CN217276495U - 一种嵌套式水听器阵元及水听器阵列 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种嵌套式水听器阵元及水听器阵列。本实用新型所述的水听器阵元包括中空的支撑件、固定在所述支撑件外侧的水听器主体元件以及将所述支撑件以及所述水听器主体元件包封的第一灌封层。本实用新型的水听器阵元采用管状结构，用于主缆从水听器阵元中间圆孔穿过，无需支出水听器，给整个水听器结构系统带来极大方便。

Description

一种嵌套式水听器阵元及水听器阵列

技术领域

本实用新型涉及水听器结构系统，特别涉及一种嵌套式水听器阵元及水听器阵列。

背景技术

水听器阵列系统在水声工程领域得到广泛应用，主要应用于拾取水下环境噪声信息和目标声信息，降低接收阵缆本底噪声和提高阵缆使用方便性是关注的两个焦点。通常线列阵的阵元数较多，信号传输主缆因芯数较多，常见的充油缆或者充凝胶的固体缆信号传输线离开水听器一些距离从侧面经过，避免传输线对声波的遮蔽而对水听器的接收指向性产生不利影响，这加大了整条阵缆的外径，提高了使用难度。另一种电缆阵的解决办法是把水听器安装在信号传输主缆侧边，并且支出一定距离，避免主缆对水听器接收声波产生影响，这加大了阵缆的制造难度和制造成本，并且给使用带来麻烦和安全隐患。

针对阵缆降低本底噪声需求，有两种解决方法，一种是在阵缆前端加几十米减振段，减振段越长减振效果越明显，因信号传输缆需要穿过减振段，信号间的串扰和衰减会更大，这与提高接收信号的初衷又矛盾，并且明显增加了阵缆的成本。另一种办法是在主缆外侧绑缚一定长度的飘带，也能产生一定的降噪效果，但受飘带宽度限制，加装密度受限，在飘带密度受限的情况下加长飘带的长度也能起到降低阵缆本底噪声的效果，但是长飘带存在互相缠绕损坏风险，不宜超过20cm。

实用新型内容

实用新型目的：为测量微弱的水下环境噪声和目标声信息，克服现有阵列系统存在的一些不足之处，本实用新型提供了一种嵌套式水听器阵元，水听器阵元采用管状结构，主缆从水听器阵元中间圆孔穿过，无需支出水听器，给阵缆使用带来极大方便。

技术方案：本实用新型所述的一种嵌套式水听器阵元，所述水听器阵元包括中空的支撑件、固定在所述支撑件外侧的水听器主体元件以及将所述支撑件以及所述水听器主体元件包封的第一灌封层。

作为本实用新型的一种优选结构，所述水听器主体元件通过限位凹槽嵌套在所述支撑件的外侧。

作为本实用新型的一种优选结构，所述限位凹槽的尺寸与所述水听器主体元件的尺寸相匹配。

作为本实用新型的一种优选结构，所述水听器主体元件由两个半圆筒状压电陶瓷管拼合而成。

作为本实用新型的一种优选结构，所述水听器主体元件包括作为正极的内层压电陶瓷管以及作为负极的外层压电陶瓷管组成。

作为本实用新型的一种优选结构，所述第一灌封层外周设置有第二灌封层。

作为本实用新型的一种优选结构，所述内层压电陶瓷管与正端引线连接。

作为本实用新型的一种优选结构，所述外层压电陶瓷管与负端引线连接。

作为本实用新型的一种优选结构，所述正端引线以及负端引线与双绞线连接。

作为本实用新型的一种优选结构，所述第二灌封层外壁设置有多束纤维束。

作为本实用新型的一种优选结构，所述纤维束为呈弯曲状的纤维束。

作为本实用新型的一种优选结构，所述纤维束呈纤维蓬松结构。

作为本实用新型的一种优选结构，相同和/或相邻纤维束中的呈弯曲状的纤维相互缠绕形成纤维蓬松结构。

本实用新型还提供了一种含有上述的嵌套式水听器阵元的水听器阵列。

有益效果：(1)本实用新型的水听器阵元采用管状结构，用于主缆从水听器阵元中间圆孔穿过，无需支出水听器，给整个水听器结构系统带来极大方便；(2)本实用新型的水听器阵元相比较大的水听器支出的结构，体积较小，可以方便实现水听器密排，使得水听器嵌套阵的波束形成角度更加丰富，嵌套阵缆的应用范围更大；(3)本实用新型的水听器阵元嵌套于主阵缆外周的方式，布放回收更加方便；(4)本实用新型的水听器主体元件嵌套在支撑件的限位凹槽内，避免水听器主体元件在使用过程中的晃动；(5)本实用新型的水听器主体元件采用两个半圆管状对接的方式嵌套在限位凹槽内，可以实现水听器主体元件的快速安装；(6)本实用新型的水听器阵元外壁设置有纤维束覆盖水听器阵元，可进一步实现水听器结构系统的降噪。

附图说明

图1为本实用新型的水听器阵元的结构示意图；

图2为本实用新型的水听器阵元的另一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的方案作出进一步说明。

如图1所示，本实用新型所述的水听器阵元1采用管状结构，支撑件101为金属支撑件，水听器主体元件102固定在支撑件101的外壁。作为本实用新型的一种优选结构，本实用新型的支撑件101的外壁内凹形成限位凹槽104，限位凹槽104的上下两端形成了限位台阶，限位凹槽104内安装有水听器主体元件102，限位凹槽104的尺寸与水听器主体元件102的尺寸相同，水听器主体元件102位于限位凹槽104内避免了水听器主体元件102的移动。

本实施例中，水听器主体元件102为由左右两半拼合而成的圆环状压电陶瓷管，左右两半对合拼接在支撑件101外周，该圆环状压电陶瓷管包括内层压电陶瓷管105和外层压电陶瓷管106，其中内层压电陶瓷管105作为水听器主体元件102的正极，外层压电陶瓷管106作为水听器主体元件102的负极，如图1所示，水听器主体元件102的正负极分别通过正端引线108以及负端引线109与信号线2连接。在本实施例中，信号线2包括多对双绞线，双绞线的数量与最终嵌套的水听器阵元的数量对应，每个嵌套水听器阵元连接一对双绞线。如在具体应用例中，主缆外周嵌套32个水听器阵元1，则双绞线的数量为32对，双绞线束外侧为主缆水密外护套3，其材料为聚醚类聚氨酯，具有良好疏水特性，在具体应用例中，其壁厚度为2mm，使得整条阵缆可以在6000m深度处使用而不漏水渗水。

水听器主体元件102安装在支撑件101的限位凹槽104内，随后在支撑件101的外周灌封形成第一灌封层103，第一灌封层103将支撑件101与水听器主体元件102固定。将灌封后的结构多个套设在水听器结构系统的主缆上后(主缆1从支撑件101中间圆孔穿过)，通过第二次硫化灌封在第一灌封层103外侧形成第二灌封层107(第二灌封层107形成了最终水听器阵元的外壳)，通过硫化灌封把水听器阵元1固化在主缆上，使得水听器阵元1与主缆组成一个整体，形成一体化结构，这样无需支出水听器，给整个阵缆使用带来极大方便。

在某些优选实施例中，上述纤维束110为呈弯曲状的纤维束。进一步的在某些优选实施例中，纤维束110呈纤维蓬松结构，具体为：相同和/或相邻纤维束中的呈弯曲状的纤维相互缠绕形成纤维蓬松结构。

文中所述纤维蓬松结构，亦可称为阻尼蓬松结构或毛发蓬松结构，纤维呈卷曲毛发/纤维缠绕形成的蓬松结构。文中所述纤维束，亦可称为阻尼纤维束，为通过多股纤维合股加捻而成的呈弯曲状的纤维束。

作为本实用新型的一种优选结构，本实用新型的水听器阵元1外壁套设有编织层(图中未示出)，通过编织层引出多束纤维束110(阻尼纤维束)，纤维束110呈纤维蓬松结构，纤维束110在水听器阵元1外壁的圆周方向上呈等间距的或者不等间距的周向分布，或者纤维束110可以为不规则地在水听器阵元1外周排布，作为本实施例的一种优选结构，纤维束110在水听器阵元1的圆周上呈90°均布，即水听器阵元1的外周排列四列的纤维束110。在具体应用中，水听器阵元1最外层的编织层具有较高强度和良好耐磨性能，编织层在编织过程中引出纤维束110，其材料为超高分子量纤维材料。

本实用新型的水听器阵元1通过以下方法加工而成：

①将水听器主体元件102嵌套在支撑件101外壁的限位凹槽104内，对安装好的结构进行第一次灌封，在水听器主体元件102外周形成第一灌封层103，引出水听器正端引线108和水听器负端引线109，形成截面呈圆环状的水听器阵元的主体。②将形成的水听器阵元的主体套在主缆的相应位置上，共嵌套32元水听器阵元，并将水听器正负端引线连接到对应的信号线2，对水听器阵元1和主缆进行第二次硫化灌封，形成第二灌封层107，使得水听器阵元1与主缆成为一体。③纤维束预处理：将多股纤维合股加捻形成呈弯曲状的阻尼纤维束；阻尼纤维束的直径可以根据实际情况进行调整；将得到的呈弯曲状的阻尼纤维束编织阻尼纤维编织层，并在编织过程中交替引出若干束阻尼纤维束110，若干束间隔分布的阻尼纤维束4周向均布于水听器阵元1外周；进而对引出的阻尼纤维束110做蓬松处理(打散、打乱等)，使得相同以及相邻阻尼纤维束110中的弯曲状的纤维相互缠绕形成阻尼蓬松结构，得到最终的水听器阵元1。将上述水听器阵元1应用在水听器阵列中，水听器阵列均可覆盖有阻尼纤维编织层，并且在阻尼纤维编织层外周的若干束阻尼纤维束110覆盖整条水听器阵列，同一束阻尼纤维束110中的纤维相互缠绕，相邻的阻尼纤维束110之间的纤维同样相互缠绕，可显著降低噪声。

Claims (10)

1.一种嵌套式水听器阵元，其特征在于，所述水听器阵元（1）包括中空的支撑件（101）、固定在所述支撑件（101）外侧的水听器主体元件（102）以及将所述支撑件（101）以及所述水听器主体元件（102）包封的第一灌封层（103）。

2.根据权利要求1所述的嵌套式水听器阵元，其特征在于，所述水听器主体元件（102）通过限位凹槽（104）嵌套在所述支撑件（101）的外侧。

3.根据权利要求2所述的嵌套式水听器阵元，其特征在于，所述限位凹槽（104）的尺寸与所述水听器主体元件（102）的尺寸相匹配。

4.根据权利要求1所述的嵌套式水听器阵元，其特征在于，所述水听器主体元件（102）由两个半圆筒状压电陶瓷管拼合而成。

5.根据权利要求4所述的嵌套式水听器阵元，其特征在于，所述水听器主体元件（102）包括作为正极的内层压电陶瓷管（105）以及作为负极的外层压电陶瓷管（106）组成。

6.根据权利要求1所述的嵌套式水听器阵元，其特征在于，所述第一灌封层（103）外周设置有第二灌封层（107）。

7.根据权利要求5所述的嵌套式水听器阵元，其特征在于，所述内层压电陶瓷管（105）与正端引线（108）连接；所述外层压电陶瓷管（106）与负端引线（109）连接；所述正端引线（108）以及负端引线（109）与双绞线（2）连接。

8.根据权利要求6所述的嵌套式水听器阵元，其特征在于，所述第二灌封层（107）外壁设置有多束纤维束（110）。

9.根据权利要求8所述的嵌套式水听器阵元，其特征在于，所述纤维束（110）为呈弯曲状的纤维束；和/或所述纤维束（110）呈纤维蓬松结构。

10.一种水听器阵列，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的嵌套式水听器阵元。

Images