WO2017148465A1 - Hydrophoneinheit, verfahren zum herstellen einer hydrophoneinheit sowie sonarsystem und unterwasserfahrzeug damit - Google Patents

Hydrophoneinheit, verfahren zum herstellen einer hydrophoneinheit sowie sonarsystem und unterwasserfahrzeug damit Download PDF

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WO2017148465A1
WO2017148465A1 PCT/DE2017/100083 DE2017100083W WO2017148465A1 WO 2017148465 A1 WO2017148465 A1 WO 2017148465A1 DE 2017100083 W DE2017100083 W DE 2017100083W WO 2017148465 A1 WO2017148465 A1 WO 2017148465A1
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hydrophone
section
plastic body
unit
shape
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Christoph Hoffmann
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Atlas Elektronik Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to the field of Unterwasserschaliempfnatureer, in particular hydrophones, which are preferably arranged on underwater vehicles to enlighten a sea area.
  • the special Unierwassermikfophone used for this purpose which are also called hydrophones, ' usually comprise a ceramic ball, Dse on its inside and outside coated with an electrical conductor
  • the ceramic material is usually a piezoelectric Matena!.
  • a stave is typically made by placing the aforementioned plurality of microphones of a stave on a carrier and the carrier with a casting material, e.g. a resin, is shed.
  • the connected to the electrical connections of the hydrophone electrical conductors are from the Vergussmateria! led out and can thus be connected to a Signalverarbeitüngselnnchtung the Unierwasserhuss, which can process the sound waves caused by the signals of the hydrophones.
  • the prior art has the disadvantage that in the case of a single defective hydrophone in a stave, the entire stave must be replaced.
  • the invention includes a hydrophone for this purpose! heif, which includes a hydrophone and an artificial body.
  • the hydrophone is enveloped by the plastic body, the plastic body having a predefined shape. This predefined form of the artificial body can be selected independently of the hydrophone form.
  • the Kunststoffstaffoasa at least includes a first section and a second section.
  • the first section and the second section are, preferably ndungsbereicb by a verb "joined.
  • the hydrophone In the first section essentially the hydrophone is arranged, ö. H. the hydrophobe is completely or at least predominantly arranged in this section.
  • the plastic body In this section, the plastic body has at least partially a substantially constant thickness.
  • the plastic carcass is shaped to be releasably connected to a receptacle. That is, the Kunsistoff emotions is formed in the second section so that it is adapted to a recording, with which the hydrophone can be absorbed or is iosbar connectable.
  • the plastic body advantageously influences the incidence of underwater slip on the hydrophone only insignificantly.
  • the plastic body protects the hydrophone on the same side, but also against corrosion.
  • this plastic body simultaneously provides the hydrophone unit with a means to connect the hydrophone to a receptacle.
  • the hydrophone unit according to the invention it is thus possible with the hydrophone unit according to the invention to form the aforementioned staves in a completely new way and catfish.
  • a carrier is prepared with a plurality of receptacles or holders, wherein the holders are arranged vertically one above the other.
  • the hydrophone units can then be clicked, clamped or connected in any other way into these recordings so that at least functionally equivalent units, as known from the prior art, result.
  • an advantage over the staves known in the prior art is that the hydrophone units according to the invention are individually exchangeable. For this purpose, only a hydrophone unit has to be detached from the receptacle and the electrical connection of the individual hydrophone unit has to be solved by the electrical signal processing device of an underwater vehicle. A new hydrophone is then electrically connected to the receptacle again mechanically and to the signal processing device. A rapid exchange of a single hydrophone or de hydrophone unit is thus possible without an entire Stave exchange.
  • the first section and the second section have a rotationally sinnetian shape. Thanks to the rotation ⁇ sy metrical form of the second section iässt "I the hydrophone advantageously in a recording ,, the z * as a ⁇ fork-like shape, and align in this recording by simply turning to oils rotation axis. Due to the rotationally symmetrical metric shape of the first section, the sensitivity to detection of the hydrophone essentially arranged in this section is similar in all respects, so that an alignment of the hydrophone unit can be selected as desired. For example, alignment takes place in such a way that the plastic body lead to contained in the plastic body hydrophone, can be brought in a suitable manner at the exit point of the plastic body in a desired position.
  • the largest diameter of the second ⁇ b- sections is smaller than the smallest diameter of the first section.
  • this Ausfschreibungsform only a small portion of the hydrophone unit is covered by a receptacle or holder, since this only has to engage around the comparatively narrower portion of the second section and thus is very small ausbiidbar.
  • the hydrophone unit has a third section, which likewise has a rotationally symmetrical shape and adjoins the second section, wherein the smallest diameter of the third section is greater than the largest diameter of the second section. The second section can thus be in a recording, the z. 8.
  • the plastic body has a fourth section which likewise has a rotationally symmetrical shape and is connected to the first section, preferably by a second connection region.
  • the largest diameter of the fourth section is less than the smallest diameter of the first section.
  • a further comparatively narrow section of the plastic body which can likewise be inserted into the receptacle, is arranged on the first section, which essentially contains the hydrophobe.
  • the intermediate victory end is held first portion with the hydrophone safely in a predetermined direction and remain in this direction in Trap of vibrations or vibrations,
  • the hydrophone unit has only the first and the second section, wherein, according to this embodiment, the smallest diameter of the second section is greater than the largest diameter of the first section.
  • the hydrophone can be used in a manner with the entire second section in a suitable recording, which forms the counter-shape to the second section, for example, according to Ar a bayonet closure.
  • the plastic body is made of polyurethane.
  • Polyurethane ensures good protection of the hydrophone from harsh environments, such as seawater, is shock resistant and has a similar Sehaliimpedance as the water, so that sound waves from seawater to increase the hydrophone gen, to meet substantially unhindered on the hydrophone, without being so significantly changed by the plastic body.
  • the plastic body is manufactured by means of Spritzgussverfah- ren.
  • the injection molding process is used for the shallow production of the plastic body and thus a targeted shaping of the plastic body in order to produce a suitable shape of the plastic body for detachable connection with a receptacle. "A mold as in casting methods is not necessary.
  • the electrical lines of the hydrophone are guided from the inside of the plastic body to the outside of the plastic body. If there is no third section, the electrical lines in the second section can ideally be led out directly in the region of the axis of rotation of the hydrophone unit designed as a rotationally symmetrical plastic body.
  • the insertion of the second section in a receptacle, the z. 8, is fork-shaped, it is thus still possible, without damaging the electrical line, in the file that a third section is provided, the electrical lines are ideally led out of the third section, so that the second section can continue to be inserted into a receptacle, without damaging the electrical wires.
  • the hydrophone unit comprises a receptacle which is designed such that it can be detachably connected at least to the second section or the second and the fourth section of the plastic body. Accordingly, therefore, the shapes of the plastic body and the receptacle are coordinated with each other to form a releasable connection.
  • the hydrophone unit comprises a hollow sphere made of piezoelectric material which is conductively coated on its inside and outside, wherein the conductive outer side is provided with an additional isochirschi. Accordingly, a further insulating layer is provided under the Kunststoffsioff emotions, so that an additional protection of the hydrophone is present.
  • the invention comprises a method for producing a hydrophone unit, in particular according to one of the aforementioned embodiments.
  • the hydrophone is first positioned and the positioned hydrophone then wrapped with a plastic
  • the plastic is applied so that a plastic body forms, which has a predefined shape, which is at least partially selected independently of the hydrophone shape.
  • the shape of the plastic body has at least a first portion in which substantially the hydrophone is arranged.
  • the shape of the plastic body on a second portion which is shaped so that it is detachably connectable to a receptacle.
  • the second section or the second and the fourth section of the hydrophone unit is detachably connected to a receptacle.
  • the method relates to a sonar system with a plurality of hydrophone units according to one of the aforementioned embodiments, wherein the hydrophone units are preferably arranged horizontally next to one another and / or above one another like a grid.
  • the invention comprises an underwater vehicle with the aforementioned sonar system or at least one hydrophone unit according to one of the aforementioned embodiments.
  • FIG. 1 shows a hydrophone of an embodiment of a hydrophone unit
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a hydrophone unit with a first and second) section
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a hydrophone unit with a first *
  • Fig. 4 shows an alternative embodiment of a hydrophone unit
  • Fig. 6 shows an embodiment of a fork-like receptacle.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a hydrophone 10 made of two shafts 12a : 12b which, when brought together, have a substantially circular shape.
  • the half-sheep 12a and 12b comprise a piezoelectric material 14 which, on its inside, has the spherical shape: with an electrically conductive coating 18 and on its outside of the ugeiform is also coated with an electrically conductive layer 18.
  • the two conductive layers 16 and 18 are led away from the hydrophone 10 via two electrical conductors 20 and can be fed to a pacemaker, which is not shown here, for the processing of the high-frequency signals.
  • the two shafts 12a, 12b are brought together for later use and the conductive Beschiehfitch 16, 18 of the two half-shells 12a, 12b each electrically connected to each other heiiehd.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a hydrophone unit 22 in a side hanger.
  • FIG. 2 shows a side view of the hydrophone unit 22, wherein the hydrophone unit 22 has a rotationally symmetrical outer shape about an axis of rotation 33 in the horizontal image plane.
  • the hydrophone unit 22 comprises inside a hydrophone 10, which is represented here by a sirieni faced circle. From the hydrophone 10, the electrical line 24, which includes electrical conductors 20 of the hydrophone 10, leads away. The electrical line 24 is partially encased and the hydrophone 10 is completely surrounded by a plastic body 26.
  • This Kunsisioff stresses 26 protects the hydrophone 10 and the electrical line 24 Especially in the connection area with the hydrophone 10 before outer rough environment, such as, B, seawater.
  • the plastic body 26 has a first section 28 and a second section 30 : which are connected to one another via a connection area 32.
  • the hydrophone 10 is arranged, wherein the first portion 28 partially * here even predominantly, has a substantially constant thickness 34th
  • the plastic body 6 is shaped so as to detachably connect the hydrophone inlet 22 to a receptacle.
  • the electrical lead 24 is led out of the plastic body 28, for example, to be connected to a semiconductor processing device,
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the hydrophobic bath 22.
  • the hydrophone unit 22 again has a hydrophone 10 in the interior, which is enveloped by the plastic body 28.
  • the plastic body 28 is shaped such that it has four sections. Again, in a first section 28, the hydrophone 10 is included. This section 28 has at least partially a constant thickness 34. Via a connection region 32, a second section 30 adjoins the first section 28. To the second section 30 solastest a third section 38. On the opposite! On the side of the first section 28 where the second section 30 wins, a fourth section 38 is provided, which is connected to the first section 28 via another connection section 40.
  • the hydrophone unit 22 in FIG. 3 is rotated by 90 ° in the biide plane in relation to the hydrophone unit 22 shown in FIG.
  • the hydrophone unit 22 has an outer rotationally symmetric shape about a perpendicular through the center of the hydrophone unit 22. Accordingly, the four sections 28, 30, 36, 38 each have a plurality of diameters.
  • a diameter of the individual sections 28, 30, 38, 38 denotes a width of the hydrophone unit 22 measured perpendicular to the axis of rotation 33. It can be clearly seen that the first section 28 here has a larger diameter than the second section 30 and the fourth section on all the sections 38 has. The second portion 30 and the fourth portion 38 are shaped so that they can be detachably connected to a receptacle. Due to the sections 28, 36, which have a comparatively larger circumference, the hydrophone unit 22 can not slide out of the receptacle in the direction of the axis of rotation, even in the case of vibrations or vibrations.
  • a first section 28 is likewise formed via a connection region 32 with a second section 30 through the plastic body.
  • the first portion 28 includes the hydrophone 10.
  • the second portion 30 a larger diameter ice, the first portion 28 on.
  • the hydrophone unit 22 z. 8 detachably connected to a receptacle, i the at least two bolts 42 are connected by the second «section 30 parallel to the axis of rotation 33 with an abutment against the second portion 30 the recording.
  • Fig. S shows a fork-like receptacle 43 in plan view.
  • This receptacle is suitable, in a Kie mfeereich 44, the second section 30 or the fourth section 38 of a Hydrophoneinhelitis 22, as shown in Flg. 2 and Fig. 3 is shown to record.
  • the receptacle 43 further has a borehole 50 with which the receptacle 43 can be fixedly connected to a carrier before being connected to the plastic body 26. Alternatively, the receptacle 43 can also be glued to a carrier.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hydrophoneinheit (22) umfassend ein Hydrophon (10) und einen Kunststoffkörper (28), wobei das Hydrophon (10) von dem Kunststoffkörper (26) umhüllt ist und der Kunststoffkörper (26) eine vordefinierte Form aufweist, die zumindest teilweise unabhängig von der Form des Hydrophons (10) wählbar ist. Die Form des Kunststoffkörpers (26) weist dabei zumindest einen ersten Abschnitt (28) und einen zweiten Abschnitt (30) auf, die durch einen ersten Verbindungsbereich (32) verbunden sind, wobei der erste Abschnitt (28), in dem das Hydrophon (10) zumindest teilweise angeordnet ist zumindest teilweise eine im Wesentlichen konstante Dicke (34) im Bereich des Hydrophons (10) aufweist, und der zweite Abschnitt (30) derart geformt ist, um den zweiten Abschnitt (28) mit einer Aufnahme (43) lösbar zu verbinden. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Herstellen einer Hydrophoneinheit (22), ein Sonarsystem mit mehreren Hydrophoneinheiten (22) sowie ein Unterwasserfahrzeug damit.

Description

Hydrophonei nheät, Verfahren zum Herstellen einer Hydrophonein eit sowie Sonars s- tem und Unterwasserfahrzeug damit
Die Erfindung betrifft den Bereich der Unterwasserschaliempfänger, insbesondere Hydrophone, die vorzugsweise an Unterwasserfahrzeugen angeordnet werden, um ein Seegebiet aufzuklären.
Gemäß dem Stand der Technik weisen Unterwasserfahrzeuge Hydrophonen auf, um Schallwellen, die sich über das Medium Wasser ausbreiten, zu empfangen. Hierdurch erfolgt eine Aufklärung der Umgebung des Unterwasserfahrzeugs, die besonders wichtig ist, da das Unterwasserfahrzeug anhand dieser Aufkiärungsdaten beispielsweise navigieren muss.
Die hierfür verwendeten speziellen Unierwassermikfophone, die auch Hydrophone ge~ nannt werden, 'umfassen üblicherweise eine Keramikkugel, dse auf ihrer innen- sowie Außenseite mit einem elektrischen Leiter beschichtet äst Das keramische Material Ist üblicherweise ein piezoelektrisches Matena!. Durch Kantaktierung der elektrisch leitenden Innen- sowie Außenfläche lassen sich dann durch einfallende Schallwellen verursachte Dmckveränderungen, die auf das keramische Material einwirken, messen, üblicherweise werden zur Signalverbesserung mehrere dieser Hydrophone in sogenannten„Staves" senkrecht übereinander angeordnet, um das Signai-zu-Siörverhältnis zu verbessern. Diese Staves werden dann horizontal nebeneinander in Umfangsrtcntung des Unterwasserfahrzeugs angeordnet, um Wasserschall aus verschiedenen Richtungen durch rfchtungsselektives Empfangen, das auch eamforming* genannt wird, empfangen zu können.
Da die Hydrophone bei direktem Kontakt mit Seewasser schnell, beispielsweise durch Korrosion der elektrisch leitenden Außenfläche, beschädigt würden, wird ein Stave üblicherweise hergestellt, indem die zuvor besagten mehreren Mikrophone eines Staves auf einem Träger angeordnet und der Träger mit einem Vefgussmateriaf, z, B. einem Harz, vergossen wird. Die mit den elektrischen Anschlüssen der Hydrophone verbundenen elektrischen Leiter werden aus dem Vergussmateria! herausgeführt und können somit an eine Signalverarbeitüngselnnchtung des Unierwasserfahrzeugs angeschlossen werden, die die durch Schallwellen hervorgerufenen Signale der Hydrophone verarbeiten Kann. Der Stand der Technik weist jedoch den Nachteil auf, dass im Falle eines einzelnen defekten Hydrophons in einem Stave, der gesamte Stave ausgetauscht werden muss. Hierzu müssen dann alle, auch die noch intakten:, Hydrophone von Ihrer elektrischen Verbindung mit der Signaiverarbeltungseinrichiung eines Unterwasserfahrzeugs gelöst werden und nach dem Wechsel des Steves alle Signalteitungen eines neuen intakten Steves wieder mit dem Unterwasserfahrzeug verbunden werden. Hieraus ergibt sich ein gro&er Aufwand, der seh zeit- und kosfenintensäv ist. Außerdem ist aufgrund des harten Vergusses ein Aufarbeiten oder Reparieren des Staves mit einem einzelnen defekten Hydrophon nicht möglich, da der Aufwand für das Öffnen des Vergusses, trotz der bereits sehr hohen Kosten für ein einzelnes Hydrophon, unwirtschaftlich wäre,
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es also, die Nachteile des Stande der Technik zu überwinden. Insbesondere soii eine Möglichkeit gefunden werden, einzelne Hydrophone eines Unterwassersonars möglichst einfach und kostengünstig wechsein zu können. Jedenfalls soll die Erfindung dienen, um den Stand der Technik fortzubilden. Die Erfindung umfasst hierzu eine Hydrophone! heif, die ein Hydrophon und einen Künststoffkörper umfasst. Das Hydrophon Ist von dem: unstsfoffkörper umhüllt, wobei der Kunstsiofffcörper ein vordefinierte Form aufweist. Diese vordefinierte Form des Künststoffkörpers ist unabhängig von der Hydrophonform wählbar.
Femer umfasst der Kunststaffkörper mindesten® einen ersten Abschnitt und einen zwei- ten Abschnitt. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt sind, vorzugsweise durch einen Verbs ndungsbereicb» verbunden. Im ersten Abschnitt ist im Wesentlichen das Hydrophon angeordnet, ö. h. das Hydropho ist vollständig oder zumindest überwiegend In diesem Abschnitt angeordnet In diesem Abschnitt weist der Kunststoff Körper zumi dest teilweise eine im Wesentlichen konstante Dicke auf. im zweiten Abschnitt ist der Kunststoffkarper derart geformt, um mit einer .Aufnahme lösbar verbunden zu werden. Das hei&t, der Kunsistoffkörper wird Im zweiten Abschnitt so ausgebildet, dass dieser an eine Aufnahme angepasst ist, mit der das Hydrophon aufgenommen werden kann oder iösbar verbindbar ist.
Vorteilhafterweise beeinflusst der Kunststoffkörper demnach den Einfall von Unterwas- serschaii auf das Hydrophon nur unwesentlich. Gleichseitig schützt der Kunststoffkörper das Hydrophon Jedoch auch vor Korrosion. Außerdem wird durch diesen Kunststoffkörper der Hydrophoneinheit gleichzeitig eine Möglichkeit geschaffen, das Hydrophon mit einer Aufnahme zu verbinden.
Es ist also möglich, mit der erfindungsgemä&en Hydrophoneinheit die zuvor genannten Staves in einer vollkommen neuen Art und Welse zu bilden. Hierzu wird ein Träger mit mehreren Aufnahmen oder Halterungen vorbereitet, wobei die Halterungen senkrecht übereinander angeordnet werden. In diese Aufnahmen können dann jeweils die Hydro- phoneinheiten eingeklickt, eingeklemmt oder auf andere Art und Weise verbunden werden, sodass sich zumindest funktional gleichwertige Einheiten, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, ergeben. Vorteil gegenüber den im Stand der Technik bekannten Staves ist es jedoch, dass die erfindungsgemäßen Hydrophoneinheiten einzeln austauschbar sind. Hierzu muss lediglich eine Hydrophoneinheit aus der Aufnahme gelöst werden und die elektrische Verbindung der einzelnen Hydrophoneinheit von der elektrischen Signaiverarbeitungseinrich- tung eines Unterwasserfahrzeugs gelöst werden. Ein neues Hydrophon wird dann wieder mit der Aufnahme mechanisch und mit de Signalverarbeitungseinrichtung elektrisch verbunden. Ein schneller Austausch eines einzelnen Hydrophons bzw. de Hydrophoneinheit ist somit möglich ohne einen gesamten Stave auszutauschen.
GeroäS einer ersten Ausföhrungsform weisen der erst© Abschnitt und der zweite Abschnitt eine rotationssyrnrneirische Form auf. Dank der rotation^sy metrischen Form des zweiten Abschnitts iässt «ich die Hydrophoneinheit in vorteilhafter Weise in eine Aufnahme,, die z* B. ein© gabelartige Form aufweist, einsetzen und in dieser Aufnahme durch einfaches Drehen um öle Rotationsachse ausrichten. Durch die rotaiionssym metrische Form des ersten Abschnitts ist die Detel$onsemp1?ndlichkeit des in diesem Abschnitt Im Wesentlichen angeordneten Hydrophons in aüen Rächtungen .gleichartig, sodass eine Ausrichtung der Hydrophoneinheit beliebig wählbar ist Beispielsweise erfolgt eine Ausrichtung so, dass Aoschlussieituogen, die durch den Kunststoffkörper zum Im Kunststoffkörper enthaltenen Hydrophon führen, in geeigneter Weise am Austrittspunkt aus dem Kunststoffkörper in eine gewünschte Position gebracht werden können.
Gemäß einer weiteren Äusführungsform ist der größte Durchmesser des zweiten Äb- schnitte kleiner als de kleinste Durchmesser des ersten Abschnitts. Gemäß dieser Ausföhrungsform ist nur ein geringer Bereich der Hydrophoneinheit durch eine Aufnahme oder Halterung verdeckt, da diese nur um den vergleichsweise schmaleren Abschnitt des zweiten Abschnitts greifen muss und somit sehr klein ausbiidbar ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsforrn weist die Hydrophoneiriheit einen dritten Abschnitt auf, der ebenfalls eine rotaiionssymmetrische Form aufweist und an den zweiten Abschnitt grenzt, wobei der kleinste Durchmesser des dritten Abschnitts größer als der gröSte Durchmesser des zweiten Abschnitts ist. Der zweite Abschnitt lässt sich somit in einer Aufnahme, die z. 8. gabelartig ist, einsetzen und der erste und der dritte Abschnitt, die einen größeren Durchmesser aufweisen, verhindern, dass die Hydrophoneinheit senkrecht zur Aufnahme, die beispielsweise als Gabel ausgeführt ist, durch Vibrationen hinausrutscht Demnach bildet also der Teil des Kunststoffkörpers, der am schmälsten ist, den Abschnitt, der mit der Aufnahme lösbar verbindbar ist. Die breiteren Abschnitte verhinder dann das ungewollte Hinausrutschen oder Hinausgleiten aus der Aufnahme,
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Kunststoffkörper einen vierten Abschnitt auf, der ebenfalls eine rotatiorsssymmetrische Form aufweist und, vorzugsweise durch einen zweiten Verbindungsbereich, mit dem ersten Abschnitt verbunden ist. De größte Durchmesser des vierten Abschnitts ist kieiner als der kieinste Durchmesser des ersten Abschnitts.
Demnach ist also am ersten Abschnitt, der im Wesentlichen das Hydropho beinhaltet, ein weiterer vergleichsweise schmaler Abschnitt des Kunststoffkörpers angeordnet, der ebenfalls in die Aufnahme einsetzbar ist. Durch zwei Abschnitte, nämlich den zweiten und den vierten Abschnitt, die in die Aufnahme einsetzbar sind bzw. mit der Aufnahme lösbar ver indtsar sind: wird der dazwischen Siegende erste Abschnitt mit dem Hydrophon sicher in einer vorbestimmten Richtung gehalten und verbleibt in dieser Richtung auch im Falle auftretender Vibrationen oder Erschütterungen,
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Hydrophoneinheit nur den ersten und den zweiten Abschnitt auf , wobei gemäß dieser Ausführungsform der kleinste Durchmes- ser des zweiten Abschnitts größer als der größte Durchmesser des ersten Abschnitts ist. Mit einer derartigen Ausgestaltung lässt sich das Hydrophon in einer Weise mit dem gesamten zweiten Abschnitt in eine geeignete Aufnahme einsetzen, die beispielsweise nach Ar eines Bajonettverschlusses die Gegenform zum zweiten Abschnitt bildet.
Gemäß einer weiteren AusfOhrungsform ist der Kunststofffcörpör aus Polyurethan herge- stellt Polyurethan gewährleistet einen guten Schutz des Hydrophons vor rauer Umgebung, wie z, B. Seewasser, ist stoßfest und weist eine ähnliche Sehaliimpedanz wie das Wasser auf, sodass Schallwellen, die sich durch Seewasser auf das Hydrophon zubewe- gen, im Wesentlichen ungehindert auf das Hydrophon treffen können, ohne also durch den Kunststoff körper signifikant verändert zu werden.
Gemäß einer weiteren Ausföhaingsfarm ist der Kunststoffkörper mittels Spritzgussverfah- ren hergesteilt. Das Spritzgussverfahren dient der Seichten Hersteiibarkeit des Kunststoff- körpers und somit einer gezielten Formung des Kunststoff körpers, um eine geeignete Form des Kunststoffkörpers zum lösbaren Verbinden mit einer Aufnahme herzusteilen» Eine Form wie bei Vergussverfahren ist nicht nötig.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind im zweiten oder im dntten Abschnitt des Kunststoffkörpers elektrische Leitungen des Hydrophons vom inneren des Kunststoffkör- pers zum Äußeren des Kunststoffkörpers geführt. Ist kein dritter Abschnitt vorhanden, so können die elektrischen Leitungen im zweiten Abschnitt ideaierweise direkt im Bereich der Rotationsachse der als rotationssymmetrischen Kunststoffkörpers ausgebildeten Hydrophoneinheit herausgeführt werden. Das Einsetzen des zweiten Abschnitts in eine Aufnahme, die z. 8, gabelförmig ist, ist somit weiterhin möglich, ohne die elektrische Leitung zu beschädigen, im Feile, dass ein dritter Abschnitt vorgesehen ist, werde die eiektrischen Leitungen ideaSerweise aus dem dritten Abschnitt herausgeführt, sodass der zweite Abschnitt weiterhin in eine Aufnahme eingesetzt werden kann, ohne dass die eiektrischen Leitunge beschädigt werden.
Gemäß einer weiteren Äusführungsform umfasst die Hydrophoneinheit eine Aufnahme, die derart ausgebildet ist, um zumindest mit dem zweiten Abschnitt oder dem zweiten und dem vierten Abschnitt des Kunststoffkörpers lösbar verbünde« zu werden. Demnach sind also die Formen der Kunststoffkörper und der Aufnahme derart aufeinander abgestimmt, um eine lösbare Verbindung zu bilden.
GernäS einer weiteren Äusführungsform: umfasst die Hydrophoneinheit eine Hohlkugel aus piezoelektrischem Matena!, die auf ihrer innen- und ihrer Außenseite leitend beschichtet ist, wobei die leitende ÄuSenseite mit einer zusätzlichen isoHerschichi versehen ist. Demnach ist unter dem Kunstsioffkörper noch eine weitere Isolierschicht vorgesehen, sodass ein zusätzlicher Schutz des Hydrophons vorhanden ist.
Ferner umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Hydrophoneinheit insbesondere nach einer der zuvo genannten Ausführungsformen. Hierzu wird das Hydrophon zunächst positioniert und das positionierte Hydrophon dann mit einem Kunststoff umhüllt Hierbei wird der Kunststoff so aufgebracht, dass sich ein Kunststoffkörper bildet, der eine vordefinierte Form aufweist, die zumindest teilweise unabhängig von der Hydrophonform gewählt wird. Die Form des Kunststoffkörpers weist zumindest einen ersten Abschnitt auf, in dem im Wesentlichen das Hydrophon angeordnet ist. Außerdem weist die Form des Kunststoffkörpers einen zweiten Abschnitt auf, der derart geformt ist, dass diese mit einer Aufnahme lösbar verbindbar ist.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird der zweite Abschnitt oder der zweite und der vierte Abschnitt der Hydrophoneinheit mit einer Aufnahme lösbar verbunden.
Außerdem betrifft das Verfahren ein Sonarsystem mit mehreren Hydrophoneinheiten nach einer der vorgenannten Ausführungsformen, wobei die Hydrophoneinheiten vorzugsweise horizontal nebeneinander und/oder übereinander rasterartig angeordnet sind.
Außerdem umfasst die Erfändung ein Unterwasserfahrzeug mit dem zuvor genannten Sonarsystem ode zumindest einer Hydrophoneinheit nach einer der zuvor genannten Ausf öhrungsf ormen .
Weitere Ausführungsformen ergeben sich anhand der in den Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispieie. Hierbei zeigen:
Fig. 1 ein Hydrophon eines Äusführungsheispieis einer Hydrophoneinheit,
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiei einer Hydrophoneinheit mit einem erste und zweiter) Abschnitt,
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiei einer Hydrophoneinheit mit einem ersten*
einem zweiten, einem dritten und einem vierten Abschnitt,
Fig. 4 ein alternatives Ausführungsbeispiei einer Hydrophoneinheit, und
Fig. 6 ein Äusführungsbeispiel einer gabelartigen Aufnahme.
Fig. 1 zeigt, ein Ausführungsbeispiei eines Hydrophons 10, das aus zwei Haibschaien 12a: 12b hergestellt ist, die aneinandergebracht eine im Wesentlichen kreisrunde Form aufweisen. Die Halbschafen 12a und 12b umfassen ein piezoelektrisches Material 14, das auf seiner Innenseite der Kugelform: mit einer elektrisch leitenden Beschichtung 18 und auf seiner Außenseite der ugeiform ebenfalls mit einer elektrisch leitenden Schicht 18 beschichtet ist.
Die beiden leitenden Schichten 16 und 18 sind über zwei elektrische Leiter 20 vom Hydrophon 10 seibst weggeführt und können einer Stgnaivemrbeiiungseinrichtung, die hier nicht dargestellt ist, für die Verarbeitung der H drophonsignale zugeführt werden. Die beiden Haibschaien 12a, 12b werden für den späteren Einsatz aneinandergebracht und die leitenden Beschiehfungen 16, 18 der beiden Halbschalen 12a, 12b jeweils elektrisch ieiiehd miteinander verbunden.
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiei einer Hydrophoneinheit 22 in einer Seitehan- sieht. Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht auf die Hydrophoneinheit 22, wobei die Hydrophoneinheit 22 in der horizontalen Bildebene um eine Rotationsachse 33 eine rotationssym- metrische äußere Form aufweist. Die Hydrophoneinheit 22 umfasst im inneren ein Hydrophon 10, das hier durch einen sirieniierten Kreis dargestellt ist. Vom Hydrophon 10 führt die elektrische Leitung 24, die elektrische Leiter 20 des Hydrophons 10 beinhaltet, weg. Die elektrisch© Leitung 24 ist teilweis und das Hydrophon 10 komplett von einem Kunst- stoffkörper 26 umhüllt. Dieser Kunsisioffkörper 26 schützt das Hydrophon 10 sowie di elektrische Leitung 24 Insbesondere im Anschlussbereich mit dem Hydrophon 10 vor äuSerer rauer Umgebung, wie z, B, Seewasser. Der Kunststoffkörpet 26 weist einen ersten Abschnitt 28 und einen zweiten Abschnitt 30 auf: die über einen Verbindungshe- reich 32 miteinander verbunden sind.
Im ersten Abschnitt. 28 ist das Hydrophon 10 angeordnet, wobei der erste Abschnitt 28 teilweise* hier sogar überwiegend, eine im Wesentlichen konstante Dicke 34 aufweist. Im zweiten Abschnitt 30 ist der Kunststoffkörper £6 derart geformt, um di Hydrophoneinheif 22 mit einer Aufnahme lösbar zu verbinden. Am Ende des zweiten Abschnitts 30 wird die elektrische Leitung 24 aus dem Kunststoff Körper 28 herausgeführt, um beispielsweise mit einer S!gnaiverarbeitungseinrsGhtung verbunden zu werden,
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiei der Hydrophc-neinhett 22. Die Hydrophoneinheit 22 weist wieder im Inneren ein Hydrophon 10 auf, das vom Kunsisioffkörper 28 umhüllt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Hydrophoneinheit 22 ist der Kunststoff« körper 28 derart geformt, dass er vier Abschnitte aufweist. Wiederum ist in einem ersten Abschnitt 28 das Hydrophon 10 eingeschlossen. Dieser Abschnitt 28 weist zumindest teilweise eine konstante Dicke 34 auf. Über einen Verbindungsbereich 32 schließt ein zweiter Abschnitt 30 an den ersten Abschnitt 28 an. An den zweiten Abschnitt 30 sohltest ein dritter Abschnitt 38 an. Auf der gegenüber! legenden Seite des ersten Abschnitts 28, an der der zweite Abschnitt 30 Siegt, ist ein vierter Abschnitt 38 vorgesehen, der mit dem ersten Abschnitt 28 übe ei en weiteren Verbindungsbereäcb 40 verbunden ist.
Die Hydrophoneinheit 22 in Fig. 3 ist gegenüber der in Fig. 2 dargestellten Hydrophoneinheit 22 um 90° in der Biidebene gedreht. Hier weist die Hydrophoneinheit 22 eine äußere rotationssymmetrische Form um eine Senkrechte durch die Mitte der Hydrophoneinheit 22 auf. Demnach weisen die vier Abschnitte 28, 30, 36, 38 jeweils mehrere Durchmesser auf.
Ein Durchmesser der einzelnen Abschnitte 28, 30, 38, 38 bezeichnet eine senkrecht zur Rotationsachse 33 gemessene Breite de Hydrophoneinheit 22. Es ist eindeutig erkennbar, dass der erste Abschnitt 28 hier an allen Steilen einen größeren Durchmesser als der zweite Abschnitt 30 und der vierte Abschnitt 38 aufweist. Der zweite Abschnitt 30 und der vierte Abschnitt 38 sind so geformt, dass diese mit einer Aufnahme lösbar verbunden werden können. Aufgrund der Abschnitte 28, 36, die einen vergleichsweise grö&eren Urnfang aufweisen, kann die Hydrophoneinheit 22 in Richtung der Rotationsachse nicht aus der Aufnahme, auch bei Erschütterungen oder Vibrationen, herausgleiten.
Fig. 4 geigt ein alternatives Ausführungsbeispiei der Hydrophone! heit 22. Bei diesem Ausführungsbeispiei ist ebenfalls ein erster Abschnitt 28 über einen Verbindungsbereich 32 mit einem zweiten Abschnitt 30 durch den Kunststoffkörper ausgebildet. Wiederum beinhaltet der erste Abschnitt 28 das Hydrophon 10. Hier weist nun jedoch der zweite Abschnitt 30 einen größeren Durchmesser eis der erste Abschnitt 28 auf. Gemäß diesem Ausführungsbeispiei wird die Hydrophoneinheit 22 z. 8. mit einer Aufnahme- lösbar verbunden, i dem mindestens zwei Bolzen 42 durch den zweite« Abschnitt 30 parallel zur Rotationsachse 33 mit einer an dem zweiten Abschnitt 30 anliege den Aufnahme verbunden werden.
Zuletzt zeigt Fig. S eine gabelartige Aufnahme 43 in der Draufsicht. Dies Aufnahme ist geeignet, in einem Kie mfeereich 44 den zweiten Abschnitt 30 oder den vierten Abschnitt 38 einer Hydrophoneinheät 22, wie sie in Flg. 2 bzw. Fig. 3 dargestellt ist, aufzunehmen.
Demnach wird der rofationssyrnrnetrische Abschnitt der Hydrophoneinheit, 22 durch die gabelartig zueinander ausgerichteten Arme 46a, 48b; die über einen Verbindungsabschnitt 48 miteinander verbunden sind, In den Kiemmbereich 44 eingeführt, im Falle des Ausführungsbeispieis der Hydrophoneinheit 22 aus Fig. 3 sind zwei dieser Aufnahmen 43 ftuchtend übereinander angeordnet und dienen dann, um lösbar mit dem zweiten Abschnitt 30 sowie dem vierten Abschnitt 38 der Hydrophoneinheit 22 verbunden zu werden. Die Aufnahme 43 weist ferner ein Bohrloch 50 auf, mit dem die Aufnahme 43 vor dem Verbinden mit dem Kunststoffkörper 26 mit einem Träger fest verbunden werden kann. Alternativ kann die Aufnahme 43 auch mit einem Träger verklebt werden.
Sezuqszeicheni iste
10 Hydrophon
12a, 12b Halbschalen des Hydrophons
14 Piezoelektrisches Material
18 Elektrisch leitende Beschichtung auf der innenseite
18 Elektrisch leitende Beschichtung auf der Außenseite
20 Elektrischer Leiter einer elektrischen Leitung
22 Hydrophoneinheii
24 Elektrische Leitung
26 Kunststoffkörper
28 Erster Abschnitt
30 Zweiter Abschnitt
32 Verbindungsbereich
33 Rotationsachse
34 Dicke
36 Dri tter Abschnitt
38 Vierter Abschnitt
40 Weiterer Verbindungsbereich
42 Bolzen
43 Gabelartige Auf nahme
44 Klemm bereich
46a, 46b Gabelartig Arme
48 Verbindungsabschnitt
50 Bohrloch

Claims

Ansprüche
1. Hydrophoneinheit {22} umfassend ein Hydrophon (10) und einen Kunsfstoffkörper (26), wobei das Hydrophon (10) von dem Kunststoff körper (28) umhüllt ist und der Kunststoffkörper (28) eine vordefinierte Form aufweist, die zumindest teilweise unabhängig von der Form des Hydrophons (10) wählbar ist wobei die Form des Kunststoffkörpers (28) zumindest einen ersten Abschnitt (28) und einen zweiten Abschnitt (30) aufweist, die, vorzugsweise durch einen ersten Verbindungsbereich (32), verbunden sind, wobei der erste Abschnitt (28), in dem das Hydrophon (10) zumindest teilweise angeordnet ist, zumindest teilweise eine im Wesentlichen konstante Dicke (34) im Bereich des Hydro- phons (10) aufweist, und der zweite Abschnitt (30) derart geformt ist, um den zweiten Abschnitt (28) mit einer Aufnahme (43) lösbar zu verbinden,
2. Hydrophoneinheit (22) nach Anspruch 1 , wobei der erste Abschnitt (28) und der zweite Abschnitt (30) eine rotatjonssymmetrisohe Form aufweisen.
3. Hydrophonelnheit (22) nach Anspruch 2, wobei der größte Durchmesser des zweiten Abschnitts (30) kleiner als der kleinste Durchmesser dös ersten Abschnitts (28)
Ist.
4. Hydrophoneinheit (22) nach Anspruch 2 oder 3.. wobei der Kunststoffkörper (26) einen dritten Abschnitt (36) aufweist, der eine rotationssymn eö sche Form aufweist und an den zweiten Abschnitt (30) grenzt, wobei der kleinste Durchmesser des dritten AD- Schnitts (38) größer als der größte Durchmesser des zweiten Abschnitts (30) ist.
5. Hydrophoneinheit (22) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Kunststoff- körper (26) einen vierten Abschnitt (38) aufweist, der eine rotatsonssym etrische Form aufweist und, vorzugsweise durch einen zweiten Vef indungsbereich (40), mit dem: ersten Abschnitt (28) verbunden äst, und wobei der größte Durchmesser des vierten Abschnitts (38) kleiner als der kleinst Durchmesser des ersten Abschnitts (28) Ist.
6. Hydrophoneinheit (22.) nach Anspruch 2, wobei der kleinste Durchmesser des zweiten Abschnitts (30) größer als der größte Durchmesser des ersten Abschnitts (28) ist.
7. Hydrophoneinheit (22) nach einem der vorhergehender! Ansprüche, wobei der Kunststoffkörper (28) aus Polyurethan hergesteilt und/oder seewasserbeständig ist.
8. Hydrophoneinheit (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kunststoffkörper (26) mittels Spritzgussverfahren hergestellt ist.
9. Hydrophoneinheii (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im zweiten (30) oder im dritten Abschnitt (36) des Kunststoffkörpers (26) eine elektrische Leitung (24) des Hydrophons (10) vom inneren des Kunststoffkörpers (26) zum Äußeren des Kunststoffkörpers (26) geführt ist,
10, Hydrophoneinheit (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hydrophoneinheit (22) eine Aufnahme (43) umfasst, die derart ausgebildet ist, um zumindest mit dem zweiten Abschnitt (30) oder dem zweiten (30) und dem vierten Abschnitt (38) des Kunststoffkörpers (26) lösbar verbunden zu werden, 1, Hydrophoneinheit (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Hydrophon (10) eine Hohlkugel aus einem piezoelektrischen Material (14) ist, die auf ihrer Innenseite (16) und ihrer Außenseite (18) leitend beschichtet ist wobei die leitende Außenseite (18) mit einer Isolierschicht versehen ist. 12. Verfahren zum Herstellen einer Hydrophoneinheit (22), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , durch Positionieren eines Hydrophons (10) und Umhüllen des positionierten Hydrophons (10) mit einem Kunststoff, sodass der Kunststoff einen Kunst- stoffkörper (26) bildet der ein vordefinierie Form aufweist di zumindest teilweise unabhängig von der Form des Hydrophons gewährt wird, wobei die Form des unststoff- körpers (26) zumindesi einen ersten Abschnitt (28) und einen zweiten Abschnitt (30) aufweist, die, vorzugsweise durch einen ersten Verbindungsbereich (32), miteinander verbunden sind, wobei der erste Abschnitt (28). in dem das Hydrophon (10) zumindest teilweise angeordnet Ist, zumindest teilweise eine im Wesentlichen konstante Dicke (34) Im Bereich des Hydrophons (10) aufweist, und der zweite Abschnitt (30) derart geformt Ist, uro den zweiten Abschnitt (30) mit einer Aufnahme (43) lösbar zu verbinden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der zweite .Abschnitt (30) oder der zweite (30} und der vierte Abschnitt (38) der Hydrophoneinheit (22) mit einer Aufnahme (43) iösbar verbunden wird.
14, Sonarsystem mit mehreren Hydrophoneinheiten (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Hydrophoneinheiten (22) vorzugsweise übereinander und nebeneinander rasterartig angeordnet sind.
15. Unterwasserfahrzeug mit einem Sonarsystem nach Anspruch 14 oder mindestens einer Hydrophoneinheit (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
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