声反射器的制作方法

专利名称：声反射器的制作方法
声反射器
本发明涉及一种在水下使用的被动声反射器和标记器。这种反射器可以用于例如标记所关注的水下、水下航道等的目标和位置。
例如从2006 年 7 月 20 日的 W02006/075167A (THE SECRETARY OF STATE FOR DEFENCE)以及 2009 年 10 月 8 日的 TO2009/122194A (THE SECRETARY OF STATE FOR DEFENCE)已知用于水下的被动声反射器。在这些公报中，用于水下的被动声反应器具有围绕芯部的壳体，所述壳体能够将入射在壳体上的声波传输到芯部中以被聚焦并且从壳体的与入射区域相反定位的区域被反射，从而提供从反射器输出的反射的声信号，其特征在于， 芯部呈球体或直柱的形式并且由具有从840m/s至1500m/s的波速的材料的一个或更多个同心层形成，并且所述壳体相对于所述芯部确定尺寸，使得入射在该壳体上的声波的一部分耦合到壳体壁中并且在其中绕该壳体的周向被引导并且然后被再辐射，以与所述反射的声信号输出相长地结合从而提供增强的反射声信号输出。入射在壳体上的声波可以例如来自水声系统。
然而，这些现有技术反射器在应用于商业环境时存在问题，具体地，芯部和壳体之间的不同膨胀系数能导致在壳体上被施加过量应变，这是因为如果使反射器暴露于热(例如，如在热带气候中发生的)或者当使反射器在码头区或在船上置于太阳下时芯部热膨胀。 芯部的热膨胀导致壳体的故障。另外引起其他问题
·在芯部材料没有收缩的情况下不能可靠地实现使声反射器填充合适的芯材料， 从而导致在芯部中产生裂缝和/或空隙，这引起表面上相同的反射器之间不一致的性能；
·芯部和壳体之间的声耦合是可变的并且在一些情况下是差的；
健康和安全规程能限制这样的反射器在水中的配置深度以防进入反射器的内部中的渗水将导致当反射器被升到水面时的无法控制的爆炸故障；尽管对该问题提出了解决方案，但是其制造是劳动密集的并且因此相当昂贵；
根据本发明，用于在水下使用并且包括围绕芯部的壳体的声反射器的特征在于， 所述壳体中具有一个或更多个孔，从而在所述声反射器配置在水中时允许水自由地进出所述壳体的内部。
在该结构中，能进入所述壳体的入射声波的一部分穿过而进入所述芯部中并从进入该芯部中的入口对置的壳体壁被反射回来，并且入射声波的一部分能在绕所述芯部的所述壳体本身内被引导而与穿过该芯部的声波相长地结合并且从该壳体被再福射。
在本发明的一个实施方式中，所述芯部的体积略小于所述壳体的内部容积；在进入水中时，水进入所述壳体的在所述芯部和所述壳体壁的内部之间的内部。在该构造中，存在足够的余地以使所述芯部当在热带气候中被运输或存储时能够热膨胀，但是对于海水使得在所述反射器浸于海水中时能够占据由芯材料的收缩造成的空间。此外，当将所述反射器带回至水面时，所述壳体内的任何积聚压力都通过流出所述孔的水被简单地解除，从而避免所述壳体发生爆炸故障的任何风险。
令人惊讶地，已发现，在所述壳体和所述芯部之间的该壳体内部的水的存在显著地提高了该壳体和该芯部之间的声耦合以及该声耦合的可靠性。
因此在本发明的第一实施方式中，所述芯部的横截面略小于所述壳体的内部的相 应的横截面，从而在所述芯部和所述壳体内部之间形成有间隙，所述间隙在所述反射器浸 于水中时填充有水。
在根据本发明的该第一实施方式的反射器中，所述芯部的特征还在于，在其表面 上具有多个凸起部，所述凸起部接触所述壳体的内部，从而相对于所述壳体将所述芯部保 持就位。
在这样的实施方式中，所述凸起部能优选地呈小突起的形式,这些小突起的顶点 在所述反射器处于其设计操作温度时接触所述壳体的内部。所述凸起部能变形，并且吸收 所述芯部的膨胀和收缩而不会对所述壳体施加相当大的应力。
优选地所述芯部本身是能变形的材料，诸如弹性体材料。
作为紧前面段落中的构造的另选方案，所述壳体的内部能具有多个向内突起，这 些突起在所述反射器处于其设计操作温度时接触所述芯部的表面。
所述芯部和所述壳体的内部之间的接触点的数量应该至少是五个，以确保该芯部 相对于该壳体的稳定定位，但是十个实际上更好。
所述孔允许水自由地进出所述壳体和所述芯部之间的容积，并且当所述反射器浸 于水中时，进入所述壳体和所述芯部之间的水逐出在浸入前存在的空气。实际上，已经发现 绕所述壳体分布的大量小孔比一个或数个孔更有效。24个孔良好地工作，但是48个孔将进 一步减小在浸入所述反射器时空气变得被捕获在所述壳体和所述芯部之间的任何趋势。
通常，所述孔的直径为1mm，并且所述凸起部或小突起设计成在所述壳体处于其设 计操作温度时维持所述芯部的主体和内壳体壁之间的1. 3mm的填充间隙。当所述反射器浸 于水中时所述间隙将被填充有水。
对于一些应用，能期望的是，所述反射器在放置在水中之后保持暂时相对不可见。 为了实现此不可见，使用本文所述种类的反射器，空气必须被保留在所述壳体和所述芯部 之间直到所述反射器旨在可探测时。通过提供一个较大的孔(例如直径为IOmm)并且通过 确保它在所述反射器被放在水中时位于最上部；当其中的塞子溶解时快速消除空气。
作为在段落
中如上所述在壳体和芯部之间设置间隙的另选方案，或优选 地，除设置该间隙之外，弹性体芯部能在其中心铸有孔，具有从所述中心引导到所述壳体外 的导管，从而也允许水自由进入孔。这具有类似于前面段落中的布置的效果，从而允许弹性 体材料或其他可变形材料在热时安全膨胀到所述孔中。当所述弹性体材料或其他可变形 材料在浸入水中之后冷却时，水填充所述孔，所述孔包括通过收缩所述芯部而腾空的空间。 通过改变不同反射器彼此之间的所述芯部中的所述孔的尺寸，也改变所述反射器的反射特 征，从而使一个反射器不同于另一反射器。中心孔的直径应该不超过穿过所述孔的所述反 射器的直径的10%，否则所述反射器的性质将恶化。所述导管本身的直径应该是大约10mm， 以允许在所述反射器浸入水中时空气逸出。所述中心孔能有用地用来承载小的有效载荷， 诸如监控装置。
在另一实施方式中，作为如段落
中在上描述的在壳体和芯部之间设置间 隙的另选方案，或优选地除了设置间隙之外，所述反射器能在所述壳体的相对两侧具有孔， 所述孔通过所述壳体的中心与导管连通，从而允许水自由进出所述导管。导管的使用具有 另一潜在优势，即使得多个反射器能够绑在一起，或使得反射器能被系至水下目标，而不需要如W02011/012877或W02011/012878所述的网或笼。
在上述情况的每一情况下，如果选择所述壳体和所述芯部材料使得在壳体中的声波传输速度与在芯部中的平均声波传输速度之比在2. 5至3. 4或其倍数的范围内，则获得最佳性能。该比的倍数还将提供优良结果的实现将使铝壳体或铝合金壳体能够结合相对可压缩的弹性体芯部材料(诸如RTV12)使用。不可压缩的芯部使起因于不均匀膨胀的问题加重。
优选地，壳体中的声波传输速度与芯部中的平均声波传输速度之比在2. 74至3. 4 或其倍数的范围内。
海水本身具有1433m/s至1500m/s的声速，这取决于其盐度。当与硅基弹性体材料结合时(该硅基弹性材料例如是RTV12，其具有1018m/s的声速)，25%玻璃纤维增强聚邻苯二甲酰胺壳体中的声速与芯部中的声速的比非常微小地减小并且非常接近于理想比。实际上所述壳体内部和所述芯部之间的海水显著提高该壳体和该芯部之间的声耦合，从而导致甚至比预期的更好的性能。
发明人已发现具有由RTV12制造的硅弹性体芯部的、用25%玻璃纤维增强聚邻苯二甲酰胺制造的壳体在特定频率下产生入射声波的优良反射。25%玻璃纤维增强聚邻苯二甲酸胺由 E.1.du Pont de Nemours and Company 以商品名 Zytel HTN51G25HSL 出售。类似的玻璃纤维增强聚邻苯二甲酰胺由Solvey SA以商品名Amadel销售。具有较高玻璃纤维含量的聚邻苯二甲酰胺能获得并且提供较硬壳体，但是随着玻璃纤维含量增加，最终壳体的脆性以及壳体中声传输的速度也增加。为了最佳化性能，壳体必须通过使用具有比RTV12 本身高的波速的芯部来匹配。
形成壳体的其他合适的非金属包括环氧树脂浸溃的碳纤维，Kevlar · (芳香族聚酰胺)纤维、浸 溃有环氧树脂的Zylon [聚对苯撑-2，6-苯并二噁唑或ΡΒ0]纤维、以及环氧树脂浸溃的聚乙烯纤维(例如，Dyneema )0通过改变复合材料中纤维的量，材料内的纵向声速能被调节以匹配应用。通过利用关于壳体与芯部声速比的最佳比的本文的信息，能选择芯部材料以产生最佳性能。
壳体还能是金属的。在潜在金属壳体中，铝和其合金特别好，因为铝反射入射声信号的大约50%，剩余的声信号穿入芯部中并且围绕壳体的内部。绕壳体的内部穿过的波与穿入芯部的那些波相长地结合，这些波从芯部的后部反射，声波朝向辐射源被再辐射回。铝合金6061Τ6在与RTV12结合时具有6299m/s的纵向声速，海水将壳体与芯部的声速的比减小到接近6并且在所建议的比内。在铝或铝合金芯部的情况下，壳体和芯部之间水的存在还显著提高该壳体和该芯部之间的声耦合，甚至比聚邻苯二甲酰胺的情况更甚。
实现本文所述的壳体中的纵向速度与芯部的纵向速度之间的关系，芯部材料理想地是具有稍稍超过1000m/S的声速的材料；RTV12硅橡胶完美地符合该标准。因此不需要使弹性体加载碳酸钙以调节芯部的速度。加载碳酸钙的弹性体天然地不太柔韧并且能借助热膨胀而变形。
以前，必需通过旋转焊接或溶剂粘合将两个半壳体部熔合在一起以形成球状壳体并且以提供卸压装置，由此避免爆炸膨胀减压。在本发明的反射器中，由所捕获的水引起的该反射器中的任何压力积累都被自动避免，这是因为水能通过孔离开反射器。因此不需要旋转焊接或使用高级胶来将壳体的部分接合在一起。
因此,在另一实施方式中，声反射器具有围绕芯部的壳体并且在所述壳体中包括 两个半球，所述声反射器的特征在于，一个半球的边缘具有舌部，并且另一半球的边缘具有 凹槽，当两个半球被接合时，所述舌部接合在所述凹槽中。所述舌部或所述凹槽中的一方具 有从其横向延伸的闩锁部，并且所述舌部或所述凹槽中的另一方具有接收所述闩锁部的棘 爪(detent)。当所述舌部与所述凹槽接合时，所述闩锁部将接合所述棘爪以将所述壳体的 两个部分保持在一起。这种非金属壳体的制造比被粘合或焊接的非金属壳体容易且便宜得 多。
如果为安全起见需要示范具有在增加的内压下失效的能力，在先前段落中所述的 闩锁装置能设计成在壳体内的压力增加到预设数值的情况下剪切。对于玻璃纤维增强的聚 邻苯二甲酰胺壳体，诸如Zytel HTN51G25HSL，这可以设定在大约70psi至IOOpsi。
代替闩锁和棘爪，对于低风险环境，壳体的两个部分能通过网简单地保持在一起。
金属壳体(诸如那些铝壳体和铝合金壳体)优选地通过在该壳体的两个半部之 间使用简单的舌部和凹槽接合并且利用常规的低成本的两部分环氧树脂粘合剂(诸如 Aradite )将两个半部粘合在一起制成。
反射器最普通地是球形的，然而能制造管状、卵形、筒形和环面反射器；对另选形 状的唯一限制在于反射器的接收入射声波的表面应该是光滑的并且不会分散入射波。
出乎意料地，根据本发明的声反射器将以比例如已知的反射器低得多频率(SOKHz 以下以及低到4KHz)传输和反射入射声波。
具体地，在这些低频率下，借助具有这样的壳体材料的声反射器实现更好的性能， 所述壳体材料具有高弹性模量，例如大于15X 105Kg-cm_2。
在300mm直径、8. 8mm厚的6061T6铝合金壳体(该铝合金壳体具有15 X 105Kg-cnT2 的弹性模量)和RTV12芯部的情况下，在62KHz下获得-3dB的总响应，该总响应好于借助水 下被动声反射器记录的任何其他响应。在潜在的金属壳体中，铝和其合金是特别好的。钢 由于其在海水中生锈的趋势是有问题的，并且入射声辐射的大部分从其正面被反射。直径 越大球将执行得更加好，但是制造更昂贵。直径小于200mm的球在低频下执行得不太好，并 且IOOmm直径对于海下操作大概是下限，因为反射器将进行响应的频率在该直径之下显著 增大。
在较高频率下(在IOOKHz以上)，应该使用具有较低弹性模量的壳体，诸如玻璃增 强聚邻苯二甲酰胺。在160KHZ下利用200mm直径的玻璃增强聚邻苯二甲酰胺壳体获得-4dB 的总响应，该壳体具有RTV12芯部并且在壳体的内壁和芯部之间具有1. 3mm的间隙，其中峰 值响应也出现在较高频率下。
本发明利用在6mm和30mm之间的铝或铝合金壳体厚度工作，但在15mm以上，重量 和成本恶化使得较厚壳体不切合实际。在6mm以下，铝和其合金制成的壳体变得太柔软。 对于25%玻璃增强Zytel 壳体,切合实际的壳体厚度在4mm至15mm内。一定程度的最优 化对于每个设计都是必需的。然而，对于铝和其合金或25%玻璃增强Zytel 制成的壳体， 8. 8mm仿佛是良好的折衷。对照所关注的声波的频率通过测试不同直径和壳体厚度的各种 反射器来实现最优化。
芯部可以是硅弹性体RTV12，但也可以使用其他弹性体。
先前已提出网和笼以将声反射器固定就位。然而，在本发明的另一实施方式中，杆装配到上述种类的声反射器的壳体中的孔内。该杆可以在一端渐缩并且被粘合或摩擦焊接 就位。另选地，并且优选地，该杆在一端形成有外螺纹并且所述端装配到本发明中所述种类 的声反射器的壳体中的内螺纹孔中。该布置具有特别的优势，这是因为壳体内的压力与周 围海水的相同，所述杆不会需要密封至所述壳体。所述螺纹孔将大于所述壳体中的任何其 他孔。所述杆可以用作如下所述的将所述反射器保持就位的装置的一部分。
在前述段落中提及的实施方式中的每个中，所述杆的另一端将设计成装配到被标 记的物体，或者装配到一些特定位置。典型地所述杆的该端将形成外螺纹并且能旋拧到物 体上的安装点中，或旋拧到海床上的柱基。
理想地，所述杆由与所述壳体相同的材料制成以使绕所述壳体壁行进的声波的破 坏最小化。然而，如果所述壳体由诸如铝合金之类的金属制成，并且所述杆由相同金属制 成，则需要注意将其安装在待标记的另一金属物体上以避免电解腐蚀。
一些声纳系统持续长时间发射单独的声脉冲；在声纳中具体地使用长脉冲，该声 纳使用反射信号以收集关于反射目标的分析信息。当这种声纳与已知的反射器一起使用 时，直接从所述反射器的前壳体反射的返回信号能掩盖从已进入壳体的声波返回的声信 号，从而导致涉及反射器本身的有用识别信息的损失。
因此,声反射器与脉冲水下声源一起设置，其中，脉冲时间和间隔小于从声传输的 进入点到反射器的芯部的距离除以该芯部中的声速的两倍。在球形声反射器的情况下，脉 冲时间和间隔因此是球形的直径除以声速的两倍。这样从反射器的内部反射的声波将被 “听到”，并且不受来自壳体的正面的反射的控制。假设短脉冲常常足够地发生以使所涉及 的反射器能被识别，则这种较短脉冲可以与较长脉冲结合。
已经发现，在一些应用中，声反射器能在浸入水中之前被非常粗糙地操纵，从而导 致对壳体的破坏。这种破坏可能导致使用中反射器的下降的性能，或导致壳体完全分裂。这 对非金属壳体来说是尤其如此。因此，在本发明的另一改进中，声反射器的特征在于，具有 包括绕所述壳体的外侧的一层或更多层聚亚安酯的涂层。
本发明的其它特征在权利要求中得以阐述。


图1A、1B和IC示出了根据本发明的由铝合金6061T6制成的声反射器的部件；
图2是利用图1A至图1C中所示的部件制成的声反射器的剖面图3示出了 6061T6铝合金的组分；
图4示出了本发明的另选实施方式的部件，其中，声反射器的壳体的材料包括25% 玻璃增强的聚邻苯二甲酰胺；
图5示出了装配有安装杆的如图1和图2所示的声反射器的截面；
图6示出了安装杆的使用，其中根据本发明的声反射器提供简单的水下位置信
图7示出了与本发明结合的杆的使用以形成作为字母形式的声响应；
图8是带铝合金壳体的、具有中心孔的球形声反射器的剖面图9是具有中心孔的声反射器的剖面图，其中声反射器的壳体的材料包括25%玻 璃增强聚邻苯二甲酰胺；
图10是具有中心导管的根据本发明的声反射器的剖面图1lA和图1lB示出了标记管道的本发明的管状标记器的使用，图1lB是沿图1lA的线C-C’的截面；
图1lC和IlD示出了本发明的管状标记器的使用以标记气管，图1lD更详细地示 出了管状标记器截面的截面；
图12A和图12B示出了根据本发明的环形标记器；图12A是沿图12B的线A-A’的 截面；
图13示出了监控冲刷的环形标记器的使用；
图14示出了来自声源的与较长脉冲结合的短传输脉冲的使用以使得能够识别声 反射器；
图15示出了根据图1和图2构造成的根据本发明的具有铝合金(6061T6)壳体和 RTV12芯部的水下声反射器的响应；
图16比较来自图15所例示的反射器的正面的低频下的回波与该反射器的背面的 低频下的回波；
图17在低频下比较来自图4C所例示的反射器的正面的各种频率下的回波与该反 射器的背面的各种频率下的回波；
图18在较高频率下比较来自图4C所例示的反射器的正面的各种频率下的回波与 该反射器的背面的各种频率下的回波，并且比较结果与模型数据；以及
图19类似于图18，但示出了反射器的总响应并且比较其与模型数据。
在图1A至图1C中，示出了根据本发明的用于在水下使用的声反射器(图2中的 10)的部件。两个半球13和14包括球形声反射器的壳体12。这些半球由铝合金6061T6 制成。反射器的芯部16是铸造RTV12并且在图1C中示出。芯部16的直径使得其在环境 温度下比当两个半球13和14被组装在一起时壳体的内径略小。芯部16具有绕其外面均 匀分布的多个直立小突起18。实际上，需要最少五个小突起，但是对于制造来说已成功使用 八个到十个小突起。小突起大约1. 3mm高。
在半球13和14中设置一个或更多个孔20。优选的是，设置直径均为Imm至2mm的 多个小孔，以确保所有的内部空气都在反射器浸入水中时从该反射器的内部被排出并且用 于使水填充壳体内部和芯部之间的任何间隙。能使用直径大约为IOmm的两个较大孔，但是 仅一个孔会具有当反射器在海床上停下来时被阻塞的风险。在该示例中，提供总共二十四 个孔，但是制造成具有十个以上孔的球操作令人满意，但较大量的孔确保在反射器浸入水 中时改善的水进入和空气排出。
绕半球13中的一个的边缘24设置有舌部22。在另一半球14的边缘28上设置凹 槽26，以在半球13和14被组装在一起时接纳舌部22。
用于芯部16的RTV12来自两个部分混合物并且最初被注入成型模具以形成具有 小突起的芯部并且以常规方法被固化。模具被过充满从而留下浇口以减少形成裂缝的机 会。一旦芯部被固化则该浇口因而被切断。随后将RTV12芯部16放在其中一个半球(例如 14)中。于是另一半球(例如13)被放置在芯部16上，使得半球13的舌部22接合在和半球 14相关联的凹槽26内。这在图2中能更详细地看到。小突起18将芯部16对中地保持在 壳体12内，在壳体12内部和芯部16之间具有间隙19。
当将所组装的反射器浸入水中时，水通过孔20进入从而填充间隙19。应该注意 的是，为了清楚，图未按比例，并且图2中间隙19实际上比在图中出现的通常大约1. 3mm更细。
虽然芯部16在本示例中是RTV12，但是也能使用其他弹性体芯部，虽然它们的特 定性能将不同于本说明书中所示的那些性能。
球当被组装时利用适于接合铝部件的标准环氧树脂胶来胶粘=Araldite 2000 PlusTM是合适的。必要的是，所有空气都被从接合部排出。
已经发现有益的是利用防污剂涂覆芯部16，以防止材料在间隙19中积累。当前存 在十种经批准在海洋环境中使用的防污剂。
理论上，钢也具有形成图1和图2的壳体的潜力，但是这已首先被否决，这是因为 非常高比例的任何入射声波都将从正面被反射，从而留下来自背面的相对弱的回波，从而 难以用声纳观看反射器，并且其次是因为水下的腐蚀问题。黄铜看来更适合但是它昂贵得 多并且使用中太重。
如先前指出的，优化程度对于实现针对任何具体应用的壳体厚度和壳体直径的最 佳组合来说是必需的。但是具有8. 8mm壁厚的300mm球形6061T6壳体在低于80KHz的频 率下良好地工作，如图15和图16所见。
图3示出了铝合金6061T6的组分。许多组分(例如硅和锌)具有大体上低于铝的 声速。通过增加合金中那些材料的含量，能降低由铝合金制成的壳体的声速。另一方面铍 (未用于铝合金6061中)具有高得多的声速并且如果需要则能被添加以增大声速，然而，它 不是所希望的选择，这是因为铝-铍合金的成本非常高。
铝合金6061T6壳体和RTV12芯部的组合具有壳体与芯部中的6. 11 I的声速比。 间隙19中水的存在(参见图2)将该比降低到大约6. 0，这取决于水的精确盐度。如果选择 壳体和芯部材料使得壳体中的声波传输速度与芯部中波传输的平均速度的比在2. 5至3. 4 的范围内，则能获得最佳性能。已发现，比的倍数也工作良好，从而无需使用与铝或铝合金 结合的、除了未修改的RTV12以外的芯部材料，或者无需将铝合金的合金含量调节得远离 其中一种标准市场出售的合金。如在下面参照图15和图16所讨论的，该反射器的性能清 楚地表明那是特定比，该比是优选比2. 74至3. 4的倍数，从而当由低于IOOKHz的入射声波 询问时提供优良的、实际上想不到的性能。
移到图4A至图4C，这些图示出了声反射器的部件，该声反射器的壳体包括由 E.1. du Pont de Nemours以商品名Zytel 出售的25%玻璃增强的聚邻苯二甲酰胺，除不 同的壳体材料之外，部件与图1A至图1C的那些部件相同，并且绕舌部22的一个表面设置 周向凸起部或闩锁30并且在凹槽26的相应的壁的表面上设置相应的棘爪32以接纳闩锁 30。当两个半球13和14绕芯部被组装在一起时，周向闩锁30接合在棘爪32中，如图4C 所见。如果出于安全批准和确认需要，则闩锁30能构造成使得如果壳体内的压力超过预设 最小值(例如在70psi至IOOpsi之间)则该闩锁将失效，从而允许两个半球13和14彼此分 开。然而由于反射器本身内压力的增大而根据本发明的反射器的故障还不是已知的。如果 需要，通过在反射器内的压力超过相同的预设最小值时环氧树脂胶失效，借助图1和图2的 铝合金构造实现相同的减压效果。
发明人已发现，具有RTV12的硅弹性体芯部的、借助如图4所示的25%玻璃纤维增 强聚邻苯二甲酰胺制成的壳体在特定频率下产生入射声波的优良反射。25%玻璃纤维增强 聚邻苯二甲酸胺由 E.1. du Pont de Nemours and Company 以商品名 Zytel HTN51G25HSL出售。相似的玻璃纤维增强聚邻苯二甲酰胺由Solvey SA以商标Amadel销售。具有较高玻璃纤维含量的聚邻苯二甲酰胺能够获得并且提供较硬壳体，但是随着玻璃纤维含量增加， 最终壳体的脆性以及壳体中声传输速度也增大。为了最优性能，壳体必须通过利用具有高于RTV12本身的波速的芯部来匹配。
形成图4的壳体的其他合适非金属包括环氧树脂浸溃的碳纤维、Kevlar (芳香族聚酰胺)纤维、浸溃有环氧树脂的Zylon [聚对苯撑-2，6-苯并二噁唑或ΡΒ0]纤维、以及环氧树脂浸溃的聚乙烯纤维(例如，Dyneema )0通过改变复合材料中纤维的量，能调节声速以匹配应用。通过利用涉及壳体与芯部声速比的最佳比值的本文的信息，能选择芯材料以产生最佳性能。利用尼龙6的低成本低预期寿命壳体也是可行的。
如先前所指出的，优化程度对于获得针对任何具体应用的壳体厚度和壳体直径的最佳组合来说是必需的。但是利用相对低的声频询问的、8. 8mm厚的、300mm直径的球形25% 玻璃纤维增强聚邻苯二甲酰胺壳体具有如图17所示的前回波和后回波。这些小于利用图1和图2的铝合金壳体获得的但是仍显著好于任何竞争产品。
图4的反射器执行得好于W02011/012877的25%玻璃纤维增强聚邻苯二甲酰胺， 这是由于与W02011/012877的结构相比本发明中获得壳体和芯部之间的较好的耦合。在 IOOKHz以上的频率下，也执行得好于图 1和图2的反射器，但是在低于IOOKHz的频率下执行得不太好。
在非金属壳体的情况下，当壳体被存储在岸上或船的甲板上时已发生壳体的损坏。该损坏通过用聚亚安酯涂覆壳体能被减小，聚亚安酯在声学上精密地匹配海水，但必须注意避免阻塞孔。
在图5中，根据本发明的球形声反射器的反射器壳体12的两个半球13和14如图1和图2所绘。其他相同的特征未详细地描述但是参照图1和图2能被识别。壳体12的一个半球13设置有内螺纹孔34。该孔的内螺纹36与杆40的一端的外螺纹42协作。杆40 的另一外螺纹端可以被旋拧到合适的内螺纹插口中以将声反射器安装就位。理想地杆40 由与声反射器的壳体12相同的材料制成。
在图1至图4中，热膨胀可以由芯部中分布的多个小气泡进一步调节，气泡压缩以吸收芯部的热膨胀。
代替图1、图2和图4中的小突起18和间隙19，在芯部16的外表面中能设置多个裂缝或凹痕。这些裂缝或凹痕中的每个均与壳体中的一个或更多个孔20相关联，通过所述孔空气能随着芯部的热膨胀和收缩而进入和离开裂缝。一旦在水中，则水通过壳体中的孔进入裂缝并且空气被从裂缝压出。
在图5中，球形声反射器的反射器壳体12的两个半球13和14如图1和图2所绘。 其他相同的特征未详细地描述但是能参照图1和图2被识别。壳体12的一个半球13设置有内螺纹孔34。孔的内螺纹与杆40的一端的外螺纹42协作。杆40的另一外螺纹端能旋拧到合适的内螺纹插口中以将声反射器安装就位。
杆40由与声反射器的壳体12相同的材料制成。因此图5所示的杆40将是铝合金6061T6，如果壳体是图4所示的类型的壳体，则杆将是25%玻璃增强聚邻苯二甲酰胺。
图6不出了图5的杆的不例使用。图5中所述的类型的两个相同的声反射器50 通过将图5所示的类型的杆40也旋拧到这些反射器的壳体中的内螺纹孔而被安装在水下。另一端被旋拧到插口 44中，所述插口位于固定到海床52的三叉戟状安装装置48的横臂的 每一端，例如，在石油钻塔平台(未示出)的腿部之间。相同类型的另一较大声反射器51安 装在另一直立杆40上,该直立杆40安装在位于两个较小声反射器50之间的中间位置的三 叉戟48的横臂46上的另一插口 44中。反射器51设置得在水中略高于反射器50。反射 器50和51是图1和图2所示类型的反射器，在壳体中具有孔以允许水自由进入芯部和壳 体之间的间隙中。
附接到潜水器的声纳阵列54利用宽带声纳传输56访问声反射器50和51。由来 自声反射器的反射信号构成的频率根据反射器的直径而改变，较小的反射器提供由大致高 于来自较大声反射器51的反射声波59的频率构成的反射声波58。当由潜水器接收时按照 惯例借助反射声波的功率以及入射的角度来分析这些信号，从而给予关于反射器50和51 的距离信息。三叉戟48的尺寸以及横臂46和杆40的长度的知识能用来非常精确地计算 潜水器相对于三叉戟48的位置。
该布置具有一个其他令人感兴趣的优势。众所周知，短波长声纳信号比较长波长 声纳信号迅速得多地衰减。因此清楚的是，来自反射器51的反射信号59能在比来自反射 器50的短波长反射信号58大得多的距离处由潜水器“听到”。因此潜水器的朝向由三叉戟 48标记的目标物体的最初引导能基于来自反射器51的反射声信号59。当潜水器靠近三叉 戟48时，将获得来自两个较小反射器50的反射并且能实现潜水器的朝向其目标的最后的 精确转向。
在另一布置中，本文所述的类型的多个声反射器能是相同尺寸的声反射器并且被 安装以形成字母和/或数字的轮廓。因此能例如通过反射呈字母/数字组合形式的识别码 来在水下标记具体资产(assert)。如果侧扫描声纳用于识别字母数字组合，则针对所涉及 的字母/数字的安装反射器装置的框架将需要被与竖向成一定角度安装。大部分侧描扫声 纳系统被设定成以相对于水平大约45°扫描；如此为了在使用中借助这样的声纳最佳地 识别，框架将被安装成使得由反射器反射的字母/数字轮廓也与水平成45°。
在图7中，A形轮廓框架60被示出安装在钻探装置的一部分的前面的海底52上， 使得字母A的平面与水平成45°。框架60以及将其在海底上保持就位的直立构件62由塑 料材料构成(其实际特征不是关键，如果它是刚性的，耐海水中的降解并且它具有低声反射 率)；聚亚安酯是合适的，因为这对水下声波几乎透明。
一系列内螺纹插口 44安装在框架的顶部上，在描绘字母A的主要性状的轮廓的点 处。这些插口接收图5所绘的类型的杆40的外螺纹端。
这些杆垂直于A形框架60。杆40的另一端被旋拧到图5所绘的类型的球形声反 射器64的内螺纹孔中。其他类似反射器66 (它们可以是不同于反射器64的直径的反射 器)标记朝向A形框架60的路线，后面是潜水器70。潜水器本身具有45°侧扫描声纳，从 而发射宽带声纳传输68。该传输将由声反射器64反射,其中反射的声波朝向潜水器与水平 成45°被引回，从而导致声反射器中的每个均产生反射信号，该反射信号看起来与潜水器 上的接收器彼此一样强。
如果使用中的声纳系统是底部扫描声纳，则框架将被水平而不是成一定角度安装。
图8示出了其中声反射器10具有中心孔的本发明的实施方式。反射器的总体结构与图1和图2中的相同，但是在该情况下，直径大约为IOmm的导管21从间隙19引到芯 部16中的中心孔23。其他部分如图1和图2所讨论的。
当反射器浸入水中时，水进入间隙19、导管21并且填充孔23。假如孔23的直径 不超过反射器的直径的10%，则空隙23中水的存在使得与反射器的一般性能稍微不同，但 是它将改变峰值响应出现的频率，从而使得能够调谐反射器。
除声反射器的壳体包括25%玻璃增强聚邻苯二甲酰胺以外，图9几乎与图8相同。 除直径大约IOmm的导管21从间隙19引到芯部16中的中心孔23以外，反射器的部件大致 与图4C所示的那些部件相同。其他部件入图4A至图4C所讨论的。图10中示出图1和图 2所示反射器的另一变型。这里反射器10具有导管25，该导管的直径大约10mm，在直径上 横跨芯部16延伸。壳体12具有贯穿其的两个孔24，每个孔均使入口点与导管25对置。这 些孔24比壳体中的其他孔20稍微更宽，大约为10mm。孔24和导管25能接收例如尼龙制 成的绳索(未示出)，该绳索能用于帮助将反射器10布置、放置或保持就位，或使反射器相互 束缚。
在图8至图10中，小突起18和间隙19能被省除，使得芯部的外部接触壳体的内 部。虽然该布置将仍适于芯部的热膨胀，但是芯部与壳体的声耦合不如所示布置中的好，并 且因此不是实施本发明的优选方式。
图11至图13示出了非球形反射器的构造和使用。在各种情况下，反射器均具有 圆形截面并且布置且定位成使得声纳可以询问壳体的形成圆形截面的圆周的部分。
图1lA示出了装配有多个分别根据本发明的长形管状反射器或标记器152的管道 150的示意图，每个反射器或标记器均具有端部打开的管状壳体153。图1lB是反射器152 的剖面图。标记器152的芯部154是由硅弹性体制成的长形实心管状段，而不是具有如图1所绘的小突起，芯部154已被挤出有脊部，这些脊部沿着芯部的外表面延伸以将该芯部在 管状壳体内保持就位。水能够以与图1、图2和图4在上所述的相似的方式进入由此形成在 芯部154和壳体153之间的间隙157。
标记器152的开口端156允许水自由地进入和离开间隙157。如果标记器152具 有金属壳体，则它们将需要借助常规的电绝缘凸耳158与管道150隔离，在圆筒形壳体153 由Zytel 或其他非导体材料制成的更常见的情况下这将不是必需的。管道150具有常规 的终端凸缘160，该终端凸缘中具有孔从而允许其用螺栓固定到另一管道。具有标记器的该 管道能在陆地上预制并且借助于凸缘160中的螺栓孔被接合到另一相似装配的管。这样， 装配有声标记器的管线能作为正常过程的一部分被组装用于铺设水下管线。作为另选方案 或除此之外，芯部153可以形成有中央导管，水能自由进入该中央导管。然而，填充有水的 间隙157的存在使得壳体153和芯部154之间能进行比其他情况好得多的声耦合。
虽然图1lA和图1lB中的管状标记器已针对管道被描述，但是标记器能应用于其 他对象，诸如石油钻塔平台、海上用于工人的生活平台、以及被放置在水下的其他对象。为 了和用于油气工业的声纳系统一起使用，典型地反射器的直径将大约是IOOmm并且壳体是 25%玻璃纤维增强聚邻苯二甲酰胺壳体、铝或铝合金壳体，所述壳体在所使用的频率下执行 得不太好。壳体能构造成两个纵向半壳，芯部放置在一个半壳中，并且两个半壳以和关于图 4的球形壳体所讨论的相同的方式接合。
图1lC是装配有多个均根据本发明的长形管状反射器或标记器162的塑料气管161的示意图。图1lD是反射器162的剖面图。每个反射器或标记器162均具有端部打开 的管状壳体162。由娃弹性体制成的标记器162的芯部164 (长形实心管状段)已被挤出有 脊部，这些脊部沿着芯部的外表面的长度延伸以在管状壳体内将芯部保持就位，其中水能 够以类似于在前所述的方式进入由此形成在芯部和壳体之间的间隙167。
管状反射器或标记器162接近于气管161但是与该气管隔开地安装在共用支撑件 168中。作为另选方案或除此之外，芯部164可以形成有中央导管，水能自由地进入该中央 导管。然而，如前所述，填充有水的间隙167的存在使得在圆筒形壳体163和芯部164之间 能进行比其他情况好得多的声耦合。
操作中，图1lA至图1lD的标记器以与本文所述的其他标记器完全相同的方式工 作。从声源传输的声波入射在管状标记器152或162上。波的一部分穿过壳体153或163 进入芯部154或164中，其中波横跨芯部行进以从与入口对置的壳体壁横跨壳体反射回。波 的一部分绕壳体壁行进并且与波的穿过芯部被传输的部分相长地结合以朝向原始声波源 向外再辐射回。
虽然已经针对管道描述了图1lA至图1lD中的管状标记器，但是标记器能应用于 其他对象，诸如石油钻塔平台、海上工人的生活平台、以及待放置在水下的其他对象。为了 和用于油气工业的声纳系统一起使用，典型地，反射器的直径大约是IOOmm并且壳体是25% 玻璃纤维增强聚邻苯二甲酰胺壳体、铝或铝合金壳体，这些壳体在所采用的低频下执行得 不太好。壳体153或163能构造成两个纵向半壳,芯部放置在一个半壳中并且两个半壳以 与关于图4的球形壳体所讨论的相同的方式接合。
塑料气管或其他非铁磁性管能这样标记的实现是特别重要的改进，因为没有其他 已知的成本有效的方式来令人满意地标记这些塑料气管或其他非铁磁性管，一旦它们已被 放置在水下，使得它们随后被追踪。铁磁性管能利用它们的磁场特征被追踪。
图12A和图12B示出了本发明的另一实施方式。所构造的环形标记器170遵循先 前描述的原则。该标记器具有壳体174，该壳体包括两个半圆形截面壳体172和173，这两 个半圆形截面壳体通过胶粘舌部177和凹槽178接合而接合。环形芯176由模制弹性体形 成，该弹性体的外表面上具有小突起180以接触壳体的内表面并且在壳体的内壁和芯部之 间形成间隙182，典型地该间隙大约为1. 3_。壳体174具有多个孔175，当标记器浸入水中 时，这些孔允许水自由地从其壳体174的外面流入芯部176。间隙182形成这样的容积，当 其被加热时芯部可以膨胀到其中，并且水和空气可以自由地进入并离开该间隙。
在该示例中壳体是铝或铝合金，但也可以使用关于较早示例提及的另选方案中的 任一方案。
从声源传输的声波入射在标记器170的外表面上。波被部分反射并且部分从标记 器被再辐射。
在该情况下，小突起可以由类似于图1lA至图1lD中的脊部157、167的模制脊部代替。
在图13中，支柱的下部190 (诸如桥墩)被示出在表面191下面延伸到海床192 中。如参照图12A和图12B所述的一系列环形声标记器194A、194B、194C和194D绕支柱190 安装在海面下。那些在海床上方的标记器194A和194B能用来标记支柱190。水流将冲刷 优先绕支柱190的海床，最后将海床水平面降低到196，从而使标记器194C暴露，该标记器194C最初位于海床下面。借助声纳询问进行该标记器194C的探测将提供冲刷的预警，并且 需要可能的注意。
当冲刷继续并且海床如由线198所示进一步下降时，另一标记器194D被暴露，这 可能指示已形成潜在危险情况并且可能需要紧急注意支柱190的水下安装。
能利用一个或多个由与壳体相同的材料制成的图5所绘的类型的杆将环形标记 器170安装在支柱上。
对于一些安全和军事应用，可以期望的是，反射器在放入水中之后保持暂时不可 见。为了利用本文所述的类型的反射器实现此暂时不可见，空气必须被保持在壳体和芯部 之间直到反射器旨在可探测时。通过在壳体中设置一个较大孔(例如直径为IOmm)并且确 保当反射器被放在水中时该孔处于最上部；当其中的塞子溶解时空气被迅速排出。
合适的塞子材料包括食盐(氯化钠)、碱土的氧化物、钙和硼、或镁(包括将与盐水 反应以形成可溶化合物的镁的合金)。
本发明的另一应用包括监控水体的声传输率。通过以距声纳源渐增的距离铺设多 个根据本发明的声反射器，水体的声传输率能通过监控来自反射器的反射声波来监控。当 传输率减小时(例如在较汹涌的水中)，距声纳源最远的反射器将不再被看见。当监控潜水 员或鱼群时这能是有用的，这是因为它将使得能够在因为不存在被看到的潜水员或鱼而缺 少响应以及当湍流或浑水仅减小声纳探测器的范围时的情况之间进行区别。
有时确认这样的问题，如果W02006/075167中所述类型的水下声反射器，即，来自 芯部内以及来自绕壳体行进的波的反射声波有时能由从壳体的正面反射的声波完全掩盖。 如果询问声纳具有长脉冲宽度并且非常接近声反射器，则这是特别正确的。结果，虽然反射 器能被“看见”，但不会产生识别信息。该问题能通过用声辐射源询问反射器而克服，在声辐 射源中询问脉冲的传输长度(时间单位)小于声反射器的壳体的直径除以横跨芯部的平均 声速的两倍。例如，如该说明书所说明的，如果芯部包括RTV12，其中水自由地进入和离开壳 体和芯部之间的容积，则声波在穿过壳体之后在反射器的内部内的平均声速将是RTV12和 水结合的声速。
在一些声纳系统中，具有长脉冲的传输用来使得声纳系统能够搜集关于周围环境 的基本信息。为了和本发明的主题的该类型的声反射器一起使用，希望在较长脉冲之中散 布短脉冲。较短脉冲具有小于声反射器的壳体的直径除以横跨填充有水的容积和芯部的平 均声波速度的两倍的脉冲时间。该类型的短脉冲有规律地散布于较长脉冲之中(例如四个 长脉冲中一个短脉冲)。图14不出了这种传输模式。
图14中，水下声波波型73从声纳(未示出)朝向图1、图2或图4所示的类型的被 动声反射器传输。较短长度的脉冲72在每四个较长脉冲71之后被传输。假定反射器的横 跨任何水容积和芯部的内径是280mm (在300mm直径的球形反射器中)，并且横跨水容积和 芯部的平均声速是1100m/s，则短脉冲72的最大脉冲长度是5 X 10_5秒，如果从芯部再辐射 的声信号待由询问声纳“看见”的话。
图15示出了铝合金壳体的频率响应，具有RTV12芯部的根据本发明的水下反射 器被示出(如图1和图2所绘)。壳体的厚度为8. 8mm，直径为200mm。在4KHz至80KHz之 间的入射声波的频率下，存在好于-1Odb的优良响应，其中在62KHz下具有-3db的目标强 度(TS)最佳响应。该响应好于针对被动水下声反射器在前记录的任何响应。然而，在较高频率下(高于ΙΟΟΚΗζ)，响应曲线相对平坦且低，并且在较高频率下，参照图4所述的类型的声反射器显著更好。应该注意的是，在标记X的区域中，不能利用换能器测量响应，该换能器用来当声反射器在这些低频下不能操作时获得测量。所示曲线因此基于来自模型的数据，该曲线分别示出了在30KHz和20KHz下的第二峰值响应，其中峰值响应刚好低于在大约 62KHz下的最大响应。在160KHz至230KHz之间的区域中(标记Y)，存在进一步的不确定性， 这是因为低频换能器和较高频换能器之间的不连续；该区域中的曲线表示所获得的响应的平滑，然而在200KHZ处的峰值与模型数据一致。
转到图16，示出了从反射器背面和正面获得的响应，其中相同的观察涉及曲线的标记X和Y的部分。
在图16中，将看到，在80KHz以下，来自反射器背面的回波至少和来自正面的回波一样强，也就是，在该范围内反射器将产生关于反射器的尺寸的重要信息。已经发现，从具有在6_至15_之间的厚的壳体壁的根据本发明的反射器获得优秀的声响应。虽然正确的响应机制未被完全理解，但是想到的是，连同壳体本身中的共振响应模式一起，该响应是来自穿过壳体且进入芯部中的波的响应的组合，该组合从壳体的背面被聚焦和反射以与绕壳体壁行进的声波相长地干涉。还已发现，随着壳体厚度增大，出现最佳响应的频率倾向于减小，随着壳体厚度减小，最佳响应在渐增的频率下出现；但具有铝和铝合金壳体的反射器不会显示出响应于壁厚的变化与关于图17和图18所讨论的非金属带壳反射器同样多的变化。
对于具有铝或铝合金壳体的直径200mm以下的反射器，在低频(低于IOOKHz)下的响应减小。在直径400mm以上，虽然响应非常好，但是反射器变得对于实际配置来说太大。 因此对于在低频环境中操作的反射器，理想的反射器直径在大约200mm至400mm之间。
具有铝或铝合金壳体的反射器是坚固的。除标记用于水下工业的物体和通道之外，实际应用还包括在捕鱼工业中使用，以标记渔网、水下的桶和捕捉器，并且尤其是使用于航空工业中，以标记黑匣子和飞机的其他关键部件。在航空工业的情况下，反射器的强度和轻质意味着它实际上用于待放置在飞机上的、附接至黑匣子或其他敏感部件的装置。如果飞机在海上迫降，则部件的识别和回收应该任何时候在理论上是可能的，因此对于在水上迫降之后发射机应答器电池相对快速地到期后找到黑匣子和其他部件变得非常困难的当前情况是巨大的改进。在航空的环境下，要注意的是，钛的声速非常接近于铝的声速，并且钛反射器将类似于铝或铝合金反射器执行。
改变来自6061T6的铝合金将影响特定性能图测量，包括精确的峰值响应和它们的大小，但是这将不会有损于本发明隐含的原理。后缀T6指示在所用合金的制造中所用的加速时效硬化过程，甚至改变时效硬化将影响性能。
图4A至图4C所示的反射器在低频下类似于铝合金反射器执行，除峰值响应在刚好50KHz以下为_4db，该铝合金反射器的性能在图17中示出。曲线的标记X的左手部分再次基于模型数据，这是因为测试换能器在这些频率下操作的无能。
移到图18和图19，并且和借助铝合金壳体反射器发现的形成对比，图4C的反射器还具有在IOOKHz至130KHz的范围内的良好响应，在115KHz下再次大约_4db，并且在 360KHz至400KHz之间具有良好响应，在385KHz下具有峰值。进一步的测试(未示出)示出了在650KHz至690KHz之间的良好响应，在675KHz下具有峰值，另一个峰值看来像是在970KHZ下出现。这些结果尤其令人感兴趣，因为最佳响应的频率出现在油气勘探工业中声 纳系统的规则操作频率下，从而形成尤其良好地使用用于该工业中的图4A至图4C所示的 反射器。
有用的是比较图15至图19所示的结果与1998年10月13日US5822272ACREAM) 中所公布的那些结果，将看到图15至图19所示的结果显著更好。比较针对如图4C所构造的200mm直径反射器中各种壁厚峰值响应出现的频率的 第一响应在图18和图19中的峰值A处获得，第二响应处于峰值B :第一中值124KHz第: 第一中值119KHz第: 第一中值IllKHz第: 第一中值IllKHz第:.中值 438KHz。 .中值 425KHz。 .中值 398KHz。 .中值 380KHz。第第
变化。
值。
致的。
在所述的实施方式中的每个实施方式中，声波在反射器中的物理传输如上所述。 在低频下，相信该机制可以通过壳体壁的混响来提高，尽管这未被证明；这可以解释低频下 金属壳体的更好的性能。壳体厚度6. 9mm 壳体厚度7. Omm 壳体厚度8. Omm 壳体厚度8.1mm 壳体厚度8. 8mm 壳体厚度9.1mm 壳体厚度10. Omm :第 壳体厚度10. 9mm :第 对于9mm以上的壳体厚度，在两个测量的第一峰值和第二峰值之间观察到另一峰将看到的是，增加壳体厚度倾向于减小出现峰值响应的频率，尽管这不是完全一中值 113. 5KHz 第二中值 379KHzt 中值IOlKHz第二中值360KHz。 -中值99KHz第二中值345KHz。 中值115KHz第二中值330KHz。
权利要求
1.一种声反射器，该声反射器在水下使用并且包括围绕芯部的壳体，所述声反射器的特征在于，所述壳体中具有一个或更多个孔，从而在所述声反射器配置在水中时允许水自由地进出所述壳体的内部。
2.根据权利要求1所述的声反射器，其特征在于，所述声反射器具有圆形截面并且包括围绕芯部的壳体，所述壳体允许一种或更多种频率的声波至少部分地穿过所述壳体而进入所述芯部中以从所述壳体的与所述声波的入口对置的部分被反射回来，并且部分地在所述壳体内环行而与所反射的波结合并且从所述声反射器被再辐射。
3.根据权利要求1或2所述的声反射器，其特征在于，所述芯部的体积略小于所述壳体的内部容积。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的声反射器，其特征在于，所述芯部的表面上具有多个可变形的凸起部，所述凸起部接触所述壳体的内部并且相对于该壳体将所述芯部保持就位，其中在所述壳体的内部和所述芯部之间形成有间隙。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的声反射器，其特征在于，所述壳体的内部能具有多个向内突起，这些突起接触所述芯部的表面，并且在所述壳体的内部和所述芯部之间设置有间隙。
6.根据权利要求4或5所述的声反射器，其特征在于，在所述壳体和所述芯部之间至少具有五个接触点。
7.根据权利要求4至6中的任一项所述的声反射器，其特征在于，所述壳体的内部和所述芯部之间的所述间隙大约为1. 3_。
8.根据权利要求4至7中的任一项所述的声反射器，其特征在于，所述间隙包含有防污剂。根据任一前述权利要求的声反射器，其特征在于，所述孔中具有水溶塞子，所述塞子在所述声反射器浸入水中时溶解。
9.根据权利8所述的声反射器，其特征在于，所述一个或更多个孔的直径大约为10_。
10.根据权利要求1至8中的任一项所述的声反射器，其特征在于，在所述壳体中具有十个或更多个孔。
11.根据权利要求10所述的声反射器，其特征在于，所述孔的直径大约为Imm至2mm。
12.根据任一前述权利要求所述的声反射器，其特征在于，所述芯部包括弹性体材料和导管，所述弹性体材料在其中心具有至少一个孔，所述导管从该孔引到所述壳体的外部。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的声反射器，其特征在于，所述芯部包括弹性体材料，该弹性材料具有直径导管，该直径导管从所述壳体中的一个孔通到该壳体中的第二孔。
14.根据任一前述权利要求所述的声反射器，其特征在于，所述芯部在其表面中具有裂缝或凹痕，所述裂缝或凹痕均允许与所述壳体中的一个或更多个孔相关联。
15.根据任一前述权利要求所述的声反射器，其特征在于，由可变形材料制成的所述芯部中分布有多个泡，这些泡可压缩以吸收所述芯部的膨胀。
16.根据任一前述权利要求所述的声反射器，其特征在于，所述壳体中的声波传输速度与所述芯部中的平均声波传输速度之比在2. 5 I至3. 4 I的范围内或者为其倍数。
17.根据权利要求16所述的声反射器,其特征在于,所述壳体中的声波传输速度与所述芯部中的平均声波传输速度之比在2. 74 I至3. 4 I的范围内或者为其倍数。
18.根据任一前述权利要求所述的声反射器，其特征在于，所述芯部包括硅基弹性体材料。
19.根据权利要求1至18中的任一项所述的声反射器，其特征在于，所述壳体是选自包括如下的组的非金属玻璃纤维增强聚邻苯二甲酰胺、环氧树脂浸溃的碳纤维、环氧树脂浸溃的芳族聚酰胺纤维、环氧树脂浸溃的聚(对苯撑-2，6-苯并二噁唑)纤维、或环氧树脂浸溃的聚乙烯纤维。
20.根据权利要求18所述的声反射器，其特征在于，所述壳体包括25%玻璃纤维增强的聚邻苯二甲酰胺壳体。
21.根据权利要求20所述的声反射器，其特征在于，所述壳体的厚度在4_至15_之间。
22.根据权利要求1至18中的任一项所述的声反射器，其特征在于，所述壳体是铝或铝I=1-Wl O
23.根据权利要求22所述的声反射器,该声反射器与声传输系统结合，该声传输系统以4KHz至80KHz的频率发射声辐射。
24.根据权利要求22或23所述的声反射器，其特征在于，所述壳体的壁的厚度在6_ 至15mm之间。
25.根据任一前述权利要求所述的声反射器，其特征在于，所述芯部是预制的。
26.根据任一前述权利要求所述的声反射器，其特征在于，所述壳体包括接合在一起的两个半球，半球的边缘具有舌部，该舌部接合在形成于另一半球的边缘中的凹槽中。
27.根据权利要求26所述的声反射器，其特征在于，所述舌部或所述凹槽中的一方具有闩锁，该闩锁与形成在所述凹槽或所述舌部中的另一方中的棘爪接合，所述闩锁将所述两个半球保持在一起。
28.根据权利要求27所述的声反射器，其特征在于，如果所述壳体内的压力超过预定最大值，则所述闩锁失效。
29.根据任一前述权利要求所述的声反射器，其特征在于，所述声反射器绕所述壳体的外部涂覆有一层或更多层聚亚安酯。
30.根据任一前述权利要求所述的声反射器，其特征在于，所述壳体具有至少一个另外的孔或凹部，所述另外的孔或凹部接收外部杆。
31.根据权利要求30所述的声反射器，其特征在于，所述杆由与所述壳体相同的材料制成。
32.根据权利要求30或31所述的声反射器，其特征在于，彼此紧邻地安装的至少两个声反射器中的一个向扫描声纳系统提供距离信息。
33.根据权利要求30或31所述的声反射器，该声反射器安装在框架上以向扫描声纳系统反射位置识别信息，所述位置识别信息例如是字母和/或数字。
34.根据权利要求35所述的声反射器，其特征在于，所述框架安装成使得该框架的平面正交于预期的扫描声纳。
35.根据任一前述权利要求所述的声反射器,该声反射器与声福射源结合，其特征在于，所述声福射源以一定时段发射声福射的单独脉冲，所述时段小于从声传输的进入点到所述声反射器的所述芯部中的距离除以该芯部中的声速的两倍。
36.根据权利要求35所述的声反射器，其特征在于，所述单独脉冲在其他较长脉冲的模式中有规律地出现。
37.根据权利要求1至29中的任一项所述的声反射器，该声反射器最初与飞机的部件一起配置。
38.根据任一前述权利要求所述的声反射器，其特征在于，该声反射器是球形的。
39.根据权利要求1至35中的任一项所述的声反射器，其特征在于，该声反射器是管状的。
40.根据权利要求39所述的声反射器，其特征在于，该声反射器附接至管道。
41.根据权利要求39所述的声反射器，其特征在于，该声反射器附接到非铁磁性管。
42.根据权利要求39至41中的任一项所述的声反射器，其特征在于，所述壳体包括端部打开的管，所述端部打开的管围绕所述芯部，所述芯部在其外表面上具有接触管状的该壳体的脊部，并且在所述芯部和所述壳体之间形成有间隙，该间隙形成所述容积，并且水能自由地进出该间隙。
43.根据权利要求1至35中的任一项所述的声反射器，其特征在于，所述声反射器大致呈环形的形式。
44.根据权利要求43所述的声反射器，其特征在于，所述声反射器绕水下物体安装。
45.—种用于声反射器的杆安装件,其特征在于，所述声反射器包括围绕芯部的壳体， 所述杆安装件包括与所述壳体相同的材料。
46.一种方法，该方法通过将多个根据本发明的声反射器放置在声纳范围内并且监控从这种声反射器反射的声波来监控声纳探测系统的有效范围。
全文摘要
一种用于在水下使用的声反射器包括围绕芯部的壳体，在壳体中设置孔以在反射器浸入水中时允许空气和水自由地进出该壳体的内部。描述了的各种实施方式包括使用配合至水芯部的金属壳体，使用安装杆，设置框架以声学反射字母数字字符，设置可溶塞子以延迟反射器的操作，且反射器涂覆有聚亚安酯以限制破坏。还提出一种脉冲模式以改进声反射器在一些情况下的识别。描述了特别适于和在捕鱼工业中建立的相对低频声纳一起使用的反射器的设计，该反射器具有铝或铝合金壳体，如具有非金属壳体的适于和水下勘探工业中的较高频声纳一起使用的反射器那样。反射器能是球形、环形、卵形或筒形的，只要它们具有至少一个圆形截面。当前方面的特别重要的改进是标记和追踪水下非铁磁性管的能力。
文档编号G10K11/20GK103003873SQ201180034872
公开日2013年3月27日 申请日期2011年7月11日 优先权日2010年7月16日
发明者卡尔·彼得·泰特曼, 安德鲁·马尔科姆·塔尔洛奇 申请人:海底定位技术有限公司