Optimales Design der kugelförmigen Hülle von Co-Vibrationsvektorhydrophon (1)

Abstract: Ziel auf das Strukturdruckproblem von Tiefwasservektorhydrophonen, die maximale Spannungsformel der externen Druckkugelschale und der Einfluss der Materialien und Abmessungen der Co-VibrationKugelvektorhydrophonBei seiner akustischen Leistung und Druckleistung wird hier analysiert. Basierend darauf wird eine Entwurfsmethode zur minimalen durchschnittlichen dünnwandigen, druckresistenten kugelförmigen Hülle mit durchschnittlicher Dichte angegeben. Die typischen Tiefsee-Ingenieurmaterialien werden untersucht, Aluminiumlegierungmaterial wird ausgewählt, und es wird ein kugelförmiger Vektor-Hydrophon mit einer ausgestatteten Druckwiderstandstiefe von 3000 m erzeugt. Die druckresistente Struktur des Hydrophons wurde durch die Finite-Elemente-Methode simuliert, und seine Empfindlichkeit, Direktivität und druckresistente Fähigkeit wurde getestet. Die Ergebnisse zeigen, dass das Vektorhydrophon eine gute Cosinus -Direktivität hat, die Empfindlichkeit -188 dB bei 500 Hz beträgt und 37,5 MPa externer Druck standhalten. Dies überprüft die Entwurfsmethode und die Ingenieurwesen der in diesem Artikel angegebenen minimalen durchschnittlichen dünnwandigen, druckresistenten kugelförmigen Hülle. Die Rationalität und Machbarkeit des Prototypdesigns

Einführung

DasKo-VibrationsvektorhydrophonKann die Information der Schwingungsgeschwindigkeitsvektor im Schallfeldmedium messen, und ein einzelnes Vektorhydrophon kann die Richtungsbefundung des akustischen Ziels vervollständigen. Es hat auch die Vorteile von geringer Größe, geringem Stromverbrauch, hoher Empfindlichkeit und moderatem Frequenzband und ist sehr geeignet für die Installation auf unbemannten Unterwasserplattformen wie Unterwassersieger und Profilbojen, um Aufgaben wie Zielerkennung und marine Umweltgeräuschüberwachung auszuführen. Derzeit nimmt mit der Entwicklung der druckresistenten Technologie die Arbeitstiefe verschiedener unter Wasser unbemannter Plattformen zu, was höhere Anforderungen für die druckresistente Fähigkeit von Vektorhydrophonen vorlegt. Die Vereinigten Staaten, Russland und andere Länder haben Vektorhydrophone mit einer funktionierenden Tiefe von 5000 ~ 6000 m entwickelt. Im Inland befindet es sich noch im ersten Forschungsstadium. Das Vektorhydrophon mit einer Druckresistenztiefe von 1000 m wurde unter Verwendung von Epoxidharz- und Glasmikrokolnen -Verbundmaterial -Blumen -Blumen -Blech- und Metallschalenölfüllung hergestellt. Die Empfindlichkeit und Direktivität des Hydrophons sind unbefriedigend; Das Doppelschichtschalenschema der äußeren Verbundschale und der inneren Aluminiumlegierungschale wird verwendet, um ein Vektorhydrophon mit einer Druckwiderstandstiefe von 2000 m zu entwerfen. Aufgrund seiner großen Größe beträgt die obere Frequenzgrenze nur 1000 Hz. Das druckresistente zusammengesetzte Co-Vibrationsvektor-Hydrophon wurde mit einer mit einer Polyurethanschale bedeckten Metallhülle ausgelegt und hergestellt. Tauchtest, die maximale Tauchtiefe beträgt 1200 m. Das Design eines kapselförmigen Aluminiumlegiers-Dünnschalen-Designs realisiert ein Co-Vibrationsvektorhydrophon mit einer Druckresistenz von 20 MPa. In diesem Artikel wird die relevante Theorie des Druckbehälterdesigns auf das Design eines großen Tiefenvektorhydrophons angewendet, und eine einschichtige dünnwandige kugelförmige Hülle aus hochfesten Metallmaterialien wird direkt als resistente Schale des Vektors verwendet Hydrophon. Der Prozess dieses Schemas ist relativ einfach und kann eine große Spannungstiefe erreichen. In diesem Schema auswählen das kugelförmige Schalenmaterial und das Design der kugelförmigen Schalengröße so, dass die akustische Leistung des Vektorhydrophons so weit wie möglich verbessert werden kann der Druckkugelschale des Vektorhydrophons.

1 Einflussfaktoren für die akustische Leistung von ko-vibrierenden Kugelvektorhydrophon

Wenn die Ko-VibrationNiederfrequenzvektorhydrophonArbeitet im Unterwasser -Schallfeld, es vibriert unter der Wirkung des Schallfeldes. Stellen Sie seine Schwingungsgeschwindigkeit auf v. Setzen Sie zusätzlich die Position des ursprünglichen Hydrophon -geometrischen Zentrums ein, wenn das Hydrophon nicht in das Schallfeld platziert wird. Wenn die Schwingungsgeschwindigkeit des mittleren Teilchens V0 ist, kann die Voraussetzung der folgenden Beziehung (3) als Frequenz der Schallwelle FC 2 ausgedrückt werdenπR. Es ist aus Gleichung (3) zu sehen, dass, wenn die Obergrenze der Arbeitsfrequenz des co-oszillierenden kugelförmigen Vektorhydrophons viel kleiner als OC 2 istπR, je kleiner die durchschnittliche Dichte des Hydrophons, desto kleiner die Schwingungsgeschwindigkeitsamplitude V und die Vibration des Wasserqualitätspunkts im Schallfeld. Je größer der absolute Wert des Verhältnisses der Geschwindigkeitsamplitude ist, desto größer ist die Empfindlichkeit der Hydrophonschwingungsgeschwindigkeit und der Phasenunterschied zwischen der Hydrophonschwingungsgeschwindigkeit und der Schwingungsgeschwindigkeit des Wasserqualitätspunkts nähert sich Null. Da das Hydrophon des Co-Vibrationsvektors auch mit Vibrations-Pickup-Sensoren, Signalkonditionierungsschaltungen und anderen zusätzlichen Strukturen ausgestattet ist, ist es schwierig zu erkennen, dass die durchschnittliche Dichte VR des Vektorhydrophons geringer ist als die Dichteρ0 Wasser. Das Engineering verfolgt im Allgemeinen, dass die durchschnittliche Dichte des Hydrophons nahe der Dichte des Wassermediums liegt. Zu diesem Zeitpunkt kann das Hydrophon die Schwingungsgeschwindigkeit des Wasserqualitätspunkts im Schallfeld ungefähr 1: 1 aufnehmen, und die obere Grenze der Arbeitsfrequenz des Hydrophons kann das Wasser mit gleicher Vibrationsvektor sein. Die akustische Leistung des Hörers umfasst hauptsächlich Sensitivität, Richtfähigkeit und Arbeitsfrequenzband. Wenn die Empfindlichkeit des internen Schwingungsaufnahmensors konstant ist, wird die Empfindlichkeit des Hydrophons durch seine durchschnittliche Dichte bestimmt. Je kleiner die durchschnittliche Dichte ist, desto höher ist die Empfindlichkeit des Hydrophons. Die Direktivität eines Hydrophons wird hauptsächlich durch die laterale Empfindlichkeit des internen Schwingungsaufnahmensors bestimmt. Die Form des Hydrophons wirkt sich auch auf die Direktivität aus. Je näher das Hydrophon einer Standardkugelform ist, desto weniger Interferenz wird es in die Direktivität haben. Da die obere Frequenzgrenze des internen Schwingungsaufnahmensors im Allgemeinen hoch ist, wird die Obergrenze des Arbeitsfrequenzbandes des Hydrophons im Allgemeinen durch den äußeren Radius -RO des Hydrophons bestimmt. Je kleiner der äußere Radius ist, desto höher ist die Obergrenze der Arbeitsfrequenz des Hydrophons. Bei der Gestaltung der druckresistenten kugelförmigen Hülle des Co-Vibrationsvektorhydrophons müssen daher die durchschnittliche Dichte r der kugelförmigen Hülle unter der Prämisse von der durchschnittlichen Dichte r so klein wie möglich so klein wie möglich werden, um die akustische Leistung des Hydrophons zu maximieren Befriedigung der druckresistenten Leistung. Machen Sie gleichzeitig den äußeren Radius RO so klein wie möglich. Die obere Frequenzgrenze des co-vibrierenden kugelförmigen Vektorhydrophons erfordert je kleiner der äußere Radius, desto besser; Die Empfindlichkeit des co-vibrierenden kugelförmigen Vektorhydrophons erfordert die geringere durchschnittliche Dichte, desto besser; Je kleiner der äußere Radius ist, wenn das Material und die Dicke unverändert sind, nimmt die durchschnittliche Dichte statt, was ein Widerspruch ist. Die Druckleistung des co-vibrierenden kugelförmigen Vektorhydrophons erfordert je kleiner der äußere Radius, je größer die Dicke und je höher die Materialstärke, desto besser. Je kleiner der äußere Radius und desto größer die Dicke, desto größer ist die durchschnittliche Dichte, was auch ein Widerspruch ist. Der Druckwiderstand und die akustische Leistung des ko-vibrierenden kugelförmigen Vektorhydrophons erfordert das Design seiner kugelförmigen Hülle, um so klein wie möglich (hohe Empfindlichkeit) und äußerer Radius so klein wie möglich (Obergrenze) Druckwiderstandsanforderungen), diese Einschränkungen einschränken sich gegenseitig. Das Folgende untersucht die Beziehung zwischen dem Material, dem äußeren Radius und der Dicke der kugelförmigen Hülle des ko-vibrierenden kugelförmigen Vektorhydrophons und dessen Druckwiderstand, Empfindlichkeit und Obergrenze mit hoher Frequenz, um den Vektor mit der besten akustischen Leistung unter zu finden die Prämisse, die Druckleistung zu erfüllen. Das Designschema der druckresistenten kugelförmigen Hülle des Hydrophons.

2 Versagensanalyse der dünnwandigen kugelförmigen Hülle unter externen Druck

Wenn das co-vibrierende kugelförmige Vektorhydrophon normalerweise unter Wasser arbeitet, wird seine druckresistente kugelförmige Hülle einem externen hydrostatischen Druck ausgesetzt. Es ist ein externes Druckbehälter. Ohne den Korrosionsausfall zu berücksichtigen, gibt es zwei Hauptversagen: Festigkeitsausfall und Stabilitätsausfall.

2.1 Kraftversagen

Festigkeitsfehler bedeutet, dass, wenn die maximale Spannung eines Materials in einem Druckgefäß seinen Ertragspunkt überschreitet, das Material von elastischer Verformung zu plastischer Verformung ändert, was zu einer irreversiblen Verformung oder Fraktur führt. Gemäß dem maximalen Hauptspannungstheorie und dem Elastiz -Versagenskriterium sollte die maximale Spannung t weniger als oder gleich dem Kraftversagen des Kraftversagens des Materials, der in der kugelförmigen Hülle verwendet wird. Im Bereich des Druckbehälters verwenden die Menschen die maximale Spannungsformel beim Entwerfen externer Druckkugelschalen. Diese Formel ist eine zusammenfassende Formel für technische Erfahrung. Die Berechnung ist einfach, aber die Voraussetzung für ihre Einrichtung ist, dass die kugelförmige Hülle eine dünnwandige Hülle ist, dh Ro/RI ist erforderlich.≤1.35, wobei RO der äußere Radius der Kugelschale und RI ist der innere Radius. Die durch die Verwendung dieser Formel erhaltene Lösung gehört zur lokalen optimalen Lösung. Daher wird die maximale Spannung der externen Druckkugelschale wieder abgeleitet. Sei P der externe Druck auf die kugelförmige Schale undδSei die Dicke der kugelförmigen Schale. Gemäß der momentfreien Theorie der rotierenden Hülle ist die radiale Spannung in der dünnwandigen kugelförmigen Hülle unter äußerem Druck sehr gering, und nur die axiale Druckspannung und die Umfangsdruckspannung t tθθgelten als. Da die geometrische Form der kugelförmigen Hülle in Bezug auf die Mitte der Kugel symmetrisch ist, sind die axiale Druckspannung und die umfangreiche Druckspannung gleichwertig. Auf dem Abschnitt, der durch die Mitte der Kugel verläuftπRO2 und der Querschnittsbereich vondas Schalenmaterial ss =π(Ro2-ri2), also die Tzz und tθθder externen Druck kugelförmige Hülle sind die kugelförmige Hülle, die Kraftversagen maximal zulässiger externer Druck PI muss erfüllen

2.2 Stabilitätsausfall

Stabilitätsausfall bezieht sich auf das Versagen des Druckbehälters von einem stabilen Gleichgewichtszustand in einen instabilen Zustand unter der Wirkung einer externen Last und verliert plötzlich seine ursprüngliche geometrische Form. Wenn die Dicke der kugelförmigen Hülle sehr dünn ist, tritt häufig vor dem Festigkeitsfehler das Instabilitätsausfall auf. Für eine dünnwandige kugelförmige Hülle unter äußerem Druck wird die Berechnungsformel der kritischen Knickdruck-PCR aus der Theorie der kleinen Verformung abgeleitet, wobei E der junge Modul des kugelförmigen Schalenmaterials ist und das Poisson-Verhältnis des Materials ist. Die Berechnung der kleinen Verformungstheoretischen kritischen Druckformel ist relativ einfach, der Fehler ist jedoch relativ groß, was durch einen größeren Sicherheitsfaktor m kompensiert werden kann. GB 150,3 stipuliert M = 14,52. Dann muss der maximal zulässige externe Druck ps für das Stabilitätsausfall der dünnwandigen kugelförmigen Hülle erfüllt sein.

3 Optimierungsdesign von druckresistenter kugelförmiger Schale des Vektorhydrophons

Die druckresistente kugelförmige Hülle derVektorhydrophonwandlerscheitert nicht und muss den maximal zulässigen externen Druck p = min (pi, ps) erfüllen. Zusätzlich zu den Parametern des Materials selbst hängt der maximal zulässige externe Druck p der kugelförmigen Hülle nur mit RI/RO zusammen. Definieren Sie eine Variable x = ri/ro. Es ist leicht zu wissen, dass x das Verhältnis des inneren und äußeren Radius der kugelförmigen Hülle, X∈ (0,1) ist, diese Variable ist dimensionlos, je größer das x ist, dünner die kugelförmige Hülle. Nach der zulässigen Spannung t eines gegebenen Materials und dem maximal zulässigen externen Druck p der kugelförmigen Hülle wird der Maximalwert von x, dass die Kugelschale die Festigkeitsanforderungen erfüllt, die als XI aufgezeichnet wird. In ähnlicher Weise wird der maximal zulässige externe Druck p nach dem Poisson -Verhältnis μ und dem maximal zulässigen externen Druck p der kugelförmigen Hülle der Maximalwert von x, den die Kugelschale der Stabilitätsanforderungen erfüllt, gemäß der Formel erhalten werden, die als XS aufgezeichnet wird . Das co-vibrierende kugelförmige Vektorhydrophon kann dem externen statischen Wasser der Funktion von Druck P ohne Versagen standhalten, und die druckresistente kugelförmige Hülle wird erforderlich X, das den Anforderungen gleichzeitig erfüllt, ist x = min x, x (12) xmax wird später bestimmt, die minimale durchschnittliche Dichte der Kugelschale kann weiter erhalten werden. Es ist leicht zu wissen, dass das Volumen des kugelförmigen Schalenmaterials VC = 4π (RO3-RI3)/3 ist. Die Masse der kugelförmigen Schale mc = ρvc, wobei ρ die Dichte des kugelförmigen Schalenmaterials ist. Das durch die kugelförmige Hülle entladene Wasservolumen beträgt VS = 4πro3/3. Dann ist die durchschnittliche Dichte der kugelförmigen Hülle ρ die Dichte des Materials, die eine positive Konstante ist; Der (1-x3) Term x∈ (0,1) ist immer ein positiver Wert und nimmt monoton ab. Die minimale durchschnittliche Dichte der kugelförmigen Hülle, die den Druckanforderungen entspricht. Um das optimale Design des druckresistenten kugelförmigen Hülle des Ko-Vibrationsvektorhydrophons zu erhalten, sollten zunächst der Druckbedarf P und die Eigenschaften des Materials in die Formel eingesetzt werden, um Xmax zu berechnen. Das Ersetzen von Xmax in die Formel kann die minimale durchschnittliche Dichte der kugelförmigen Hülle erhalten, die den Druckanforderungen entspricht. Unter der Annahme der Gesamtmasse des Vibrationsaufnahmensors, der Signalkonditionierungsschaltung und anderer zusätzlicher Strukturen im Co-Vibrationsvektorhydrophon ist der Mindestwert der durchschnittlichen Dichte des Hydrophons ein bestimmter Wert; In dem Fall, in dem das kugelförmige Schalenmaterial und der Druckwiderstandsanforderung p ermittelt werden, ist es auch ein bestimmter Wert. Für das Vektorhydrophon bestimmt RO die Obergrenze fmax der Arbeitsfrequenz des Vektorhydrophons. Die Obergrenze der Arbeitsfrequenz des Vektorhydrophons wird ausgewählt und der äußere Radius -RO der kugelförmigen Schale des Vektorhydrophons bestimmt. Dann kann die minimale durchschnittliche Dichte des Hydrophons erhalten werden, und die Schwingungsgeschwindigkeitsempfindlichkeit des Vektorhydrophons kann erhalten werden. In ähnlicher Weise kann die durchschnittliche Dichte des Hydrophons gemäß Gleichung (3) und der äußere Radius der kugelförmigen Hülle des Hydrophons erhalten werden, wenn die Schwingungsgeschwindigkeitsempfindlichkeit des Vektorhydrophons ausgewählt wird, und der äußere Radius der kugelförmigen Hülle des Hydrophons erhalten und der und die Der Vektor kann die Obergrenze der Arbeitsfrequenz des Hydrophons erhalten werden. In den obigen Schritten finden wir das am besten geeignete Material und die theoretische optimale Lösung der Größenparameter wie dem äußeren Radius und der Dicke der druckresistenten kugelförmigen Hülle. Und basierend auf den grundlegenden Größendaten der druckresistenten kugelförmigen Hülle wird das nächste detaillierte Design durchgeführt. Nach Abschluss des Entwurfs wird die Finite-Elemente-Simulationssoftware verwendet, um die Analyse der Stressverteilung und die Knickanalyse der entworfenen druckresistenten Hülle durchzuführen, um sicherzustellen, dass die Schale unter dem Entwurfsdruck keinen Festigkeitsausfall und Stabilitätsausfall aufweist.

4 Konstruktionsbeispiel für druckresistente kugelförmige Schale des Vektorhydrophons

Gegenwärtig hat die Arbeitstiefe von Unterwasser -Segelflugzeugen, Profilbojen und anderen unbemannten Plattformen unter Wasser den Niveau von 2000 m erreicht. Um einen bestimmten Sicherheitsmarge bereitzustellen, ist die Auslegungsdruckwiderstandstiefe des Hydrophons auf 3000 m eingestellt, dh p = 30 MPa.

4.1 HAUS -MATERIAL -Optimierung

Zunächst müssen wir das beste Metallmaterial für das druckresistente kugelförmige Hülle des Co-Vibrationsvektorhydrophons auswählen. Tabelle 1 listet die mechanischen Eigenschaften mehrerer häufig verwendeter Tiefsee-Ingenieurmaterialien wie 304, 316L Edelstahl, 6061T6, 7075T6 Aluminiumlegierung, TC4-Titan-Legierung und H90-Messing auf. Es kann geringfügige Unterschiede in den relevanten Werten der Materialien geben). Das Ersetzen der Druckanforderungen P und die Eigenschaften verschiedener Materialien in Tabelle 1 in die Formel kann verwendet werden, um diese technischen Materialien zu erhalten, die den Festigkeitsanforderungen von XI, den Stabilitätsanforderungen von XS und beiden Xmax entsprechen; Ersetzen Sie die erhaltene Xmax in die Formel, die minimale durchschnittliche Dichte, die durch eine kugelförmige Hülle aus jedem Material erreicht werden kann, das den Druckanforderungen erfüllt, erhalten werden. Wenn ein bestimmtes Material den Festigkeitsanforderungen entspricht. XI ist geringer als die Stabilitätsanforderungen XS, dann wird das Material zu einem Ball verarbeitet, der den Festigkeitsanforderungen im Falle einer Hülle entspricht, seine Stabilität ist überschüssig. Wenn das XI eines bestimmten Materials größer als XS ist, ist seine Stärke überschüssig, wenn das Material in eine kugelförmige Hülle verarbeitet wird, die den Stabilitätsanforderungen entspricht. Je näher die Werte von XI und XS sind, desto ausgewogener ist die Festigkeit und Stabilität der kugelförmigen Hülle aus diesem Material. Unter den verschiedenen in Tabelle 2 gezeigten Materialien ist XI der Tc4 -Titanlegierung größer als XS, was darauf hinweist, dass die Stärke der kugelförmigen Hülle dieses Materials überschüssig ist, wenn sie den Stabilitätsanforderungen entspricht. Mit Ausnahme von TC4 ist das XI der verbleibenden Materialien alle kleiner als XS, was darauf hinweist, dass die Stabilität der kugelförmigen Hülle aus diesen Materialien bei der Erfüllung der Festigkeitsanforderungen überschüssig ist. Unter den Materialien in Tabelle 2 sind XI und XS von 7075T6 -Aluminiumlegierung und Tc4 -Titanlegierung relativ nahe, was darauf hinweist, dass die Festigkeit und Stabilität der kugelförmigen Schale aus diesen beiden Materialien relativ ausgewogen ist. Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, dass unter der Voraussetzung, den Druckwiderstand von 30 MPa zu erfüllen, unter den verschiedenen in der Tabelle aufgeführten häufig verwendeten technischen Materialien Dichte nahe oder weniger als die von Wasser, was mit den Konstruktionsanforderungen des co-vibrierenden kugelförmigen Vektorhydrophons übereinstimmt. Unter ihnen hat das TC4-Titan-Legierungsmaterial das größte Xmax, dh die dünnste druckresistente kugelförmige Hülle aus diesem Material. Die druckresistente kugelförmige Hülle aus 7075T6-Material kann die kleinste durchschnittliche Dichte erreichen und den größten Massenraum für andere interne Strukturen hinterlassen. Darüber hinaus hat die Aluminiumlegierung größere Vorteile als die TC4 -Titanlegierung in Bezug auf Materialkosten und Verarbeitungskosten. Daher ist die Aluminiumlegierung das beste Material, um vektorhydrophondruckresistente kugelförmige Schalen herzustellen.

4.2 Größendesign von druckresistenten kugelförmigen Hülle

Das Aluminiumlegierungsmaterial wird ausgewählt, um eine Hydrophon -Kugelschale mit einem Druckwiderstand von 30 MPa herzustellen, und die minimale durchschnittliche Dichte der kugelförmigen Hülle, die den Druckanforderungen entspricht, beträgt zu diesem Zeitpunkt 0,64 × 103 kg/m3 und x = 0,9177. Wenn die Schwingungsgeschwindigkeitsempfindlichkeit des Vektorhydrophons | v/v0 | Es ist zu 0,8 erlaubt, das tatsächliche Design der hydrophon -kugelförmigen Schale sollte in zwei Hälften ausgelegt werden, um die Installation interner Komponenten zu erleichtern. Es wird angenommen, dass die beiden halbkugelförmigen Schalen des Hydrophons die zusätzliche Masse des gemessenen Hydrophons, des Beschleunigungsmessers, der Montagehalterung, des Signalkonditionierungskreislaufs und der im tatsächlichen Hydrophon verwendeten wasserdicht Also die Summe der zusätzlichen Masse ME = 149,5 g. Der äußere Radius ro = 36,48 mm der kugelförmigen Hülle des Hydrophons wird erhalten. X = ri/ro = 0,9177, der innere Radius der kugelförmigen Hülle ri = 33,48 mm, die Dicke der kugelförmigen Schale = 3,00 mm, zur Bequemlichkeit der Berechnung, Zeichnung und Verarbeitung, der innere Radius der kugelförmigen Schale RI abgerundet ist Bis zu 33 mm beträgt der äußere Radius RO 36 mm.

4.3 Überprüfen Sie die Perspektive der Spannungsleistung

Nachdem die Größendaten der druckresistenten kugelförmigen Hülle erhalten wurden, um sicherzustellen, dass sie die druckresistenten Anforderungen erfüllen kann, wird die druckresistente Leistung überprüft und die beiden Fälle von Festigkeitsfehler und Stabilitätsfehler werden hauptsächlich berücksichtigt.

4.3.1 Kraftversagen

Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass die zulässige Spannung der Aluminiumlegierung, die für die Kugelschale verwendet wird als 30 MPa, was den Druckanforderungen entspricht.

4.3.2 Stabilitätsausfall

Das Poisson -Verhältnis der Aluminiumlegierung μ = 0,33, des Jungmoduls E = 7,2 × 1010 PA und das Stabilitätssystem M = 14,52. Die materiellen Daten und die kugelförmige Schalengröße in die Gleichungen (8) und (9) ersetzen, der kritische Umfangsinstabilitätsdruck PCR = 611,6 MPa und der zulässige Umfangsinstabilitätsdruck beträgt 42,1 MPa, was mehr als 30 MPa entspricht, was sich dadurch trifft die Druckanforderungen. Es ist ersichtlich, dass die druckresistente kugelförmige Hülle des Vektorhydrophons dem äußeren hydrostatischen Druck von 30 MPa standhalten kann. Und der zulässige Druck für die Umfangsinstabilität ist größer als der zulässige Druck für das Festigkeitsfehler. Wenn der Druck außerhalb der kugelförmigen Hülle weiter zunimmt, wird zuerst der Festigkeitseffekt auftreten.

4.4 Engineering Design der Vektorhydrophondruckschale

Nach der Bestimmung der grundlegenden Daten wie dem Material, des äußeren Radius und der Dicke der druckresistenten kugelförmigen Hülle des Vektorhydrophons kann das detaillierte Design der Vektorhydrophonschale durchgeführt werden. In diesem Artikel werden die 3D-Modellierungssoftware verwendet, um das Hilfsdesign des hohen kugelförmigen Kovibrationsvektorhydrophons mit großer Tiefe durchzuführen. Die Querschnittsansicht der Vektorhydrophonstruktur ist in Abbildung 1 dargestellt.