DE10323493B3 - Underwater antenna for acoustic monitoring of sea region e.g. for ship, using electroacoustic transducers embedded in acoustically transparent material - Google Patents

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Abstract

The underwater antenna has a number of electroacoustic transducers (12) spaced apart across the surface of a carrier (11) and embedded in an acoustically transparent material (13), the surface of the latter covering the electroacoustic transducers directly matched to their outer contours, with a constant material thickness. The electroacoustic transducers may be spherical or hemispherical and arranged in a row and column matrix.

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterwasserantenne der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.The invention relates to an underwater antenna the genus defined in the preamble of claim 1.

Bei einer bekannten Unterwasserantenne ( EP 0 654 953 B1 ) sind mehrere Wandler zusammen mit jeweils einem in Schalleinfallsrichtung dahinterliegenden akustischen Reflektor vertikal übereinander an dem Träger angeordnet und in einem akustisch transparenten Hartumguss aus einem im Gießverfahren verarbeitbaren Elastomer, z.B. Polyurethan, eingebettet, so dass durch den ebenen, blockartigen Hartumguss ein stabförmiges Element mit z.B. drei einzelnen Wandlern entsteht, das einen sog. Stave bildet. Der ebene Hartumguss dient der Herstellung eines stabilen, widerstandsfähigen Bauteils, in dem alle Wandler im fest vorgegebenen Abstand platziert und gegenüber dem aggressiven Meerwasser geschützt sind. Eine Mehrzahl von gleichartig ausgebildeten Staves sind an einer ebenen Platte oder an der Außenwand eines Hohlzylinders horizontal nebeneinander, aneinanderliegend angeordnet.With a known underwater antenna ( EP 0 654 953 B1 ) Several transducers are arranged vertically one above the other together with an acoustic reflector behind them in the direction of sound incidence and embedded in an acoustically transparent hard casting made of an elastomer that can be processed in the casting process, e.g. polyurethane, so that a flat, block-like hard casting with a rod-shaped element with e.g. three individual transducers, which forms a so-called stave. The flat hard casting is used to produce a stable, resistant component in which all transducers are placed at a fixed distance and are protected against aggressive sea water. A plurality of staves of the same design are arranged horizontally next to one another on a flat plate or on the outer wall of a hollow cylinder.

Eine Bündelung der abgestrahlten bzw. empfangenen Schallenergie und damit eine Erhöhung der Reichweite der Unterwasserantenne wird durch eine Gruppierung benachbarter Staves bzw. deren Wandler, erreicht, die gemeinsam betrieben werden. Mit der Bündelung wird aber der Sektor maximaler Schallenergieabstrahlung bzw.maximalen Schallenergieempfangs, der sog. Öffnungswinkel 2ϑ–3dB der Richtcharakteristik der Unterwasserantenne, kleiner, wobei mit zunehmender Anzahl der gemeinsam betriebenen Staves bzw. Wandler der Öffnungswinkel abnimmt und die Reichweite zunimmt.A bundling of the emitted or received sound energy and thus an increase in the range of the underwater antenna is achieved by grouping neighboring Staves or their converters, which are operated together. With the bundling, however, the sector of maximum sound energy radiation or maximum sound energy reception, the so-called opening angle 2ϑ -3dB of the directional characteristic of the underwater antenna, becomes smaller, the opening angle decreasing and the range increasing with increasing number of staves or converters operated together.

Um mit der Unterwasserantenne ein größeres Seegebiet akustisch auszuleuchten und akustisch zu überwachen, wird die Sende- und Empfangsrichtung der Unterwasserantenne geschwenkt. Dabei wird das sog. elektronische Schwenken der Richtcharakteristik der Unterwasserantenne gegenüber einem mechanischen Schwenken der Unterwasserantenne bevorzugt. Zum Schwenken der Richtcharakteristik der Unterwasserantenne werden die Staves- bzw. Wandlersignale um einen aus der gewünschten Sende- bzw. Empfangsrichtung abgeleiteten Betrag laufzeit- und/oder phasenverzögert. Der maximale elektronische Schwenkbereich hängt aber auch von dem Öffnungswinkel der Richtcharakteristik der Unterwasserantenne ab und nimmt mit diesem ebenfalls ab.To with the underwater antenna larger sea area to illuminate acoustically and to monitor acoustically, the transmitter and received direction of the underwater antenna pivoted. Doing so the so-called electronic swiveling of the directional characteristics of the underwater antenna across from mechanical pivoting of the underwater antenna is preferred. To the Swiveling the directional characteristics of the underwater antenna Staves or converter signals by one from the desired send or receive direction derived amount delayed and / or delayed. The maximum electronic swivel range also depends on the opening angle the directional characteristic of the underwater antenna and decreases with it also from.

Um im Sendefall einen angestrebten breiten Sektor auch noch bei möglichst großer Reichweite mit Schallenergie überdecken zu können, ist es bekannt, die Staves mit einem Sendegenerator über phasenverzögernde Netzwerke anzusteuern ( DE 20 64 588 A1 ), wobei die Phasenverzögerungswerte der Netzwerke nach einem vorbestimmten Schema berechnet werden, das sich aus einer von der Antennengeometrie abgeleiteten Hilfsgeometrie ergibt.In order to be able to cover a targeted broad sector with sound energy even with the greatest possible range in the case of transmission, it is known to control the Staves with a transmission generator via phase-delaying networks ( DE 20 64 588 A1 ), wherein the phase delay values of the networks are calculated according to a predetermined scheme, which results from an auxiliary geometry derived from the antenna geometry.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Unterwasserantenne der eingangs genannten Art den Öffnungswinkel und den maximalen Schwenkbereich der Richtcharakteristik der Unterwasserantenne bei unveränderter Zahl gemeinsam betriebener Wandler und ohne zusätzliche elektronische Signalverarbeitung zu vergrößern.The invention is based on the object an underwater antenna of the type mentioned the opening angle and the maximum swivel range of the directional characteristic of the underwater antenna with unchanged Number of converters operated together and without additional electronic signal processing to enlarge.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved by solved the features specified in claim 1.

Die erfindungsgemäße Unterwasserantenne hat den Vorteil, dass durch die Anpassung der Oberfläche des Vergusses an die Geometrie der Wandler die einfallenden bzw, abgestrahlten Schallwellen unabhängig von ihrer Einfalls- oder Abstrahlrichtung im Verguss senkrecht die Oberfläche des den gleichen Wellenwiderstand wie das Wasser aufweisenden Vergusses an der Grenzfläche zum Wasser als Longitudinalwellen durchtreten und richtungsunabhängig gleich gedämpft werden, wobei durch die Bemessung der Dicke des Vergusses die Dämpfung gering gehalten werden kann. Anders als bei dem eingangs beschriebenen, ebenen, blockartigen Hartumguss bilden sich in dem erfindungsgemäß gestalteten Verguss auch in extremen Schwenkbereichen der Richtcharakteristik keine Transversal- oder Scherwellen aus, so dass im Sendefall die gesamte Schallenergie mit hohem Wirkungsgrad in das Wasser ohne Phasenverzerrungen als geschlossene Wellenfront abgestrahlt wird und im Empfangfall die Schallenergie phasenrichtig empfangen wird.The underwater antenna according to the invention has the Advantage that by adapting the surface of the potting to the geometry the transducer is independent of the incident or radiated sound waves their direction of incidence or radiation in the potting perpendicular to the surface of the the same wave resistance as the water-containing encapsulation at the interface to the water as longitudinal waves and the same regardless of direction muted the damping is kept low by dimensioning the thickness of the encapsulation can be. In contrast to the level described at the beginning, block-like hard castings are formed in the inventive design Potting also in extreme swiveling ranges of the directional characteristic no transverse or shear waves, so that in the event of transmission total sound energy with high efficiency in the water without Phase distortion is emitted as a closed wavefront and when received, the sound energy is received in the correct phase.

Besonders vorteilhaft erweist sich der erfindungsgemäß gestaltete Verguss bei einem Aufbau der Wandler auf einem ebenen Träger, z.B. auf einem Ausleger, in der seitlichen Außenwandung eines Wasserfahrzeugs, am Boden eines Schiffes oder an einem Ausfahrgerät. Da keine elektronische Signalverarbeitung in Form von Laufzeitketten oder Phasendrehgliedern zur Verbreiterung des Öffnungswinkel der Richtcharakteristik benötigt wird, ist ein breitbandiger Sende- und Empfangsbetrieb problemlos möglich und eine elektronische Raumstabilisierung bei Seegang einfach zu gestalten. Zur Seegangskompensation ist ebenso eine kardanische Aufhängung z.B. des Ausfahrgeräts möglich, da konstruktive Veränderungen am ebenen Träger für die Wandler, z.B. durch einen gewölbten Aufbau zwecks Vergrößerung des Öffnungswinkels der Richtcharakteristik, nicht erforderlich sind.It has proven to be particularly advantageous the designed according to the invention Potting when the transducers are installed on a flat support, e.g. on a boom, in the lateral outer wall of a watercraft, on the bottom of a ship or on an extension device. Because no electronic signal processing in the form of term chains or phase rotators for broadening the opening angle the directional characteristic needed broadband transmission and reception is possible without any problems to make electronic room stabilization easy when the sea is rough. A cardanic suspension is also required for swell compensation. of the extension device possible, because of constructive changes on the flat beam for the Transducers, e.g. through an arched Construction to increase the opening angle the directional characteristic are not required.

Zweckmäßige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Unterwasserantenne mit vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben ich aus den weiteren Ansprüchen.Appropriate embodiments of the underwater antenna according to the invention with advantageous developments and refinements of the invention I derive from the further claims.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird bei der Anpassung des Vergusses an die Oberflächen der Wandler die Dicke des Vergusses zumindest in dem von dem Träger abgekehrten Bereich annähernd konstant gehalten.According to an advantageous embodiment of the Invention is used in the adaptation of the potting to the surfaces of the Transducer the thickness of the encapsulation at least in that facing away from the carrier Approximate range kept constant.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Wandler in Reihen und Spalten angeordnet, die zueinander rechtwinklig verlaufen. Eine solche geometrische Anordnung ist einfach zu fertigen und zu prüfen. Die in einer Reihe angeordneten Wandler einerseits und die in einer Spalte angeordneten Wandler andererseits weisen vorzugsweise einen Abstand voneinander auf, der innerhalb einer jeden Reihe und jeden Spalte konstant ist und zwischen Spalten und Reihen unterschiedlich sein kann. Eine statistische Verteilung der Wandler in den Reihen und Spalten ist ebenso möglich.According to a preferred embodiment of the Invention, the transducers are arranged in rows and columns run at right angles to each other. Such a geometric arrangement is easy to manufacture and test. The arranged in a row Transducers on the one hand and the transducers arranged in a column on the other hand, are preferably at a distance from one another, which is constant within each row and column and can be different between columns and rows. A statistical Distribution of the converters in the rows and columns is also possible.

Bei einer solchen Unterwasserantenne ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die vom Träger abgekehrte Oberfläche des Vergusses so gestaltet, dass die Profillinie des sich längs der Wandlerreihen erstreckenden Längsprofils des Vergusses der Oberflächenkontur der Wandler in jeder Reihe folgt und die Profillinie des sich längs der Wandlerspalten erstreckenden Querprofils des Vergusses eine parallel zum Träger verlaufende Linie ist. Sind die Wandler beispielsweise als Hohlkugeln ausgebildet, so weist die Oberfläche des Vergusses kreisbogenförmige Auswölbungen auf, die sich rippenartig in Richtung der Wandlerreihen aneinander anschließen und sich jeweils über die dazu quer verlaufende Abmessung des Trägers parallel zueinander erstrecken. Eine solche Unterwasserantenne mit einem vorzugsweise ebenen, plattenförmigen Träger wird bevorzugt an autonomen oder ferngesteuerten unbemannten Unterwasserfahrzeugen zur Meeresbodenerkundung eingesetzt. Die Unterwasserantenne wird dabei so an der Unterseite des Unterwasserfahrzeugs befestigt, dass die Schwenkrichtung der Antenne, die in einer zu den Wandlerreihen parallelen Ebene liegt, quer zur Längsachse des Unterwasserfahrzeugs ausgerichtet ist. Damit erstrecken sich die Längsachsen der Auswölbungen in der Oberfläche des Vergusses in Fahrtrichtung, und die Antenne besitzt damit ein strömungsgünstiges Profil, so dass es keines die Unterwasserantenne abdeckenden Hüllkörpers bedarf.With such an underwater antenna is according to one advantageous embodiment of the invention the away from the carrier surface of the encapsulation designed so that the profile line of the along the Transducer rows extending the longitudinal profile of the Encapsulation of the surface contour the transducer in each row follows and the profile line of the along the transducer columns extending cross profile of the potting one running parallel to the carrier Line is. If the transducers are designed, for example, as hollow spheres, so the surface points of circular potting bulges which connect to each other in a rib-like manner in the direction of the converter rows and each other the transverse dimension of the carrier extend parallel to one another. Such an underwater antenna with a preferably flat, plate-shaped support preferably on autonomous or remote-controlled unmanned underwater vehicles used for seabed exploration. The underwater antenna will attached to the underside of the underwater vehicle so that the pivoting direction of the antenna, which is in one of the rows of transducers parallel plane, transverse to the longitudinal axis of the underwater vehicle is aligned. The longitudinal axes of the bulges thus extend in the surface of the encapsulation in the direction of travel, and the antenna thus has a streamlined Profile, so that there is no need for an envelope covering the underwater antenna.

Gemäß alternativen Ausführungsformen der Erfindung können die Wandler Kugelform, Halbkugelform oder Plattenform aufweisen. Sind die Wandler als hohle Halbkugeln ausgebildet, so sind sie so angeordnet, dass ihre ebenen Ringflächen dem Träger zugekehrt sind. Sind die Wandler als rechteckige oder quadratische Platten ausgebildet, so sind jeweils zwei benachbarte Wandler gegeneinander geneigt auf den Träger aufgesetzt, wobei jeweils zwei plattenförmige Wandler die Schenkel eines vorzugsweise gleichschenkligen Daches bilden, dessen First vom Träger abgekehrt ist. In Schwenkrichtung der Antenne sind mehrere langgestreckte Dächer unmittelbar nebeneinander angeordnet.According to alternative embodiments of the invention the transducers are spherical, hemispherical or plate-shaped. If the transducers are designed as hollow hemispheres, they are so arranged that their flat ring surfaces are facing the carrier. Are the Transducers designed as rectangular or square plates, so are two adjacent transducers inclined towards each other the carrier put on, each with two plate-shaped transducers the legs form a preferably isosceles roof, the ridge of carrier turned away. In the swiveling direction of the antenna there are several elongated ones roofs arranged immediately next to each other.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist jeder plattenförmige Wandler eine Vielzahl von in Kunststoff eingebetteten, stabförmigen Keramikstäbchen aus piezoelektrischer oder elektrostriktiver Keramik auf, die senkrecht zur Dachfläche ausgerichtet sind. Solche sog. Composite-Wandler sind beispielsweise in der DE 100 52 636 A1 beschrieben.According to a preferred embodiment of the invention, each plate-shaped transducer has a multiplicity of rod-shaped ceramic rods made of piezoelectric or electrostrictive ceramic embedded in plastic, which are aligned perpendicular to the roof surface. Such so-called composite converters are, for example, in the DE 100 52 636 A1 described.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:The invention is based on in Exemplary embodiments shown in the drawing in the following described. Show it:

1 eine perspektivische Ansicht einer als sog. Flachbasis ausgebildeten Unterwasserantenne, 1 2 shows a perspective view of an underwater antenna designed as a so-called flat base,

2 einen Schnitt längs der Linie II – II in 1 2 a section along the line II - II in 1

3 einen Schnitt längs der Linie III – III in 1, 3 a section along the line III - III in 1 .

4 eine perspektivische Darstellung einer stirnseitig aufgeschnittenen Unterwasserantenne, 4 1 shows a perspective illustration of an underwater antenna cut open at the end,

5 einen Schnitt längs der Linie V – V in 4, 5 a section along the line V - V in 4 .

6 einen Längsschnitt einer als sog. Linearantenne ausgebildeten Unterwasserantenne, 6 2 shows a longitudinal section of an underwater antenna designed as a so-called linear antenna,

7 eine perspektivische Darstellung einer Unterwasserantenne gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, in der Ebene der elektronischen Schwenkrichtung geschnitten, 7 3 shows a perspective illustration of an underwater antenna according to a further exemplary embodiment, cut in the plane of the electronic pivoting direction,

8 einen Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Unterwasserantenne. 8th a longitudinal section of a further embodiment of an underwater antenna.

Die in 1 perspektivisch und in 2 und 3 in zwei zueinander rechtwinklig verlaufenden Schnitten dargestellte Unterwasserantenne ist eine sog. Flachbasis, die einen ebenen, plattenförmigen Träger 11 aufweist, der mit einer Mehrzahl von elektroakustischen Wandlern 12 bestückt ist. Der Träger 11 kann ein separates Bauteil sein, das an einem Wasserfahrzeug oder einem Ausleger befestigt wird, kann aber auch von einer Wand- oder Bodenfläche eines Wasserfahrzeugs gebildet werden. Die Wandler 12 sind in Reihen 121 und Spalten 122, die rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind, unter Zwischenlage eines Abstandshalters 17 aus einem Elastomer auf der ebenen Oberfläche des Trägers 11 angeordnet und in einem akustisch transparenten Verguss 13 aus einem im Gießverfahren verarbeitbaren Elastomer, vorzugsweise aus Polyurethan, eingebettet. Der Abstand der Wandler 12 voneinander innerhalb der Reihen 121 und Spalten 122 ist vorzugsweise konstant. Eine statistische Verteilung der Wandler ist aber ebenso möglich. Der Verguss 13, der mindestens auch die Schmalseiten des plattenförmigen Trägers 11 umschließt, ist bezüglich seiner vom Träger 11 abgekehrten Oberfläche 131 der vom Träger 11 abgekehrten Oberfläche der Wandler 12 unmittelbar angepasst. Im Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 sind die Wandler 12 als Hohlkugeln 14 ausgebildet, so dass die durch die Anpassung der Oberfläche 131 des Vergusses 13 sich ergebende Profillinie des sich längs der Reihen 121 erstreckenden Längsprofils des Vergusses 13 der Oberflächenkontur der Wandler 12 in jeder Reihe 121 im konstanten Abstand folgt und die sich ergebende Profillinie des sich längs der Spalten 122 erstreckenden Querprofils des Vergusses 13 der Oberflächenkontur der Wandler 12 in jeder Spalte 122 im konstanten Abstand folgt. Damit ergibt sich eine etwa konstante Wanddicke des Vergusses 13 über sämtliche Wandler 12 hinweg. Eine solche Antenne kann sowohl elektronisch in Richtung der Wandlerreihen 121 als auch in Richtung der Wandlerspalten 122 geschwenkt werden und wird bevorzugt stationär eingesetzt, um ein Raumgebiet zu überwachen.In the 1 perspective and in 2 and 3 The underwater antenna shown in two sections that run at right angles to one another is a so-called flat base, which is a flat, plate-shaped support 11 having a plurality of electroacoustic transducers 12 is equipped. The carrier 11 can be a separate component that is attached to a watercraft or a boom, but can also be formed by a wall or floor surface of a watercraft. The converters 12 are in rows 121 and columns 122 , which are aligned at right angles to each other, with the interposition of a spacer 17 made of an elastomer on the flat surface of the carrier 11 arranged and in an acoustically transparent potting 13 embedded in a castable elastomer, preferably made of polyurethane. The distance of the transducers 12 from each other within the rows 121 and columns 122 is preferably constant. A statistical distribution of the converters is also possible. The potting 13 that at least also the narrow sides of the plate-shaped carrier 11 encloses, with regard to its from the carrier 11 turned away surface 131 that of the carrier 11 turned away surface of the transducer 12 immediately adapted. In the embodiment of the 1 to 3 are the converters 12 as hollow spheres 14 trained so that by adapting the surface 131 of potting 13 resulting profile line of along the rows 121 extending longitudinal profile of the potting 13 the surface contour of the transducers 12 in each row 121 follows at a constant distance and the resulting profile line along the columns 122 extending cross section of the potting 13 the surface contour of the transducers 12 in every Column 122 follows at a constant distance. This results in an approximately constant wall thickness of the potting 13 across all converters 12 time. Such an antenna can both electronically in the direction of the converter rows 121 as well as in the direction of the converter columns 122 be pivoted and is preferably used stationary to monitor a spatial area.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Unterwasserantenne ist in 4 und 5 dargestellt. Auch hier weist die als Flachbasis konzipierte Unterwasserantenne einen ebenen, plattenförmigen Träger 11 auf, auf dem die Wandler 12 in Reihen 121 und Spalten 122 angeordnet und in einem Verguss 13 eingebettet sind, der die schmalen Seitenfläche des Trägers 11 übergreift. Die Wandler 12 besitzen wiederum Kugelform, sind also wiederum Hohlkugeln 14. Eine solche Flachbasis wird bevorzugt an autonomen oder ferngesteuerten Unterwasserfahrzeugen befestigt und zwar derart, dass die elektronische Schwenkrichtung quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs, also quer zu dessen Längsachse ausgerichtet ist. In Richtung der Längsachse des Unterwasserfahrzeugs besitzt die Unterwasserantenne einen festen Öffnungswinkel, der durch die Anzahl der in Fahrtrichtung hintereinander angeordneten Wandler 12 festgelegt ist. Im Ausführungsbeispiel der 4 und 5 entspricht diese Anzahl der Zahl der in einer Spalte 122 hintereinander angeordneten Wandler 12, also die in 5 zu sehenden drei Wandler 12.A preferred embodiment of the underwater antenna is in 4 and 5 shown. Here too, the underwater antenna designed as a flat base has a flat, plate-shaped support 11 on which the converter 12 in rows 121 and columns 122 arranged and in a potting 13 are embedded in the narrow side surface of the carrier 11 overlaps. The converters 12 again have a spherical shape, so they are hollow spheres 14 , Such a flat base is preferably attached to autonomous or remote-controlled underwater vehicles in such a way that the electronic pivoting direction is oriented transversely to the direction of travel of the vehicle, that is to say transversely to its longitudinal axis. In the direction of the longitudinal axis of the underwater vehicle, the underwater antenna has a fixed opening angle, which is determined by the number of transducers arranged one behind the other in the direction of travel 12 is set. In the embodiment of the 4 and 5 this number corresponds to the number in a column 122 converters arranged one behind the other 12 , so the in 5 to see three transducers 12 ,

Zur Erreichung des eingangs beschriebenen Ziels der Vergrößerung des Öffnungswinkels und des Schwenkbereichs der Richtcharakteristik der Unterwasserantenne durch eine geeignete Gestaltung des Vergusses 13, ist es hier ausreichend, die vom Träger 11 abgekehrte Oberfläche 131 des Vergusses 13 lediglich in Richtung der Schwenkebene der Richtcharakteristik der Unterwasserantenne an den Konturenverlauf der vom Träger 11 abgekehrte Oberfläche der Wandler 12 anzupassen. Daher ist die vom Träger 11 abgekehrte Oberfläche 131 des Vergusses 13 hier so gestaltet, dass die Profillinie des sich längs der Wandlerreihen 121 erstreckenden Längsprofils des Vergusses 13 der Oberflächenkontur der Wandler 12 in jeder Reihe 121 folgt, während die Profillinie des sich längs der Wandlerspalten 122 erstreckenden Querprofils des Vergusses 13 eine parallel zum Träger 11 verlaufende Linie ist. Demzufolge besitzt der Verguss 13 kreisbogenförmige Rippen, die in Richtung der Wandlerreihen 121 unmittelbar aneinanderliegen und sich in Richtung der Wandlerspalten 122 zueinander parallel über den gesamten Träger 11 erstrecken.To achieve the goal described at the outset of increasing the opening angle and the swiveling range of the directional characteristic of the underwater antenna by suitable design of the encapsulation 13 , it is sufficient here by the carrier 11 turned surface 131 of potting 13 only in the direction of the swivel plane of the directional characteristic of the underwater antenna to the contour of the carrier 11 reverse surface of the transducer 12 adapt. Hence, that of the wearer 11 turned surface 131 of potting 13 here designed so that the profile line runs along the rows of transducers 121 extending longitudinal profile of the potting 13 the surface contour of the transducers 12 in every row 121 follows while the profile line of the is along the transducer columns 122 extending cross section of the potting 13 one parallel to the carrier 11 running line is. Accordingly, the potting has 13 circular ribs that line the transducer rows 121 lie directly next to each other and in the direction of the converter columns 122 parallel to each other across the entire beam 11 extend.

In 6 ist als weiteres Ausführungsbeispiel für eine Unterwasserantenne eine Linearantenne im Längsschnitt dargestellt. Auf dem Träger 11 sind insgesamt fünf Wandler 12 äquidistant nebeneinander aufgereiht. Jeder Wandler 12 ist von einer hohlen Halbkugel 15 gebildet, die mit ihrer Kreisringfläche auf einen auf der Oberfläche des Trägers 11 angeordneten Abstandshalter 17' aufgesetzt ist. Die Wandler 12 sind in einem Verguss 13 eingebettet, der die schmalen Seitenflächen des Trägers 11 übergreift. Die vom Träger 11 abgekehrte Oberfläche 131 des Vergusses 13 ist wiederum dem Konturenverlauf der vom Träger 11 abgekehrten Oberfläche der Wandler 12 angepasst, so dass die Oberflächenkontur der Vergussmasse 13 dem halbkreisförmigen Verlauf der Wandler 12 in konstantem Abstand folgt. Da die Wandler 12 Halbkugeln 15 sind, kann auch der Oberflächenverlauf quer zu der Schnittfläche der 6 dem Verlauf der Halbkugeln mit konstantem Abstand zu diesem entsprechen. Es ergibt sich somit eine Oberflächengestaltung der Vergussmasse 13, wie sie in 1 für eine Reihe 121 von Wandlern 12 zu sehen ist. Es ist jedoch auch möglich, die Profillinie des sich quer zur Schnittfläche in 6 erstreckenden Querprofils des Vergusses 13 als eine parallel zur Trägeroberfläche verlaufende Linie auszuführen, so dass im Verguss 13 kurze, schalenförmige Segmente entstehen, die sich parallel zueinander, quer zur Schnittfläche der 6 erstrecken und deren Erstreckungslänge wenig größer ist als der Durchmesser der Halbkugeln 15.In 6 a linear antenna is shown in longitudinal section as a further embodiment of an underwater antenna. On the carrier 11 are a total of five converters 12 lined up equidistantly next to each other. Every converter 12 is from a hollow hemisphere 15 formed with its circular surface on one on the surface of the carrier 11 arranged spacers 17 ' is put on. The converters 12 are in one potting 13 embedded the narrow side faces of the wearer 11 overlaps. The one from the carrier 11 turned surface 131 of potting 13 is again the shape of the contour of the wearer 11 turned away surface of the transducer 12 adapted so that the surface contour of the casting compound 13 corresponds to the semicircular shape of the transducer 12 follows at a constant distance. Because the converter 12 hemispheres 15 are, the surface course transverse to the cut surface of the 6 correspond to the course of the hemispheres at a constant distance from it. This results in a surface design of the potting compound 13 as in 1 for a number 121 of converters 12 you can see. However, it is also possible to change the profile line across to the cut surface 6 extending cross section of the potting 13 as a line running parallel to the surface of the support, so that in the potting 13 Short, bowl-shaped segments are created that are parallel to each other, transverse to the cut surface of the 6 extend and their extension length is slightly larger than the diameter of the hemispheres 15 ,

In 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Linearantenne im Längsschnitt dargestellt. Im Unterschied zu der Linearantenne gemäß 6 sind hier die elektroakustischen Wandler 12 als Hohlkugeln 14 ausgebildet, und der Träger 11 ist kreisbogenförmig gekrümmt. Durch die bogenförmige Krümmung des Trägers 11 wird der Öffnungswinkel und der Schwenkbereich der Richtcharakteristik der Linearantenne gegenüber der Linearantenne gemäß 6 zusätzlich vergrößert. Selbstverständlich kann die in 4 und 5 als Flachbasis konzipierte Unterwasserantenne ebenfalls mit einem kreisbogenförmig gekrümmten Träger 11 wie in 8 ausgeführt werden. Auch bei dieser Unterwasserantenne ergibt sich dann durch die Krümmung des Trägers 11 ein zusätzlich vergrößerter Öffnungswinkel der Richtcharakteristik der Unterwasserantenne und damit ein vergrößerter Schwenkbereich der Richtcharakteristik gegenüber der Unterwasserantenne gemäß 4.In 8th Another embodiment of a linear antenna is shown in longitudinal section. In contrast to the linear antenna according to 6 here are the electroacoustic transducers 12 as hollow spheres 14 trained, and the carrier 11 is curved in a circular arc. Due to the arched curvature of the wearer 11 the opening angle and the swivel range of the directional characteristic of the linear antenna compared to the linear antenna 6 additionally enlarged. Of course, the in 4 and 5 Underwater antenna designed as a flat base, also with a support curved in a circular arc 11 as in 8th be carried out. This underwater antenna also results from the curvature of the carrier 11 an additionally enlarged aperture angle of the directional characteristic of the underwater antenna and thus an enlarged swivel range of the directional characteristic compared to the underwater antenna according to 4 ,

Die in 7 perspektivisch mit einer Schnittebene dargestellte Unterwasserantenne entspricht im Aufbau der Unterwasserantenne gemäß 4 und 5 mit dem Unterschied, dass die Wandler 12 nicht Kugelform sondern Plattenform aufweisen. Jeder Wandler 12 wird von einem langgestreckten Quader 16 gebildet, der aus einer Vielzahl von Keramikstäbchen aus piezoelektrischer oder elektrostriktiver Keramik besteht, die mit Kunststoff ummantelt sind. Die Stirnseiten der Keramikstäbchen sind mit je einer auf der Ober- und Unterseite des Quaders 16 angeordneten Elektrode verbunden. Ein solcher sog. Verbund- oder Composite-Wandler ist in der DE 100 52 636 A1 ausführlich beschrieben.In the 7 Underwater antenna shown in perspective with a sectional plane corresponds in structure to the underwater antenna according to 4 and 5 with the difference that the converter 12 not have a spherical shape but a plate shape. Every converter 12 is made of an elongated cuboid 16 formed, which consists of a plurality of ceramic rods made of piezoelectric or electrostrictive ceramic, which are coated with plastic. The end faces of the ceramic rods are each on the top and bottom of the cuboid 16 arranged electrode connected. Such a so-called composite converter is in the DE 100 52 636 A1 described in detail.

Im Ausführungsbeispiel der 7 sind in jeder Wandlerreihe 121 jeweils zwei solcher plattenförmiger Wandler 12 bzw. Quader 16 gegeneinander geneigt auf dem Träger 11 befestigt, wobei jeweils zwei Quader 16 die Dachflächen eines gleichschenkligen Daches bilden, dessen First vom Träger 11 abgekehrt ist. In Schwenkrichtung der Richtcharakteristik der Unterwasserantenne sind mehrere, im Ausführungsbeispiel drei, solche aus jeweils zwei Quadern 16 zusammengesetzte Dächer vorhanden, die mit ihren Dachlängskanten unmittelbar aneinanderstoßen. Die von dem Träger 11 abgekehrte Oberfläche 131 des Vergusses 13 ist wiederum an die vom Träger 11 abgekehrte Oberfläche der Wandler 12, also an den Dachflächenverlauf der Quader 16 angepasst. Das Dickenmaß des Vergusses 13 längs der Dachflächen ist dabei konstant. Der von den Dachflächen und dem Träger 11 eingeschlossene Raum ist ebenfalls mit Vergussmasse ausgefüllt. Quer zu der Schnittfläche der 7 erstrecken sich die zu Dächern zusammengesetzten Quader 16 über die gesamte Abmessung des Trägers 11. Um in dieser Querrichtung eine stärkere Bündelung der Richtcharakteristik der Unterwasserantenne zu erzielen, sind die auf der Ober- und Unterseite der Quader 16 vorhandenen Elektroden abschnittsweise unterbrochen ,so dass hintereinander in den Wandlerspalten 122 angeordnete kurze Dächer aus jeweils zwei kurzen Quadern entstehen. Selbstverständlich ist es auch möglich, die quer zur Schnittfläche der 7 sich erstreckenden Dächer aus einzelnen, in den Wandlerspalten 122 hintereinander äquidistant angeordneten, quaderförmigen, zueinander geneigten Wandlern 12 zusammenzusetzen.In the embodiment of the 7 are in every converter row 121 two such plate-shaped transducers 12 or cuboid 16 against each other inclined on the support 11 attached, each with two cuboids 16 form the roof surfaces of an isosceles roof, the ridge of the carrier 11 turned away. In the pivoting direction of the directional characteristic of the underwater antenna are several, in the exemplary embodiment three, each of two cuboids 16 Composite roofs are present, which directly abut with their longitudinal roof edges. That from the carrier 11 turned surface 131 of potting 13 is in turn to that of the carrier 11 reverse surface of the transducer 12 , i.e. on the roof surface of the cuboid 16 customized. The thickness of the potting 13 along the roof surfaces is constant. That of the roof surfaces and the beam 11 enclosed space is also filled with potting compound. Across the cutting surface of the 7 extend the cuboids assembled into roofs 16 over the entire dimension of the carrier 11 , In order to achieve a stronger bundling of the directional characteristics of the underwater antenna in this transverse direction, those are on the top and bottom of the cuboids 16 existing electrodes interrupted in sections, so that one behind the other in the transducer columns 122 Arranged short roofs are made up of two short cuboids. Of course, it is also possible to cross the cutting surface of the 7 extending roofs from individual, in the converter columns 122 cuboidal, mutually inclined transducers arranged one behind the other 12 reassemble.

Claims (12)

Unterwasserantenne mit elektroakustischen Wandlern (12), die auf einem Träger (11) voneinander beabstandet angeordnet und in einem Verguss (13) aus akustisch transparentem Material eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Träger (11) abgekehrte Oberfläche (131) des Vergusses (13) dem Konturenverlauf der vom Träger (11) abgekehrten Oberfläche der Wandler (12) unmittelbar angepasst ist.Underwater antenna with electroacoustic transducers ( 12 ) on a support ( 11 ) spaced from each other and in a potting ( 13 ) are embedded from acoustically transparent material, characterized in that the 11 ) turned surface ( 131 ) of potting ( 13 ) the shape of the contour of the carrier ( 11 ) facing surface of the transducer ( 12 ) is immediately adjusted. Unterwasserantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Oberflächen von Wandler (12) und Vergussmasse (13) zumindest in dem vom Träger (11) abgekehrten Bereich annähernd konstant ist.Underwater antenna according to claim 1, characterized in that the distance between the surfaces of the transducer ( 12 ) and potting compound ( 13 ) at least in that of the carrier ( 11 ) turned away area is approximately constant. Unterwasser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandler (12) in Reihen (121) und Spalten (122), die rechtwinklig zueinander verlaufen, angeordnet sind.Underwater according to claim 1 or 2, characterized in that the transducer ( 12 ) in rows ( 121 ) and columns ( 122 ) that are perpendicular to each other. Unterwasserantenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Träger (11) abgekehrte Oberfläche (131) des Vergusses (13) so gestaltet ist, dass die Profillinie des sich längs der Wandlerreihen (121) erstreckenden Längsprofils des Vergusses (13) der Oberflächenkontur der Wandler (12) in jeder Wandlerreihe (121) folgt und die Profillinie des sich längs der Wandlerspalten (122) erstreckenden Querprofils des Vergusses (13) eine parallel zum Träger (11) verlaufende Linie ist.Underwater antenna according to claim 3, characterized in that the carrier ( 11 ) turned surface ( 131 ) of potting ( 13 ) is designed so that the profile line along the converter rows ( 121 ) extending longitudinal profile of the encapsulation ( 13 ) the surface contour of the transducers ( 12 ) in each converter row ( 121 ) follows and the profile line of the along the converter columns ( 122 ) extending cross profile of the encapsulation ( 13 ) one parallel to the beam ( 11 ) is the running line. Unterwasserantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandler (12) hintereinander aufgereiht sind und dass die vom Träger (11) abgekehrte Oberfläche (131) des Vergusses (13) so gestaltet ist, dass die Profillinie des sich längs der Wandler (12) erstreckenden Längsprofils des Vergusses (13) der Oberflächenkontur der Wandler (12) folgt und die Profillinie des Querprofils des Vergusses (131) eine parallel zum Träger (11) verlaufende Linie ist.Underwater antenna according to claim 1 or 2, characterized in that the transducer ( 12 ) are lined up in a row and that the carrier ( 11 ) turned surface ( 131 ) of potting ( 13 ) is designed so that the profile line of the along the transducer ( 12 ) extending longitudinal profile of the encapsulation ( 13 ) the surface contour of the transducers ( 12 ) follows and the profile line of the cross profile of the encapsulation ( 131 ) one parallel to the beam ( 11 ) is the running line. Unterwasserantenne nach einem der Ansprüche 1 – 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandler (12) Kugelform aufweisen.Underwater antenna according to one of Claims 1-5, characterized in that the transducers ( 12 ) Have a spherical shape. Unterwasserantenne nach einem der Ansprüche 1 – 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandler (12) Halbkugelform aufweisen und die Grundflächen der Halbkugeln (15) dem Träger (11) zugekehrt sind.Underwater antenna according to one of Claims 1-5, characterized in that the transducers ( 12 ) Have a hemisphere shape and the base of the hemispheres ( 15 ) the carrier ( 11 ) are facing. Unterwasserantenne nach einem der Ansprüche 1 – 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandler (12) Plattenform aufweisen und jeweils zwei benachbarte, plattenförmige Wandler (12) in einer Wandlerreihe (121) gegeneinander geneigt auf dem Träger (11) festgelegt sind.Underwater antenna according to one of Claims 1-5, characterized in that the transducers ( 12 ) Have a plate shape and each have two adjacent, plate-shaped transducers ( 12 ) in a converter row ( 121 ) inclined towards each other on the carrier ( 11 ) are set. Unterwasserantenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei plattenförmige Wandler (12) die Dachflächen eines gleichschenkligen Dachs bilden, dessen First vom Träger (11) abgekehrt ist, und dass mehrere aus zwei plattenförmigen Wandlern (12) zusammengesetzte Dächer nebeneinander mit aneinanderstoßenden Dachkanten angeordnet sind.Underwater antenna according to claim 8, characterized in that in each case two plate-shaped transducers ( 12 ) form the roof surfaces of an isosceles roof, the ridge of which is supported by the beam ( 11 ) and that several of two plate-shaped transducers ( 12 ) composite roofs are arranged side by side with abutting roof edges. Unterwasserantenne nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder plattenförmige Wandler (12) eine Vielzahl von in Kunststoff eingebetteten, stabförmigen Keramikstäbchen aus piezoelektrischer oder elektrostriktiver Keramik aufweist, die senkrecht zur Dachober- und -unterseite ausgerichtet sind.Underwater antenna according to claim 9, characterized in that each plate-shaped transducer ( 12 ) has a multiplicity of rod-shaped ceramic rods made of piezoelectric or electrostrictive ceramic embedded in plastic, which are aligned perpendicular to the top and bottom of the roof. Unterwasserantenne nach einem der Ansprüche 1 – 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (11) eine ebene Oberfläche aufweist, auf die die Wandler (12) aufgesetzt sind.Underwater antenna according to one of claims 1-10, characterized in that the carrier ( 11 ) has a flat surface on which the transducers ( 12 ) are attached. Unterwasserantenne nach einem der Ansprüche 1 – 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (11) eine zylinderförmig gekrümmte Oberfläche aufweist, auf die die Wandler (12) aufgesetzt sind.Underwater antenna according to one of claims 1-10, characterized in that the carrier ( 11 ) has a cylindrical curved surface on which the transducers ( 12 ) put on are.
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