电池舱模块、压力传感器模块、释放机构、应答器安装架、重力锚、凯芙拉绳和玻璃浮球，所述应答器安装架顶部通过凯芙拉绳连接有若干玻璃浮球，应答器安装架下部设置由若干重块单元构成的重力锚，应答器安装架上还设有用于控制装置功能运行的电子舱模块、用于给装置供电的电池舱模块、用于感应水压的压力传感器模块和用于释放重力锚的释放机构，电子舱模块上部依次设置声学换能器模块和压力传感器模块，三者之间通过水密电缆依次电连接；电池舱模块设于电子舱模块下方，二者之间通过水密电缆电连接，电池舱模块两侧分别对称设置一组释放机构，用于控制重力锚的释放，电池舱模块与释放机构通过水密电缆电连接实现供电。

作为优选的技术方案，所述声学换能器模块采用收发合置充油换能器。

作为优选的技术方案，所述电子舱模块包括电子元件、电子元件支撑结构、橡胶座A、接插件，耐压玻璃球A和玻璃球保护罩A，电子元件通过电子元件支撑结构固定，并用橡胶座A粘贴在耐压玻璃球A的内壁，与电子元件电连接的接插件穿出耐压玻璃球A表面用于连接外部水密电缆，耐压玻璃球A外周设有玻璃球保护罩A。

作为优选的技术方案，所述电池舱模块包括电池组、电池支撑结构、橡胶座B、耐压玻璃球B和玻璃球保护罩B，电池组通过电池支撑结构固定，并用橡胶座B粘贴在耐压玻璃球B 的内壁，耐压玻璃球B外周设有玻璃球保护罩B。

作为优选的技术方案，所述压力传感器模块包括压力传感器、压力传感器舱筒、压力传感器舱上端盖、压力传感器舱下端盖和压力传感器接插件，压力传感器固装于压力传感器舱筒内，并通过设于压力传感器舱上端盖上的压力传感器接插件与外部水密电缆连接，以传递水压信息；压力传感器舱下端盖上设有开孔，以便压力传感器感应水压。

作为优选的技术方案，所述应答器安装架从上至下依次设有第一平台、第二平台、第三平台和第四平台，第一平台用于固装电子舱模块；第二平台用于固装电池舱模块和两个释放机构，该第二平台底部与两个释放机构相对应位置处设有释放杆卡槽；第三平台上与每一释放杆卡槽相对应位置处设有一释放绳导向环；第四平台为装置坐底平台。

作为优选的技术方案，所述释放机构包括释放电机、释放杆卡槽、释放杆、释放绳、释放绳导向环和释放环，释放杆置于释放杆卡槽下方通过释放电机连接带动，释放绳一端系在电池舱模块一侧的释放杆上，另一端依次穿过两个释放绳导向环系在电池舱模块另一侧的释放杆上，所述重力锚通过设于其顶部的释放环挂载在释放绳上。

作为优选的技术方案，所述释放电机包括电机本体、释放电机舱筒、释放电机上舱盖、释放电机下舱盖、释放电机转动轴线和释放电机模块接插件，电机本体设于释放电机舱筒内，通过设于释放电机上舱盖上的释放电机模块接插件与外部水密电缆连接，实现供电控制；释放电机下舱盖上设有释放电机转动轴线用于连接带动释放杆。

本实用新型的有益效果为：

(1)各个功能模块先独立设计，后一体式集成，利用率高，维护方便；

(2)采用耐高水压、耐腐蚀设计，适用于深海长时间应答值班工作；

(3)采用一体式系留系统，尤其是并联双释放装置，无需额加装声学释放器，即可实现深海高靠性布放与回收。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为电子舱模块的结构示意图。

图3为电池舱模块的结构示意图。

图4为压力传感器模块的结构示意图。

图5为释放电机的结构示意图。

图6为应答器安装架的结构示意图。

图7为释放机构的结构示意图。

附图标记说明：声学换能器模块1、电子舱模块2、电子元件2-1、电子元件支撑结构2-2、橡胶座A2-3、接插件2-4，耐压玻璃球A2-5、玻璃球保护罩A2-6、电池舱模块3、电池组3-1、电池支撑结构3-2、橡胶座B3-3、耐压玻璃球B3-4、玻璃球保护罩B3-5、压力传感器模块4、压力传感器4-1、压力传感器舱筒4-2、压力传感器舱上端盖4-3、压力传感器舱下端盖4-4、压力传感器接插件4-5、释放机构5、电机本体5-1、释放电机舱筒5-2、释放电机上舱盖5-3、释放电机下舱盖5-4、释放电机转动轴线5-5、释放电机模块接插件5-6、应答器安装架6、第一平台6-1、第二平台6-2、第三平台6-3、第四平台6-4、重力锚7、释放电机7-1、释放杆卡槽7-2、释放杆7-3、释放绳7-4、释放绳导向环7-5、释放环7-6、凯芙拉绳8、玻璃浮球9。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做详细的介绍：

实施例：如附图1所示，这种深海坐底可回收式声学应答器装置，包括声学换能器模块 1、电子舱模块2、电池舱模块3、压力传感器模块4、释放机构5、应答器安装架6、重力锚7、凯芙拉绳8和玻璃浮球9，所述应答器安装架6顶部通过凯芙拉绳8连接有若干玻璃浮球9，应答器安装架6下部设置由若干重块单元构成的重力锚7，应答器安装架6上还设有用于控制装置功能运行的电子舱模块2、用于给装置供电的电池舱模块3、用于感应水压的压力传感器模块4和用于释放重力锚7的释放机构5，电子舱模块2上部依次设置声学换能器模块1 和压力传感器模块4，三者之间通过水密电缆依次电连接；电池舱模块3设于电子舱模块2下方，二者之间通过水密电缆电连接，电池舱模块3两侧分别对称设置一组释放机构5，用于控制重力锚7的释放，电池舱模块3与释放机构5通过水密电缆电连接实现供电。所述声学换能器模块1采用收发合置充油换能器，耐高水压适合全海深工作，工作频率满足应答答频段需求。

如图2所示，电子舱模块2包括电子元件2-1、电子元件支撑结构2-2、橡胶座A2-3、接插件2-4，耐压玻璃球A2-5和玻璃球保护罩A2-6，电子元件2-1通过电子元件支撑结构 2-2固定，并用橡胶座A2-3粘贴在耐压玻璃球A2-5的内壁，与电子元件2-1电连接的接插件2-4穿出耐压玻璃球A2-5表面用于连接外部水密电缆，耐压玻璃球A2-5外周设有玻璃球保护罩A2-6。电子元件主要由处理器、接收机、功率放大器、数模转换器等组成，安装时先将电子元件2-1安装在电子元件支撑结构2-2上，然后用玻璃胶将4块弧形橡胶座A2-3粘贴在耐压玻璃球A2-5内壁，橡胶座A2-3起到固定与减振的作用，最后将电子元件支撑结构2-2 安装在橡胶座A2-3上。电子舱模块2的主要功能包括电池控制、电机驱动控制、压力传感器控制、换能器应答控制。

如图3所示，电池舱模块3包括电池组3-1、电池支撑结构3-2、橡胶座B3-3、耐压玻璃球B3-4和玻璃球保护罩B3-5，电池组3-1通过电池支撑结构3-2固定，并用橡胶座B3-3 粘贴在耐压玻璃球B3-4的内壁，耐压玻璃球B3-4外周设有玻璃球保护罩B3-5。电池舱模块 3为该深海坐底可回收式声学应答器装置所有设备供电。采用聚合物锂电池竖向圆柱式排列方式，方便重量重心控制及提高玻璃浮球内部空间利用率。

耐压玻璃球A2-5、耐压玻璃球B3-4采用德国进口13英寸玻璃球(外加特级加肋硬罩，以保障系统大深度耐压密封要求)，由两个半球组成，每对玻璃半球通过抽气形成负压吸在一起，两半球外部接触处通过密封胶和胶带密封。玻璃球不但满足本实用新型设计水深的承压要求，提供内部安装空间，而且可提供部分浮力。

如图4所示，压力传感器模块4包括压力传感器4-1、压力传感器舱筒4-2、压力传感器舱上端盖4-3、压力传感器舱下端盖4-4和压力传感器接插件4-5，压力传感器4-1固装于压力传感器舱筒4-2内，并通过设于压力传感器舱上端盖4-3上的压力传感器接插件4-5与外部水密电缆连接，以传递水压信息；压力传感器舱下端盖4-4上设有开孔4-6，以便压力传感器4-1感应水压。

如图6所示，应答器安装架6由316L不锈钢管(不仅耐腐蚀且相对于钛合金成本低)焊接而成，从上至下依次设有第一平台6-1、第二平台6-2、第三平台6-3和第四平台6-4，第一平台6-1用于固装电子舱模块2；第二平台6-2用于固装电池舱模块3和两个释放机构5，该第二平台6-2底部与两个释放机构5相对应位置处设有释放杆卡槽7-2；第三平台6-3上与每一释放杆卡槽7-2相对应位置处设有一释放绳导向环7-5用于释放绳7-4的导向；第四平台6-4为装置坐底平台。

如图7所示，释放机构5包括释放电机7-1、释放杆卡槽7-2、释放杆7-3、释放绳7-4、释放绳导向环7-5和释放环7-6，释放杆7-3置于释放杆卡槽7-2下方通过释放电机7-1连接带动，释放绳7-4一端系在电池舱模块3一侧的释放杆7-3上，另一端依次穿过两个释放绳导向环7-5系在电池舱模块3另一侧的释放杆7-3上，所述重力锚7通过设于其顶部的释放环7-6挂载在释放绳7-4上。为增加释放可靠性，设计并联双释放系统，当任意一个释放杆7-3脱落都能完成释放动作。布放前，释放杆7-3放置在应答器安装架6上的释放杆卡槽 7-2下，中间螺纹孔对准释放电机7-1，电子舱模块2控制释放电机7-1反转，将释放杆7-3 装入释放杆卡槽7-2；将重力锚7通过卸扣与释放环连接7-6，释放绳一端7-4系在释放杆 7-3的吊孔上，释放绳7-4另一端依次穿过一个释放绳导向环7-5、释放环7-6、另一个释放绳导向环7-5后，系在另一释放杆7-3的吊孔上。回收时，应答器换能器接收到水面声学释放信号后，控制释放电机7-1转动，带动释放杆7-3产生相对转动，由于释放杆方头被焊接在应答器安装架6上的方形释放杆卡槽7-2卡住，释放杆7-3将被逐渐向下推出直至脱离，重力锚7将滑离应答器装置，此时应答器系统浮力大于重力，完成上浮。

如图5所示，释放电机7-1包括电机本体5-1、释放电机舱筒5-2、释放电机上舱盖5-3、释放电机下舱盖5-4、释放电机转动轴线5-5和释放电机模块接插件5-6，电机本体5-1设于释放电机舱筒5-2内，通过设于释放电机上舱盖5-3上的释放电机模块接插件5-6与外部水密电缆连接，实现供电控制；释放电机下舱盖5-4上设有释放电机转动轴线5-5用于连接带动释放杆7-3。

本实用新型采用模块化设计，各个功能模块集成于独立的耐压舱中，声学释放器和应答器两套系统共用一套水声换能器及控制电路、电源供给系统等，其中：声学换能器模块实现声学应答，压力传感器模块实现深度测量，电子舱模块实现对整个装置的控制，电池舱模块实现整个装置供电，释放机构完成重力锚的释放，实现整个装置的布放与回收。各个功能模块通过应答器安装架完成一体化集成，通过耐压水密电缆互联。本装置具模块化设计、一体式集成、高可靠性、便于维护等特点，设计新颖、实用方便、重量轻、成本低。

可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本实用新型的技术方案及实用新型构思加以等同替换或改变都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种深海坐底可回收式声学应答器装置，其特征在于：包括声学换能器模块(1)、电子舱模块(2)、电池舱模块(3)、压力传感器模块(4)、释放机构(5)、应答器安装架(6)、重力锚(7)、凯芙拉绳(8)和玻璃浮球(9)，所述应答器安装架(6)顶部通过凯芙拉绳(8)连接有若干玻璃浮球(9)，应答器安装架(6)下部设置由若干重块单元构成的重力锚(7)，应答器安装架(6)上还设有用于控制装置功能运行的电子舱模块(2)、用于给装置供电的电池舱模块(3)、用于感应水压的压力传感器模块(4)和用于释放重力锚(7)的释放机构(5)，电子舱模块(2)上部依次设置声学换能器模块(1)和压力传感器模块(4)，三者之间通过水密电缆依次电连接；电池舱模块(3)设于电子舱模块(2)下方，二者之间通过水密电缆电连接，电池舱模块(3)两侧分别对称设置一组释放机构(5)，用于控制重力锚(7)的释放，电池舱模块(3)与释放机构(5)通过水密电缆电连接实现供电。

2.根据权利要求1所述的深海坐底可回收式声学应答器装置，其特征在于：所述声学换能器模块(1)采用收发合置充油换能器。

3.根据权利要求1所述的深海坐底可回收式声学应答器装置，其特征在于：所述电子舱模块(2)包括电子元件(2-1)、电子元件支撑结构(2-2)、橡胶座A(2-3)、接插件(2-4)，耐压玻璃球A(2-5)和玻璃球保护罩A(2-6)，电子元件(2-1)通过电子元件支撑结构(2-2)固定，并用橡胶座A(2-3)粘贴在耐压玻璃球A(2-5)的内壁，与电子元件(2-1)电连接的接插件(2-4)穿出耐压玻璃球A(2-5)表面用于连接外部水密电缆，耐压玻璃球A(2-5)外周设有玻璃球保护罩A(2-6)。

4.根据权利要求1所述的深海坐底可回收式声学应答器装置，其特征在于：所述电池舱模块(3)包括电池组(3-1)、电池支撑结构(3-2)、橡胶座B(3-3)、耐压玻璃球B(3-4)和玻璃球保护罩B(3-5)，电池组(3-1)通过电池支撑结构(3-2)固定，并用橡胶座B(3-3)粘贴在耐压玻璃球B(3-4)的内壁，耐压玻璃球B(3-4)外周设有玻璃球保护罩B(3-5)。

5.根据权利要求1所述的深海坐底可回收式声学应答器装置，其特征在于：所述压力传感器模块(4)包括压力传感器(4-1)、压力传感器舱筒(4-2)、压力传感器舱上端盖(4-3)、压力传感器舱下端盖(4-4)和压力传感器接插件(4-5)，压力传感器(4-1)固装于压力传感器舱筒(4-2)内，并通过设于压力传感器舱上端盖(4-3)上的压力传感器接插件(4-5)与外部水密电缆连接，以传递水压信息；压力传感器舱下端盖(4-4)上设有开孔(4-6)，以便压力传感器(4-1)感应水压。

6.根据权利要求1所述的深海坐底可回收式声学应答器装置，其特征在于：所述应答器安装架(6)从上至下依次设有第一平台(6-1)、第二平台(6-2)、第三平台(6-3)和第四平台(6-4)，第一平台(6-1)用于固装电子舱模块(2)；第二平台(6-2)用于固装电池舱模块(3)和两个释放机构(5)，该第二平台(6-2)底部与两个释放机构(5)相对应位置处设有释放杆卡槽(7-2)；第三平台(6-3)上与每一释放杆卡槽(7-2)相对应位置处设有一释放绳导向环(7-5)；第四平台(6-4)为装置坐底平台。

7.根据权利要求6所述的深海坐底可回收式声学应答器装置，其特征在于：所述释放机构(5)包括释放电机(7-1)、释放杆卡槽(7-2)、释放杆(7-3)、释放绳(7-4)、释放绳导向环(7-5)和释放环(7-6)，释放杆(7-3)置于释放杆卡槽(7-2)下方通过释放电机(7-1)连接带动，释放绳(7-4)一端系在电池舱模块(3)一侧的释放杆(7-3)上，另一端依次穿过两个释放绳导向环(7-5)系在电池舱模块(3)另一侧的释放杆(7-3)上，所述重力锚(7)通过设于其顶部的释放环(7-6)挂载在释放绳(7-4)上。

8.根据权利要求7所述的深海坐底可回收式声学应答器装置，其特征在于：所述释放电机(7-1)包括电机本体(5-1)、释放电机舱筒(5-2)、释放电机上舱盖(5-3)、释放电机下舱盖(5-4)、释放电机转动轴线(5-5)和释放电机模块接插件(5-6)，电机本体(5-1)设于释放电机舱筒(5-2)内，通过设于释放电机上舱盖(5-3)上的释放电机模块接插件(5-6)与外部水密电缆连接，实现供电控制；释放电机下舱盖(5-4)上设有释放电机转动轴线(5-5)用于连接带动释放杆(7-3)。

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