Entwicklung des akustischen Unterwasserswandlers bei der Anwendung Unterwassererkennung

DasUnterwasser akustischer Wandlerist das Hauptwerkzeug, das Schallwellen verwendet, um Unterwasserziele zu erkennen, zu identifizieren und zu lokalisieren oder Berichte unter Wasser zu kommunizieren und zu senden. Der Wandler wird verwendet, um Schallwellen zu emittieren, wird als Sender bezeichnet. Wenn sich der Wandler im emittierenden Zustand befindet, wandelt er elektrische Energie in mechanische Energie und dann in akustische Energie um. Gegenwärtig haben herkömmliche Wandlerarray-Elemente, die mit piezoelektrischen Materialien, insbesondere niederfrequente Wandler Plattform. Anforderungen und begrenzt die Skala und Form der Bildung, wodurch die Taktik und technische Indikatoren einschränken. So lösen Sie das Problem der Größe und Form des akustischen Arrays, wie Sie das strukturelle Design der Niederfrequenz- und Hochfrequenz-Sonar-Arrays und auf der Grundlage der Neuarray-Elementstruktur vereinen, indem sie die konforme große Konforme in großem Maßstab kombinieren Arrays zur Verbesserung des Klangs Die verschiedenen technischen Indikatoren des Naji -Arrays sind zweifellos eine dringende Notwendigkeit, die Kampfleistung der Plattform und der Unterwasserwaffen zu spielen und die Unterwasserkämpfkapazitäten unserer Armee zu verbessern.

1 neue Art von piezoelektrischem Verbundwandler

Abbildung 3.1 Array-Element und Querschnittsansicht des Mondknospen-Piezoelektrikum-Verbundwandlers

Abbildung 3.2 Arrayelement und Querschnittsansicht des Beckenwandlers

Moonbud -Typpiezoelektrischer Unterwasserschild(Abbildung 3.1) und piezoelektrischer Kompositwandler vom piezoelektrischen Typ (Abbildung 3.2) sind die repräsentativsten flüchtischsten Wandler, die sich derzeit auf Ausland konzentrieren. Die piezoelektrischen Verbundwandler dieser beiden Strukturen sind nach der Form ihrer Metallendkappen benannt. Der Metallendkappenhöhle der Mondknospenstruktur ist ein Mondknospemartyp, während der Metallendkappenhöhle der Beckenstruktur ein Beckentyp ist und die Hohlraum Luft ist. Sie bestehen alle aus einer Komposit aus Metall und piezoelektrischen Keramik. Metallpiezoelektrische Keramikverbundmaterialien werden mit piezoelektrischen Keramik durch plattenförmige, schalenförmige und kappenförmige Metalle kombiniert, um die Spannungsverteilung innerhalb der Keramik zu ändern, wodurch die Leistung von piezoelektrischen Materialien verbessert wird. Die Hauptmerkmale sind einfaches Design, einfache Verarbeitung und niedrige Kosten. Der Mondknospen -Piezoelektrikum -Verbundwandler und der piezoelektrische Komposit -Wandler mit piezoelektrischem Verbund zeigen eine gute piezoelektrische Leistung. Diese Struktur verändert die Spannungsverteilung der Keramikgrenzfläche durch die Spannungsumwandlung zwischen dem kappenförmigen Metall und der Keramikgrenzfläche und macht das Verbundwerk Leistung DH des Materials. Unter ihnen ist der DH der Mondknospenstruktur-Verbundmaterial 10-20-mal höher als die der piezoelektrischen Keramik. Die CAP-Struktur kann 30-40-mal höher sein als die piezoelektrische Keramik. Der Leistungsvergleich von Mondknospen und kappenförmigen Metall-Piezoelektrik-Keramikverbundwerkstoffen und piezoelektrische Keramik ist in Tabelle 3.1 dargestellt.

2 Beckenwandler

Abbildung 4.1 Abschnittsansicht der Grundstruktur des Beckenwandler -Array -Elements

Abbildung 4.2 Die radiale Verschiebung des Keramikchips des Zymbal -Array -Elements wird in die Verschiebung in der Dickenrichtung der Metallkappe transformiert

Array -Elementstruktur: Die Grundstruktur des Array -Elements ist in Abbildung 4.1 dargestellt. Es wird gebildet, indem zwei Stücke Metallblech in eine Zymbalform und eine piezoelektrische Keramikblech geprägt sind. Das Material des Metallblechs kann Titanlegierung, Messing, Legierungsstahl usw. sein. Die Verwendung von Titanlegierung als Metallblech kann das Beckenelement mehr gegen Wasserdruck aufweisen. Für den Elementdurchmesser dp = 10 mm, dieZymbal UnterwasserschichtwandlerinKann dem Druck in einer Tiefe von 600 Metern standhalten. Titanlegierungsmaterialien sind jedoch teurer als Messing- und Legierungsstahlmaterialien. Daher sind Titanlegierungsmaterialien relativ begrenzt, wenn die Wassertiefe nicht berücksichtigt wird. Im Vergleich zu legierten Stahlmaterialien haben Messing -Becken -Array -Elemente bessere piezoelektrische Eigenschaften, wenn sie gleichzeitig auf Beckenarray -Elemente angewendet werden. Die Materialien der piezoelektrischen Keramik umfassen auch hauptsächlich PZT-4, PZT-8 und PZT-5. Wenn Beckenwandler als Übertragungswandler verwendet werden, werden PZT-4- und PZT-8-Piezoelektrik-Keramik üblicherweise als Empfangswandler verwendet. Bei Verwendung werden üblicherweise PZT-5 Piezoelektrische Keramik verwendet. Arbeitsprinzip: Wenn die zwei Pole des Zymbal -Array -Elements Spannung angewendet wird, erzeugt die piezoelektrische Keramik Längsschnitt und laterale Schwingung. Die Längsvibration der piezoelektrischen Keramik lässt die beiden Metallplatten des Array -Elements direkt verdrängt. Die laterale Verschiebung veranlasst das Metallblech, sich in radialer Richtung zusammenzusetzen oder auszudehnen. Aufgrund der besonderen Form des Beckens verursacht dies auch die Längsschnittverschiebung der Oberseite des Metallblechs, wie in Abbildung 4.2 gezeigt. Sowohl die Längsschnitt- als auch die radiale Verschiebung des piezoelektrischen Keramik die Metallendkappe.

3 Merkmale und Anwendungsaussichten von Zymbalpiezoelektrischer Unterwasserschild

3.1 Merkmale des piezoelektrischen Wandlers mit Zymbal

1) Das Array -Element ist klein, hoch, statischer Druck und piezoelektrischer Koeffizient, leicht mit dem Wassermedium zu entsprechen und hat eine sehr große Bandbreite. Unter ihnen werden das Konkavarray -Elementdesign und das spezielle hydrostatische Gleichgewichtsdesign verwendet, um die Arbeitstiefengrenze des Basisarrays durchzubrechen.

2) Stellen Sie eine Art umfassend anwendbarer akustischer Sensoren und Arrays für Unterwasserplattformen und Unterwasserwaffen an. Diese Art von Akustikarray ist klein und leichte Gewicht und verfügt über eine Vielzahl von Anwendungen. Beanspruchen.

3) Aufgrund der kleinen und leichten Eigenschaften des neuen Beckenarrays kann es in großem Maßstab zusammengesetzt werden.

4) Verwenden Sie die Theorie der Cymbal Array -Elementdesign und die spezielle Software, um die Array -Struktur jedes Frequenzbandes in eine Zymbalstruktur verschiedener Skalen zu vereinen, damit jedes Frequenzband optimiert und entwickelt werden kann

Es vermeidet auch unnötige und mühsame Tests und bildet eine schnelle und einheitliche neue Beckenarray -Design- und -entwicklungsmethode. Mit dieser Methode werden neben der Entwicklung von Produkten mit ähnlichen Betriebsfrequenzen auch neue Niederfrequenz, hochfrequente Array-Elemente und grundlegende Arrays entwickelt, die in verschiedenen Frequenzbändern funktionieren.

3.2 Anwendungsaussichten

1) Unterwasserkommunikation: Da der Becken -Sonar -Wandler die Eigenschaften von geringer Größe, geringem Gewicht, einfacher Einsatz, hoher Empfindlichkeit usw. hat Die Einheit des Kommunikationssystems legt ein Unterwasserkommunikationsnetzwerk ein, um die Unterwasserkommunikation in großem Umfang und Fernstöcke zu realisieren, und kann die Unterwasserverteidigungsposition sofort entsprechend den Kampfbedürfnissen ändern, wodurch die Unterwasserkommunikation schnell und flexibel wird.

2) Wird für die Torpedoanleitung verwendet: Das Beckensonar hat eine hohe Empfindlichkeit. Becken Sonar kann auf passive Torpedos angewendet werden, um die Torpedo -Verfolgung und -anleitung zu erkennen.

3) Zum U -Boot -Empfangsonar verwendet: Die Becken -Sonar -Array -Elemente können in ein gemeinsames Array gebildet werden, das auf dem Kopf oder der Seite des U -Bootes angeordnet werden kann, um die Funktionen der Erkennung und Positionierung auszuführen.

4) Andere: Kann als Schlepponar, Minenvermeidung Sonar, Dip -Sonar usw. verwendet werden.