RU2681268C1 - Bending hydroacoustic transducer - Google Patents

Bending hydroacoustic transducer Download PDF

Info

Publication number
RU2681268C1
RU2681268C1 RU2018112134A RU2018112134A RU2681268C1 RU 2681268 C1 RU2681268 C1 RU 2681268C1 RU 2018112134 A RU2018112134 A RU 2018112134A RU 2018112134 A RU2018112134 A RU 2018112134A RU 2681268 C1 RU2681268 C1 RU 2681268C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
symmetry
longitudinal axis
side wall
barrel
shaped side
Prior art date
Application number
RU2018112134A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Константинович Бритенков
Борис Николаевич Боголюбов
Сергей Александрович Смирнов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН)
Priority to RU2018112134A priority Critical patent/RU2681268C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2681268C1 publication Critical patent/RU2681268C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • 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

FIELD: acoustics.SUBSTANCE: bending hydroacoustic transducer with a barrel-shaped side wall of a hermetic body, having a maximum average diameter and thickness in the middle of the longitudinal axis of symmetry and a minimum average diameter and thickness at the ends, was proposed, corrugated along the longitudinal axis of symmetry with a variable amplitude, decreasing to the flanges of the case, holding the end caps with an active element located between them.EFFECT: increased electroacoustic efficiency, maximum specific acoustic power and resistance to external hydrostatic pressure, reducing the spread of electroacoustic parameters and simplifying the assembly of the transducer.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение 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 invention 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 communication, as part of sonar modems and underwater lighting systems.

Излучение известных продольно-изгибных низкочастотных преобразователей производится за счет изгибных колебаний корпуса, возбуждаемого продольными колебаниями активного элемента.The radiation of known longitudinally-bending low-frequency converters is due to bending vibrations of the housing, excited by longitudinal vibrations of the active element.

Известны низкочастотные продольно-изгибные гидроакустические преобразователи, содержащие активный стержневой элемент, состоящий из поляризованных по толщине пьезокерамических шайб, 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 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 washers 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 when using rubber and polyurethane for sealing, and on the other hand, low resistance to external hydrostatic pressure and low reliability (low MTBF) )

Недостатки известных продольно-изгибных низкочастотных преобразователей в значительной мере связаны с высокими динамическими и статическими напряжениями в ряде точек корпуса, а также снижением электроакустического КПД преобразователя при герметизации с помощью резины и полиуретана, сложностью обеспечения осевой симметрии корпуса преобразователя при подобных операциях и вызываемого этим разброса его электроакустических параметров и необходимостью дополнительной настройки.The disadvantages of the known longitudinally-bending low-frequency transducers are largely associated with high dynamic and static stresses at a number of housing points, as well as a decrease in the electro-acoustic efficiency of the transducer during sealing with rubber and polyurethane, the difficulty of ensuring axial symmetry of the transducer casing during such operations and its spread electro-acoustic parameters and the need for additional settings.

Частично от указанных выше недостатков свободен выбранный в качестве прототипа низкочастотный продольно-изгибный гидроакустический пьезокерамический преобразователь, известный из патента на полезную модель RU №81104 (дата приоритета 27.10.2008, МПК В06В 1/06, H04R 17/00), содержащий армированный стержневой активный элемент, состоящий из поляризованных по толщине пьезокерамических шайб, корпус бочкообразной формы с аксиальными профильными прорезями на боковой поверхности, имеющий максимальный диаметр на торцах, минимальный на середине высоты, и переменную по высоте толщину стенки, уменьшающуюся к центру, торцевые крышки и герметизирующее покрытие, причем образующие внутренней и внешней поверхности корпуса являются параболами с меньшим и большим радиусами кривизны соответственно.Partially free of the above disadvantages is the prototype low-frequency longitudinally-bending hydroacoustic piezoceramic transducer known from utility model patent RU No. 81104 (priority date 10/27/2008, IPC B06B 1/06, H04R 17/00) containing an active core reinforced an element consisting of piezoelectric ceramic washers polarized in thickness, a barrel-shaped body with axial profile slots on the side surface, having a maximum diameter at the ends, a minimum at the middle of the height, and wall thickness that is height-adjustable, decreasing toward the center, end caps and a sealing coating, the generators of the inner and outer surfaces of the body being parabolas with smaller and larger radii of curvature, respectively.

Переменная по высоте корпуса толщина стенки увеличивает надежность прототипа вследствие уменьшения механических напряжений в его корпусе, а форма образующих в виде парабол, как имеющая наименьшее изменение радиуса кривизны при действии внешнего гидростатического давления, повышает его устойчивость к воздействию внешнего гидростатического давления и, наряду с размерами и жесткостью материала корпуса, определяет резонансную частоту преобразователя.A wall thickness that is variable in height of the casing increases the reliability of the prototype due to a decrease in mechanical stresses in its casing, and the shape of the parabolic generators, as having the smallest change in the radius of curvature under the action of external hydrostatic pressure, increases its resistance to external hydrostatic pressure and, along with the dimensions and the stiffness of the housing material, determines the resonant frequency of the Converter.

Недостатками прототипа, тем не менее, остаются достаточно низкая устойчивость к внешнему гидростатическому давлению из-за необходимости герметизации аксиальных профильных прорезей на боковой поверхности, которые выполнены для уменьшения жесткости корпуса в поперечном направлении с целью осуществлять излучение в низкочастотных диапазонах, сложность нанесения гидроизолирующего покрытия и возникающие вследствие этого разброс электроакустических параметров при изготовлении нескольких одинаковых преобразователей, а также низкий электроакустический КПД и снижение максимальной удельной акустической мощности (максимальной акустической мощности, приведенной к единице объема преобразователя).The disadvantages of the prototype, however, remain quite low resistance to external hydrostatic pressure due to the need to seal axial profile slots on the side surface, which are made to reduce the rigidity of the body in the transverse direction in order to carry out radiation in the low frequency ranges, the difficulty of applying a waterproofing coating and the resulting as a result, the spread of electro-acoustic parameters in the manufacture of several identical transducers, as well as low electric ktroakustichesky efficiency and reduced maximum specific acoustic power (the maximum acoustic power given to the converter unit volume).

Указанные недостатки объясняются тем, что при сборке преобразователя практически невозможно обеспечить идентичные условия герметизации (нанесения герметизирующего покрытия и установки элементов, закрывающих аксиальные профильные прорези корпуса), кроме того, ввиду поглощения энергии в элементах, устанавливаемых для герметизации понижающих резонансную частоту прорезей корпуса, при электроакустическом преобразовании происходит потеря энергии и понижение электроакустического КПД преобразователя.These disadvantages are explained by the fact that when assembling the transducer it is almost impossible to provide identical sealing conditions (applying a sealing coating and installing elements that close the axial profile slots of the case), in addition, due to the absorption of energy in the elements installed for sealing, they reduce the resonant frequency of the slots of the case during electroacoustic The conversion results in a loss of energy and a decrease in the electro-acoustic efficiency of the converter.

Задачами, на решение которых направлено предлагаемое изобретение, являются: увеличение электроакустического КПД, повышение максимальной удельной акустической мощности преобразователя по сравнению с прототипом при тех же габаритах корпуса, увеличение надежности (наработки на отказ), повышение устойчивости к внешнему гидростатическому давлению, уменьшение разброса параметров, а также упрощение сборки и настройки преобразователя.The tasks to which the invention is directed are: increasing electro-acoustic efficiency, increasing the maximum specific acoustic power of the transducer compared to the prototype with the same dimensions of the housing, increasing reliability (MTBF), increasing resistance to external hydrostatic pressure, reducing the variation in parameters, as well as simplifying the assembly and configuration of the converter.

Эффект достигается тем, что продольно-изгибный гидроакустический преобразователь содержит активный элемент, расположенный между торцевыми крышками в корпусе с бочкообразной боковой стенкой, включающем в себя также фланцы, удерживающие торцевые крышки, и имеющем переменную вдоль продольной оси симметрии толщину бочкообразной боковой стенки.The effect is achieved by the fact that the longitudinal-bending sonar transducer contains an active element located between the end caps in a barrel-shaped side wall housing, which also includes flanges that hold the end caps and has a barrel-shaped side wall thickness that is variable along the longitudinal axis of symmetry.

Новым является то, что бочкообразная боковая стенка герметично выполненного корпуса, имеющая максимальные средний диаметр и толщину на середине продольной оси симметрии и минимальные средний диаметр и толщину на торцах, гофрирована вдоль продольной оси симметрии с переменной амплитудой, уменьшающейся к фланцам.What is new is that the barrel-shaped side wall of the hermetically sealed body, having a maximum average diameter and thickness in the middle of the longitudinal axis of symmetry and minimum average diameter and thickness at the ends, is corrugated along the longitudinal axis of symmetry with a variable amplitude decreasing towards the flanges.

Новым в частном случае реализации изобретения по п. 2 формулы является то, что расстояние от продольной оси симметрии до внешней поверхности бочкообразной боковой стенки корпуса в поперечном сечении описывается выражениемNew in the particular case of the invention according to claim 2 of the formula is that the distance from the longitudinal axis of symmetry to the outer surface of the barrel-shaped side wall of the housing in cross section is described by the expression

R=r(z)+A(z)cos(n ϕ),R = r (z) + A (z) cos (n ϕ),

где ϕ (рад) - угол поворота в плоскости сечения, проходящей через продольную ось симметрии корпуса, r(z) (мм) - среднее расстояние от продольной оси симметрии до внешней поверхности бочкообразной боковой стенки корпуса в поперечном сечении, отстоящем на z (мм) от середины продольной оси симметрии, A(z) (мм) - амплитуда гофрирования, убывающая к фланцам (0<A(z)<0,2r(0)), n - число периодов гофрирования, выбираемое в зависимости от требуемых характеристик преобразователя, причем толщина бочкообразной боковой стенки в каждом поперечном сечении корпуса постоянна.where ϕ (rad) is the angle of rotation in the section plane passing through the longitudinal axis of symmetry of the body, r (z) (mm) is the average distance from the longitudinal axis of symmetry to the outer surface of the barrel-shaped side wall of the body in a cross section spaced z (mm) from the middle of the longitudinal axis of symmetry, A (z) (mm) is the corrugation amplitude decreasing towards the flanges (0 <A (z) <0.2r (0)), n is the number of corrugation periods selected depending on the required characteristics of the transducer, moreover, the thickness of the barrel-shaped side wall in each cross section of the housing yannah.

Изобретение поясняется следующими чертежами.The invention is illustrated by the following drawings.

На фиг. 1 представлен продольно-изгибный гидроакустический преобразователь (вид сверху, продольный и два поперечных разреза).In FIG. 1 shows a longitudinally-bending sonar transducer (top view, longitudinal and two transverse sections).

На фиг. 2 приведена фотография одного из возможных видов преобразователя.In FIG. 2 shows a photograph of one of the possible types of transducer.

На фиг. 3 приведен пример гофрирования бочкообразной боковой стенки преобразователя в соответствии с п. 2 формулы.In FIG. Figure 3 shows an example of corrugation of the barrel-shaped side wall of the transducer in accordance with paragraph 2 of the formula.

Предложенный продольно-изгибный гидроакустический преобразователь (см. фиг. 1, 2) содержит активный элемент 1, расположенный в корпусе 2 с бочкообразной боковой стенкой 3, включающем в себя также фланцы 4, между торцевыми крышками 5. Торцевые крышки 5 являются армирующим элементом и могут иметь отверстия для пропуска транзитных проводов, пролегающих во внутренней полости преобразователя. Корпус 2, включающий в себя фланцы 4, в отличие от корпуса прототипа, выполнен герметичным. Бочкообразная боковая стенка 3 выполнена с переменной вдоль продольной оси симметрии преобразователя толщиной, причем ее толщина в каждом поперечном сечении корпуса 2 постоянна (см. сечения А-А и Б-Б на фиг. 1) 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 фланцам 4.The proposed longitudinal-bending sonar transducer (see Fig. 1, 2) contains an active element 1 located in the housing 2 with a barrel-shaped side wall 3, which also includes flanges 4, between the end caps 5. The end caps 5 are a reinforcing element and can have holes for passing transit wires running through the internal cavity of the converter. The housing 2, including the flanges 4, in contrast to the prototype, is sealed. The barrel-shaped side wall 3 is made with a thickness variable along the longitudinal axis of symmetry of the transducer, and its thickness in each cross section of the casing 2 is constant (see sections AA and BB in Fig. 1) and has a maximum average diameter and thickness in the middle of the longitudinal axis of symmetry and minimum average diameter and thickness at the ends. The barrel-shaped side wall 3 is corrugated along the longitudinal axis of symmetry with a variable amplitude decreasing towards the flanges 4.

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 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.The proposed low-frequency longitudinal-bending sonar transducer operates as follows. With longitudinal vibrations of the active element 1, which changes its dimensions in the direction of the longitudinal axis of the transducer, the reciprocating vibrations of the flanges 4 of the housing 2 are converted into vibrations of the barrel-shaped side wall 3, as a result of which the "active element 1 - housing 2" system performs bending mechanical vibrations, exciting elastic vibrations of the environment.

В отличие от прототипа, в котором для понижения рабочих частот преобразователя уменьшение поперечной жесткости корпуса осуществлено за счет продольных прорезей в корпусе, в предлагаемом устройстве существенное понижение жесткости происходит ввиду равномерного распределения механического напряжения по излучающей поверхности (бочкообразной боковой стенке 3) преобразователя. Это достигается гофрированием бочкообразной боковой стенки 3 корпуса 2 с переменной вдоль продольной оси симметрии преобразователя амплитудой гофрирования при определенных соотношениях толщины бочкообразной боковой стенки 3 и поперечного размера корпуса 2. Равномерное распределение механического напряжения по всей поверхности преобразователя обеспечивает гофрированная форма корпуса 2, и дополнительно, как и в прототипе, переменная вдоль продольной оси симметрии преобразователя толщина бочкообразной боковой стенки 3. Более равномерное распределение нагрузки по сравнению с прототипом и герметичность корпуса 2 увеличивают электроакустический КПД и повышают максимальную удельную акустическую мощность преобразователя, а также обеспечивают большую устойчивость предлагаемого преобразователя к внешнему гидростатическому давлению.In contrast to the prototype, in which to reduce the working frequencies of the converter, the transverse rigidity of the housing is reduced due to longitudinal slots in the housing, in the proposed device, a significant decrease in stiffness occurs due to the uniform distribution of mechanical stress over the radiating surface (barrel-shaped side wall 3) of the converter. This is achieved by corrugating the barrel-shaped side wall 3 of the housing 2 with a variable amplitude of corrugation along the longitudinal axis of symmetry of the transducer at certain ratios of the thickness of the barrel-shaped side wall 3 and the transverse size of the housing 2. The corrugated shape of the housing 2 provides uniform distribution of mechanical stress over the entire surface of the converter, and additionally, and in the prototype, a variable along the longitudinal axis of symmetry of the transducer thickness of the barrel-shaped side wall 3. More uniform th load distribution in comparison with the prototype and the tightness of the housing 2 is increased electroacoustic efficiency and increase the maximum specific acoustic power transducer, and also provide greater stability of the proposed converter to the external hydrostatic pressure.

Кроме того, за счет того что корпус 2 выполнен герметичным, предлагаемый преобразователь исключает недостатки прототипа, связанные с необходимостью герметизации элементов его корпуса 2, т.е. разброс электроакустических параметров изготавливаемых преобразователей и потери энергии при электроакустическом преобразовании (повышает электроакустический КПД), а также обладает простотой сборки.In addition, due to the fact that the housing 2 is sealed, the proposed Converter eliminates the disadvantages of the prototype associated with the need to seal the elements of its housing 2, i.e. the dispersion of electro-acoustic parameters of the manufactured transducers and energy loss during electro-acoustic conversion (increases electro-acoustic efficiency), and also has ease of assembly.

Наилучший результат в соответствии с п. 2 формулы достигается в том случае, когда бочкообразная боковая стенка 3 корпуса 2 в поперечном по отношению к продольной оси симметрии корпуса 2 сечении имеет постоянную толщину, расстояние от продольной оси симметрии до внешней поверхности бочкообразной боковой стенки 3 корпуса 2 в поперечном сечении описывается выражениемThe best result in accordance with paragraph 2 of the formula is achieved when the barrel-shaped side wall 3 of the housing 2 in cross section with respect to the longitudinal axis of symmetry of the housing 2 has a constant thickness, the distance from the longitudinal axis of symmetry to the outer surface of the barrel-shaped side wall 3 of the housing 2 in cross section is described by the expression

R=r(z)+A(z)cos(n ϕ),R = r (z) + A (z) cos (n ϕ),

где ϕ (рад) - угол поворота в плоскости сечения, проходящей через продольную ось симметрии корпуса 2, r(z) (мм) - среднее расстояние от продольной оси симметрии до внешней поверхности бочкообразной боковой стенки 3 корпуса 2 в поперечном сечении, отстоящем на z (мм) от середины продольной оси симметрии, A(z) (мм) - амплитуда гофрирования, убывающая к фланцам (0<A(z)<0,2 r(0)), n - число периодов гофрирования, выбираемое в зависимости от требуемых характеристик преобразователя (см. фиг. 3).where ϕ (rad) is the angle of rotation in the plane of the section passing through the longitudinal axis of symmetry of the housing 2, r (z) (mm) is the average distance from the longitudinal axis of symmetry to the outer surface of the barrel-shaped side wall 3 of the housing 2 in a cross section spaced z (mm) from the middle of the longitudinal axis of symmetry, A (z) (mm) is the corrugation amplitude decreasing towards the flanges (0 <A (z) <0.2 r (0)), n is the number of corrugation periods chosen depending on the required characteristics of the converter (see Fig. 3).

Такая форма бочкообразной боковой стенки 3 позволяет обеспечить наиболее равномерное распределение механических напряжений в материале корпуса 2, что позволяет максимально понизить рабочий диапазон частот преобразователя, достигать большего электроакустического КПД, обеспечивая устойчивость к внешнему гидростатическому давлению, повысить значение максимальной удельной акустической мощности и увеличить надежность преобразователя (наработку на отказ).This shape of the barrel-shaped side wall 3 allows you to provide the most uniform distribution of mechanical stresses in the material of the housing 2, which allows you to maximize reduce the operating frequency range of the transducer, achieve greater electro-acoustic efficiency, providing resistance to external hydrostatic pressure, increase the value of the maximum specific acoustic power and increase the reliability of the transducer ( MTBF).

Можно отметить еще, что поскольку резонансную частоту излучателя, в отличие от прототипа, определяют только форма и размеры корпуса 2, предлагаемый преобразователь способен осуществлять работу как в низкочастотном, так и в высокочастотном диапазонах. Активный элемент 1 в предлагаемом преобразователе может быть любым, выполняющим преобразование электрических колебаний в возвратно-поступательные колебания торцевых крышек 5, передаваемых фланцам 4 корпуса 2.It can also be noted that since the resonant frequency of the emitter, in contrast to the prototype, is determined only by the shape and dimensions of the housing 2, the proposed converter is capable of operating both in the low-frequency and high-frequency ranges. The active element 1 in the proposed Converter can be anyone performing the conversion of electrical vibrations into reciprocating vibrations of the end caps 5 transmitted to the flanges 4 of the housing 2.

Прототип (см. Андреев М.Я., Боголюбов Б.Н., Клюшин В.В., Рубанов И.Л. Низкочастотный малогабаритный продольно-изгибный электроакустический преобразователь // Датчики и системы, 2010. №12. С. 51-55) при размерах 134×54 мм (длина × максимальный диаметр) и весом 1 кг имеет чувствительность на излучение до 1,7 Па⋅м/В в диапазоне 1,4-1,7 кГц, максимальную акустическую мощность 70 Вт, электроакустический КПД около 35%, устойчив к внешнему гидростатическому давлению до 30 МПа (что соответствует глубине 300 м). Разброс параметров при изготовлении корпуса и сборке преобразователя может достигать более 15%. Максимальная удельная акустическая мощность составляет 220-250 кВт/м3.Prototype (see Andreev M.Ya., Bogolyubov B.N., Klyushin V.V., Rubanov I.L. Low-frequency small-sized longitudinally-bending electro-acoustic transducer // Sensors and Systems, 2010. No. 12. P. 51-55 ) with dimensions 134 × 54 mm (length × maximum diameter) and a weight of 1 kg, it has a radiation sensitivity of up to 1.7 Pa⋅m / V in the range 1.4-1.7 kHz, maximum acoustic power 70 W, electro-acoustic efficiency of about 35%, resistant to external hydrostatic pressure up to 30 MPa (which corresponds to a depth of 300 m). The spread of parameters in the manufacture of the housing and the assembly of the converter can reach more than 15%. The maximum specific acoustic power is 220-250 kW / m 3 .

Испытания предложенного бочкообразного преобразователя с 14 волнами гофрирования и весом 0,87 кг с корпусом размером 86×90 мм (длина × максимальный диаметр) показали, что преобразователь обладает набором рабочих частот от 1,6 до 43 кГц, имеет чувствительность на излучение до 2 Па⋅м/В в диапазоне 1,7-2,3 кГц, максимальную акустическую мощность около 100 Вт, электроакустический КПД более 60%, обеспечивает устойчивость к внешнему гидростатическому давлению до 50 МПа (что соответствует глубине 500 м). Разброс параметров при изготовлении корпуса и сборке преобразователя составляет менее 5%. Максимальная удельная акустическая мощность составляет более 380 кВт/м3.Tests of the proposed barrel-shaped transducer with 14 corrugating waves and a weight of 0.87 kg with a housing measuring 86 × 90 mm (length × maximum diameter) showed that the converter has a set of operating frequencies from 1.6 to 43 kHz, has a radiation sensitivity of up to 2 Pa ⋅m / V in the range 1.7-2.3 kHz, the maximum acoustic power of about 100 W, electro-acoustic efficiency of more than 60%, provides resistance to external hydrostatic pressure up to 50 MPa (which corresponds to a depth of 500 m). The spread of parameters in the manufacture of the housing and the assembly of the converter is less than 5%. The maximum specific acoustic power is more than 380 kW / m 3 .

Таким образом, предлагаемый преобразователь, по сравнению с прототипом, обладает большим электроакустическим КПД, большей развиваемой удельной акустической мощностью, большей устойчивостью к внешнему гидростатическому давлению, меньшим разбросом параметров и прост в сборке и настройке.Thus, the proposed Converter, in comparison with the prototype, has a large electro-acoustic efficiency, greater developed specific acoustic power, more resistance to external hydrostatic pressure, less variation in parameters and is easy to assemble and configure.

Claims (4)

1. Продольно-изгибный гидроакустический преобразователь, содержащий активный элемент, расположенный между торцевыми крышками в корпусе с бочкообразной боковой стенкой, включающем в себя также фланцы, удерживающие торцевые крышки, и имеющем переменную вдоль продольной оси симметрии толщину бочкообразной боковой стенки, отличающийся тем, что бочкообразная боковая стенка герметично выполненного корпуса, имеющая максимальные средний диаметр и толщину на середине продольной оси симметрии и минимальные средний диаметр и толщину на торцах, гофрирована вдоль продольной оси симметрии с переменной амплитудой, уменьшающейся к фланцам.1. A longitudinally-bending sonar transducer containing an active element located between the end caps in a barrel-shaped side wall housing, which also includes flanges holding the end caps, and having a barrel-shaped side wall thickness varying along the longitudinal axis of symmetry, characterized in that the barrel-shaped side wall a side wall of a hermetically sealed housing having a maximum average diameter and thickness in the middle of the longitudinal axis of symmetry and minimum average diameter and thickness at the ends , corrugated along the longitudinal axis of symmetry with variable amplitude decreasing towards the flanges. 2. Продольно-изгибный гидроакустический преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что расстояние от продольной оси симметрии до внешней поверхности бочкообразной боковой стенки корпуса в поперечном сечении описывается выражением2. A longitudinally-bending sonar transducer according to claim 1, characterized in that the distance from the longitudinal axis of symmetry to the outer surface of the barrel-shaped side wall of the housing in cross section is described by the expression R=r(z)+A(z)cos(n ϕ),R = r (z) + A (z) cos (n ϕ), где ϕ (рад) - угол поворота в плоскости сечения, проходящей через продольную ось симметрии корпуса, r(z) (мм) - среднее расстояние от продольной оси симметрии до внешней поверхности бочкообразной боковой стенки корпуса в поперечном сечении, отстоящем на z (мм) от середины продольной оси симметрии, A(z) (мм) - амплитуда гофрирования, убывающая к фланцам (0<A(z)<0,2r(0)), n - число периодов гофрирования, выбираемое в зависимости от требуемых характеристик преобразователя, причем толщина бочкообразной боковой стенки в каждом поперечном сечении корпуса постоянна.where ϕ (rad) is the angle of rotation in the section plane passing through the longitudinal axis of symmetry of the body, r (z) (mm) is the average distance from the longitudinal axis of symmetry to the outer surface of the barrel-shaped side wall of the body in a cross section spaced z (mm) from the middle of the longitudinal axis of symmetry, A (z) (mm) is the corrugation amplitude decreasing towards the flanges (0 <A (z) <0.2r (0)), n is the number of corrugation periods selected depending on the required characteristics of the transducer, moreover, the thickness of the barrel-shaped side wall in each cross section of the housing yannah.
RU2018112134A 2018-04-04 2018-04-04 Bending hydroacoustic transducer RU2681268C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018112134A RU2681268C1 (en) 2018-04-04 2018-04-04 Bending hydroacoustic transducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018112134A RU2681268C1 (en) 2018-04-04 2018-04-04 Bending hydroacoustic transducer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2681268C1 true RU2681268C1 (en) 2019-03-05

Family

ID=65632730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018112134A RU2681268C1 (en) 2018-04-04 2018-04-04 Bending hydroacoustic transducer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2681268C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU196335U1 (en) * 2019-10-07 2020-02-26 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) LONG-BENDING HYDROACOUSTIC CONVERTER
RU2737241C1 (en) * 2020-03-25 2020-11-26 Кирилл Борисович Боголюбов Low-frequency longitudinally-bending piezoceramic converter
RU2785896C1 (en) * 2022-03-24 2022-12-14 Андрей Александрович Антонов Low-frequency longitudinal-bending piezoceramic transducer

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU777851A1 (en) * 1978-11-09 1980-11-07 Предприятие П/Я Р-6292 Hydroacoustic transducer
US5184332A (en) * 1990-12-06 1993-02-02 Image Acoustics, Inc. Multiport underwater sound transducer
US6545949B1 (en) * 2001-09-21 2003-04-08 Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of National Defence Axial drive resonant pipe projector (ADRPP)
SU1840705A1 (en) * 1972-07-03 2009-02-20 ОАО "Концерн "Морское подводное оружие - Гидроприбор" Hydroacoustic transducer
RU81104U1 (en) * 2008-10-27 2009-03-10 ОАО "Концерн "Океанприбор" LOW FREQUENCY LONG-BENDING HYDROACOUSTIC PIEZOCERAMIC CONVERTER
US8599648B1 (en) * 2011-12-19 2013-12-03 Image Acoustics, Inc. Doubly steered acoustic array
RU145475U1 (en) * 2014-04-29 2014-09-20 ОАО "Концерн Океанприбор" LOW FREQUENCY LONGITUDINAL BENDING HYDROACOUSTIC CONVERTER

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1840705A1 (en) * 1972-07-03 2009-02-20 ОАО "Концерн "Морское подводное оружие - Гидроприбор" Hydroacoustic transducer
SU777851A1 (en) * 1978-11-09 1980-11-07 Предприятие П/Я Р-6292 Hydroacoustic transducer
US5184332A (en) * 1990-12-06 1993-02-02 Image Acoustics, Inc. Multiport underwater sound transducer
US6545949B1 (en) * 2001-09-21 2003-04-08 Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of National Defence Axial drive resonant pipe projector (ADRPP)
RU81104U1 (en) * 2008-10-27 2009-03-10 ОАО "Концерн "Океанприбор" LOW FREQUENCY LONG-BENDING HYDROACOUSTIC PIEZOCERAMIC CONVERTER
US8599648B1 (en) * 2011-12-19 2013-12-03 Image Acoustics, Inc. Doubly steered acoustic array
RU145475U1 (en) * 2014-04-29 2014-09-20 ОАО "Концерн Океанприбор" LOW FREQUENCY LONGITUDINAL BENDING HYDROACOUSTIC CONVERTER

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU196335U1 (en) * 2019-10-07 2020-02-26 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) LONG-BENDING HYDROACOUSTIC CONVERTER
RU2737241C1 (en) * 2020-03-25 2020-11-26 Кирилл Борисович Боголюбов Low-frequency longitudinally-bending piezoceramic converter
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
RU2681268C1 (en) Bending hydroacoustic transducer
CN106131744B (en) A kind of ultra-wideband underwater acoustic transducer
US4031418A (en) Low frequency acoustical piezo-electric transducer
US8780674B2 (en) Acoustic wave transducer and sonar antenna with improved directivity
US20120213036A1 (en) Electroacoustic Transducer, in Particular Transmitting Transducer
RU196335U1 (en) LONG-BENDING HYDROACOUSTIC CONVERTER
RU81104U1 (en) LOW FREQUENCY LONG-BENDING HYDROACOUSTIC PIEZOCERAMIC CONVERTER
US20190060954A1 (en) Broadband underwater acoustic transceiver device
RU2737241C1 (en) Low-frequency longitudinally-bending piezoceramic converter
RU2267866C1 (en) Hydro-acoustic rod-type transformer
RU2718143C1 (en) Hydroacoustic deep-water antenna
RU2270533C2 (en) Hydro-acoustic rod transformer
RU2712924C1 (en) Electroacoustic non-directional transducer
CN110809213B (en) Composite broadband transducer
CA2431315C (en) Flare wave-guide projector
CN111464915B (en) Novel receiving and transmitting combined elliptical ring transducer
RU2785896C1 (en) Low-frequency longitudinal-bending piezoceramic transducer
RU2292674C1 (en) Hydro-acoustic rod transformer
CN214410766U (en) Multi-mode broadband high-power directional emission longitudinal vibration underwater acoustic transducer
RU2618961C1 (en) Multielement linear module of the hydroacoustic reception antenna
RU2757358C1 (en) Broadband hydroacoustic antenna
Zhang et al. A Low-Frequency Multi-Resonant Wideband Acoustic Tube Transducer
CN213716497U (en) Membrane type electromagnetic transducer
RU2705181C1 (en) Broadband hydroacoustic piezoelectric transducer