[发明专利]深海宽带镶拼圆环换能器

说明书

本发明提供一种深海宽带镶拼圆环换能器，包括底座、金属背板、均匀设置在金属背板与底座之间的支撑杆、与金属背板下端面连接的上去耦定位圈、与上去耦定位圈连接的镶拼陶瓷圆环、设置在镶拼陶瓷圆环下端的下去耦定位圈、与下去耦定位圈下端连接的定位环、U型橡胶囊，所述U型橡胶囊嵌套在上去耦定位圈、镶拼陶瓷圆环、下去耦定位圈、定位环组成的圆环结构外部，U型橡胶囊的上端与金属背板连接，金属背板上还设置有出气孔、注油孔和电连接孔，电连接孔上设置有水密电缆头。本发明利用“U”型橡胶囊嵌套镶拼陶瓷圆环，并与金属背板连接形成整体结构，其内部充油，实现溢流结构形式，而达到深海工作。

技术领域

本发明涉及一种水声换能器技术，尤其涉及一种深海宽带镶拼圆环换能器，可应用于主动探测声纳、深海水声通信、深海对抗、海洋环境监测、海底地质地貌探测等领域。

背景技术

声波是人类迄今为止已知的唯一能在海水中远距离传输的能量载体。无论是军事作战，还是海洋开发，均采用声波作为运载信息的媒介。军事领域的水下的跟踪、探测、识别、通信等，民用领域的海上油气资源勘探、海洋测绘、极地科考、海底地质地貌成像、海域水文条件研究与测量，都离不开相关的水声换能器。

我国拥有1.8万公里长的海岸线以及300万平方公里的海洋国土，近年来，随着国家发展海洋战略强国的愿望愈加强烈，以及海洋开发的愈加广泛，这就要求相应的水声设备及技术更加快速发展。我国自主设计和研制的“蛟龙号”载人潜水器更是成功下潜到7000米深度，

同时，中国正在研制万米级载人深潜器“彩虹鱼”平台，它由一条5000吨级科考母船、一台万米级全海深载人潜水器、一台万米级全海深无人潜水器、三台全海深着陆器组成，计划于2016年开展无人探测马里亚纳海沟，2019年进行载人深海科考。水下世界的探索已开启新的篇章，同时也对深海的相关设备提出了新的要求与挑战，尤其对作为信息交换窗口的耐大压力的深海换能器需求更为迫切，而圆环换能器作为常用深海换能器的一类，对其进行研究具有重要意义。

目前，工作在深海常见的圆环换能器结构采用有溢流式、压力补偿、充油式等，其中，溢流式圆环换能器一般是通过聚氨酯橡胶对圆环壁进行灌封硫化，使圆环内外部水连通，形成溢流结构，所以在大静水压情况下只对陶瓷圆环壁有压力，实现深水工作。压力补偿形式一般为带有压力反馈装置的空气压缩系统，随着静水压变化对换能器内部进行充气而实现与外部的静水压平衡，实现深水工作。充油式是在换能器的内部充入填充油，随着外界压力的升高内部填充油受压产生相应的内压，达到内外压力平衡，从而使换能器能够在高静压条件下工作。以上三种形式在实际应用过程中都存在一定的缺点，通过聚氨酯橡胶硫化灌封溢流式使得陶瓷环在振动过程中与水的耦合系数下降，从而降低了换能器的最大辐射能力；压力补偿形式一般带有复杂结构的压缩机，并要求有精确的反馈系统，在实际工程应用过程中，可靠性及其灵敏方便性都大大下降；传统的充油式结构为橡胶囊完全包覆陶瓷环，而换能器的结构尺寸(重量)和工作频率存在很大的矛盾，为了实现较低频率就要使得换能器的整体结构尺寸很大，这就要求有个非常大的橡胶囊，从而使得充液所需的油非常多，这样就使得换能器的重量很大，给工程实现和应用方面都增加了很大的难度。因此，就需要有一种能够兼顾深海工作、频率低、频带宽，声源级高，重量轻的水声换能器。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前圆环换能器在深海应用中的问题，使换能器兼具深海工作、宽带、低频、大功率、重量轻等特点而提供一种深海宽带镶拼圆环换能器。

本发明的目的是这样实现的：包括底座、金属背板、均匀设置在金属背板与座之间的支撑杆、与金属背板下端面连接的上去耦定位圈、与上去耦定位圈连接的镶拼陶瓷圆环、设置在镶拼陶瓷圆环下端的下去耦定位圈、与下去耦定位圈下端连接的定位环、U型橡胶囊，所述U型橡胶囊嵌套在上去耦定位圈、镶拼陶瓷圆环、下去耦定位圈、定位环组成的圆环结构外部，U型橡胶囊的上端与金属背板连接，金属背板上还设置有出气孔、注油孔和电连接孔，电连接孔上设置有水密电缆头。

本发明还包括这样一些结构特征：