SE469309B

SE469309B - MUST HAVE FLEXTENSIONAL SENDERS

Info

Publication number: SE469309B
Application number: SE9103134A
Authority: SE
Inventors: G Engdahl; G Molund; R Tegnhamn
Original assignee: Asea Atom Ab
Priority date: 1991-10-28
Filing date: 1991-10-28
Publication date: 1993-06-14
Also published as: CN1073568A; SE9103134L; WO1993009641A1; SE9103134D0

Description

469 309 2 därvidlag stor betydelse. Man kan konstatera att ofta väljs förhållandet mellan ellipsens storaxel och lillaxel som 2:1. Om man med drivelementens hjälp får en viss längdförändring av storaxeln kommer lillaxelns längdförändring att bli 2-4 gånger så stor allt efter det jämntjocka skalets egenskaper och övriga detaljers utfomining. 469 309 2 in this respect great importance. It can be stated that the ratio between the ellipse's major axis and the minor axis is often chosen as 2: 1. If, with the help of the drive elements, a certain change in length of the large shaft is obtained, the change in length of the small shaft will be 2-4 times as large, depending on the properties of the evenly thick shell and the design of other details.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN, FÖRDELAR Med ett slätt och jämntjockt skal i en flextensionalsändare vid undervattensdrift kan man visa att resonanserna motsvarande första och ' andra grundsvängningsmoden framträder mycket tydligt. För frekvenser mellan dessa resonanser exiteras dessa båda svängningsmoder sirnultant.DESCRIPTION OF THE INVENTION, ADVANTAGES With a smooth and evenly thick shell in a multitensional transmitter during underwater operation, it can be shown that the resonances corresponding to the first and second basic oscillation modes appear very clearly. For frequencies between these resonances, these two oscillation modes are excited simultaneously.

Man kan också visa, eftersom dessa svängningar ligger med 180 ° fasskift relativt varandra, att det i ett frekvensband mellan frekvensema motsvarande de båda grundrnodema inträffar en destruktiv interferens.It can also be shown, since these oscillations lie with 180 ° phase shifts relative to each other, that a destructive interference occurs in a frequency band between the frequencies corresponding to the two basic nodes.

Detta irmebär att den utstrålande ljudeffekten inom detta band är förhållandevis låg. - g ~ , Uppfinningen omfattar en speciell utforrrming av skalet mellan'- de båda ändpartiema vid det elliptiska tvärsnittets storaxel. Utforrrmingen ger en e* mer-_. jämn frekvensrespons genom., att delse frekvensen för den andra ' svängningsmoden förskjuts uppåt i frekvens och dels att den destruktiva interferensen mellan första och andra grundsvängningsforrnen mildras.This means that the radiating sound power within this band is relatively low. The invention comprises a special design of the shell between the two end portions at the major axis of the elliptical cross-section. The design gives an e * mer-_. even frequency response by partly shifting the frequency of the second mode of oscillation upwards in frequency and partly reducing the destructive interference between the first and second basic oscillations.

- Principen för hur skalet enligt uppfinningen fungerar är att dess frihet att ' böjas begränsas till små böjregioner på var sin sida om ändregionema och mitt på skalets buk, dvs vid det elliptiska tvärsnittets lillaxel. Därvid kommer det principiella utseendet av andra grundsvängningsmoden att förändras på så sätt att motsvarande deplacement får samma tecken vid den första och andra gnmdsvängningsmoden. Detta innebär att den utstrålade ljudeffekten då ej minskar så markant inom nämnda frekvensband mellan frekvensema motsvarande första och andra grundsvängningsmoden som vid ett mellan ändregionema järrmtjockt skal.The principle of how the shell according to the invention works is that its freedom to bend is limited to small bending regions on either side of the end regions and in the middle of the belly of the shell, ie at the small axis of the elliptical cross-section. Thereby, the principal appearance of the second basic oscillation mode will change in such a way that the corresponding displacement gets the same sign in the first and second ground oscillation modes. This means that the radiated sound effect then does not decrease as markedly within said frequency band between the frequencies corresponding to the first and second basic oscillation modes as with an iron-thick shell between the end regions.

Det fmns ett ﬂertal olika sätt att begränsa skalets svängningar till ovan angivna regioner. Det enklaste sättet är att förstyva ett i övrigt jänmtjockt skal längs dess bukar så när som på de ställen där det är önskvärt att det skall böjas. Ett lämpligt sätt att åstadkomma dylika förstyvningar kan vara att skalet förses med förtjockningar i form av rillor längs detta och vinkelrätt mot dess ovan nämnda ändpartier. Rilloma kan t ex realiseras genom att bädda in armeringslister eller» genom att linda skalet på en mall försedd med ett lämpligt mönster. Förstyvningama kan också erhållas genom lämplig användning av material med olika styvhetsegenskaper.There are a number of different ways to limit the oscillations of the shell to the regions listed above. The simplest way is to stiffen an otherwise evenly thick shell along its abdomen as close as possible to the places where it is desirable for it to bend. A suitable way of achieving such stiffeners may be that the shell is provided with thickenings in the form of grooves along it and perpendicular to its above-mentioned end portions. The grooves can be realized, for example, by embedding reinforcement strips or by wrapping the shell on a template provided with a suitable pattern. The stiffeners can also be obtained by suitable use of materials with different stiffness properties.

Samma effekt kan också uppnås om böjregionema görs mycket korta och lätt böjbara. I praktiken skulle detta kunna förverkligas genom att 3 rise 509. böjregionema utformas med hjälp av diskreta komponenter i form av gångjärn, mekaniskt lager så som glidlager eller annat.The same effect can also be achieved if the bending regions are made very short and easily bendable. In practice, this could be realized by designing the bending regions by means of discrete components in the form of hinges, mechanical bearings such as plain bearings or otherwise.

RITNINGSFÖRTECKNING Figur 1 visar grundsvängningsfonnen för ett järrmtjockt skal och för ett skal utformat enligt uppfinnigen.LIST OF DRAWINGS Figure 1 shows the basic oscillation shape of an iron-thick shell and of a shell designed according to the invention.

Figur 2 visar andra grundsvängningsforrnen för ett jämntjockt skal och motsvarande för ett skal enligt uppfinningen.Figure 2 shows the second basic oscillation shapes for an evenly thick shell and the corresponding for a shell according to the invention.

Figur 3 visar ett skals uppdelning i olika regioner.Figure 3 shows the division of a shell into different regions.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER Figurena l och 2 är i huvudsak ritade för att visa första och andra grundsvängningsforrnen för en ﬂextensionalsändare utformad med ett cylindriskt skal med nära elliptiskt tvärsnitt. - Gmndsvängningsforrnen hos ett skal 1 med ändregioner 2 och 3 då skalet utsättes för en kraft i storaxelns riktning framgår av figur. 1. Skalet svänger då mellan den heldragna och den streckade linjen. Själva forrnen är den samma för ett jämntjockt skal som för ett skal som i områdena vid andra svängningsformens bukar på var sin sida om ändregionema är försett med förstyvningar. En marginell höjning av grundsvängnings- forrnens resonansfrekvens kan observeras då skalet förses med dessa förstyvningar.DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Figures 1 and 2 are mainly drawn to show the first and second basic oscillation shapes of an ﬂ extensional transmitter formed with a cylindrical shell with a nearly elliptical cross section. The rotation oscillations of a shell 1 with end regions 2 and 3 when the shell is subjected to a force in the direction of the major axis are shown in FIG. 1. The shell then pivots between the solid and the dashed line. The form itself is the same for an evenly thick shell as for a shell which in the areas at the abdomen of the second form of oscillation on each side of the end regions is provided with stiffeners. A marginal increase in the resonant frequency of the basic oscillation forms can be observed when the shell is provided with these stiffeners.

Det ökade nettodeplacementet som uppﬁrmingen medför framgår av fígur 2. Den andra grundsvängningsforrnen för ett jämntjockt skal framgår av den streckade linjen medan motsvarande för ett skal med förstyvningar i ett område vid bukama på var sin sida om ändregionema framgår av den heldragna linjen mellan ändregionema. Denna andra grundsvängnings- form är på vanligt sätt överlagrad grundsvängningsfonnen. Även för den andra grundsvängningsforrnen sker enviss ökning av resonansfrekvensen vid övergång från ett järnntjockt skal till ett med förstyvade bukar.The increased net displacement caused by the build-up is shown in Figure 2. The second basic oscillation shape for an evenly thick shell is shown by the dashed line, while the corresponding for a shell with stiffeners in an area at the abdomen on either side of the end regions is shown by the solid line between the end regions. This second basic oscillation form is usually superimposed on the basic oscillation form. Also for the second basic oscillation form, there is a certain increase in the resonant frequency when transitioning from an iron-thick shell to one with stiffened abdomens.

För att närmare precisera uppfinningen kan man utgå från ﬁgur 3 som visar hur skalets periferi kan delas in i ett antal regioner med skilda funktioner. Vid storaxelns ändar fmns de tidigare omtalade ändregionerna "a". Mot insidan av skalet vid ändregionerna är fixerade ändbalkar 4 och 5 mot vilka icke visade drivenheter anslutes. Skalet övergår från ändregionema i böjregioner "b" med relativt stor ﬂexibilitet. Dessa övergår sedan i förstyvade regioner "c" med ett relativt styvt skal 469 309 4 centrerade kring andra grundsvängningsforrnens buk. Mellan två och två av de båda "c"-regionema finns vid det nära elliptiska tvärsnittets lillaxel också böjregioner "d" med relativt stor ﬂexibilitet. Detta innebär att skalets omkrets S kan skrivas som S=2a+4b+4c+2d=2a+2R Där R utgör den ena halvan av den rörliga delen av skalet.To further specify the invention, one can start from Figure 3 which shows how the periphery of the shell can be divided into a number of regions with different functions. At the ends of the major axis are the previously mentioned end regions "a". Towards the inside of the shell at the end regions are fixed end beams 4 and 5 to which drive units (not shown) are connected. The shell transitions from the end regions into bending regions "b" with relatively large ﬂ flexibility. These then merge into stiffened regions "c" with a relatively rigid shell 469 309 4 centered around the abdomen of other basic oscillations. Between two and two of the two "c" regions, at the small axis of the near elliptical cross-section, there are also bending regions "d" with relatively large ﬂ flexibility. This means that the circumference S of the shell can be written as S = 2a + 4b + 4c + 2d = 2a + 2R where R constitutes one half of the moving part of the shell.

För att de önskade svängningsegenskapema skall uppnås bör följande olikheter innehållas O 0,005R 0 Ett annat sätt att precisera uppfinningen framgår också av figur 3. - Längden hos det elliptiska tvärsnittets storaxel anges som "L". Eftersom skalets ändregioner är ﬁxerade vid ändbalkama kommer projektionen på storaxeln av den del av skalet som kan röra sig fritt, F, att vara "L" minus tvâ gånger projektionen "e" på storaxeln av ändbalkarna, dvs F = L - 2 e Den andra svängningsfonnens bukar och därmed även mittpunkten av de förtjockade delama kommer därvid att vara belägna på skalet på ett avstånd som motsvarar F/4 från det nära elliptiska tvärsnittets lillaxel.In order to achieve the desired oscillation properties, the following differences should be included. 0.005R 0 Another way of specifying the invention is also shown in Figure 3. - The length of the major axis of the elliptical cross-section is indicated as "L". Since the end regions of the shell are axed at the end beams, the projection on the major axis of the part of the shell that can move freely, F, will be "L" minus twice the projection "e" on the major axis of the end beams, i.e. F = L - 2 e. the abdomen of the oscillating form and thus also the center of the thickened parts will then be located on the shell at a distance corresponding to F / 4 from the small axis of the near elliptical cross-section.

För att övergången mellan ﬂexregionema och de förtjockade regionema inte skall fungera som brottanvisningar är övergångama fasade.In order for the transition between the ﬂ exregions and the thickened regions not to function as fault indications, the transitions are phased.

Claims

a »: N e: so PATENTKRAV

Shell (1) for ﬂ extensional transmitter where the shell has a cylindrical shape with a near elliptical cross section and where the ement extension element transmitter drive element, centered around the major axis of the elliptical cross section, is connected to end beams (4, 5) fixed to the inside of the shell end regions (2, 3) , characterized in that the shell between the end regions is formed with both bendable (b, d) and with stiffened (c) regions.

Shell (1) for ﬂ extensional transmitter according to claim 1, characterized in that the shell is designed so that the part of the shell between the end regions connecting to the end regions (b) and the part of the shell which within an area is centered around the near elliptical the small axis (d) of the cross section is designed as bendable regions and that the parts of the shell (c) between the end regions which lie between the bendable regions are designed as rigid regions.

Shell (1) for ﬂ extensional transmitter according to claim 1, characterized in that the bendable regions (b, d) are formed with a smaller shell thickness than the stiffened regions (c).

Shell (1) for 1 extensional transmitter according to claim 1, characterized in that the material of the shell in the bendable regions is formed of a material with softer stiffness properties than the material in the stiffened regions.

Shell (1) for ﬂ extensional transmitter according to claim 1, characterized in that the bendable regions are designed by means of hinges.

Shell (1) for ﬂ extensional transmitter according to claim 1, characterized in that the bendable regions are formed by means of mechanical bearings.

Shell (1) for ﬂ extensional transmitter according to claim 1, characterized in that the center of the stiffened regions (c) is at a distance from the small axis of the near elliptical cross section corresponding to a quarter of the part of the shell projected on the major axis between the end regions.