RU196335U1 - LONG-BENDING HYDROACOUSTIC CONVERTER - Google Patents
LONG-BENDING HYDROACOUSTIC CONVERTER Download PDFInfo
- Publication number
- RU196335U1 RU196335U1 RU2019131544U RU2019131544U RU196335U1 RU 196335 U1 RU196335 U1 RU 196335U1 RU 2019131544 U RU2019131544 U RU 2019131544U RU 2019131544 U RU2019131544 U RU 2019131544U RU 196335 U1 RU196335 U1 RU 196335U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flanges
- covers
- end flanges
- bending
- additional
- Prior art date
Links
- 238000005452 bending Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000883 Ti6Al4V Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
Abstract
Предложен продольно-изгибный гидроакустический преобразователь с бочкообразной боковой стенкой герметичного корпуса, гофрированной вдоль продольной оси симметрии с переменной амплитудой, уменьшающейся к торцевым фланцам корпуса, удерживающим торцевые крышки с расположенным между ними активным элементом, снабженный дополнительными фланцами, фиксирующими слой герметизирующего покрытия с наружной стороны торцевых фланцев с помощью болтов и плотно прилегающими к поверхностям торцевых фланцев.Техническим результатом является обеспечение герметичности корпуса излучателя при больших амплитудах продольно-изгибных колебаний, что приводит к повышению максимальной излучаемой акустической мощности преобразователя по сравнению с прототипом и к увеличению надежности преобразователя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.A longitudinal-bending sonar transducer with a barrel-shaped side wall of a sealed enclosure, corrugated along a longitudinal axis of symmetry with variable amplitude, decreasing to the end flanges of the enclosure holding the end caps with the active element located between them, is proposed, equipped with additional flanges that fix the layer of sealing coating on the outside of the end faces flanges with bolts and snug against the surfaces of the end flanges. The technical result is to ensure chenie tightness radiator casing at large amplitudes of longitudinal flexural vibrations, which leads to increased maximum acoustic power radiated by the transducer in comparison with the prior art and to increase the reliability of the inverter. 1 s.p. f-ly, 2 ill.
Description
Полезная модель относится к области гидроакустики и может быть использовано в качестве излучателя в антеннах для гидроакустических буев, в гибких протяженных буксируемых излучающих гидроакустических антеннах, для звукоподводной связи, в составе гидроакустических модемов и системах освещения подводной обстановки.The utility model relates to the field of hydroacoustics and can be used as a radiator in antennas for sonar buoys, in flexible long towed emitting sonar antennas, for sound underwater communication, as part of hydroacoustic modems and underwater lighting systems.
Излучение звуковых волн известными продольно-изгибными низкочастотными гидроакустическими преобразователями производится путем создания переменного давления в окружающей среде за счет изгибных колебаний корпуса, возбуждаемого продольными колебаниями активного элемента.Sound waves are emitted by the known longitudinally-bending low-frequency sonar transducers by creating variable pressure in the environment due to the bending vibrations of the housing excited by the longitudinal vibrations of the active element.
Известны низкочастотные продольно-изгибные гидроакустические преобразователи, содержащие активный стержневой элемент, состоящий из поляризованных по толщине пьезокерамических колец, корпус бочкообразной формы, имеющий максимальный диаметр на торцах, а минимальный на половине высоты, торцевые крышки и герметизирующее покрытие (см., например, патенты US 4922470, US 5136556). Недостатками указанных низкочастотных продольно-изгибных гидроакустических преобразователей являются, с одной стороны, проблемы, связанные с необходимостью герметизации, низкая добротность из-за поглощения энергии при использовании резины и полиуретана для герметизации, а с другой стороны, низкая устойчивость к внешнему гидростатическому давлению и низкая надежность (малая наработка на отказ).Known low-frequency longitudinal-bending sonar transducers containing an active rod element consisting of piezoelectric rings polarized by thickness, a barrel-shaped body having a maximum diameter at the ends and a minimum at half height, end caps and a sealing coating (see, for example, US patents 4922470, US 5136556). The disadvantages of these low-frequency longitudinal-bending sonar transducers are, on the one hand, problems associated with the need for sealing, low quality factor due to energy absorption when using rubber and polyurethane for sealing, and on the other hand, low resistance to external hydrostatic pressure and low reliability (low MTBF).
Недостатки герметизации продольно-изгибного низкочастотного преобразователя связаны с высокими динамическими и статическими напряжениями в точках конструктивного сопряжения элементов данного преобразователя, сложностью обеспечения однородности механических свойств герметизирующего состава и элементов конструкции, что приводит к нарушению герметизации при больших уровнях излучаемой акустической мощности.The disadvantages of sealing a longitudinally-bending low-frequency transducer are associated with high dynamic and static stresses at the points of structural conjugation of the elements of this transducer, the difficulty of ensuring the uniformity of the mechanical properties of the sealing composition and structural elements, which leads to sealing failure at high levels of emitted acoustic power.
От указанных выше недостатков свободен выбранный в качестве прототипа гидроакустический преобразователь продольно-изгибного типа, известный из патента на изобретение RU №2681268 (дата приоритета 04.04.2018, МПК В06В 1/02, H04R 1/00). Бочкообразная боковая стенка корпуса преобразователя прототипа имеет максимальные средний диаметр и толщину на середине продольной оси симметрии и минимальные средний диаметр и толщину на торцах и гофрирована вдоль продольной оси симметрии с переменной амплитудой, уменьшающейся к торцевым фланцам корпуса, удерживающим крышки с расположенным между ними активным элементом.The hydroacoustic transducer of longitudinal-bending type, known from the patent for invention RU No. 2681268 (priority date 04.04.2018, IPC BVB 1/02,
Недостатком прототипа является то, что при возвратно-поступательных колебаниях активного элемента с большими амплитудами, передающихся крышками, из-за ограниченной жесткости торцевых фланцев корпуса происходит деформация зазора в резьбовом соединении крышек с торцевыми фланцами, вызванная изгибом торцевых фланцев в виду их конечной жесткости. Это приводит к нарушению герметичности упомянутых резьбовых соединений и к попаданию воды внутрь излучателя под действием гидростатического давления и капиллярного эффекта в упомянутых резьбовых соединениях.The disadvantage of the prototype is that when the reciprocating vibrations of the active element with large amplitudes transmitted by the covers, due to the limited rigidity of the end flanges of the body, the gap deforms in the threaded connection of the caps with the end flanges, caused by the bending of the end flanges in view of their ultimate rigidity. This leads to a violation of the tightness of the aforementioned threaded joints and to the ingress of water into the emitter under the influence of hydrostatic pressure and capillary effect in the aforementioned threaded joints.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является обеспечение герметичности корпуса излучателя при больших амплитудах активного элемента преобразователя и продольно-изгибных колебаний, что позволяет повысить максимальный уровень излучаемой акустической мощности преобразователя по сравнению с прототипом, увеличить надежность излучателя (время наработки на отказ) и снизить требования, предъявляемые к точности подготовки резьбовых соединений крышек с торцевыми фланцами.The task to which the proposed utility model is aimed is to ensure the tightness of the emitter case at large amplitudes of the active element of the transducer and longitudinal-bending vibrations, which allows to increase the maximum level of the emitted acoustic power of the transducer compared to the prototype, to increase the reliability of the emitter (MTBF) and reduce the requirements for the accuracy of the preparation of threaded joints of covers with end flanges.
Технический результат разработанного гидроакустического преобразователя продольно-изгибного типа достигается тем, что продольно-изгибный гидроакустический преобразователь, так же как и прототип, содержит активный элемент, расположенный между крышками в герметично выполненном корпусе с бочкообразной боковой стенкой, включающем в себя также торцевые фланцы, удерживающие упомянутые крышки, при этом бочкообразные боковые стенки корпуса гофрированы вдоль продольной оси симметрии с переменной амплитудой, уменьшающейся к торцевым фланцам.The technical result of the developed longitudinal-bending hydroacoustic transducer is achieved by the fact that the longitudinal-bending hydroacoustic transducer, as well as the prototype, contains an active element located between the covers in a hermetically sealed housing with a barrel-shaped side wall, which also includes end flanges that hold said lids, while the barrel-shaped side walls of the housing are corrugated along the longitudinal axis of symmetry with a variable amplitude decreasing towards the end flange am
Новым в разработанном продольно-изгибном гидроакустическом преобразователе является то, что с наружной стороны крышек и торцевых фланцев, выполненных заподлицо с крышками, нанесен слой герметизирующего покрытия и установлены дополнительные фланцы в виде дисков, жестко зафиксированные на торцевых фланцах с помощью болтов и плотно прилегающие к поверхностям крышек и торцевых фланцев.New in the developed longitudinally-bending hydroacoustic transducer is that on the outside of the covers and end flanges made flush with the covers, a layer of sealing coating is applied and additional flanges in the form of discs are installed, rigidly fixed to the end flanges with bolts and tightly adhering to the surfaces covers and end flanges.
Новым в частном случае реализации полезной модели по п. 2 формулы является то, что диаметр дополнительных фланцев равен диаметру торцевых фланцев в месте соприкосновения с дополнительными фланцами, при этом по центру одного из дополнительных фланцев выполнено отверстие для транзита проводов питания активного элемента.New in the particular case of implementing the utility model according to
Полезная модель поясняется следующими рисунками.The utility model is illustrated by the following figures.
На фиг. 1 представлен продольно-изгибный гидроакустический преобразователь (вид сверху и продольный разрез).In FIG. 1 shows a longitudinally bending sonar transducer (top view and longitudinal section).
На фиг. 2 приведена фотография одного из возможных видов преобразователя.In FIG. 2 shows a photograph of one of the possible types of converter.
Предложенный продольно-изгибный гидроакустический преобразователь по п. 1 (см. фиг. 1, 2) содержит активный элемент 1, расположенный в корпусе 2 с бочкообразной боковой стенкой 3, включающем в себя также торцевые фланцы 4, удерживающие крышки 5. Крышки 5, между которыми закреплен активный элемент 1, являются армирующим элементом, и могут иметь отверстия для транзита проводов питания активного элемента, пролегающих во внутренней полости преобразователя. С наружной стороны крышек 5 и торцевых фланцев 4 нанесен слой герметизирующего покрытия 6 и установлены дополнительные фланцы 7, жестко зафиксированные на торцевых фланцах 4 с помощью болтов 8 и плотно прилегающие к поверхностям торцевых фланцев 4.The proposed longitudinal-bending sonar transducer according to claim 1 (see Fig. 1, 2) contains an
Торцевые фланцы 4 выполнены заподлицо с крышками 5. Корпус 2, включающий в себя торцевые фланцы 4, выполнен герметичным. Бочкообразная боковая стенка 3 выполнена, как и в прототипе, с переменной вдоль продольной оси симметрии преобразователя толщиной, причем ее толщина в каждом поперечном сечении корпуса 2 постоянна и имеет максимальные средний диаметр и толщину на середине продольной оси симметрии и минимальные средний диаметр и толщину на торцах. Бочкообразная боковая стенка 3 гофрирована вдоль продольной оси симметрии с переменной амплитудой, уменьшающейся к торцевым фланцам 4.The
В предложенном продольно-изгибном гидроакустическом преобразователе по п. 2 внешний диаметр дополнительных фланцев 7 выбран равным внешнему диаметру торцевых фланцев 4 в месте соприкосновения с дополнительными фланцами 7, а по центру одного из дополнительных фланцев 7 выполнено отверстие для транзита проводов питания активного элемента.In the proposed longitudinal-bending sonar transducer according to
Предложенный низкочастотный продольно-изгибный гидроакустический преобразователь работает следующим образом. При продольных колебаниях активного элемента 1, изменяющего свои размеры в направлении продольной оси преобразователя, возвратно-поступательные колебания торцевых фланцев 4 корпуса 2 преобразуются в колебания бочкообразной боковой стенки 3, в результате чего система «активный элемент 1 - корпус 2» совершает изгибные механические колебания, возбуждая упругие колебания окружающей среды. Дополнительные фланцы 7 находятся под воздействием внешнего гидростатического давления окружающей среды, которое, равномерно распределяясь по поверхности фланца 7, имеет по сравнению с величиной силы давления на внешнюю поверхность фланца 7 незначительное значение на швах сопряжения торцевых фланцев 4 корпуса 2 с дополнительными фланцами 7.The proposed low-frequency longitudinal-bending sonar transducer operates as follows. With longitudinal vibrations of the
В отличие от прототипа, в предлагаемом устройстве обеспечение герметичности при высоких амплитудах продольно-изгибных колебаний достигается за счет того, что сила внешнего гидростатического давления, действующего на дополнительные фланцы 7, многократно превосходит силу давления, действующего на поверхность герметизирующего покрытия 6 между дополнительными фланцами 7 и торцевыми фланцами 4 излучателя из-за того, что площади поверхностей дополнительных фланцев 7 многократно превосходят площади швов между дополнительными фланцами 7 и торцевыми фланцами 4.Unlike the prototype, in the proposed device, the provision of tightness at high amplitudes of longitudinal bending vibrations is achieved due to the fact that the force of the external hydrostatic pressure acting on the
Установка дополнительных фланцев 7 с герметизирующим покрытием 6 на торцы корпуса излучателя приводит к увеличению жесткости торцевых фланцев 4 и уменьшению их прогиба во время возвратно-поступательных колебаний активного элемента 1, дополнительно понижая резонансную частоту излучателя и увеличивая эффективность излучателя в основной полосе частот. С помощью изменения толщины и веса дополнительных фланцев 7 можно проводить точную настройку рабочей частоты преобразователя.The installation of
Таким образом, предлагаемый преобразователь, по сравнению с прототипом, сохраняет герметичность конструкции при больших амплитудах колебаний активного элемента 1 преобразователя, поскольку установка дополнительных фланцев 7 приводит к увеличению жесткости торцевых фланцев.Thus, the proposed Converter, in comparison with the prototype, retains the tightness of the structure at large amplitudes of vibrations of the
Толщина дополнительных фланцев 7 для излучателя с высотой корпуса 80-100 мм должна составлять не менее 12 мм, а упругие постоянные материала дополнительных фланцев (модуль Юнга, коэффициент Пуассона, модуль сдвига) должны быть не менее, чем у материала корпуса 2.The thickness of the
В примере конкретной реализации материал корпуса 2 - сплав титана марки Ti-6Al-4V, высота корпуса 2 составляет 90,6 мм, дополнительные фланцы 7 выполнены из того же материала, что и корпус, и закреплены на корпусе 2 при помощи восьми болтов М6. Толщина дополнительных фланцев 7 составляет 12 мм. Согласно предварительным расчетам, установка дополнительных фланцев 7 приводит к увеличению максимальной излучаемой акустической мощности преобразователя по крайней мере в два раза, к увеличению времени наработки на отказ излучателя не менее чем в 100 раз и к снижению требований к точности подготовки резьбовых соединений крышек 5 с торцевыми фланцами 4.In an example of a specific implementation, the material of the
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019131544U RU196335U1 (en) | 2019-10-07 | 2019-10-07 | LONG-BENDING HYDROACOUSTIC CONVERTER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019131544U RU196335U1 (en) | 2019-10-07 | 2019-10-07 | LONG-BENDING HYDROACOUSTIC CONVERTER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU196335U1 true RU196335U1 (en) | 2020-02-26 |
Family
ID=69630764
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019131544U RU196335U1 (en) | 2019-10-07 | 2019-10-07 | LONG-BENDING HYDROACOUSTIC CONVERTER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU196335U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2785896C1 (en) * | 2022-03-24 | 2022-12-14 | Андрей Александрович Антонов | Low-frequency longitudinal-bending piezoceramic transducer |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5184332A (en) * | 1990-12-06 | 1993-02-02 | Image Acoustics, Inc. | Multiport underwater sound transducer |
RU81104U1 (en) * | 2008-10-27 | 2009-03-10 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | LOW FREQUENCY LONG-BENDING HYDROACOUSTIC PIEZOCERAMIC CONVERTER |
CN202615781U (en) * | 2012-06-15 | 2012-12-19 | 国家海洋技术中心 | Special underwater sound transducer for deep-sea releaser |
RU145475U1 (en) * | 2014-04-29 | 2014-09-20 | ОАО "Концерн Океанприбор" | LOW FREQUENCY LONGITUDINAL BENDING HYDROACOUSTIC CONVERTER |
RU2681268C1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-03-05 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Bending hydroacoustic transducer |
CN110010113A (en) * | 2019-04-04 | 2019-07-12 | 哈尔滨工程大学 | The Jenas of radial radiation-Helmholtz's underwater acoustic transducer |
-
2019
- 2019-10-07 RU RU2019131544U patent/RU196335U1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5184332A (en) * | 1990-12-06 | 1993-02-02 | Image Acoustics, Inc. | Multiport underwater sound transducer |
RU81104U1 (en) * | 2008-10-27 | 2009-03-10 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | LOW FREQUENCY LONG-BENDING HYDROACOUSTIC PIEZOCERAMIC CONVERTER |
CN202615781U (en) * | 2012-06-15 | 2012-12-19 | 国家海洋技术中心 | Special underwater sound transducer for deep-sea releaser |
RU145475U1 (en) * | 2014-04-29 | 2014-09-20 | ОАО "Концерн Океанприбор" | LOW FREQUENCY LONGITUDINAL BENDING HYDROACOUSTIC CONVERTER |
RU2681268C1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-03-05 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Bending hydroacoustic transducer |
CN110010113A (en) * | 2019-04-04 | 2019-07-12 | 哈尔滨工程大学 | The Jenas of radial radiation-Helmholtz's underwater acoustic transducer |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2785896C1 (en) * | 2022-03-24 | 2022-12-14 | Андрей Александрович Антонов | Low-frequency longitudinal-bending piezoceramic transducer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101964185B (en) | Ultra-wideband underwater acoustic transducer | |
JP4946272B2 (en) | Electroacoustic transducer and transmitter for sonar equipped with the electroacoustic transducer | |
US4031418A (en) | Low frequency acoustical piezo-electric transducer | |
JPH06178381A (en) | Electroacoustic transducer | |
US4435794A (en) | Wall-driven oval ring transducer | |
RU2681268C1 (en) | Bending hydroacoustic transducer | |
RU196335U1 (en) | LONG-BENDING HYDROACOUSTIC CONVERTER | |
US4462093A (en) | Symmetrical shell support for flextensional transducer | |
US3972018A (en) | Electromechanical transducer | |
RU2166840C2 (en) | Hydroacoustic antenna | |
JPH0134000B2 (en) | ||
RU2737241C1 (en) | Low-frequency longitudinally-bending piezoceramic converter | |
RU2270533C2 (en) | Hydro-acoustic rod transformer | |
RU2785896C1 (en) | Low-frequency longitudinal-bending piezoceramic transducer | |
RU2712924C1 (en) | Electroacoustic non-directional transducer | |
RU2757358C1 (en) | Broadband hydroacoustic antenna | |
CN111464915B (en) | Novel receiving and transmitting combined elliptical ring transducer | |
RU2167496C1 (en) | Hydroacoustic multi-unit antenna and piezoelectric rod transducer for said antenna | |
CN214410766U (en) | Multi-mode broadband high-power directional emission longitudinal vibration underwater acoustic transducer | |
KR101611226B1 (en) | Underwater acoustic transducer and transducer system using the same | |
RU2292674C1 (en) | Hydro-acoustic rod transformer | |
JP2546488B2 (en) | Low frequency underwater transmitter | |
KR20240022835A (en) | Flextensional low frequency acoustic projector | |
RU2071184C1 (en) | Wide-pulse hydroacoustic emitter | |
JP2006246279A (en) | Electric sound converter |