一种水下警戒低成本重锤敲击式低频定向声源的制作方法

1.本发明涉及水下警戒装置领域，更具体地说，涉及一种水下警戒低成本重锤敲击式低频定向声源。


背景技术：

2.迄今为止，声波被认为是唯一能在海洋中远距离传播的信息载体，声波的频率越低，其传播过程中由吸收效应所带来的能量损失越小，声波可以传播得更远，甚低频声波具有其独特的性能优势，使其在海洋研究、资源开发、军事等领域都具有十分重要的应用价值，对于甚低频声源的研究各国也投入了巨大的人力物力，但甚低频声源的发展相对于其他频段声发射换能器来说其发展相对缓慢，这种情况出现的原因主要是甚低频声源研制中存在两个技术难点：第一个技术难点是降低工作频率，第二个技术难点是提高声源的辐射声功率。
3.现阶段研制的甚低频声源主要分为：有源材料驱动甚低频声源、电-磁式驱动甚低频声源、爆炸式甚低频声源这三个主要类型，有源材料驱动的甚低频声源主要是采用压电陶瓷和稀土超磁致伸缩材料作为声源的激励源，利用液腔结构来降低声源的工作频率，此类声源比较典型的有甚低频亥姆赫兹声源、弯曲振动甚低频声源、稀土超磁致伸缩溢流圆环甚低频声源等，电-磁式甚低频声源主要是利用电场与磁场之间的相互作用产生驱动力推动辐射面辐射甚低频声波，电-磁式甚低频声源主要分为两大类：第一类是电动式甚低频声源；第二类是电磁式甚低频声源，爆炸式甚低频声源比较成熟，应用最为广泛的有空气枪、等离子声源这两大类，空气枪甚低频声源主要是将高压压缩空气有效的以脉冲方式在水中突然释放，利用高速排出的气体激发周围的介质产生低频振动形成所需要的低频声波，空气枪声源结构简单、体积小、声发射功率大，并且80％的功率集中在低频段，声源使用性价比高。
4.在现有技术中，声源在甚低频段由于其辐射阻非常小，大功率发射需要声源具有大的振动体积位移，现今使用的有源材料设计的甚低频声源为了达到大功率发射的目的，声源体积和重量都十分巨大，而动圈式、爆炸式甚低频声源又存在着辐射声功率小，发射时间短，连续性不佳等，因此设计具有一定辐射声功率、体积小、重量轻的甚低频声源是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.1.要解决的技术问题
6.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种水下警戒低成本重锤敲击式低频定向声源，它可以实现声源通过电激励锤头敲击震动膜片产生低频定向声波，电激励采用超级电容混合供电脉冲高压放电方式，激励锤头在pom滑道中间往返敲击震动膜片，锤头后方装有回位弹簧和缓冲器帮助锤头做往复运动，装置外壳内部装有内消声层消除其他方向的声波，再配合氮气压力自动补偿及压力调节器使其声波频率及波形稳定，由
于具有内压补偿能力，其发声能量直接由外部海水定向传播，发声频率低，能量消耗低，传播效率高，整个装置由座底支架固定在水底，结构简单，具有明显的应用优势。
7.2.技术方案
8.为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
9.一种水下警戒低成本重锤敲击式低频定向声源，包括内消声层，所述内消声层内固定连接有相对称pom滑道，所述内消声层内壁固定连接有震动膜片，所述震动膜片位于pom滑道的右侧，所述内消声层外端固定连接有低频声源，所述低频声源位于震动膜片的右端，所述pom滑道外端套设有回位弹簧，所述内消声层内壁固定连接有缓冲器，所述缓冲器位于pom滑道的左侧，所述低频声源外侧设有低频声波方向，所述pom滑道内壁固定连接有电激励锤头，所述电激励锤头位于回位弹簧的右侧，所述pom滑道外端固定连接有放电线圈，所述内消声层下端固定连接有储能电容及供电、触发系统，所述储能电容及供电、触发系统内固定连接有氮气压力自动补偿及压力调节器，所述氮气压力自动补偿及压力调节器与内消声层内相连通，所述储能电容及供电、触发系统下端固定连接有座底支架，可以实现声源通过电激励锤头敲击震动膜片产生低频定向声波，电激励采用超级电容混合供电脉冲高压放电方式，激励锤头在pom滑道中间往返敲击震动膜片，锤头后方装有回位弹簧和缓冲器帮助锤头做往复运动，装置外壳内部装有内消声层消除其他方向的声波，再配合氮气压力自动补偿及压力调节器使其声波频率及波形稳定，由于具有内压补偿能力，其发声能量直接由外部海水定向传播，发声频率低，能量消耗低，传播效率高，整个装置由座底支架固定在水底，结构简单，具有明显的应用优势。
10.进一步的，所述座底支架上端开凿有两个相对称的主进水孔，所述主进水孔位于储能电容及供电、触发系统的外侧，所述座底支架内壁滑动连接有镂空板，所述内消声层内填充有多个形变球囊，所述形变球囊外端开凿有多个均匀分布的通孔，所述通孔内壁固定连接有吸水片，所述形变球囊内填充有膨胀土，所述座底支架下端固定连接有两组相对称的底块，所述底块下端固定连接有锚爪，在需要将座底支架固定在水下时，可通过将座底支架没入水中，使得水通过主进水孔进入座底支架内，并通过形变球囊上的通孔对水进行吸收并导入膨胀土上，由此膨胀土发生膨胀，而多个膨胀土发生膨胀后会使得座底支架的重量变重，从而使得座底支架可自由下落，而在下落过程中，会持续将水导入，同时通过膨胀土的膨胀使得镂空板上升，使得底部的膨胀土也可吸收水而发生膨胀增加整体的重量，而在座底支架落入水底后，可能会因水流流动发生位移，可通过锚爪在水底泥沙中的拉扯，使得座底支架不易偏离放置位置太远，且可使得座底支架仍可保持最大程度上的稳固。
11.进一步的，所述内消声层上端固定连接有拉环，所述拉环表面涂设有防水层，在内消声层放置在水下后，为了使得内消声层便于取出，可通过在拉环上系上浮标绳，以此使得内消声层在取出时更加的便捷，且可对内消声层在水底移动的位置进行监测。
12.进一步的，所述座底支架外端开凿有两个相对称的副进水孔，所述副进水孔位于主进水孔的下侧，在内消声层通过座底支架本身的重量自动下降后，可通过副进水孔对座底支架内的进水量进行增加，使得座底支架内的膨胀土可进行高效的膨胀，且可在膨胀土膨胀后通过镂空板的上升对副进水孔进行堵塞，使得副进水孔的进水得以控制。
13.进一步的，所述座底支架下端固定连接有平衡块，所述平衡块位于两组锚爪之间，在内消声层因本身重力下降后，可通过平衡块对座底支架下降后的位置进行平衡，使得内
消声层在下落至水底后，可通过座底支架与平衡块达到较为平衡的状态，以此可以更好的给内消声层提供运转。
14.进一步的，所述平衡块下端转动连接有两个相对称的转动支架，所述平衡块下端开凿有卡槽，所述转动支架插设在卡槽内，在内消声层放入水底时可能会因不同的环境，可能需要人工进行放置，而人工在进行放置时，可通过打开转动支架使得转动支架可紧紧勾住水底的岩石表面，以此使得内消声层在通过人工放置时可更加的快捷高效。
15.进一步的，所述卡槽内壁固定连接有挤压垫，所述挤压垫与转动支架相匹配，当转动支架插设在卡槽内时，为了使得转动支架可以再卡槽内插设的更加紧固，可通过挤压垫对转动支架进行夹紧，同时可通过挤压垫对转动支架进行保护，使其不易发生损坏。
16.进一步的，所述镂空板上端固定连接有两个相对称的堵塞块，所述堵塞块与主进水孔相匹配，所述堵塞块上端开凿有漏孔，在镂空板通过膨胀土的膨胀后会发生上移，而在上移后，为了抑制水流的进入可通过堵塞块对主进水孔进行堵塞，同时可通过漏孔来减小进水量，使得座底支架内为膨胀的膨胀土可以继续吸水膨胀，增加座底支架的稳固性。
17.进一步的，所述镂空板上端固定连接有增重块，所述增重块位于堵塞块之间，当座底支架在固定后，可通过增重块进一步的增加座底支架本体的重量，使得座底支架在固定后不易受到水流的流动而偏移。
18.3.有益效果
19.相比于现有技术，本发明的优点在于：
20.(1)本方案声源通过电激励锤头敲击震动膜片产生低频定向声波，电激励采用超级电容混合供电脉冲高压放电方式，激励锤头在pom滑道中间往返敲击震动膜片，锤头后方装有回位弹簧和缓冲器帮助锤头做往复运动，装置外壳内部装有内消声层消除其他方向的声波，再配合氮气压力自动补偿及压力调节器使其声波频率及波形稳定，由于具有内压补偿能力，其发声能量直接由外部海水定向传播，发声频率低，能量消耗低，传播效率高，整个装置由座底支架固定在水底，结构简单，具有明显的应用优势。
21.(2)座底支架上端开凿有两个相对称的主进水孔，主进水孔位于储能电容及供电、触发系统的外侧，座底支架内壁滑动连接有镂空板，内消声层内填充有多个形变球囊，形变球囊外端开凿有多个均匀分布的通孔，通孔内壁固定连接有吸水片，形变球囊内填充有膨胀土，座底支架下端固定连接有两组相对称的底块，底块下端固定连接有锚爪，在需要将座底支架固定在水下时，可通过将座底支架没入水中，使得水通过主进水孔进入座底支架内，并通过形变球囊上的通孔对水进行吸收并导入膨胀土上，由此膨胀土发生膨胀，而多个膨胀土发生膨胀后会使得座底支架的重量变重，从而使得座底支架可自由下落，而在下落过程中，会持续将水导入，同时通过膨胀土的膨胀使得镂空板上升，使得底部的膨胀土也可吸收水而发生膨胀增加整体的重量，而在座底支架落入水底后，可能会因水流流动发生位移，可通过锚爪在水底泥沙中的拉扯，使得座底支架不易偏离放置位置太远，且可使得座底支架仍可保持最大程度上的稳固。
22.(3)内消声层上端固定连接有拉环，拉环表面涂设有防水层，在内消声层放置在水下后，为了使得内消声层便于取出，可通过在拉环上系上浮标绳，以此使得内消声层在取出时更加的便捷，且可对内消声层在水底移动的位置进行监测。
23.(4)座底支架外端开凿有两个相对称的副进水孔，副进水孔位于主进水孔的下侧，
在内消声层通过座底支架本身的重量自动下降后，可通过副进水孔对座底支架内的进水量进行增加，使得座底支架内的膨胀土可进行高效的膨胀，且可在膨胀土膨胀后通过镂空板的上升对副进水孔进行堵塞，使得副进水孔的进水得以控制。
24.(5)座底支架下端固定连接有平衡块，平衡块位于两组锚爪之间，在内消声层因本身重力下降后，可通过平衡块对座底支架下降后的位置进行平衡，使得内消声层在下落至水底后，可通过座底支架与平衡块达到较为平衡的状态，以此可以更好的给内消声层提供运转。
25.(6)平衡块下端转动连接有两个相对称的转动支架，平衡块下端开凿有卡槽，转动支架插设在卡槽内，在内消声层放入水底时可能会因不同的环境，可能需要人工进行放置，而人工在进行放置时，可通过打开转动支架使得转动支架可紧紧勾住水底的岩石表面，以此使得内消声层在通过人工放置时可更加的快捷高效。
26.(7)卡槽内壁固定连接有挤压垫，挤压垫与转动支架相匹配，当转动支架插设在卡槽内时，为了使得转动支架可以再卡槽内插设的更加紧固，可通过挤压垫对转动支架进行夹紧，同时可通过挤压垫对转动支架进行保护，使其不易发生损坏。
27.(8)镂空板上端固定连接有两个相对称的堵塞块，堵塞块与主进水孔相匹配，堵塞块上端开凿有漏孔，在镂空板通过膨胀土的膨胀后会发生上移，而在上移后，为了抑制水流的进入可通过堵塞块对主进水孔进行堵塞，同时可通过漏孔来减小进水量，使得座底支架内为膨胀的膨胀土可以继续吸水膨胀，增加座底支架的稳固性。
28.(9)镂空板上端固定连接有增重块，增重块位于堵塞块之间，当座底支架在固定后，可通过增重块进一步的增加座底支架本体的重量，使得座底支架在固定后不易受到水流的流动而偏移。
附图说明
29.图1为本发明的立体结构示意图；
30.图2为本发明的后视结构示意图；
31.图3为本发明的剖视结构示意图；
32.图4为本发明的座底支架结构示意图；
33.图5为本发明的形变球囊结构示意图；
34.图6为本发明的平衡块结构示意图。
35.图中标号说明：
36.1内消声层、101拉环、2pom滑道、3震动膜片、4低频声源、5回位弹簧、6缓冲器、7低频声波方向、8电激励锤头、9放电线圈、10储能电容及供电、触发系统、11氮气压力自动补偿及压力调节器、12座底支架、1201副进水孔、1202平衡块、1203转动支架、1204卡槽、1205挤压垫、13主进水孔、14镂空板、1401堵塞块、1402漏孔、1403增重块、15形变球囊、16通孔、17吸水片、19膨胀土、20底块、21锚爪。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于
本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.实施例：
41.请参阅图1-4，一种水下警戒低成本重锤敲击式低频定向声源，包括内消声层1，内消声层1内固定连接有相对称pom滑道2，内消声层1内壁固定连接有震动膜片3，震动膜片3位于pom滑道2的右侧，内消声层1外端固定连接有低频声源4，低频声源4位于震动膜片3的右端，pom滑道2外端套设有回位弹簧5，内消声层1内壁固定连接有缓冲器6，缓冲器6位于pom滑道2的左侧，低频声源4外侧设有低频声波方向7，pom滑道2内壁固定连接有电激励锤头8，电激励锤头8位于回位弹簧5的右侧，pom滑道2外端固定连接有放电线圈9，内消声层1下端固定连接有储能电容及供电、触发系统10，储能电容及供电、触发系统10内固定连接有氮气压力自动补偿及压力调节器11，氮气压力自动补偿及压力调节器11与内消声层1内相连通，储能电容及供电、触发系统10下端固定连接有座底支架12，本方案采用座底支架12安装在水底，当储能电容及供电、触发系统10开始在放电线圈9中产生脉冲高压激励电激励锤头8时，电激励锤头8会在pom滑道2中间做往复运动敲击震动膜片3使低频声源4产生低频定向声波，声波一次冲击能量为10010000j，声强为190分贝，回位弹簧5和缓冲器6帮助电激励锤头8做往复运动，此时装置内部的内消声层1用于消除其他方向的声波，只保留低频声波方向7的声波，氮气压力自动补偿及压力调节器11使其声波频率及波形稳定，使声源用少量能量消耗产生高传播效率的低频定向声波。
42.请参阅图4-6，座底支架12上端开凿有两个相对称的主进水孔13，主进水孔13位于储能电容及供电、触发系统10的外侧，座底支架12内壁滑动连接有镂空板14，内消声层1内填充有多个形变球囊15，形变球囊15外端开凿有多个均匀分布的通孔16，通孔16内壁固定连接有吸水片17，形变球囊15内填充有膨胀土19，座底支架12下端固定连接有两组相对称的底块20，底块20下端固定连接有锚爪21，在需要将座底支架12固定在水下时，可通过将座底支架12没入水中，使得水通过主进水孔13进入座底支架12内，并通过形变球囊15上的通孔16对水进行吸收并导入膨胀土19上，由此膨胀土19发生膨胀，而多个膨胀土19发生膨胀后会使得座底支架12的重量变重，从而使得座底支架12可自由下落，而在下落过程中，会持续将水导入，同时通过膨胀土19的膨胀使得镂空板14上升，使得底部的膨胀土19也可吸收水而发生膨胀增加整体的重量，而在座底支架12落入水底后，可能会因水流流动发生位移，可通过锚爪21在水底泥沙中的拉扯，使得座底支架12不易偏离放置位置太远，且可使得座
底支架12仍可保持最大程度上的稳固。
43.请参阅图1-4，内消声层1上端固定连接有拉环101，拉环101表面涂设有防水层，在内消声层1放置在水下后，为了使得内消声层1便于取出，可通过在拉环101上系上浮标绳，以此使得内消声层1在取出时更加的便捷，且可对内消声层1在水底移动的位置进行监测，座底支架12外端开凿有两个相对称的副进水孔1201，副进水孔1201位于主进水孔13的下侧，在内消声层1通过座底支架12本身的重量自动下降后，可通过副进水孔1201对座底支架12内的进水量进行增加，使得座底支架12内的膨胀土19可进行高效的膨胀，且可在膨胀土19膨胀后通过镂空板14的上升对副进水孔1201进行堵塞，使得副进水孔1201的进水得以控制，镂空板14上端固定连接有两个相对称的堵塞块1401，堵塞块1401与主进水孔13相匹配，堵塞块1401上端开凿有漏孔1402，在镂空板14通过膨胀土19的膨胀后会发生上移，而在上移后，为了抑制水流的进入可通过堵塞块1401对主进水孔13进行堵塞，同时可通过漏孔1402来减小进水量，使得座底支架12内为膨胀的膨胀土19可以继续吸水膨胀，增加座底支架12的稳固性，镂空板14上端固定连接有增重块1403，增重块1403位于堵塞块1401之间，当座底支架12在固定后，可通过增重块1403进一步的增加座底支架12本体的重量，使得座底支架12在固定后不易受到水流的流动而偏移。
44.请参阅图6，座底支架12下端固定连接有平衡块1202，平衡块1202位于两组锚爪21之间，在内消声层1因本身重力下降后，可通过平衡块1202对座底支架12下降后的位置进行平衡，使得内消声层1在下落至水底后，可通过座底支架12与平衡块1202达到较为平衡的状态，以此可以更好的给内消声层1提供运转，平衡块1202下端转动连接有两个相对称的转动支架1203，平衡块1202下端开凿有卡槽1204，转动支架1203插设在卡槽1204内，在内消声层1放入水底时可能会因不同的环境，可能需要人工进行放置，而人工在进行放置时，可通过打开转动支架1203使得转动支架1203可紧紧勾住水底的岩石表面，以此使得内消声层1在通过人工放置时可更加的快捷高效，卡槽1204内壁固定连接有挤压垫1205，挤压垫1205与转动支架1203相匹配，当转动支架1203插设在卡槽1204内时，为了使得转动支架1203可以再卡槽1204内插设的更加紧固，可通过挤压垫1205对转动支架1203进行夹紧，同时可通过挤压垫1205对转动支架1203进行保护，使其不易发生损坏。
45.以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。