Überblick über die Entwicklung von Tiefwasser-Niederfrequenz-Übertragung unter Wasserschildsern unter Wasser

Mit der Entwicklung der Ozeanforschung gibt es eine breite Auswahl an Nachfrage nach Wandlern, die in tiefem Wasser arbeiten können. Deep-Water-Wandler sind hauptsächlich auf verschiedenen Arten von in sich geschlossenen Unterwasserplattformen montiert, die

Die Plattform kann ein begrenztes Volumen und das Gewicht sowie die Stromversorgungskapazität aufnehmen. Niedrigfrequenzwandler ist erforderlich, um die Eigenschaften kleiner Größe, geringem Gewicht, hoher Effizienz und hoher hydrostatischer Druckwiderstand zu erfüllen.

In diesem Artikel wird der Forschungsfortschritt von niederfrequenten Tiefwasserwandlern im In- und Ausland eingeführt, einschließlich der gemeinsamen Arten der Wandler, ihrer Merkmale und Entwicklungsprobleme, als Referenz von Forschern in

Verwandte Felder.196 dB und das Gewicht beträgt 2800 kg; 65 Hz sehr niedriger Frequenzschall Der maximale Quellenpegel der Quelle beträgt 203 dB und das Gewicht 1900 kg. Der Hauptnachteil ist, dass es durch die strukturellen Eigenschaften der gekrümmten Scheibe begrenzt ist und die Arbeitstiefe 1000 Meter schwer zu erreichen ist.

2.2 Janus-Helmholtz-Wandler

Der Janus-Helmholtz-Wandler kann auch dem Helmholtz-Wandlertyp zugeordnet werden. Seine typische Form ist, dass ein doppeltender Längsvibrator an beiden Enden starre zylindrische Schalen unter Verwendung der Flüssighöhlenfrequenz und der radialen Schwingungsfrequenz schneidet, um einen doppelten Resonanzpeak zu bilden. Der Hauptteil ist ein Längsschnitt -Schwingungswandler, der auf beiden Seiten (als Janus -Wandler bezeichnet) ausstrahlen kann. An der Außenseite des Strahlungskopfes des Janus -Wandlers werden ein Paar zylindrische Schalenhöhlen platziert, und der von der Hohlheit eingeschlossene Raum und der Janus -Wandler, der die Helmholtz -Resonanzhöhle enthält, wird unter der Anregung der Längsschwingung des Janus gearbeitet Wandler. Seine Struktur kann in tieferem Wasser ohne Verwendung von Druckkompensationsgeräten funktionieren. Unter Verwendung der Kopplung des Resonanzmodus des Flüssighöhlen-Hohlraums und des Längsvibrationsmodus weist sie gleichzeitig eine geringe Frequenz-, Breitband- und Hochleistungseigenschaften auf und hat gleichzeitig eine relativ geringe Größe, die für die Verwendung als Tiefsee niedrig geeignet ist. Frequenzklangquelle. IXBLUE hat eine Vielzahl von Janus-Helmholtz-Wandlern in voller Tiefe JH250-6000, JH650-6000 usw. entwickelt. Das Arbeitsfrequenzband des JH250-6000-WandlerΦ72*112 cm, das Gewicht beträgt 450 kg und die Schallquelle der Level ist größer als 196 dB; Die Arbeitsfrequenzbande des JH650-6000-Wandlers beträgt 580Hz-2020Hz, die externe Dimension istΦ45*61 cm, und das Gewicht beträgt 90 kg. Die Schallquellenpegel ist größer als 196 dB; Seine Mängel sind große Schwankungen in der Band.

Viele inländische Einheiten haben auch verwandte Untersuchungen zu Janus-Helmholtz-Wandlern durchgeführt. Diese Art von Wandler hat eine relativ geringe Größe und ein relativ kleines Gewicht, um einen niedrigen Frequenzarbeitseffekt zu erzielen, und theoretisch ändert sich die Leistung des Wandlers nicht mit der Tiefe und hat eine gute Anwendungsaussicht. Das Hauptproblem besteht der Breitbandbetrieb. Das Hangzhou Institute of Applied Acoustics hat zu den Problemen von JH-Wandlern untersucht und die beiden Resonanzmodus-Kopplungsprobleme der traditionellen Janus-Helmholtz-Wandler effektiv verbessert und die Bandbreite und die Arbeitsfrequenzband des Wandlers verbessert. Die Flachheit der Übertragungsspannungsantwort. Der produzierte Prototyp -Wandler hat einen Arbeitsfrequenzbereich von 400 ~ 700 Hz, einen Flüssighöhlenpeak von 480 Hz, eine Transmissionsspannungs -Reaktionsbandbreite (6 dB) über 200 Hz und einen maximalen Schallquellenpegel 205dB. Der relativ hohe Frequenzprototyp für Arbeitsfrequenzbereich beträgt 700 ~ 1400 Hz, der Flüssighöhlenpeak 760 Hz, die Transmissionsspannungs-Reaktionsbandbreite (6 dB) ist größer als 500 Hz und der maximale Schallquellenpegel beträgt 200 dB.

2.3 Janus-Hammer Bell Wandler

Im Jahr 2013 der Tiefwasserwandler, der sich ganz von dem traditionellen JH-Wandler unterscheidet. Es enthält speziell einen bidirektionalen Strahlungs -Längsvibrationswandler und eine starre zylindrische Hülle, die auf einem starren Zylinder montiert ist. Auf der mittleren Masse. Der Mechanismus liegt in der Kopplung des doppelten Längsvibrationsmodus und des toroidalen Modus (zwei Aluminiumringe). Die Längsvibration treibt die Flüssigkeit im Hohlraum zum Schwingung an, wodurch die starre zylindrische Hülle mit Resonanz resoniert. Der Längsmodus ist mit dem radialen Modus der Schale gekoppelt. Um Breitbandstrahlung zu erreichen, ist der In-Band-Level im Grunde genommen nicht-Richtung. Verwenden Sie diesen Wandler, um das Experiment zur Ausbreitung von Fernstöbern durchzuführen. Der JHB-Wandler wird auf der Kanalachse (ca. 1000 m) platziert, und das vertikale Empfangsarray von 20-Yuan wird verwendet, um das 1000-km-Signal erfolgreich zu empfangen.

2.4 Überlaufringwandler

Der Überlaufring-Wandler ist eine häufige Art von Tiefwasserwandler in den mittleren und niedrigen Frequenzbändern. Die inneren und äußeren Oberflächen des Keramikrings sind mit wasserdichten Materialien (Polyurethan oder vulkanisiertem Gummi) versiegelt. Der hydrostatische Druck auf die Struktur ist selbst ausgeglichen, und theoretisch ist die Arbeitstiefe nicht durch die Wassertiefe begrenzt. Gleichzeitig kann eine angemessene Konstruktion der Flüssighöhlengröße des toroidalen Wandlers den Niederfrequenz-Flüssigkeitshohlresonanzpeak anregen und sich mit der radialen Resonanz des Toroids selbst kombinieren, um Multi-Mode-Breitbandarbeitseffekte zu erzielen. Im Allgemeinen im Frequenzbereich von 1 kHz ~ 10 kHz arbeiten. Für Frequenzbänder unter 1 kHz müssen große Mosaikringe hergestellt werden, was eine hohe Montage-Technologie erfordert. Der im Ausland gemeldete Überlaufring-Wandler verfügt über ein Arbeitsfrequenzband von 250 Hz-1kHz und eine Tonquelle. Der Level beträgt 197 dB, der Durchmesser 1 m, die Höhe 1,6 m und das Gewicht etwa 800 kg.

LAN \"Tiefsee akustische Tomographie latenter Standard\" und hat vorläufige Ergebnisse erzielt, aber es gibt noch Raum für weitere Verbesserungen. Der Arbeitsfrequenzbereich des Geräts beträgt 400 Hz ~ 550 Hz, die maximale Übertragungsspannungsantwort 132 dB und der maximale Schallquellenpegel 182 dB. Basierend auf den beiden Sätzen von akustischen Tomographie-U-Boot-Zielen dieses Wandlers, Niederfrequenz (500 Hz), tiefes Wasser (1000 m-Kanalachse-Tiefe), Langzeit (3 Monate lang dienstfreie Zeit) akustische Signalemission und akustisches Signal Empfang auf das vertikale Profil in einer Tiefe von 300 m ~ 1500 m. Im Versorgungsmodellpatent für den angelegten Überlauf-Flex-Spannungs-Wandler, starre Schaumstoffstoff wird als druckbeständiges Material verwendet, die Resonanzfrequenz beträgt 2,4 kHz und die Übertragungsspannungsantwort 126 dB. Harbin Engineering University im Patent \"einem phasenverstärkten Tiefsee-Fahlesional-Unterwasser-Akustikwandler\" vorgeschlagen. Durch die Installation von umgekehrten Röhren an beiden Enden des iv-Fahlesional-Wandlers wird die interne Strahlung des Flextsional-Wandlers des Überlaufs ausgestrahlt. Die Schalldruckphase wird um 180 Grad umgekehrt, was die Schalldruckphase innerhalb der Biegestrahlungsschale einstellt Die Außenseite der vibrierenden Hülle, die das traditionelle Problem der geringen Strahlungseffizienz des Fließtyps Flextsional Transducer überwindet. Durch dieses Design verfügt der Wandler über drei in Phasenstrahlungsflächen, nämlich die elliptische Ebenekolbenstrahlungsfläche an beiden Enden und die Schalenstrahlungsfläche des Flextsional-Wandlers, der einen ternären In-Phasen-Matrixmodus bildet, der Flextsionaltransduktion ermöglicht. Das Gerät bildet eine achthöfliche Verzeichnis, die die Eigenschaften der Richtemission aufweist.

2.6 gaskompensierter Niederfrequenzwandler

Das Unternehmen der US-amerikanischen Alliant TechSystems entwickelte die Ultra-Low-Frequenz-Hochleistungs-Unterwasser-Akustik-Wandlerin HX-554 für die Akustikthermometrie des Ozeansklimas (ATOC) 1993-1994. Der Wandler besteht aus 10 piezoelektrischen Kristallstapeln mit Länge 1085 mm, Breite 119 mm und Dicke 53 mm (jeder Kristallstapel besteht aus 92 piezoelektrischem Keramikplatten miteinander, und ein Abschnitt passives Material wird in die Mitte des Kristallstacks in ein hinzugefügt) Eimer. Die geformte Struktur mit einem aufblasbaren Beutel im Inneren, um den hydrostatischen Druck auszugleichen, und die Arbeitstiefe kann 1000 Meter erreichen. Der Wandler verwendet eine piezoelektrische Stapelbiegeschwingung, um horizontale nicht-direkte Schallwellen zu emittieren. Die Resonanzfrequenz beträgt 75 Hz, die Arbeitsbandbreite beträgt 57-92Hz und der maximale Tonquellenpegel 197 dB (Sound Power 420W, CW-Puls); Die Gesamtgröße des Wandlers ist 2,06 lang. M, 0,94 m Durchmesser, 2300 kg Luft, 770 kg Wasser sowie Stützstruktur und Inflationssystem, das Gesamtgewicht beträgt 5500 kg.

2.7 hydrodynamische Klangquelle

Die Flüssigkeitsantriebsquelle verwendet einen hydraulischen Antrieb, um Vibrationen zu erzeugen, und weist die Eigenschaften der ultra-niedrigen Frequenzemission, der breiten Arbeitsfrequenz, des langen Arbeitshubs und des großen Schubs auf. Die von Hydroacustics entwickelte HLF-1-hydraulische Schallquelle hat einen Arbeitsfrequenzbereich von 20 Hz-2KHz, die Schallquellenpegel kann 196 dB bei 260 Hz Resonanz erreichen und die maximale Größe beträgt 1 m. Die entwickelte HLF-4-hydraulische Soundquelle hat eine einzelne Tonquelle mit einer Tonquelle von 206 dB bei einer Resonanzfrequenz von 57 Hz und einer Bandbreite von 14 Hz. 5 Schallquellen werden verwendet, um eine Matrix zu bilden, und die Schallquellenpegel hat 221 dB erreicht. Es ist 1991 berühmt. Dieser Wandler wurde im Heard Island Ocean -Temperaturmessungstest verwendet, und das akustische Signal hat einen Ausbreitungsabstand von 18.000 km.

3 Schlussfolgerung

Verschiedene Arten von Tiefwasser-Niederfrequenzübertragungswandlern haben große Unterschiede in Bezug auf Größe, Gewicht und tiefe akustische Eigenschaften. Es ist unmöglich, die Bedürfnisse verschiedener Arten von Sonaranlagen mit einem Wandler zu erfüllen. Zum Beispiel hat der Überlaufringwandler eine gute Leistung. Tiefe Wasserstabilität, Vollstreckungsverzeichnis umfassender Breitbandeffekt, aber die entsprechende Größe und das entsprechende Gewicht sind relativ groß. Der JH-Wandler erreicht in einem relativ geringen Volumen einen niedrigen Frequenz- und Breitbandbetrieb, aber seine Richtlinie ändert sich stärker mit der Frequenz. Groß, und es gibt oft tiefe Täler im Frequenzband, was einen gewissen Einfluss auf den tatsächlichen Gebrauchseffekt hat. Gemäß den tatsächlichen Bedürfnissen des Projekts sollte die Anforderungen der Eignung, der Schallquellenebene, der Verzeichnis, des Breitbandbetriebs usw. und der entsprechenden Art von Tiefwasser-Niederfrequenzübertragungswandler eine umfassende Überlegung ausgewählt werden.