Opracowanie podwodnego przetwornika akustycznego do zastosowań w detekcji podwodnej

The podwodny przetwornik akustyczny to główne narzędzie wykorzystujące fale dźwiękowe do wykrywania, identyfikacji i lokalizacji celów podwodnych lub do komunikacji i wysyłania raportów pod wodą. Przetwornik służący do emitowania fal dźwiękowych nazywany jest nadajnikiem. Gdy przetwornik znajduje się w stanie emitującym, przekształca energię elektryczną w energię mechaniczną, a następnie w energię akustyczną. Obecnie konwencjonalne elementy układu przetworników zaprojektowane z materiałów piezoelektrycznych, zwłaszcza przetworniki niskiej częstotliwości, mają dużą objętość i wagę ze względu na swoje właściwości konstrukcyjne, które nie tylko zwiększają koszty produkcji, użytkowania i konserwacji, ale także oferują specjalne funkcje platformy. Wymaga i ogranicza skalę i formę formacji, ograniczając w ten sposób taktykę i wskaźniki techniczne. Jak rozwiązać problem wielkości i formy układu akustycznego, jak ujednolicić konstrukcję układu sonaru niskiej i wysokiej częstotliwości oraz w oparciu o nową strukturę elementów układu, łącząc wielkoskalowe układy konforemne w celu poprawy dźwięku. Różne wskaźniki techniczne Naji Array niewątpliwie stanowią pilną potrzebę pokazania wydajności bojowej platformy i broni podwodnej oraz poprawy zdolności bojowych naszej armii pod wodą.

 

1 Nowy typ piezoelektrycznego przetwornika kompozytowego

Rysunek 3.1 Element układu i przekrój poprzeczny piezoelektrycznego, kompozytowego przetwornika piezoelektrycznego pączka księżyca

Rysunek 3.2 Element układu i przekrój poprzeczny przetwornika talerzowego

Typ Moonbud Piezoelektryczny podwodny przetwornik akustyczny (rysunek 3.1) i piezoelektryczny przetwornik kompozytowy typu talerzowego (rysunek 3.2) są najbardziej reprezentatywnymi przetwornikami zginano-naprężeniowymi, nad którymi obecnie skupiamy się za granicą. Nazwy piezoelektrycznych przetworników kompozytowych tych dwóch konstrukcji pochodzą od kształtu ich metalowych zaślepek. Metalowa wnęka zaślepki konstrukcji pąka księżyca jest typu pąka księżyca, podczas gdy wnęka metalowej zatyczki konstrukcji talerza jest typu talerza, a wnęka jest wykonana z powietrza. Wszystkie wykonane są z kompozytu metalu i ceramiki piezoelektrycznej. Metalowo-piezoelektryczne ceramiczne materiały kompozytowe są łączone z ceramiką piezoelektryczną poprzez metale w kształcie płyty, muszli i kołpaka, aby zmienić rozkład naprężeń wewnątrz ceramiki, poprawiając w ten sposób wydajność materiałów piezoelektrycznych. Jego główne cechy to prosta konstrukcja, łatwa obróbka i niski koszt. Kompozytowy przetwornik piezoelektryczny Moon Bud i piezoelektryczny przetwornik talerzowy wykazują dobrą wydajność piezoelektryczną. Struktura ta zmienia rozkład naprężeń interfejsu ceramicznego poprzez konwersję naprężeń między metalem w kształcie kołpaka a interfejsem ceramicznym i tworzy materiał kompozytowy. Wzdłużne działanie piezoelektryczne i poprzeczne działanie piezoelektryczne dają efekt addytywny, znacznie poprawiając w ten sposób wydajność sprzęgania piezoelektrycznego dh materiału. Wśród nich dh materiału kompozytowego o strukturze pąka księżyca jest 10-20 razy wyższy niż w przypadku ceramiki piezoelektrycznej. Struktura nasadki może być 30-40 razy większa niż w przypadku ceramiki piezoelektrycznej. Porównanie wydajności metalowo-piezoelektrycznych kompozytów ceramicznych w kształcie pączka księżyca i czapeczki oraz ceramiki piezoelektrycznej przedstawiono w tabeli 3.1.

 

2 Przetwornik talerzowy

Rysunek 4.1 Przekrój podstawowej konstrukcji elementu układu przetwornika talerza

Rysunek 4.2 Promieniowe przemieszczenie chipa ceramicznego elementu układu talerzy przekształca się w przemieszczenie w kierunku grubości metalowego nasadki

Struktura elementu tablicy: Podstawową strukturę elementu tablicy pokazano na rysunku 4.1. Powstaje poprzez połączenie dwóch kawałków blachy wytłoczonej w kształt talerza i piezoelektrycznej blachy ceramicznej. Materiałem blachy może być stop tytanu, mosiądz, stal stopowa itp. Zastosowanie stopu tytanu jako materiału blachy może sprawić, że element talerza będzie miał większą odporność na ciśnienie wody. Dla średnicy elementu dp=10mm, Podwodny przetwornik akustyczny talerza wytrzymuje ciśnienie na głębokości 600 metrów. Jednakże materiały ze stopów tytanu są droższe niż materiały z mosiądzu i stali stopowej. Dlatego też materiały ze stopów tytanu są stosunkowo ograniczone, jeśli nie bierze się pod uwagę głębokości wody. W porównaniu z materiałami ze stali stopowej, mosiężne elementy układu talerzy mają lepsze właściwości piezoelektryczne, gdy są jednocześnie nałożone na elementy układu talerzy. Do materiałów ceramiki piezoelektrycznej zalicza się także głównie PZT-4, PZT-8 i PZT-5. Gdy jako przetworniki nadawcze stosowane są przetworniki talerzowe, jako przetworniki odbiorcze powszechnie stosuje się ceramikę piezoelektryczną PZT-4 i PZT-8. W zastosowaniu powszechnie stosuje się ceramikę piezoelektryczną PZT-5. Zasada działania: Kiedy napięcie zostanie przyłożone do dwóch biegunów elementu układu talerzy, ceramika piezoelektryczna wytworzy wibracje wzdłużne i poprzeczne. Wibracje wzdłużne ceramiki piezoelektrycznej powodują, że dwie metalowe płytki elementu układu bezpośrednio powodują przemieszczenie wzdłużne; Przemieszczenie boczne powoduje ściskanie lub rozszerzanie blachy w kierunku promieniowym. Ze względu na specjalny kształt talerza powoduje to również przemieszczenie wzdłużne wierzchołka blachy, co pokazano na rysunku 4.2. Zarówno wzdłużne, jak i promieniowe przemieszczenie ceramiki piezoelektrycznej spowoduje, że metalowa zaślepka wytworzy przemieszczenie wzdłużne, a wynikiem nałożenia się dwóch przemieszczeń będzie przemieszczenie metalowej zaślepki, co skutkuje wzmocnieniem przemieszczenia metalowej zaślepki.

 

3 Charakterystyka i perspektywy zastosowań talerzy piezoelektryczny podwodny przetwornik akustyczny

3.1 Cechy przetwornika piezoelektrycznego talerza

1) Element układu ma niewielkie rozmiary, wysokie ciśnienie statyczne i współczynnik piezoelektryczny, jest łatwy do dopasowania do ośrodka wodnego i ma bardzo dużą szerokość pasma; wśród nich wklęsła konstrukcja elementu układu i specjalna konstrukcja równowagi hydrostatycznej służą do przełamania ograniczenia głębokości roboczej podstawowego układu.

2) Zapewnienie rodzaju czujników i układów akustycznych o wszechstronnym zastosowaniu dla platform podwodnych i broni podwodnej. Ten typ układu akustycznego jest niewielki, lekki i ma szeroki zakres zastosowań. Prawo.

3) Ze względu na małe i lekkie właściwości nowego zestawu talerzy, można go montować na dużą skalę.

4) Użyj teorii projektowania elementów tablicy talerzy i specjalnego oprogramowania, aby ujednolicić strukturę tablicową każdego pasma częstotliwości w strukturę talerzy o różnych skalach, tak aby każde pasmo częstotliwości mogło zostać zoptymalizowane i rozwinięte

Pozwala także uniknąć niepotrzebnych i żmudnych testów oraz tworzy szybką i ujednoliconą nową metodę projektowania i rozwoju zestawu talerzy. Dzięki tej metodzie, oprócz opracowywania produktów o podobnych częstotliwościach roboczych, opracowywane będą również nowe elementy układów niskiej i wysokiej częstotliwości oraz podstawowe układy pracujące w różnych pasmach częstotliwości.

 

3.2 Perspektywy zastosowań

1) Komunikacja podwodna: Ponieważ przetwornik sonaru talerzowego charakteryzuje się niewielkimi rozmiarami, niewielką wagą, łatwym montażem, wysoką czułością itp., elementy układu sonaru talerzowego można uformować w układ liniowy do komunikacji podwodnej lub jako jednostka systemu komunikacji podwodnej tworzy podwodną sieć komunikacyjną w celu realizacji komunikacji podwodnej na dużych obszarach i na duże odległości oraz może natychmiast zmieniać pozycję obrony podwodnej zgodnie z potrzebami bojowymi, dzięki czemu komunikacja podwodna jest szybka i elastyczna.

2) Używany do naprowadzania torped: Sonar talerzowy ma wysoką czułość odbioru. Sonar talerzowy można zastosować w przypadku torped pasywnych w celu śledzenia i naprowadzania torped.

3) Używany do sonaru odbiorczego łodzi podwodnej: elementy układu sonaru talerzowego można uformować we wspólny układ, który można umieścić na dziobie lub boku łodzi podwodnej w celu wykonywania funkcji wykrywania i pozycjonowania.

4) Inne: może być używany jako sonar holowniczy, sonar unikania min, sonar zanurzający itp.