一种防气泡附着定向多波束换能器的制作方法

本发明属于水利勘测的，特别涉及一种船载防气泡附着定向多波束换能器。

背景技术：

1、多波束测深系统是获取海洋以及河道水深数据和地形地貌的重要手段，探测深度越深，技术含量也越大，一般在较高的水压力作用下，常规的换能器结构就会产生气泡附着于表面，从而使勘测的数据受到影响。国外相关产品从浅水到深水多波束已经有了很长的发展历史，而国内鉴于中水、深水多波束测深声纳较高的研制和使用门槛，结合国内对浅水多波束测深声纳的迫切需求，近10年来国内多家专业团队在浅水多波束测深声纳国产化上投入了大量人力物力资源，并取得了丰富研究成果，总体技术水平已经接近国际领先水平。但是，对于防止换能器表面气泡产生的研究进度缓慢。

2、另外，防气泡附着定向多波束换能器通过向水底发射特定方向的声呐，通过声呐进行海床/河床地貌的勘测，因此在使用中对声呐的发射方向有一定的要求，现有的防气泡附着定向多波束换能器想要发射特定方向的声呐需要对声呐信号发射器的朝向进行改变，如果想要向多个方向发射声呐，就需要有不同朝向的声呐信号发射器。然而多个声呐信号发射器之间容易产生干扰，并且使防气泡附着定向多波束换能器成本增加；特定朝向的信号发射器固定方式需要根据朝向适配设计，既不方便也容易产生不必要的干扰等问题。

技术实现思路

1、针对防气泡附着定向多波束换能器表面产生气泡以及换能器朝不同方向发射声呐信号的问题，本发明提供一种流线型外观的具有多朝向发射声呐信号的防气泡附着定向多波束换能器。

2、本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种防气泡附着定向多波束换能器，包括安装架、水密罩壳、金属外壳和信号发射器，安装架固定在金属外壳上，通过安装架将防气泡附着定向多波束换能器安装在水面载体上，金属外壳采用流线型结构，金属外壳的外侧包覆水密罩壳，水密罩壳与金属外壳之间密封连接，水密罩壳与金属外壳的形状相同，具体的，金属外壳分为三段，包括迎水段、中间段和去流段，其中迎水段为前端，迎水段为椭圆结构，中间段为圆筒状，去流段为尾部，去流段为圆锥形，迎水段、中间段和去流段拼接成流线型结构。

3、信号发射器安装在金属外壳的中间段内，信号发射器外包裹有隔振层，信号发射器依靠沿其外侧圆周阵列分布的金属支撑杆固定在中间段的中心，金属支撑杆与金属外壳的内壁之间设置金属连接块，通过金属连接块固定两者。

4、信号发射器的发射端连接有声纳引导管，声纳引导管连接分流器，分流器连接多根分流管，分流管的端部设置有用于固定在金属外壳上的对接器，声纳引导管、分流器和分流管内均设置有隔音层，隔音层内侧涂刷有声抗阻涂层。

5、对接器包括外固定座、压控复合隔音环、活塞杆和电推杆，压控复合隔音环设置有向两侧延伸的垫边，垫边用于卡套在外固定座与金属外壳以及分流管与金属外壳之间，压控复合隔音环设置有负压腔、正压腔以及环槽，负压腔为开口腔，负压腔的开口贴合在金属外壳的内壁上，正压腔为封闭腔，环槽设置在负压腔和正压腔之间，分流管靠近端口的位置设置有与环槽对应的环台，环台卡套在环槽中，外固定座为z形结构，z形结构的两个横置段分别压在压控复合隔音环的垫边上和正压腔上，其中压在垫边上的横置段通过螺栓固定在金属外壳上，正压腔位于环台和压在正压腔上的横置段之间，负压腔和正压腔分别通过气管连接活塞杆的两端，活塞杆内的活塞通过电推杆往返移动。

6、其中声纳引导管与信号发射器之间通过法兰连接，法兰之间设置有隔音垫。

7、所述隔振层为聚氨酯发泡材料制成，采用压合粘接和定位销定位的方式将金属支撑杆、隔振层和金属连接块进行连接。

8、进一步，所述金属外壳圆锥形去流段的尖端角度小于12度。

9、本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明将换能器设置在船体外部，采用了全包裹的流线型结构，符合流体力学设计能够降低来自外部水压力不稳定产生局部紊流带来的气泡；此外，设置隔振层能够隔离机械噪音、船体振动、电子噪音来自船体自身的振动及产生的噪音，保持信号发射器的稳定性，有效提高其工作稳定性和精确度。

10、同时本发明采用声呐分流的方式，通过单一信号发射源朝不同方向发射声呐信号，信号发射源能够不受限制的固定在外壳的中心，减少外部对信号源的干扰，采用压控复合隔音环通过正负压将分流管的端口与外壳密封固定，提高抗干扰能力，而且正负压动态密封，可以减少相关密封结构磨损疲劳导致的密封性能下降的问题。

技术特征：

1.一种防气泡附着定向多波束换能器，其特征在于，包括安装架（1）、水密罩壳（2）、金属外壳（3）和信号发射器（7），安装架（1）固定在金属外壳（3）上，通过安装架（1）将防气泡附着定向多波束换能器安装在水面载体上，金属外壳（3）采用流线型结构，金属外壳（3）的外侧包覆水密罩壳（2），水密罩壳（2）与金属外壳（3）之间密封连接，水密罩壳（2）与金属外壳（3）的形状相同；

2.根据权利要求1所述的防气泡附着定向多波束换能器，其特征在于，其中声纳引导管（8）与信号发射器（7）之间通过法兰连接，法兰之间设置有隔音垫（84）。

3.根据权利要求1所述的防气泡附着定向多波束换能器，其特征在于，所述隔振层（6）为聚氨酯发泡材料制成。

4.根据权利要求1所述的防气泡附着定向多波束换能器，其特征在于，金属外壳（3）分为三段，包括迎水段、中间段和去流段，其中迎水段为前端，迎水段为椭圆结构，中间段为圆筒状，去流段为尾部，去流段为圆锥形，迎水段、中间段和去流段拼接成流线型结构。

技术总结
本发明公开一种防气泡附着定向多波束换能器包括安装架、水密罩壳、金属外壳和信号发射器，安装架固定在金属外壳上，通过安装架将防气泡附着定向多波束换能器安装在水面载体上，金属外壳采用流线型结构，金属外壳的外侧包覆水密罩壳，水密罩壳与金属外壳之间密封连接，水密罩壳与金属外壳的形状相同，同时采用声呐分流的方式，通过单一信号发射源朝不同方向发射声呐信号，信号发射源能够不受限制的固定在外壳的中心，减少外部对信号源的干扰。本发明通过安装架将换能器设置在船体外部，采用了全包裹的流线型结构，符合流体力学设计能够降低来自外部水压力不稳定产生局部紊流带来的气泡；设置隔振层能够隔离来自船体自身的振动及产生的噪音，保持信号发射器的稳定性和精确度。

技术研发人员：杨明杰,张宪雷,原鹏举,孙凯,姬永立,张宏洋,马汉翔,丁泽霖,姬焕,袁波,姬跃起,魏航,屈向航,丁兰杰
受保护的技术使用者：河南省水利第一工程局集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17