一种大尺寸深水换能器基阵设计制造结构及方法技术

本发明专利技术公开了一种大尺寸深水换能器基阵设计制造结构及方法，主要包括公共盖板等，公共盖板和外壳采用一体化橡胶热硫化密封的硫化工艺，公共盖板表面硫化一层辐射面硫化橡胶层作为相控阵的辐射面，公共盖板一侧表面连接若干换能器振子，公共盖板通过支撑柱连接穿线板，穿线板上安装插塞，插塞固定在固定板上，后端盖安装水密电子仓和橡皮压力补偿器，后端盖通过橡胶减震器连接安装法兰，基阵腔体内充满绝缘油。本发明专利技术适合应用于大尺寸大深度海洋环境条件下水声换能器基阵的设计和制造；能够满足水下6000米的水声换能器基阵设计、制造和使用要求；对于提高水声换能器基阵的工作性能和扩展应用工作领域具有重要的作用。

Design and fabrication of a large-scale deep-water transducer array

The invention discloses a design and manufacture structure and method of large-scale deep-water transducer array, which mainly includes common cover plate, etc. The vulcanization process of integrated rubber thermal vulcanization seal is adopted for public cover plate and shell. A vulcanized rubber layer on the surface of public cover plate is vulcanized as the radiation surface of phased array, and a number of transducer oscillators are connected on one side of the common cover plate, and the common cover plate passes through branches. Pillars connect the threading plate, plugs are installed on the threading plate, plugs are fixed on the fixed plate, back cover is installed with watertight electronic storehouse and rubber pressure compensator, back cover is connected with installation flange through rubber shock absorber, and the matrix cavity is filled with insulating oil. The invention is suitable for the design and manufacture of underwater acoustic transducer array under large-scale and deep marine environment conditions; can meet the design, manufacture and use requirements of underwater 6000m underwater acoustic transducer array; and plays an important role in improving the working performance of underwater acoustic transducer array and expanding the application field.

【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸深水换能器基阵设计制造结构及方法
本专利技术涉及深水换能器基阵的领域，具体涉及一种大尺寸深水换能器基阵设计制造结构及方法。
技术介绍
声学多普勒剖面流速仪(ADCP)是目前世界上最先进的流量测验技术之一，随着科学技术的进步，ADCP向深海低频大功率方向发展，其中相控式深海低频换能器基阵技术是ADCP的发展的关键技术之一。相控式换能器基阵是由数百个换能器振子组成的圆面阵，通过相控原理形成空间具有一定对称倾斜角度的四个波束。换能器基阵是一个密封性结构，随着ADCP工作水深的增大，换能器基阵必须满足大深度的耐压水密性能要求。另外，随着ADCP测量精度的不断提高，要求形成波束的一致性和对称性不断提高，由此对相控式换能器基阵的制造精度提出了更高的要求。因此，相控式换能器基阵的耐压水密技术和换能器振子的安装定位技术成为了相控式换能器基阵的设计制造过程中的关键技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种大尺寸深水换能器基阵设计制造结构及方法。本专利技术的目的是通过如下技术方案来完成的：这种大尺寸深水换能器基阵设计制造结构，主要包括公共盖板、辐射面硫化橡胶层、外壳、支撑柱、穿线板、注油孔、插塞、固定板、安装法兰、水密接插件、水密电子仓、绝缘油、橡皮压力补偿器、橡胶减震器、后端盖、换能器振子，公共盖板和外壳采用一体化橡胶热硫化密封的硫化工艺，外壳上设计注油孔，公共盖板表面硫化一层辐射面硫化橡胶层作为相控阵的辐射面，公共盖板一侧表面连接若干换能器振子，公共盖板通过支撑柱连接穿线板，穿线板上安装插塞，插塞固定在固定板上，后端盖安装水密电子仓和橡皮压力补偿器，水密电子仓内部设计有水密接插件用于安装驱动换能器工作的电子设备，后端盖通过橡胶减震器连接安装法兰，基阵腔体内充满绝缘油。所述公共盖板和外壳的硫化工艺采用大尺寸的橡胶硫化模具和大尺寸的平板硫化机，橡胶硫化模具包括底模、模体、上模组成，底模安装固定在平板硫化机的底板上，上模安装固定在平板硫化机的顶板上，模体固定在上模上，公共盖板和外壳安装固定在底模上，上模和模体通过螺钉连接固定钩。所述换能器振子的金属前辐射面分割为两部分结构，一部分与有源元件和后盖板装配在一起成为一个换能器振子，所有换能器振子前盖板另一部分合成为一块公共盖板，公共盖板通过高精度数控设备加工数百个高精度定位结构来安装定位换能器振子。所述换能器振子前盖板与换能器的负极电路联通，换能器振子的前盖板安装固定在公共盖板上，所有换能器振子的负极与公共盖板是电路联通的。所述外壳与后端盖采用机械密封方式进行密封，保证基阵在深水条件下水密性能。所述换能器基阵腔体内充满绝缘油实现腔体内外压力平衡。所述公共盖板的另一面按照布阵设计要求加工去耦隔离槽，精确定位出每个换能器振子的安装位置。这种大尺寸深水换能器基阵设计制造方法，主要包括以下步骤：第一：根据换能器基阵的布阵设计要求，进行公共盖板设计加工，公共盖板是一面是平板，另一面通过高精度机床加工切割出的去耦槽，加工换能器振子的安装定位孔。公共盖板与外壳整体一体化硫化，公共盖板平板面硫化透声橡胶，作为相控阵的辐射面，在换能器基阵的外壳上加工标识明显的直角坐标标志线，通过定位结构保证标志线与公共盖板的相控阵的直角坐标重合，将橡胶硫化模具各部分结构安装完成后，公共盖板与外壳直接的结合面填剪裁好的胶料，胶料预先剪裁成圆片，平铺在公共盖板上，上模点动加压、排气数次、合模，硫化完成后，点动升起上模，如有缺陷进行修补，再取出模体，通过专用工装取出底模，橡胶硫化模具在硫化过程需要预先加热，而基阵硫化结构件在室温状态下喷砂涂胶，两者的配合要求必须恰到好处。第二：换能器振子制作完成后，安装定位公共盖板上，焊接数百个换能器振子的正负极引线，每个换能器振子正极引线焊线完成后，必须及时检查换能器的通断和绝缘电阻。第三：换能器振子引出线焊接完成后，安装环氧垫板、安装后端盖，在后端盖上安装橡皮压力补偿器和水密连接器，基阵内腔充绝缘油，基阵内腔充绝缘油首先将绝缘油抽真空，灌注在基阵内腔内，将基阵放入真空箱内，再抽真空，确保基阵内部没有空气，再注油再抽真空，反复多次直到基阵内部全部充满油为止，将注油孔用密封塞密封，基阵的后端盖安装水密电子仓、橡胶减震器和安装法兰，通过安装法兰将基阵安装固定在船体上。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术适合应用于大尺寸大深度海洋环境条件下水声换能器基阵的设计和制造；具有设计新颖、思路明确、操作方便等特点，能够满足水下6000米的水声换能器基阵设计、制造和使用要求；对于提高水声换能器基阵的工作性能和扩展应用工作领域具有重要的作用。2、本专利技术采用公共盖板和基阵外壳一体化橡胶热硫化密封技术、高精度数控加工技术和装配制造简化设计，并利用液体介质在很高的压力下密度和体积变化极其微小的特点，实现换能器基阵在大深度海洋环境条件下腔体内外压力平衡和换能器振子高精度定位，以满足大尺寸深水换能器基阵的设计和制造。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的换能器基阵外壳硫化安装图。图3为图2中的B处局部放大图。图4为本专利技术的公共盖板结构示意图。图5为图4中的A-A图。附图标记说明：上模1、模体2、底模3、固定钩4、螺钉5、公共盖板6、辐射面硫化橡胶层7、外壳8、支撑柱11、穿线板12、注油孔13、插塞14、固定板15、安装法兰16、水密接插件17、水密电子仓18、绝缘油19、橡皮压力补偿器20、橡胶减震器21、后端盖22、换能器振子23。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术做详细的介绍：实施例：如附图所示，这种大尺寸深水换能器基阵设计制造结构，主要包括公共盖板6、辐射面硫化橡胶层7、外壳8、支撑柱11、穿线板12、注油孔13、插塞14、固定板15、安装法兰16、水密接插件17、水密电子仓18、绝缘油19、橡皮压力补偿器20、橡胶减震器21、后端盖22、换能器振子23，公共盖板6和外壳8采用一体化橡胶热硫化密封的硫化工艺，满足换能器基阵的耐压水密可靠性要求，外壳8上设计注油孔13，并且公共盖板6表面硫化一层辐射面硫化橡胶层7，作为相控阵的辐射面，公共盖板6一侧表面连接若干换能器振子23，公共盖板6通过支撑柱11连接穿线板12，穿线板12上安装插塞14，插塞14固定在固定板15上，后端盖22安装水密电子仓18和橡皮压力补偿器20，水密电子仓18内部设计有水密接插件17用于安装驱动换能器工作的电子设备，后端盖22通过橡胶减震器21连接安装法兰16，基阵腔体内充满绝缘油19，保证基阵在深海条件下，内外压力平衡，满足换能器基阵深水条件下耐压水密使用要求。所述公共盖板6和外壳8的硫化工艺采用大尺寸的橡胶硫化模具和大尺寸的平板硫化机，橡胶硫化模具包括底模3、模体2、上模1组成，底模3安装固定在平板硫化机的底板上，上模1安装固定在平板硫化机的顶板上，模体2固定在上模1上，公共盖板6和外壳8安装固定在底模3上，上模1和模体2通过螺钉5连接固定钩4，橡胶硫化模具与公共盖板6和外壳8配合是影响硫化质量的关键因素，硫化工艺中橡胶硫化模具的安装、胶料的裁剪、填胶方式、硫化温度的控制、合模、放气、卸模等都是影响硫化成败的重要因素。所述圆面阵的换能器振子23的金属前辐射面分割为两部分结构，一部分与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大尺寸深水换能器基阵设计制造结构，其特征在于：主要包括公共盖板(6)、辐射面硫化橡胶层(7)、外壳(8)、支撑柱(11)、穿线板(12)、注油孔(13)、插塞(14)、固定板(15)、安装法兰(16)、水密接插件(17)、水密电子仓(18)、绝缘油(19)、橡皮压力补偿器(20)、橡胶减震器(21)、后端盖(22)、换能器振子(23)，公共盖板(6)和外壳(8)采用一体化橡胶热硫化密封的硫化工艺，外壳(8)上设计注油孔(13)，公共盖板(6)表面硫化一层辐射面硫化橡胶层(7)作为相控阵的辐射面，公共盖板(6)一侧表面连接若干换能器振子(23)，公共盖板(6)通过支撑柱(11)连接穿线板(12)，穿线板(12)上安装插塞(14)，插塞(14)固定在固定板(15)上，后端盖(22)安装水密电子仓(18)和橡皮压力补偿器(20)，水密电子仓(18)内部设计有水密接插件(17)用于安装驱动换能器工作的电子设备，后端盖(22)通过橡胶减震器(21)连接安装法兰(16)，基阵腔体内充满绝缘油(19)。

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸深水换能器基阵设计制造结构，其特征在于：主要包括公共盖板(6)、辐射面硫化橡胶层(7)、外壳(8)、支撑柱(11)、穿线板(12)、注油孔(13)、插塞(14)、固定板(15)、安装法兰(16)、水密接插件(17)、水密电子仓(18)、绝缘油(19)、橡皮压力补偿器(20)、橡胶减震器(21)、后端盖(22)、换能器振子(23)，公共盖板(6)和外壳(8)采用一体化橡胶热硫化密封的硫化工艺，外壳(8)上设计注油孔(13)，公共盖板(6)表面硫化一层辐射面硫化橡胶层(7)作为相控阵的辐射面，公共盖板(6)一侧表面连接若干换能器振子(23)，公共盖板(6)通过支撑柱(11)连接穿线板(12)，穿线板(12)上安装插塞(14)，插塞(14)固定在固定板(15)上，后端盖(22)安装水密电子仓(18)和橡皮压力补偿器(20)，水密电子仓(18)内部设计有水密接插件(17)用于安装驱动换能器工作的电子设备，后端盖(22)通过橡胶减震器(21)连接安装法兰(16)，基阵腔体内充满绝缘油(19)。2.根据权利要求1所述的一种大尺寸深水换能器基阵设计制造结构，其特征在于：所述公共盖板(6)和外壳(8)的硫化工艺采用大尺寸的橡胶硫化模具和大尺寸的平板硫化机，橡胶硫化模具包括底模(3)、模体(2)、上模(1)组成，底模(3)安装固定在平板硫化机的底板上，上模(1)安装固定在平板硫化机的顶板上，模体(2)固定在上模(1)上，公共盖板(6)和外壳(8)安装固定在底模(3)上，上模(1)和模体(2)通过螺钉(5)连接固定钩(4)。3.根据权利要求1所述的一种大尺寸深水换能器基阵设计制造结构，其特征在于：所述换能器振子(23)的金属前辐射面分割为两部分结构，一部分与有源元件和后盖板装配在一起成为一个换能器振子(23)，所有换能器振子(23)前盖板另一部分合成为一块公共盖板(6)，公共盖板(6)通过高精度数控设备加工数百个高精度定位结构来安装定位换能器振子(23)。4.根据权利要求1或3所述的一种大尺寸深水换能器基阵设计制造结构，其特征在于：所述换能器振子(23)前盖板与换能器的负极电路联通，换能器振子(23)的前盖板安装固定在公共盖板(6)上，所有换能器振子(23)的负极与公共盖板(6)是电路联通的。5.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏妍，谢民，姚成章，张峰海，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一五研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33