專(zhuān)利名稱(chēng)：聲反射器的制作方法
聲反射器
例如從英國(guó)專(zhuān)利(引文索引0001) :GB 2437016 A(國(guó)防部長(zhǎng)(THE SECRETARYOF SATE FOR DEFENCE)). 10-10-2007 (通過(guò)引用并入本文)已知無(wú)源聲反射器。在英國(guó)專(zhuān)利2437016中，無(wú)源聲反射器具有布置成圍繞核芯(core)的壁，所述外殼能夠?qū)⑷肷湓谕鈿ど系穆暡▊鬏?transmit)到核芯中，以被聚焦，并從位于入射區(qū)域?qū)γ娴耐鈿さ膮^(qū)域反射，以便提供來(lái)自反射器的反射聲信號(hào)輸出，特征在于，核芯是以球體或直柱的形式，并由一個(gè)或多個(gè)同心材料層形成，該材料具有從840到1500msH的波速，以及外殼相對(duì)于核芯被這樣度量(dimension)使得入射在外殼上的聲波的一部分被稱(chēng)合到外殼壁中并在其中被引導(dǎo)到外殼的圓周周?chē)缓蟊辉佥椛湟栽跇?gòu)造上(constructively)與所述反射聲信號(hào)輸出組合，以便提供增強(qiáng)的反射聲信號(hào)輸出。實(shí)際上已發(fā)現(xiàn)，這樣的反射器的性能并不總是可預(yù)測(cè)的，且根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，當(dāng)被浸沒(méi)在深水中時(shí)或當(dāng)從這樣的深度升起時(shí)在一些情況下進(jìn)一步產(chǎn)生變形或故障危險(xiǎn)。最近出現(xiàn)了聲反射器的其它潛在的應(yīng)用以標(biāo)記地下氣體管道等，與其它地下物體例如電纜不同，地氣體管道很難使用常規(guī)基于電磁的探測(cè)系統(tǒng)來(lái)探測(cè)。根據(jù)本發(fā)明，包括圍繞核芯的外殼，所述外殼具有一個(gè)或多個(gè)聲窗口，入射在外殼的表面上的聲波穿過(guò)聲窗口傳輸?shù)胶诵局?；焦點(diǎn)，將進(jìn)入核芯的聲波反射回到聲窗口之一，特征在于，在外殼中的聲波傳輸?shù)乃俣扰c在核芯中波傳輸?shù)钠骄俣戎仍?. 5到3. 4的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，在外殼中聲波傳輸?shù)乃俣扰c在核芯中波傳輸?shù)钠骄俣戎仍?. 74到3. 4的范圍內(nèi)，包括2. 74和3.4。更優(yōu)選地，所述比在2. 74到2. 86的范圍內(nèi)，包括2. 74和2. 86。發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，峰值目標(biāo)回聲強(qiáng)度出現(xiàn)在比為大約2. 82處，具有_4dB的強(qiáng)度，但在該范圍內(nèi)強(qiáng)度通常好于_15dB，且在2. 5到3. 4的范圍內(nèi)好于-10dB。在該范圍之夕卜，反射器較不適合于商業(yè)應(yīng)用，因?yàn)榉瓷淦鞯闹睆奖仨氾@著增加以補(bǔ)償減小的目標(biāo)強(qiáng)度。例如，如果比是2. 48，則目標(biāo)回聲強(qiáng)度落到_27dB。在該范圍內(nèi)操作直徑為300mm或更小的聲反射器是完全可行的，雖然因?yàn)橄旅娼忉尩钠渌颍琁OOmm對(duì)于在海底環(huán)境中操作的商用反射器可能是實(shí)際較低的限制，因?yàn)榉瓷淦魉憫?yīng)的頻率明顯地增加，所以響應(yīng)明顯地增加(見(jiàn)段落
)。關(guān)鍵參數(shù)依賴(lài)于穿過(guò)核芯的平均聲速度的實(shí)現(xiàn)意指核芯將由混合材料構(gòu)成例如由水和彈性體構(gòu)成，且這提高了將聲反射器構(gòu)造成經(jīng)得起在高溫時(shí)的運(yùn)輸和儲(chǔ)藏的能力，見(jiàn)段落
和后文等。外殼可由非金屬、環(huán)氧樹(shù)脂浸潰碳纖維、Kevlar (芳族聚酸胺)纖維、浸潰有環(huán)氧樹(shù)脂的Zylon [聚乙烯(聚對(duì)苯基苯并二惡唑)或PB0]纖維、或聚乙烯纖維(例如Dyneema )形成。通過(guò)改變合成物中的纖維的含量，聲音的速度可被調(diào)節(jié)以匹配應(yīng)用。在潛在的金屬外殼中，鋁及其合金特別好，因?yàn)殇X的外殼材料反射入射聲信號(hào)的大約50%，其余部分被吸收并穿過(guò)核芯或外殼。這與例如鋼比較，其中只有相對(duì)少的百分比的入射聲輻射穿到材料中，其余部分被反射。在鋁或其合金之一用作外殼的情況中，核芯可以是如前面所示的黃銅，或者優(yōu)選地是具有大約1620!!^1的波速的材料，丁基橡膠NASL-H862A 和 B252 (參考Lastin ger in NRL memorandum AD733978 “四種彈性體的聲速(Speed of Sound in Four Elastomers)”)滿足這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)并且是適合的。然而，發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，使用25%玻璃纖維加強(qiáng)的聚鄰苯二甲酰胺制造的、具有RTV12的硅彈性體核芯的外殼在特定頻率處產(chǎn)生入射聲波的優(yōu)良反射。25%玻璃纖維加強(qiáng)的聚鄰苯二甲酸胺由E. I. du Pont de Nemours and Company依照商標(biāo)名Zytel HTN51G25HSL出售。類(lèi)似的玻璃纖維加強(qiáng)的聚鄰苯二甲酰胺是由Solvey SA依照商標(biāo)Amadel在市場(chǎng)上出售?；诰坂彵蕉柞０返耐鈿ぴ诒景l(fā)明的背景下是特別有利的，因?yàn)樗鼈冇?，并在大約310°C時(shí)具有從固相到液相的快速轉(zhuǎn)變，而在低于該溫度時(shí)沒(méi)有明顯的軟化。該特征意味著外殼在低于該溫度時(shí)可被填充有液體核芯材料，且核芯材料被硫化而沒(méi)有變形的危險(xiǎn)。根據(jù)本發(fā)明的聲反射器的實(shí)現(xiàn)打開(kāi)了為所有種類(lèi)的應(yīng)用設(shè)計(jì)反射設(shè)備的可能性。具有35%、45%和60%的較高玻璃纖維含量的聚鄰苯二甲酰胺是可得到的，這些提供均勻的較硬的外殼，但隨著玻璃纖維含量增加，最終產(chǎn)品的脆度和外殼中聲傳輸?shù)乃俣纫苍黾恿?。在一個(gè)特別有利的應(yīng)用中，聲反射器特征在于，它包括具有中心棒的實(shí)質(zhì)上拉長(zhǎng)的圓柱形的結(jié)構(gòu)，中心棒充當(dāng)由管狀橫截面的拉長(zhǎng)外殼圍繞的核芯。這樣的反射器可例如連接到管段(pipe section)以標(biāo)記在水或地下的管。如果在管段浸沒(méi)在水中之前多個(gè)例如四個(gè)這樣的反射器預(yù)先連接到該管段，則它容易和經(jīng)濟(jì)地提供用于標(biāo)記管段的系統(tǒng)；如果在管道中的所有管段都具有這樣連接的標(biāo)記物，則管道可作為整體被標(biāo)記。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的聲反射器是環(huán)形的。在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的聲反射器被安裝在水下物體上以監(jiān)控其所置于的水體的水底的沖蝕。反射器可在它置于水中之前被安裝在這樣的物體上作為物體的結(jié)構(gòu)的部分。本發(fā)明提供了監(jiān)控在物體周?chē)鷽_蝕的水下沖蝕的方法，其包括連接至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的聲反射器，以及將所述聲反射器定位在關(guān)注的水體的水底的自然水平下，使得沖蝕可暴露反射器，使它能夠在探詢(xún)時(shí)由聲束探測(cè)到。有利地，根據(jù)本發(fā)明的聲反射器連接裝置將聲反射器連接到繩、電纜等，該連接裝置方便地是眼狀物。如果反射器具有彈性體或其它非金屬核芯，孔可設(shè)置在外殼中以填充核芯。該孔被塞住，且眼狀物方便地連接到塞子。作為替代方案，反射器可以安裝在網(wǎng)中。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，監(jiān)控標(biāo)記水下物體或區(qū)域的方法包括將至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的聲反射器放置在感興趣的物體或區(qū)域處，使反射器能夠在探詢(xún)時(shí)由聲束探測(cè)至IJ。這可以是例如通過(guò)將反射器連接到有丟失的危險(xiǎn)的高價(jià)值物體或容器、或飛機(jī)黑匣子。本發(fā)明的另一方面是將這樣的聲納反射器連接到潛水員或潛水員的設(shè)備，以通過(guò)聲納探詢(xún)反射器來(lái)識(shí)別潛水員的位置。根據(jù)本發(fā)明的反射器的進(jìn)一步應(yīng)用是通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)聲納反射器標(biāo)記特定的區(qū)域或物體來(lái)向使用回聲定位系統(tǒng)用于導(dǎo)航的水下哺乳動(dòng)物指示這樣的區(qū)域的存在。在本申請(qǐng)的進(jìn)一步發(fā)展中，通過(guò)訓(xùn)練哺乳動(dòng)物來(lái)辨認(rèn)根據(jù)本發(fā)明的聲反射器的存在的步驟，為了經(jīng)濟(jì)目的例如識(shí)別、取回或遞送物品使用這樣的水下哺乳動(dòng)物變得可倉(cāng)泛。在將來(lái)自滾筒的繩子、電纜或網(wǎng)卷繞時(shí)，通過(guò)將反射器連接到繩子、網(wǎng)等，可將根據(jù)本發(fā)明的聲反射器放置在海水下。通過(guò)使用由安裝有滾筒的船牽引的拖曳式聲納陣列可以識(shí)別在放置點(diǎn)處的反射器的位置，避免了為此而使用單獨(dú)的在潛水器上安裝的聲納系統(tǒng)的需要。根據(jù)本發(fā)明的聲反射器的實(shí)現(xiàn)打開(kāi)了為所有類(lèi)型的應(yīng)用設(shè)計(jì)反射設(shè)備的可能性。反射器的進(jìn)一步潛在的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)反射器的已知位置的位置測(cè)定。這對(duì)依賴(lài)于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)用于位置測(cè)定的自主式水下航行器(AUV)可能特別有用。眾所周知，這樣的航行器的INS 需要在航行器下降到深處之后被重新校準(zhǔn)，且這可通過(guò)探詢(xún)具有已知的頻譜特征和已知位置的反射器來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了幫助識(shí)別特定的反射器用于提供基準(zhǔn)位置，以特定的模式陳列一組反射器可能是方便的，且這可以是例如在板或墊上的預(yù)先準(zhǔn)備的組合的形式。同一類(lèi)型的布置也可用于定位海床上感興趣的物體，例如井口或管道閥，不同數(shù)量和/或布置的反射器表示被標(biāo)記的特定物體。聲納源可安裝在任何常規(guī)載體上，例如潛水艇或永久安裝有水下聲納的其它有人操縱的潛水器、安裝在船、飛機(jī)或直升機(jī)或AUV上的浸潰聲納。本發(fā)明的又一應(yīng)用是海底物體的識(shí)別和收回系統(tǒng)，其包括連接到物體的無(wú)源聲納反射器、聲納發(fā)射器和接收從無(wú)源聲納反射器反射的聲納信號(hào)的裝置。接收裝置可與發(fā)射器放置在一起或在某個(gè)其它位置。三角測(cè)量系統(tǒng)是可能的，其中接收器位于三個(gè)不同的地方，且物體的具體位置由常規(guī)三角測(cè)量裝置識(shí)別。本發(fā)明的很多其它應(yīng)用是可能的。這些應(yīng)用包括 單獨(dú)地或結(jié)合其它類(lèi)似的聲納反射器/有源定位設(shè)備提供定位輔助(例如紅+綠相對(duì)于紅+藍(lán))，即，管道、電力電纜、電話電纜、海床上的固定設(shè)備，來(lái)標(biāo)記浸沒(méi)的物體的具體地理位置或?qū)?zhǔn)備隨后浸沒(méi)的物體的應(yīng)用； 對(duì)浸沒(méi)的設(shè)備的應(yīng)用或?qū)?zhǔn)備隨后浸沒(méi)的設(shè)備的應(yīng)用，該設(shè)備將標(biāo)記在水柱的底部?jī)?nèi)或處或在海床上的設(shè)備的當(dāng)前位置，即，標(biāo)記電纜或自由地或在某個(gè)范圍內(nèi)來(lái)回移動(dòng)的其它設(shè)備例如某些電纜，這些電纜隨著潮汐和/或水流或其他可移動(dòng)的資產(chǎn)一起移動(dòng)。 標(biāo)記石油或氣體平臺(tái)的水下部分或這樣的平臺(tái)的其余部分，可包括使用不同調(diào)諧的反射器作為用于識(shí)別特定類(lèi)別的水下資產(chǎn)的所有權(quán)、功能或類(lèi)型等的裝置； 標(biāo)記具有海底/導(dǎo)航意義但對(duì)將聲納反射器連接到具體的設(shè)備不是必要的位置，例如用于海洋航路、作為港口內(nèi)定位輔助、用于失事或其它導(dǎo)航危險(xiǎn)例如珊瑚礁、水下暗碟等； 標(biāo)記或指示具有經(jīng)濟(jì)或商業(yè)利益的區(qū)域，例如，比如用于礦物提取權(quán)的國(guó)家海上邊界； 識(shí)別從船上落下而丟失或在飛機(jī)事故中丟失的高價(jià)值集裝箱，或定位和收回飛機(jī)黑匣子； 地球物理結(jié)構(gòu)監(jiān)控，例如標(biāo)記和監(jiān)控洋中裂谷的運(yùn)動(dòng)； 標(biāo)記在海床上的危險(xiǎn)物體例如殘骸和水雷用于以后處理； 潛水員跟蹤。
本發(fā)明的令人感興趣的應(yīng)用是標(biāo)記用于引導(dǎo)使用回聲定位的海豚和鼠海豚以及海下哺乳動(dòng)物的通道或物體。由例如寬吻海豚產(chǎn)生的聲音的頻率范圍從0. 25到150kHz。較高頻率嘀嗒聲(40到150kHz)主要用在回聲定位中。典型回聲定位嘀嗒聲的峰值頻率是大約100kHz，但頻率隨著具體的回聲定位任務(wù)明顯地改變。通過(guò)制造在該頻率處反射的聲納反射器并將這樣的反射器連接到水下物體，物體可被標(biāo)記以引導(dǎo)這樣的哺乳動(dòng)物。特別是，可能訓(xùn)練海豚等來(lái)辨別特定的聲納反射器并使用它們來(lái)將物品帶到反射器的區(qū)域，以從反射器的區(qū)域收回物品。 使用英國(guó)專(zhuān)利2437016的聲反射器識(shí)別的問(wèn)題是，在制造中當(dāng)彈性體核芯被使用時(shí)，彈性體有時(shí)在硫化時(shí)使裂縫產(chǎn)生在反射器內(nèi)，影響其性能。所提出的一個(gè)解決方案是在外殼中設(shè)置孔，彈性體最初穿過(guò)該孔被灌注到外殼中、被硫化、通過(guò)過(guò)量裝填而裝滿、再次被硫化、過(guò)量的彈性體被除去且孔被塞住。另一潛在的問(wèn)題是有在前面的段落中描述的類(lèi)型的反射器的統(tǒng)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，該反射器具有非金屬外殼并部署在水可能進(jìn)入的深水(多于5000米)中。當(dāng)反射器升到表面時(shí)，進(jìn)入的任何水的壓力將實(shí)質(zhì)上大于周?chē)乃蚩諝獾膲毫?，存在反射器的外殼的突然和?zāi)難性故障的危險(xiǎn)?，F(xiàn)有的制造方法可能在一些情況下是不方便的，且不能與由堅(jiān)固的材料例如金屬或陶瓷或已經(jīng)被硫化或在未硫化狀態(tài)中不自由流動(dòng)的材料制成的核芯一起使用。雖然這里描述了反射器的其它制造方法，但希望尋求可適合于控制來(lái)自被夾帶的水的快速減壓的任何危險(xiǎn)的聲反射器的低成本統(tǒng)一的制造方法。因此，根據(jù)本發(fā)明的聲反射器特征在于，外殼由接合在一起的兩個(gè)半部分構(gòu)成，并包圍核芯。在球形反射器中，外殼包括可通過(guò)旋轉(zhuǎn)焊接或激光焊接而接合的兩個(gè)半球。在外殼由可能在內(nèi)部壓力下故障的材料制成的情況中，當(dāng)反射器上升到水面時(shí)作為反射器的減壓的結(jié)果，外殼半部分可設(shè)置有在它們的對(duì)內(nèi)部壓力的減小的阻力的點(diǎn)處的區(qū)域。在半球之間使用旋轉(zhuǎn)焊接的情況下，被旋轉(zhuǎn)焊接的區(qū)域的周邊可具有減小的厚度或減小的強(qiáng)度。最初，當(dāng)兩個(gè)半部分一起放置在核芯周?chē)鷷r(shí)，一個(gè)半部分可具有通風(fēng)孔以釋放截留的空氣。當(dāng)制造完成時(shí)，通風(fēng)孔被密封。密封可能對(duì)外殼的材料是適當(dāng)?shù)?，包括旋轉(zhuǎn)焊接小塞子、填充樹(shù)脂等。在外殼由兩個(gè)半球制成的情況下，一個(gè)半球的暴露邊緣可具有直立的榫舌以嚙合在另一半球的相應(yīng)暴露邊緣中形成的凹槽中。如果半球?qū)⒈恍D(zhuǎn)焊接在一起，則榫舌的邊緣和凹槽的內(nèi)部可圍住一個(gè)或多個(gè)直立的小突出物，當(dāng)一個(gè)半球相對(duì)于另一個(gè)快速旋轉(zhuǎn)時(shí)，小突出物優(yōu)先熔化以形成焊接。如果半球由在統(tǒng)計(jì)上有來(lái)由于內(nèi)部壓力而故障的危險(xiǎn)的非金屬材料制成，則榫舌可占據(jù)最初凹槽的大約一半，使得焊接的材料在旋轉(zhuǎn)焊接之后不充滿整個(gè)凹槽，提供薄弱的周邊，對(duì)于可能通常在170MP時(shí)故障的玻璃加強(qiáng)的聚鄰苯二甲酰胺外殼，半球的接合處將設(shè)計(jì)成在50到100MP時(shí)故障，允許任何內(nèi)部壓力被安全地釋放。在本發(fā)明的另一方面，制造根據(jù)本發(fā)明的聲反射器的方法包括從包圍核芯的兩個(gè)半球?qū)⑼鈿そ雍显谝黄鸬牟襟E。
在球形聲反射器中，制造方法包括將兩個(gè)半球一起接合在球形核芯周?chē)４送庵圃旆椒砂▽⑺鰞蓚€(gè)半球旋轉(zhuǎn)焊接在一起的步驟。旋轉(zhuǎn)焊接可包括將在一個(gè)半球的暴露邊緣上形成的榫舌旋轉(zhuǎn)到在另一半球的暴露邊緣上形成的凹槽內(nèi)的步驟。此外，該步驟可包括將榫舌和凹槽上的直立突出物熔化在一起以形成焊接的步驟。 此外且重要地，制造方法可包括下列步驟將核芯制備為它將被部署在反射器中時(shí)的形狀和尺寸，將所述核芯放置在溫度低于核芯將被部署的溫度的位置，允許實(shí)質(zhì)上整個(gè)核芯到達(dá)所述溫度，從所述位置移除核芯，以及將它放置在外殼的兩個(gè)半部分之間，將外殼的兩個(gè)半部分密封在一起。優(yōu)選地，任何截留的空氣被允許在通風(fēng)孔被密封之前通過(guò)半部分之一中的通風(fēng)孔排出。如在前面的兩段中描述的制造過(guò)程避免了通過(guò)其它方法制成的核芯中包括氣穴和裂縫的危險(xiǎn)。雙重檢查通過(guò)另一方法制成的反射器的完整性的唯一方法是在反射器被制成之后通過(guò)非破壞性測(cè)試，例如X射線檢查。在制造過(guò)程完成之后的該階段，沖減(writeoff)成本是反射器不滿足比較高的規(guī)范。通過(guò)使用前面段落的技術(shù)，當(dāng)沖減成本仍然低時(shí)，可在核芯被部署在外殼中之前檢查核芯的完整性。在典型的反射器中，具有用于核芯的硅彈性體RTV 12，RTV 12被過(guò)度填充在球形模具中一直到其部署所需的尺寸、被硫化、并被移除，且澆口被切斷?？蓹z查預(yù)期的核芯的完整性，且如果是令人滿意的，則將其放置在家用電冰箱中。由玻璃加強(qiáng)的聚鄰苯二甲酰胺制成的半球——在一個(gè)半球上有榫舌而在另一半球上有凹槽——以常規(guī)方式制成。RTV 12核芯從電冰箱被取出并放置在一個(gè)半球中。然后另一半球被放置在核芯上，一個(gè)半球的榫舌嚙合另一半球中的凹槽。這兩個(gè)半球旋轉(zhuǎn)焊接在一起，如所述的。當(dāng)核芯返回到周?chē)鷾囟葧r(shí)，它膨脹，將在核芯和半球之間截留的空氣從一個(gè)半球中的小通風(fēng)孔推出。在核芯完全達(dá)到周?chē)鷾囟戎?，假設(shè)在24小時(shí)之后，通風(fēng)孔使用樹(shù)脂被密封?？捎妙?lèi)似的方式制備金屬核芯、陶瓷核芯和其它彈性體核芯，雖然鑄造而不是模制在很多情況下將是制備核芯的更適當(dāng)?shù)姆椒?。參考附圖，僅通過(guò)示例的方式來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，其中圖IA在示意性截面中示出根據(jù)本發(fā)明的球形聲反射器；圖IB示出在圖IA的方向A-A上看的、從入射聲信號(hào)的方向所見(jiàn)的反射器的另一視圖；圖2A在示意性截面中示出根據(jù)本發(fā)明的球形聲反射器，其中外殼由具有兩個(gè)聲窗口的材料構(gòu)成；圖2B示出在圖2A的方向A-A上看的、從入射聲信號(hào)的方向所見(jiàn)的反射器的另一視圖；圖3示出穿過(guò)具有塞子的非金屬聲反射器的類(lèi)似部分截面，塞子具有環(huán)形連接裝置；圖4示出使用安裝在垂直電纜上的反射器來(lái)標(biāo)記感興趣物品；圖5示出使用網(wǎng)支持物的圖4所示的布置的替代安裝布置；圖6示出更牢靠的容納裝置；
圖7示出圖6所示的裝置的替代容納裝置；圖8示出來(lái)自船的一排反射器的放置；圖9示出連接有拉長(zhǎng)固體金屬聲反射器的管段；

圖10是通過(guò)在圖9的線B-B’上聲反射器的示意性橫截面；圖11和12示出根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形聲反射器，圖11是在圖10的線C-C’上的橫截面；
圖13示出使用聲反射器來(lái)識(shí)別水中物體例如橋支柱周?chē)臎_蝕；圖14示出使用根據(jù)本發(fā)明的聲反射器來(lái)提供簡(jiǎn)單的水下位置信息；圖15是更復(fù)雜的位置信息系統(tǒng)的示意圖，其示出探詢(xún)根據(jù)本發(fā)明的七個(gè)反射器的場(chǎng)的安裝有聲納的潛水器；圖16示出寬帶發(fā)射器的使用和從包括七個(gè)反射器的圖14中所示類(lèi)型的場(chǎng)返回的在三個(gè)具體頻率的一個(gè)或多個(gè)處的反射；圖17示出在圖14的場(chǎng)中只感興趣的三個(gè)頻率處發(fā)射的發(fā)射器的使用；圖18示出參考圖16討論的布置的替代布置，其使用寬帶聲納傳輸來(lái)探詢(xún)反射器的場(chǎng)，每個(gè)反射器具有與場(chǎng)中的其它反射器不同的反射特性；圖19示出具有25%玻璃加強(qiáng)的聚鄰苯二甲酰胺外殼的200mm RTV12反射器的頻率響應(yīng)；圖20A、20B和20C示出在制造過(guò)程中將被使用來(lái)制造根據(jù)本發(fā)明的球形反射器的各種部件；圖21A示出從圖20A、20B和20C所示的部件制造的組裝的聲反射器；圖21B示出在摩擦焊接之前圖21A的聲反射器的榫舌和凹槽布置的細(xì)節(jié)；圖21C示出在摩擦焊接之后圖21A的反射器的榫舌和凹槽布置的細(xì)節(jié)；圖22A和B示出圖20和21的布置的替代半球布置；以及圖23A、B和C示出使用圖22A和22B的半球組裝的半球形反射器。參考圖IA和1B，聲反射器10包括圍繞核芯16的球形外殼12。外殼12由25%玻璃纖維加強(qiáng)的聚鄰苯二甲酰胺形成。核芯16是RTV 12。從聲源(未不出)傳出的聲波18如所不入射在外殼12的外壁14上。外殼具有聲傳輸窗口 20,其確切的直徑取決于外殼的直徑,入射在這個(gè)窗口 20上的聲波通過(guò)外殼12傳送并進(jìn)入核芯16中。射到窗口 20的入射聲波穿過(guò)外殼12進(jìn)入核芯16中以被聚焦在窗口 20對(duì)面的外殼12的內(nèi)部上的焦點(diǎn)26，以反射回到窗口。入射波18的一部分被耦合到外殼12中，并產(chǎn)生在外殼12內(nèi)被引導(dǎo)到其圓周周?chē)膹椥圆ê蜋M波30。最強(qiáng)的波是彈性波。對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的反射器，對(duì)某些頻率，在外殼壁12周?chē)鷤鞑サ膹椥圆ê屯ㄟ^(guò)核芯到達(dá)焦點(diǎn)26的反射聲波彼此是同相的，并在構(gòu)造上組合，以提供進(jìn)一步增強(qiáng)的反射聲信號(hào)，其沿著提供強(qiáng)響應(yīng)32的反射器的軸從焦點(diǎn)輸出。浸沒(méi)在海水中的25%玻璃纖維加強(qiáng)的聚鄰苯二甲酰胺具有非常寬的單個(gè)聲窗口，另一方面鋁和鋁合金具有在進(jìn)入的聲波的方向上的穿過(guò)外殼的垂直軸的任一側(cè)上的相對(duì)窄的聲窗口。如果外殼的表面的切線與垂線形成小于65°的角，入射波將被反射且不被吸收。然而，如果切線形成小于大約65°的角，則存在與第一窗口同心的相當(dāng)寬的第二聲窗口，聲波可穿過(guò)窗口進(jìn)入外殼。這 在圖2中示出，在這里聲反射器10包括包圍核芯16的球形鋁或鋁合金外殼12。外殼12由鋁形成。核芯16是丁基橡膠NASL-H862A或B252 (替代地，可使用涂有60%碳酸鈣的基于硅的彈性體RTVlI)從聲源(未不出)傳出的聲波18如所不入射在外殼12的外壁14上。外殼具有環(huán)形傳輸窗口 20,其確切的直徑取決于外殼的直徑,入射在窗口 20上的聲波穿過(guò)外殼12傳輸并進(jìn)入核芯16中。鋁具有大約20°到50°的廣角傳輸窗口，意味著以大約25° (相應(yīng)于65°的切線)到70°的角射到表面的任何聲波中的50%的能量將進(jìn)入鋁外殼中。該區(qū)域被示為如圖2A和2B所示的環(huán)形窗口 20。在區(qū)域22中以90°射到鋁表面的波中的50%的能量也將進(jìn)入鋁中，區(qū)域22是中央環(huán)形窗口。其余的能量從反射器的表面反射。射到窗口 20和22的入射聲波穿過(guò)外殼12進(jìn)入核芯16中經(jīng)過(guò)窗口 20沿著環(huán)形橫截面的路徑24被聚焦在窗口 22對(duì)面的外殼12的內(nèi)部上的焦點(diǎn)26。射到中央窗口 22的聲波沿著中央路徑28到達(dá)焦點(diǎn)26。穿過(guò)窗口 22和22的聲波沿著中央路徑28被反射回。入射波18的一部分被稱(chēng)合到外殼12中，并產(chǎn)生在外殼12內(nèi)被引導(dǎo)到其圓周周?chē)膹椥圆ê蜋M波30。最強(qiáng)的波是彈性波。在形成外殼12和核芯16的材料是根據(jù)本發(fā)明的情況中，對(duì)某些頻率，在外殼壁12周?chē)鷤鞑サ膹椥圆ê痛┻^(guò)核芯到達(dá)焦點(diǎn)26的反射聲波彼此是同相的，并在構(gòu)造上組合，以提供進(jìn)一步增強(qiáng)的反射聲信號(hào)，其沿著提供強(qiáng)響應(yīng)32的路徑28從焦點(diǎn)輸出。在圖3中，根據(jù)本發(fā)明的聲反射器40包括外殼42和穿透外殼42的孔48。外殼42的核芯46填充有基于硅的彈性材料RTV 12。外殼是25%玻璃加強(qiáng)的聚鄰苯二甲酰胺。對(duì)應(yīng)于外殼42的內(nèi)壁44的孔48的內(nèi)部52具有小于對(duì)應(yīng)于外殼42的外壁45的外部54的直徑。塞子50填充孔48并緊密地安裝在其中。塞子50的直徑從孔的外部54到內(nèi)部52減小?？?8不是均勻地逐漸變細(xì)，而是具有在其側(cè)面58中形成的階梯64。塞子50具有在其側(cè)壁60中的對(duì)應(yīng)階梯62。梯狀部分60和62具有小的干擾突出物，當(dāng)塞子快速旋轉(zhuǎn)時(shí)，突出物熔化并形成梯狀部分60和62之間的摩擦焊接65。在該示例中，眼狀配件設(shè)置在塞子的外表面上，使聲反射器能夠固定到柱、支柱、墩或其它水下物體。核芯46最初是粗略地穿過(guò)孔40被填充有核芯材料。當(dāng)核芯材料被允許硫化時(shí)，任何收縮裂縫將出現(xiàn)。然后核芯材料以進(jìn)一步的核芯材料被裝滿——稍微過(guò)量裝填——并再次被允許硫化。過(guò)量的核芯材料被移除，且塞子50被插入。在該示例中，塞子50與外殼42—樣由鋁制成，這消除了與在外殼周?chē)鷤鬏數(shù)穆曅盘?hào)的任何干擾。在孔48中的塞子50的摩擦焊接是可能的，且這通過(guò)快速旋轉(zhuǎn)塞子50、熔化梯狀部分60和62上的突出物來(lái)完成，使摩擦焊接65在梯狀部分60和62之間形成。如果塞子和外殼由不同的材料制成，則突出物將被省去，且塞子可以用被錘擊和膠合到適當(dāng)位置的方式構(gòu)造。一旦在水中，水壓往往將塞子保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。這種反射器對(duì)于不同的入射聲波具有不同的頻率響應(yīng)，且頻率響應(yīng)取決于外殼的厚度。對(duì)于具有RTV 12核芯和25%玻璃加強(qiáng)的聚鄰苯二甲酰胺外殼的IOOmm反射器，對(duì)于在IOOmm直徑的反射器中的7mm厚的外殼，最佳頻率響應(yīng)在450KHz處得到，對(duì)于4mm的外殼，最小實(shí)際操作頻率是250KHz。對(duì)于2mm的外殼，最佳操作頻率是690KHz。對(duì)于200mm直徑的反射器，對(duì)于8. 8mm厚的外殼，最佳響應(yīng)在120KHz處得到。其它點(diǎn)讀數(shù)是4. 4mm外殼 IOOKHz、6. Imm 150KHz、8. Imm 180KHz、8. 3mm 210KHz、13. 7mm 250KHz、14. Omm 300KHz。對(duì)于200mm反射器，最小實(shí)際操作頻率是大約90KHz。對(duì)于300mm反射器，最小操作頻率對(duì)于 9. 8mm 外殼是大約 50KHz，其它示范設(shè)計(jì)是 IOOKHz 9. 4mm 厚、150KHz 7mm、200KHz 5. 5mm和250KHz 13. 7mm。在每個(gè)壁厚處，若干諧波響應(yīng)在較高的頻率處得到，這可在關(guān)于圖19中的具有8. 8壁厚的200_直徑的反射器的更多細(xì)節(jié)中看到。在圖4中，根據(jù)本發(fā)明的反射器10被示意性地示為安裝在海中的水 下浮標(biāo)144的垂直電纜144上。反射器連接到垂直電纜140，垂直電纜140將平衡物142連接到浮標(biāo)144。穿過(guò)眼狀物136安裝在反射器10上或在如圖3所示的塞子上或直接到反射器的表面(如果適合)的繩146將反射器10結(jié)合到垂直電纜140。然后該系統(tǒng)可用于標(biāo)記感興趣的水下物體或物品。在一些情況下，特別是當(dāng)要標(biāo)記的物體在潮汐區(qū)域或在受到強(qiáng)水流的區(qū)域中時(shí)，額外的壓力可通過(guò)反射器與潮汐和水流運(yùn)動(dòng)的交互作用施加在安裝在塞子上的眼狀物上，使得在極端情況下眼狀物136將脫離。為了避免這個(gè)問(wèn)題，在圖4中，反射器被包含在懸浮在浮標(biāo)144和平衡物142 (在圖3中)之間的網(wǎng)148中，而不是由穿過(guò)眼狀物的繩固定。類(lèi)似的布置可設(shè)計(jì)成使反射器能夠靠著垂直物體例如支柱或橋墩、鉆孔平臺(tái)腿來(lái)安裝。在圖5中，這里所述類(lèi)型的球形聲反射器10被包含在籠81中?；\包括一對(duì)輪82和92，輪輻84連接每個(gè)輪的輪緣與其輪軸86。在輪軸的中心處的孔88允許電纜90穿過(guò)輪并連接到輪。浮力輔助物94被固定到電纜90。輪82和92由具有穿過(guò)輪82和92的端部(未示出)的擋桿96分離。在所述端部上與外部螺紋嚙合的端帽或螺帽98將擋桿保持在適當(dāng)?shù)奈恢茫彩够\81便于拆卸。輪82和92以及擋桿96的組合是如此的使得籠具有筒管形外觀。輪82和92以及擋桿98以適當(dāng)?shù)乃芰喜牧侠缇垡蚁﹣?lái)模制。對(duì)于大部分應(yīng)用，籠81不會(huì)過(guò)多地過(guò)度干擾聲反射器80的操作，但在一些頻率(根據(jù)擋桿和輪輻的實(shí)際尺寸)處，發(fā)現(xiàn)可能吸收超出被認(rèn)為可接受的一些聲傳輸。作為替代方案，在圖7中的布置中，在輪82和92之間延伸的多個(gè)尼龍單絲100代替擋桿98。在水下，發(fā)現(xiàn)在這個(gè)布置雖然不如圖6中的布置剛硬，但可接受地運(yùn)轉(zhuǎn)。典型地用在釣魚(yú)線中的這種尼龍單絲對(duì)于該應(yīng)用足夠強(qiáng)。在圖6和7中，電纜90將一個(gè)容納裝置連接到另一個(gè)容納裝置，每個(gè)籠81包含聲反射器80。浮力輔助物94可用于將聲反射器維持在可接受的深度處，如果這是需要的。顯然，如果聲反射器位于海床上，則浮力輔助物將被省去。在圖8中，若干聲反射器10將被放置在海床150上。反射器由卷軸154上的電纜152連接，卷軸154安裝在牽引拖曳式聲納陣列156的電纜鋪設(shè)船160的后部上。典型地，電纜在長(zhǎng)度上可以是IOOm或更長(zhǎng)。例如通過(guò)將系統(tǒng)如此設(shè)計(jì)使得在反射器10到達(dá)海床150時(shí)通過(guò)將反射器10連接到浮力裝置來(lái)將反射器10放置在電纜152上，由任何特定的反射器10’從拖曳式陣列156反射回的聲納信號(hào)可能給拖曳式聲納陣列提供關(guān)于反射器10’的位置的準(zhǔn)確信息。如果當(dāng)每個(gè)反射器到達(dá)海底時(shí)對(duì)該反射器均這樣做，則可能繪制每個(gè)反射器的位置。以前，這僅僅在使用單獨(dú)的潛水器時(shí)是實(shí)際的。雖然這被描述使用連接單獨(dú)的反射器的電纜，但可根據(jù)情況使用繩、鏈或網(wǎng)。圖9不出安裝有若干拉長(zhǎng)圓柱形聲棒反射器932的管段930的不意圖，每個(gè)聲棒反射器932是依照本發(fā)明。每個(gè)反射器包括由鋁管936包覆的裝有丁基橡膠或碳酸鈣的硅彈性體934，這樣的材料具有164011^1的聲波速度，與具有2. 95的外殼與核芯聲波速度比的鋁組合，在本發(fā)明要求的范圍內(nèi)，通過(guò)使用具有比僅僅鋁更低的聲波速度的鋁/銅合金，該比可朝著最佳值減小。反射器932的每個(gè)拉長(zhǎng)圓柱形端部938被遮蓋并由常規(guī)電絕緣材料隔離，該材料特別將鋁管936與管段隔離，并防止其間的任何電傳導(dǎo)。反射器932通過(guò)安裝到管的豎直柄942連接到管段930。反射器使用以常規(guī)方式安裝到柄的端部的絕緣襯套而與管段電絕緣。管段930具有其中帶有孔的常規(guī)端凸緣931，允許它栓接到另一管段。具有聲反射器的管段可在陸地上被預(yù)先制造，并通過(guò)在凸緣931中的螺栓孔連接到另一類(lèi)似安裝的管。這樣，安裝有聲反射器的管道可被組裝為用于鋪設(shè)水下管道的正常過(guò)程的一部分。在操作中，圖9的拉長(zhǎng)聲反射器以完全與圖2A和2B中所示的球形聲反射器相同的方式工作。這被示出在圖10中。從聲源(未示出)傳出的聲波940如所示入射在形成棒932的外殼的鋁管936上。管936展示布置在外殼中的充當(dāng)傳輸“窗口”的兩個(gè)區(qū)域，S卩，使得入射聲波在這些區(qū)域中有效地穿過(guò)管936傳輸并進(jìn)入棒的核芯938中。一個(gè)區(qū)域942將在進(jìn)入光束的中心處，另一區(qū)域944將在圓柱體的表面上形成橢圓形狀。當(dāng)入射聲波橫穿核芯938傳播并被折射和聚焦到窗口 942對(duì)面的圓柱形外殼936的內(nèi)部的焦點(diǎn)954上時(shí)，穿過(guò)窗口 942的入射聲波沿著越過(guò)管的中心的一個(gè)路徑950和從橢圓進(jìn)入窗口 944起的另一橢圓形橫截面的路徑952。然后在路徑950和952上的波沿著其各自的路徑被反射回。一些入射波也在管936周?chē)蛢?nèi)部傳輸，如管956中的有頭箭頭所示的，且這些與路徑950和852上的波在焦點(diǎn)954處在構(gòu)造上組合，以提供從反射器出來(lái)的增強(qiáng)的反射聲信號(hào)輸出958。雖然關(guān)于管段描述了圖9和10中的拉長(zhǎng)反射器，反射器可應(yīng)用于其它物體，例如石油鉆探平臺(tái)、海上工人的膳宿平臺(tái)以及將被放置在水下的其它物體。原理也可應(yīng)用于基于陸地的物體,例如如下所述的氣體管道。雖然關(guān)于管段描述了圖9和10中的拉長(zhǎng)反射器，反射器可應(yīng)用于其它物體，例如石油鉆探平臺(tái)、海上工人的膳宿平臺(tái)以及將被放置在水下的其它物體。原理也可應(yīng)用于基于陸地的物體，例如如下所述的氣體管道。圖11和12的環(huán)形反射器640可由玻璃加強(qiáng)的聚鄰苯二甲酰胺構(gòu)成，鋁或鋁合金用于壁644，而RTV 12作為25%玻璃加強(qiáng)的聚鄰苯二甲酰胺，或丁基橡膠彈性體H862A或B252作為鋁或更高密度的玻璃加強(qiáng)物的核芯646。裝有碳酸鈣的RTV 11是與鋁或鋁合金一起使用的另一可能的核芯材料。從聲源傳出的聲波入射在反射器640的外表面642上。上面描述了聲信號(hào)橫穿核芯646和在壁644周?chē)膫鞑ヒ约霸谂c入射區(qū)域?qū)γ娴狞c(diǎn)處的構(gòu)造性干擾。材料是如此選擇的使得在壁644中的核芯646周?chē)牟ㄋ倥c穿過(guò)核芯656的波速之比是依照本發(fā)明。為此環(huán)形反射器具有有優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榕c頂部或底部比較，當(dāng)從側(cè)面探詢(xún)時(shí)可獲得更強(qiáng)的反射。
在圖13中，支柱例如橋墩的下部660被示為在海床666的表面下延伸。如參考圖5和6描述的一系列聲反射器661、662、663和664被安裝在墩660周?chē)暮Ｃ嬷隆７瓷淦骺梢允歉鶕?jù)本發(fā)明的任何設(shè)計(jì)，球形、如在圖9和10中所述的拉長(zhǎng)圓柱體、或如在圖11和12中所述的環(huán)形。圖示了圖11和12所示類(lèi)型的環(huán)形反射器。永久地在海床之上的這些反射器661和662可用于標(biāo)記水下墩660。水流將優(yōu)先沖蝕圍繞支持物660的海床，最終將海床水平降低到667，暴露最初在海床下的聲反射器663。由聲納信號(hào)通過(guò)探詢(xún)探測(cè)這個(gè)反射器663將提供沖蝕的早期警告和對(duì)可能注意的需要。當(dāng)沖蝕繼續(xù)且海床如線668所示進(jìn)一步下降時(shí)，第二反射器被暴露，其可指示潛在危險(xiǎn)的情況已經(jīng)發(fā)展，以及支持物660的水下安裝可能需要緊急注意。雖然已經(jīng)示出了四個(gè)聲反射器，但更多或更少的反射器可用于適合有關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。圖14中描述了簡(jiǎn)單的位置指示設(shè)備。這里描述的類(lèi)型的兩個(gè)相同的聲反射器214在水下被安裝在固定到海床212的三叉戟型安裝設(shè)備210的交叉臂213的端部處，假設(shè)在石油鉆探平臺(tái)(未示出)的腿之間。同一類(lèi)型的進(jìn)一步的更大的聲反射器被安裝在兩個(gè)較小的聲反射器214之間的中間的三叉戟210的直立臂217上。每個(gè)反射器是球形的，兩個(gè)較小的反射器214具有比較大的反射器216小的直徑。連接到潛水器的聲納陣列202處理具有相對(duì)寬頻帶的聲納傳輸?shù)穆暦瓷淦?。該傳輸將被反射如上所述。然而，反射信?hào)的頻率組成根據(jù)反射器的直徑而改變，提供反射聲波220的較小反射器通常具有比來(lái)自較大反射器216的反射聲波222高的頻率。這些信號(hào)可在由潛水器接收到時(shí)被常規(guī)地分析，反射聲波的功率和入射角給出關(guān)于反射器214和216離潛水器的距離的信息。三叉戟210的尺寸、臂213和直立臂217的長(zhǎng)度的知識(shí)可用于非常準(zhǔn)確地計(jì)算潛水器關(guān)于三叉戟210的位置。該布置具有另一令人感興趣的優(yōu)點(diǎn)。眾所周知，短波長(zhǎng)聲納信號(hào)衰減得比長(zhǎng)波長(zhǎng)聲納信號(hào)快得多。因此很清楚，來(lái)自反射器216的反射信號(hào)222可以比來(lái)自反射器214的短波長(zhǎng)反射信號(hào)220在大得多的距離處被潛水器“聽(tīng)到”。因此，潛水器朝著由三叉戟210標(biāo)記的目標(biāo)物體的初始引導(dǎo)可以基于來(lái)自反射器216的反射聲信號(hào)222。當(dāng)潛水器接近三叉戟210時(shí)，來(lái)自?xún)蓚€(gè)較小的反射器214的反射將被獲得，且潛水器朝著其目標(biāo)的最終準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)向被實(shí)現(xiàn)。參考圖15到18討論使用本發(fā)明的更復(fù)雜的位置指示系統(tǒng)。在圖9中，如上所述的一組七個(gè)聲反射器(001. . 007)被布置在感興趣的場(chǎng)312中的海床上。每個(gè)反射器被設(shè)計(jì)成反射在一個(gè)或多個(gè)峰值頻率316、318、320處的入射聲輻射，如在圖16中。通過(guò)從每個(gè)反射器將響應(yīng)于的三個(gè)具體的頻率中選擇，可能對(duì)每個(gè)反射器編碼。因此，反射器001只在頻率320處響應(yīng)且標(biāo)稱(chēng)地具有二進(jìn)制數(shù)字001。反射器006在頻率316和318處響應(yīng)且標(biāo)稱(chēng)地具有二進(jìn)制數(shù)字110，對(duì)于該組的其它成員依此類(lèi)推。如果現(xiàn)在具有發(fā)射在寬帶中的信號(hào)314的聲納324的潛水器322接近場(chǎng)312，則每個(gè)反射器(001,002,003,..007)將使用其對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)字(001,010,011,111)作出響應(yīng)，以在這三個(gè)頻率的每個(gè)處的響應(yīng)為特征。 被返回的信號(hào)的分析將識(shí)別潛水器322關(guān)于每個(gè)聲反射器001. . 007的位置。將看到，在圖6所示的方式中，寬帶信號(hào)的傳輸浪費(fèi)了，因?yàn)閮H僅能量的一小部分被反射。在圖17中，傳輸信號(hào)314現(xiàn)在被組織，使得它也在與那些頻率316、318、320相同的頻率316’、318’、320’處，這組反射器設(shè)計(jì)成對(duì)這些頻率作出響應(yīng)。這樣，潛水器需要少得多的功率。替代地，如果相同的總功率被傳輸，如在圖16的寬帶傳輸中的，信號(hào)將傳播得更遠(yuǎn)，使場(chǎng)312能夠從更大的距離被“看到”。標(biāo)記較大的場(chǎng)的更大的聲反射器組可通過(guò)使用四個(gè)或更多頻率來(lái)構(gòu)造，使用四個(gè)頻率構(gòu)造高達(dá)15個(gè)聲反射器，使用五個(gè)頻率構(gòu)造31個(gè)聲反射器，依此類(lèi)推。在圖18所述的情況下，一組聲反射器如圖15所示被布置在海床上。然而，在這種情況下，聲反射器具有不同的直徑，假設(shè)反射器001在直徑上是15cm，反射器002在直徑上 是17. 5cm，直徑以2. 5cm的步長(zhǎng)增加，一直到反射器007。除了其直徑以外，反射器是相同的。如果現(xiàn)在使用如圖16中的314所示的類(lèi)型的寬帶聲傳輸來(lái)探詢(xún)這組反射器，則來(lái)自反射器001的響應(yīng)將如通過(guò)圖18中的頂部波形所示的。左手側(cè)反射是來(lái)自反射器的表面的反射，而沒(méi)有聲納波圍繞并穿過(guò)如這里所述的反射器而傳輸。右手側(cè)反射波——較大的響應(yīng)——是反射聲納信號(hào)，其橫穿并圍繞如上所述的聲納反射器而傳輸?，F(xiàn)在看第二波模式，模式相同的，只是到更大的第二反射的時(shí)間消逝更長(zhǎng)，作為反射器002具有比反射器001更大的直徑的直接結(jié)果。看第三波模式，兩個(gè)響應(yīng)的時(shí)間間隔甚至更大，作為反射器003的更大直徑的結(jié)果。在第一反射和主反射之間的時(shí)間消逝因此是該組中的每個(gè)反射器的特征，并使該組的每個(gè)成員被唯一地識(shí)別。使用不同直徑的反射器的這種方法可能實(shí)際上比圖16和17所示的方法使用起來(lái)更簡(jiǎn)單，因?yàn)榕c反射信號(hào)一起到達(dá)的噪聲在一些情況下可能使圖16和17的窄脈沖在沒(méi)有進(jìn)一步的處理的情況下較不容易區(qū)分開(kāi)彼此。申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)，這里所述的類(lèi)型的聲反射器的使用可提供攜帶空氣的箔條的等效水下聲波，箔條廣泛用于使通過(guò)使用紅外導(dǎo)航系統(tǒng)定位熱點(diǎn)例如飛機(jī)上的引擎的熱跟蹤導(dǎo)彈等偏離或混亂。在水下，用于潛水器的正常目標(biāo)跟蹤機(jī)制是聲納。使用本發(fā)明來(lái)偽裝或保護(hù)水中的船的系統(tǒng)包括部署在船周?chē)械母鶕?jù)本發(fā)明的多個(gè)無(wú)源聲反射器，其中聲反射器被調(diào)諧以反射被察覺(jué)為威脅的在具體的聲頻處的聲納信號(hào)。聲反射器被調(diào)諧到的聲頻可以是由使用聲納尋找目標(biāo)的潛水器所使用的頻率，或由船本身在穿過(guò)水行進(jìn)時(shí)發(fā)射的聲波的頻率。這里所述的類(lèi)型的反射器的設(shè)計(jì)頻率是反射器的直徑和外殼的厚度的函數(shù)。因此，通過(guò)設(shè)計(jì)這些參數(shù)，系統(tǒng)可設(shè)計(jì)成使用大量反射器來(lái)反射在所關(guān)注的特定頻率處的聲納信號(hào)?？赏ㄟ^(guò)包括在多個(gè)不同的頻率處操作的反射器來(lái)設(shè)計(jì)覆蓋寬頻譜的系統(tǒng)，以對(duì)抗對(duì)船的一系列威脅。這種系統(tǒng)可用于保護(hù)船免受威脅，假設(shè)免受通過(guò)聲納探測(cè)識(shí)別潛在的目標(biāo)的目標(biāo)跟蹤魚(yú)雷，用于使船對(duì)潛水器或輪船的聲納或所謂的“吊放式聲納”系統(tǒng)變得不可見(jiàn)。系統(tǒng)還可用于例如通過(guò)擴(kuò)散所發(fā)射的聲音并允許船離開(kāi)港口來(lái)掩蓋船本身的所發(fā)射的聲信號(hào)，而不被聲偵聽(tīng)設(shè)備探測(cè)到。這種系統(tǒng)可以是非常簡(jiǎn)單的。對(duì)于水面船，若干聲反射器可被儲(chǔ)藏在網(wǎng)中，并在需要時(shí)被釋放。所部署的反射器可以如上所述由電纜或繩連接在一起或連接在網(wǎng)中，并在導(dǎo)致部屬的威脅被除去時(shí)收回。在潛水器中，可通過(guò)管子來(lái)部署根據(jù)本發(fā)明的無(wú)源聲納反射器。在一些情況下，浮力可能是問(wèn)題，反射器往往下沉或上升到水面。如果反射器具有如上所述帶有眼狀物的塞子，則浮力輔助物可連接到眼狀物以幫助抵消反射器下沉的任何趨向，類(lèi)似地，鎮(zhèn)物可被連接以抵消上升到水面的任何趨向，將反射器維持在所需的水平以偽裝船免受不受歡迎的聲納探測(cè)。還發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的這樣的聲納反射器可提供在逐個(gè)查驗(yàn)的基礎(chǔ)上測(cè)量聲納操作性能的簡(jiǎn)單方法，并提供逼真的目標(biāo)模仿用于操作員培訓(xùn)和練習(xí)。這樣的聲納反射器可單獨(dú)地被制造成具有不同的響應(yīng)，以為了培訓(xùn)而提供不同種類(lèi)的目標(biāo)。理想水條件允許在800m到IOOOm的范圍之外的物體(其可以是例如潛水器的游泳者)的聲納探測(cè)。然而，溫度的變化、鹽度和懸浮粒子可能劇烈地影響該范圍，且條件可能在非常短的時(shí)間內(nèi)明顯變化。 這樣的聲納反射器提供只在水條件改變時(shí)變化的一致的目標(biāo)強(qiáng)度，且不需要岸邊電源或電池來(lái)操作，使安裝和維護(hù)實(shí)質(zhì)上更簡(jiǎn)單。通過(guò)將這樣的聲納反射器部署在期望范圍標(biāo)記物處的適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)，例如在具有適當(dāng)?shù)逆?zhèn)物和所提供的其它設(shè)施的小船的側(cè)面上，可能為聲納探測(cè)器操作員提供培訓(xùn)方法。替代地，通過(guò)在所部屬的聲納的最大范圍之外以規(guī)則間隔將一連串這樣的反射器布置在海床上，可能校準(zhǔn)實(shí)際范圍，在該實(shí)際范圍上聲納可實(shí)際上在該特定時(shí)刻探測(cè)物體。后者可能在安全環(huán)境中是重要的，其中假設(shè)海港的入口被監(jiān)控，因?yàn)槲矬w的探測(cè)在聲納的最大范圍處是可能的，所以游泳者將花費(fèi)至少25分鐘來(lái)到達(dá)海港，如果水下探測(cè)范圍減小，在探測(cè)之前游泳者將非常接近，假設(shè)6分鐘遠(yuǎn)。在探測(cè)范圍中的這個(gè)變化產(chǎn)生在碼頭鄰區(qū)上或水中的威脅響應(yīng)團(tuán)隊(duì)之間的所有差異。在本發(fā)明中描述的類(lèi)型的反射器的特別有用的應(yīng)用是在地下塑料或其它非金屬管的制造中，特別是用于攜帶氣體的那些管，對(duì)于這些管目前沒(méi)有標(biāo)記它們的方式，且這些管只通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)來(lái)發(fā)現(xiàn)。如果當(dāng)這樣的管被鋪設(shè)時(shí)，或一旦鋪設(shè)被發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的反射器就可被掩埋在管近旁。低頻地面穿透聲波將從反射器被反射回并在表面處由聲麥克風(fēng)探測(cè)，從而指示反射器以及進(jìn)而指示管的存在。一個(gè)令人感興趣的可能性是注意到在丁基橡膠和硅彈性體中的聲波速度比在彈性較小的材料例如金屬和陶瓷中是更加溫度相關(guān)的。因此可能將由這些材料之一制成的核芯謹(jǐn)慎地調(diào)諧到其被使用的應(yīng)用。將被部署在比接近海面的水更冷的深海中的反射器可使用比在淺水中使用的彈性體密度更小的彈性體。在核芯中使用丁基橡膠或基于硅的彈性體的所有示例中，可能通過(guò)在其硫化之前將碳酸鈣添加到彈性體來(lái)增加波速。因此，如果實(shí)際上，具體的彈性體可通過(guò)改變碳酸鈣含量來(lái)優(yōu)化以用在核芯中。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在彈性體中的實(shí)際最大碳酸鈣在體積上剛剛高于30% ;在較高的容積處，碳酸鈣使聲波衰減，并使輸出明顯降低。圖19示出具有8. 8mm厚的外殼的直徑為200mm的球形聲反射器的頻率響應(yīng)。將看到，最大響應(yīng)是120HKz的頻率，但顯著的次級(jí)響應(yīng)出現(xiàn)在大約230、385、470、520、570和625KHZ處。該信息可用于鑒別如在前面的段落中描述的系統(tǒng)中的反射器的特征。通過(guò)改變壁厚度或直徑，完全不同的一組響應(yīng)將被獲得，且該信息可用于唯一地識(shí)別感興趣的反射器。圖20和21示出球形聲反射器的替代制造裝置。圖20A和20B分別示出圖20A中所示的球形反射器10的兩個(gè)半球半部分702和704。半球由25%玻璃加強(qiáng)的聚鄰苯二甲酰胺制成。在圖20C中示出反射器的核芯16，在這種情況下是RTV12的球體。核芯的直徑是如此的使得它在周?chē)鷾囟葧r(shí)比兩個(gè)半球702和704組裝在一起時(shí)的內(nèi)徑稍微大一些。小通風(fēng)孔712被設(shè)置在一個(gè)半球中，哪個(gè)半球不是關(guān)鍵的。榫舌706設(shè)置在一個(gè)半球702的輪緣708周?chē)ｉ旧?08的直立邊緣和輪緣706本身具有分布在其邊緣周?chē)亩鄠€(gè)突出物710。凹槽714被設(shè)置在另一半球704的輪緣716上，凹槽714的邊緣和輪緣716具有多個(gè)突出物718。 核芯16的RTV12最初被灌注到用于預(yù)期應(yīng)用的正確尺寸的內(nèi)部球形模具中，并被硫化。模具被過(guò)度填充，留下澆口以減小裂縫形成的機(jī)會(huì)。澆口被移除，且RTV12的模制的硫化球體被檢查缺陷，以及被放置在電冰箱中并被留下以確保它達(dá)到均勻的溫度，在該溫度下反射器被預(yù)期使用。隨后，RTV 12核芯從電冰箱中被取出并放置在一個(gè)半球中，假設(shè)704。另一半球，假設(shè)702然后被放置在核芯16上，半球702的榫舌706嚙合在另一半球704中的凹槽714中。這可在圖21B中更詳細(xì)地看到。在該示例中，榫舌和凹槽的尺寸是如此的使得在榫舌的一側(cè)和該側(cè)上的凹槽714的壁之間留下間隙722。如果半球被旋轉(zhuǎn)，則突出物710和718相互干擾。一個(gè)半球關(guān)于另一個(gè)旋轉(zhuǎn)，這使突出物710和718熔化并彼此融合，形成在榫舌708和凹槽714之間的摩擦焊接720。在榫舌和凹槽之間的容積722是松散的，填充有由于熔化而形成的熔融材料724，形成在反射器的直徑周?chē)妮^弱區(qū)域。當(dāng)核芯的溫度返回到周?chē)鷾囟葧r(shí)，核芯膨脹，將在核芯和半球之間截留的任何空氣從小通風(fēng)孔712推出。一旦核芯完全達(dá)到周?chē)鷾囟?，假設(shè)在24小時(shí)之后，通風(fēng)孔712就使用樹(shù)脂被密封。因?yàn)樵谶@種情況下核芯是彈性體，它的膨脹將確保它支撐在它表面周?chē)膬?nèi)壁外殼上，而沒(méi)有間隙。同一原理可應(yīng)用于材料的其它組合。特別有用的組合是鋁外殼和由丁基橡膠例如NASL-H862A和B252制成的彈性體核芯的組合(參考Lastinger in NRL memorandumAD733978 “四種彈性體的聲速(Speed of Sound in Four Elastomers)”)。該制造工藝與所描述的制造工藝相同，只是通風(fēng)孔712被塞有旋轉(zhuǎn)焊接在適當(dāng)位置的鋁銷(xiāo)。核芯的冷卻和使它回到周?chē)鷾囟炔⒉皇侵圃旃に囍械谋匾襟E，但發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，最小化在外殼和核芯之間的截留空氣對(duì)確保外殼和核芯之間的良好聲稱(chēng)合是合乎需要的，且由于核芯中的較小變化和在其正常制造容差內(nèi)的小尺寸，包括該步驟使因而形成的反射器較不易于有性能的變化。在圖22A和B以及23A和B中示出了替代的半球結(jié)構(gòu)。在這里，反射器10具有由兩個(gè)半球752和754形成的外殼12。半球的邊緣已經(jīng)切掉階梯756和758、朝著半球752的輪緣760的外部的階梯758、和朝著半球754的輪緣762的內(nèi)部的階梯758。當(dāng)這兩個(gè)半部分接合時(shí)，階梯756的深度大于階梯758的深度，當(dāng)半球被合攏在一起時(shí)，階梯758的較大深度形成接近于外殼的赤道的減小的厚度的圓周部分766。這兩個(gè)半球752和754通過(guò)摩擦或激光焊接而接合。為了輔助摩擦焊接，直立突出物可被設(shè)置在階梯756和758的外邊緣上以及輪緣760和762的切掉部分上。通風(fēng)孔764被包括在一個(gè)半球中。核芯被制造如在段落
到
中所述，且外殼組裝在核芯周?chē)?，以及這兩個(gè)半球通過(guò)旋轉(zhuǎn)焊接如所述接合在一起。假如水穿過(guò)外殼進(jìn)入反射器的內(nèi)部中，且在反射器的內(nèi)部和反射器的外部之間出現(xiàn)顯著的壓力差則反射器將優(yōu)先以安全的方式而不是引起爆炸地在減小厚度的內(nèi)圓周部分處減弱。
如果圖3的結(jié)構(gòu)被采用，則在圖20到23中的通風(fēng)孔712和764將由較大直徑的填充孔代替，核芯被填充且反射器被塞住，如在段落
中所述的。產(chǎn)生了圖20到23所示的結(jié)構(gòu)幫助解決的問(wèn)題。在正常情況下，本發(fā)明的聲反射器在相對(duì)適度的條件下被儲(chǔ)藏和輸送。然而，在世界上存在它們?cè)诓渴鹪诤Ｖ?或地下)前在運(yùn)輸或儲(chǔ)存中可能受到極端的熱狀況的地方。本發(fā)明所需的典型核芯材料具有比典型外殼材料高的膨脹系數(shù)，這可將相當(dāng)大的應(yīng)力施加于外殼上并可導(dǎo)致外殼破裂，或在圖3的實(shí)施方式的情況下，塞子被推走關(guān)鍵參數(shù)是穿過(guò)核芯的平均波速而不是在任何點(diǎn)處的絕對(duì)速度的實(shí)現(xiàn)使替代的核芯的結(jié)構(gòu)能夠克服這個(gè)問(wèn)題。在一個(gè)實(shí)施方式中，沒(méi)有核芯材料被放置在外殼中，而更確切地，圖20和21以及22和23中的通風(fēng)孔712和764分別保持打開(kāi)，使得當(dāng)被部署時(shí)海水可自由地進(jìn)入外殼的內(nèi)部。海水具有大約1433到ISOOms—1的聲波速，取決于其鹽度，如果外殼是黃銅或另一軟金屬例如鉛，則滿足本發(fā)明的要求的反射器因此被構(gòu)造，該反射器在操作中是牢靠的，且不容易受到水進(jìn)入或溫度膨脹所引起的問(wèn)題的影響。使用具有在直徑上稍微小于Zytel HTN51G25HSL的外殼的內(nèi)徑的預(yù)澆鑄的RTV12核芯的聲反射器，并使用如圖20A和20B所示的半球外殼，獲得了特別好的結(jié)果。核芯如在段落
到
中所述的被組裝在半球外殼構(gòu)件702和704中，而不是密封通風(fēng)孔712，通風(fēng)孔712保持打開(kāi)。當(dāng)設(shè)備在高溫時(shí)被運(yùn)輸時(shí)，核芯可在外殼內(nèi)自由地膨脹，從而避免應(yīng)力故障。當(dāng)反射器被放置在水中時(shí)，水可通過(guò)核芯和外殼內(nèi)部之間的通風(fēng)孔712進(jìn)入。到現(xiàn)在為止，核芯已收縮了一點(diǎn)以在它和外殼壁之間留下充滿水的小間隙。已發(fā)現(xiàn)，在核芯和外殼壁內(nèi)部之間的水的存在實(shí)際上改善了聲耦合以及設(shè)備的性能，所存在的水的量對(duì)核芯(水和RTV12)的平均波速產(chǎn)生非常小的差異。使用在前面的段落中描述的結(jié)構(gòu)，穿過(guò)外殼的水滲流不產(chǎn)生問(wèn)題，因?yàn)楫?dāng)反射器被帶到水面時(shí)，由于通風(fēng)孔的存在，不能構(gòu)成過(guò)量的壓力。反過(guò)來(lái)這意味著由圖21和23中的722和722表示的變?nèi)醯膱A周區(qū)域可被省去。導(dǎo)致甚至更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的替代方案包括鑄造具有中央孔、到通風(fēng)孔712或766的輸送管的核芯，并允許水到達(dá)核芯的中心而不是外圍。其它可選方案包括在核芯材料中提供小的其它空氣氣泡，以在核芯材料暴露于較高的溫度時(shí)吸收核芯材料的膨脹。
權(quán)利要求
1.一種聲反射器，包括圍繞核芯的外殼，所述外殼具有一個(gè)或多個(gè)聲窗口，入射在所述外殼的表面上的聲波通過(guò)所述聲窗口傳輸?shù)剿龊诵局校唤裹c(diǎn)，將進(jìn)入所述核芯的聲波反射回到所述聲窗口之一，其特征在于，在所述外殼中聲波傳輸?shù)乃俣扰c在所述核芯中波傳輸?shù)钠骄俣戎仍?. 5到3. 4的范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求I所述的聲反射器，其特征在于，在所述外殼中聲波傳輸?shù)乃俣扰c在所述核芯中波傳輸?shù)钠骄俣戎仍?. 74到3. 4的范圍內(nèi)，包括2. 74和3. 4。
3.如權(quán)利要求2所述的聲反射器,其特征在于,在所述外殼中聲波傳輸?shù)乃俣扰c在所述核芯中波傳輸?shù)钠骄俣戎仍?. 74到2. 86的范圍內(nèi)，包括2. 74和2. 86。
4.如權(quán)利要求3所述的聲反射器，其特征在于，所述外殼包括25%玻璃加強(qiáng)的聚鄰苯二甲酰胺，而所述核芯包括基于硅的彈性體。
5.如權(quán)利要求4所述的聲反射器，其特征在于，所述核芯包括RTV12。
6.如權(quán)利要求I所述的聲反射器，其特征在于，所述外殼包括鋁或其合金。
7.如權(quán)利要求6所述的聲反射器，其特征在于，所述核芯是丁基橡膠彈性體。
8.如任一前述權(quán)利要求所述的聲反射器，其特征在于，所述核芯是包含在體積上高達(dá)30%的碳酸鈣的基于硅或丁基橡膠的彈性體。
9.如權(quán)利要求7所述的聲反射器，其特征在于，碳酸鈣的總量被優(yōu)化成使得在所述外殼中聲波傳輸?shù)乃俣扰c在所述核芯中波傳輸?shù)钠骄俣戎仍?. 74到3. 4的范圍內(nèi)，包括2.74 和 3. 4。
10.如權(quán)利要求7所述的聲反射器，其特征在于，所述外殼包括環(huán)氧樹(shù)脂浸潰碳纖維，其中所述纖維選自包括碳纖維、芳族聚酸胺纖維、聚(對(duì)苯基苯并二惡唑)(PBO)纖維和聚乙烯纖維的組。
11.如權(quán)利要求I到10的任一項(xiàng)所述的聲反射器，其特征在于，是球形的，且其中所述外殼的厚度由所述反射響應(yīng)的期望頻率確定。
12.如權(quán)利要求11所述的聲反射器，其特征在于，其直徑在IOOmm和300mm之間，包括10Omm 和 300mm。
13.如權(quán)利要求12所述的聲反射器，其特征在于，直徑是200mm并具有8.8mm厚的外殼。
14.如權(quán)利要求12所述的聲反射器，其特征在于，直徑是100_并具有7_厚的外殼。
15.如任一前述權(quán)利要求所述的聲反射器，在多個(gè)不同的入射頻率處具有不同反射響應(yīng)。
16.如權(quán)利要求I到10的任一項(xiàng)所述的聲反射器，其特征在于，是拉長(zhǎng)圓柱體的形式。
17.如權(quán)利要求16所述的聲反射器，其特征在于，所述反射器包括充當(dāng)由拉長(zhǎng)管狀外殼(936)圍繞的所述核芯的中央棒(938)。
18.如權(quán)利要求17所述的聲反射器，其特征在于，所述聲反射器被連接到水下管段(930)。
19.如權(quán)利要求I到10的任一項(xiàng)所述的聲反射器，其特征在于，其是環(huán)形的。
20.如權(quán)利要求I到17或18的任一項(xiàng)所述的聲反射器，其特征在于，其被安裝在水下物體上，并且是沖蝕監(jiān)控器。
21.如權(quán)利要求I到10的任一項(xiàng)所述的聲反射器，其特征在于，其具有圓形橫截面，并具有在所述外殼(42)中的孔(48)，所述孔(50)在所述外殼的外部(44)上具有比內(nèi)部(22)更大的直徑，并被塞有塞子(50)。
22.如權(quán)利要求21所述的聲反射器，其特征在于，所述孔的內(nèi)徑(58)具有階梯(62)，而所述塞子(50)具有對(duì)應(yīng)的階梯(64)。
23.如權(quán)利要求22所述的聲反射器，其特征在于，其具有在獨(dú)贏的階梯(62和64)對(duì)之間的摩擦焊接(65)。
24.如權(quán)利要求21到23的任一項(xiàng)所述的聲反射器，其特征在于，所述塞子具有外部眼狀物(66，136)。
25.如權(quán)利要求I到15的任一項(xiàng)所述的聲反射器，其特征在于，所述反射器在容納裝置 中。
26.如權(quán)利要求25所述的聲反射器，其特征在于，所述容納裝置至少部分地對(duì)于感興趣的聲波是透明的。
27.如權(quán)利要求25或26所述的聲反射器，進(jìn)一步包括至少一個(gè)繩索以拴住所述容納裝置。
28.如權(quán)利要求25到27的任一項(xiàng)所述的聲反射器，其特征在于，所述容納裝置是網(wǎng)(148)。
29.如權(quán)利要求28所述的聲反射器，其特征在于，所述網(wǎng)包括單絲纖維。
30.如權(quán)利要求25到27的任一項(xiàng)所述的聲反射器，其特征在于，所述容納裝置是圓柱形籠(81)。
31.如權(quán)利要求30所述的聲反射器，其特征在于，所述籠(81)包括一對(duì)相對(duì)的裝有輻條的輪(82和92)和連接所述輪的連桿(96)以包含所述反射器，所述聲反射器(80)被布置在所述輪(82，92)和所述連桿(96)之間的容積內(nèi)。
32.如權(quán)利要求31所述的聲反射器，其特征在于，所述連桿(96)包括剛硬的擋桿。
33.如權(quán)利要求31所述的聲反射器，其特征在于，所述連桿包括單絲纖維。
34.如權(quán)利要求29或33所述的聲反射器，其特征在于，單絲纖維直徑在O.25mm和2.25mm 之間，包括 O. 25mm 和 2. 25mm。
35.如任一權(quán)利要求所述的聲反射器，通過(guò)連接裝置(152)被連接到至少一個(gè)其它聲反射器。
36.如權(quán)利要求35所述的聲反射器，其特征在于，其容納裝置通過(guò)繩、電纜或鏈被連接到至少一個(gè)其它聲反射器的容納裝置。
37.如權(quán)利要求25到36的任一項(xiàng)所述的聲反射器，其特征在于，浮力輔助物與所述容納裝置關(guān)聯(lián)。
38.如任一前述權(quán)利要求所述的聲反射器,包括圍繞核芯的外殼，其特征在于，所述外殼包括接合在一起的兩個(gè)半部分。
39.如權(quán)利要求38所述的聲反射器，其特征在于，所述外殼半部分具有在其接合點(diǎn)處對(duì)內(nèi)部壓力的減小的阻力的區(qū)域。
40.如權(quán)利要求38所述的聲反射器，其特征在于，所述反射器是球形的，而所述外殼包括兩個(gè)半球。
41.如權(quán)利要求40所述的聲反射器，其特征在于，所述兩個(gè)半球具有在其之間的焊接。
42.如權(quán)利要求41所述的聲反射器，其特征在于，所述焊接是旋轉(zhuǎn)焊接。
43.如權(quán)利要求40到42的任一項(xiàng)所述的聲反射器，其特征在于，所述外殼的半部分具有在其接合點(diǎn)處對(duì)內(nèi)部壓力的減小的阻力的區(qū)域。
44.如權(quán)利要求40到42的任一項(xiàng)所述的聲反射器,其特征在于,所述半球的一個(gè)在其邊緣上具有榫舌，而另一半球在其邊緣上具有凹槽，所述榫舌嚙合在所述凹槽中。
45.如權(quán)利要求44所述的聲反射器，其特征在于，所述榫舌是所述凹槽的寬度的一部分。
46.如權(quán)利要求44或45所述的聲反射器，其特征在于，所述邊緣、榫舌和凹槽最初具有直立的突出物。
47.如權(quán)利要求47所述的聲反射器，其特征在于，所述兩個(gè)半球之間的焊接包括來(lái)自所述突出物的熔化和凝固的材料。
48.如權(quán)利要求47所述的聲反射器，其特征在于，所述邊緣、榫舌和凹槽最初具有直立的突出物，且所述熔化和凝固的材料也在榫舌和凹槽壁之間的空間中形成。
49.如權(quán)利要求38到43的任一項(xiàng)所述的聲反射器，其特征在于，所述外殼包括兩個(gè)半球，所述兩個(gè)半球在其邊緣上具有梯狀部分，一個(gè)邊緣的梯狀部分朝著所述邊緣的外部，而另一邊緣的梯狀部分朝著所述邊緣的內(nèi)部，且所述梯狀部分在組裝的外殼中彼此重疊。
50.如權(quán)利要求38到49的任一項(xiàng)所述的聲反射器，其特征在于，所述半部分之一具有通風(fēng)孔。
51.如權(quán)利要求50所述的聲反射器，其特征在于，所述通風(fēng)孔被密封。
52.如權(quán)利要求38到51的任一項(xiàng)所述的聲反射器，其特征在于，所述外殼具有圓周弱區(qū)域。
53.如權(quán)利要求52所述的聲反射器，其特征在于，所述弱區(qū)域具有在50MP和100MP之間的故障模式。
54.如權(quán)利要求51所述的聲反射器，其特征在于，所述通風(fēng)孔未密封。
55.如權(quán)利要求54所述的聲反射器，其特征在于，所述核芯是水。
56.如權(quán)利要求55所述的聲反射器,其特征在于,所述外殼選自黃銅或鉛。
57.如權(quán)利要求50所述的聲反射器,其特征在于,所述核芯的一部分在溫和環(huán)境中是具有比外殼內(nèi)部稍微小的直徑的鑄造彈性體，以及浸潰水能夠形成所述核芯的其余部分。
58.如權(quán)利要求50所述的聲反射器，其特征在于，所述核芯的一部分是彈性體并具有中空中心，所述中空中心具有到周?chē)h(huán)境的通道，水能夠通過(guò)所述通道進(jìn)入并離開(kāi)所述中空中心。
59.如權(quán)利要求50或51所述的聲反射器，其特征在于，所述核芯合并氣泡。
60.如任一前述權(quán)利要求所述的聲反射器,其特征在于，入射在所述外殼上的所述聲波的一部分被耦合到所述外殼壁中，并在其中在所述外殼的圓周周?chē)灰龑?dǎo)到所述焦點(diǎn)，在所述焦點(diǎn)處與最初橫穿所述核芯的波在構(gòu)造上組合，組合的波通過(guò)所述核芯返回到所述外殼以在與所述入射聲波相反的方向上從所述外殼再福射。
61.—種制造包括圍繞核芯的外殼的聲反射器的方法,其特征在于,所述核芯(46)最初通過(guò)外殼(42)中的孔(48)粗略地填充有核芯材料并被允許硫化，裝滿進(jìn)一步核芯材料、并再次被允許硫化、除去過(guò)量的核芯材料、并插入塞子。
62.如權(quán)利要求61所述的制造聲反射器的方法，包括將所述塞子摩擦焊接在所述孔中的步驟。
63.一種制造聲反射器的方法，所述聲反射器是依照權(quán)利要求I的，其特征在于，所述方法包括從所述核芯周?chē)膬蓚€(gè)半部分將所述外殼接合在一起的步驟。
64.如權(quán)利要求63所述的制造球形聲反射器的方法，其特征在于，所述方法包括將兩個(gè)半球一起接合在球形核芯周?chē)?br> 65.如權(quán)利要求64所述的制造聲反射器的方法，其特征在于，所述方法附加地包括使一個(gè)半球的邊緣上的榫舌與另一半球的邊緣上的凹槽嚙合的步驟。
66.如權(quán)利要求64或65所述的制造聲反射器的方法，其特征在于，所述方法附加地包括將所述兩個(gè)半球旋轉(zhuǎn)焊接在一起的步驟。
67.如權(quán)利要求64到66的任一項(xiàng)所述的制造聲反射器的方法，其特征在于，所述方法附加地包括將在一個(gè)半球的邊緣上形成的榫舌旋轉(zhuǎn)到在另一半球的邊緣上形成的凹槽中。
68.如權(quán)利要求67所述的制造聲反射器的方法，附加地包括將所述榫舌、凹槽上的直立突出物和邊緣熔化在一起以形成所述焊接的步驟。
69.如權(quán)利要求68所述的制造聲反射器的方法，附加地包括將所述榫舌、凹槽上的直立突出物和邊緣熔化到所述榫舌和所述凹槽之間的容積中的步驟。
70.如權(quán)利要求63到69的任一項(xiàng)所述的制造聲反射器的方法，其特征在于，所述方法附加地包括將所述核芯制備為它將被部署在反射器中時(shí)的形狀和尺寸，將所述核芯放置在溫度低于核芯將被部署的溫度的位置，允許實(shí)質(zhì)上整個(gè)核芯到達(dá)所述溫度，從所述位置移除核芯，以及將它放置在所述外殼的兩個(gè)半部分之間，將所述外殼的所述兩個(gè)半部分接合在一起。
71.如權(quán)利要求70所述的制造聲反射器的方法，其特征在于，所述核芯是彈性材料，且最初被制造有比所述外殼的一段內(nèi)徑稍微大的直徑。
72.如權(quán)利要求63到71的任一項(xiàng)所述的制造聲反射器的方法，其特征在于，所述方法附加地包括允許空氣通過(guò)所述半部分之一中的通風(fēng)孔排出，以及然后密封所述通風(fēng)孔。
73.如權(quán)利要求61到63的任一項(xiàng)所述的制造聲反射器的方法，其特征在于，所述核芯最初通過(guò)外殼中的孔粗略地填充有核芯材料并被允許硫化，裝滿進(jìn)一步核芯材料、并再次被允許硫化、除去過(guò)量的核芯材料、并插入塞子。
74.如權(quán)利要求73所述的制造聲反射器的方法，包括將所述塞子摩擦焊接在所述孔中的步驟。
75.—種將至少部分地部署在水下的物體，其特征在于，所述物體具有連接到其的根據(jù)權(quán)利要求I到60的任一項(xiàng)的至少一個(gè)聲反射器。
76.—種監(jiān)控在物體周?chē)鷽_蝕的水下沖蝕的方法，包括將根據(jù)權(quán)利要求I到60的任一項(xiàng)的至少一個(gè)聲反射器連接到所述物體，以及將所述聲反射器放置在所關(guān)注的水體的水底的自然水平下，使得沖蝕可暴露所述反射器，使它能夠在探詢(xún)時(shí)由聲束探測(cè)到。
77.—種至少部分地部署在地下的物體，其特征在于，所述物體具有連接到其的根據(jù)權(quán)利要求I到60的任一項(xiàng)的至少一個(gè)聲反射器。
78.—種探測(cè)氣體管道的方法，其特征在于，所述方法包括將根據(jù)權(quán)利要求I到60的一個(gè)或多個(gè)聲反射器放置在所述氣體管道的附近上或中，處理具有聲傳輸?shù)乃龇瓷淦鳎约敖邮諒乃龇瓷淦鞣瓷涞膫鬏敗?br> 79.—種聲標(biāo)記系統(tǒng)，包括根據(jù)具有不同反射特征的根據(jù)權(quán)利要求I到60的任一項(xiàng)的至少兩個(gè)無(wú)源聲反射器。
80.如權(quán)利要求79所述的聲標(biāo)記系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述聲反射器實(shí)質(zhì)上是球形的，且至少一個(gè)球體具有與至少一個(gè)其它球體不同的橫截面。
81.如權(quán)利要求80所述的聲標(biāo)記系統(tǒng)，其特征在于，所述聲標(biāo)記系統(tǒng)包括彼此接近地放置的一組三個(gè)反射器，以及所述反射器中的兩個(gè)(214)具有相同的直徑，而第三個(gè)(216)具有不同的直徑。
82.如權(quán)利要求81所述的聲標(biāo)記系統(tǒng)，其特征在于，所述反射器與所述其它兩個(gè)反射器(214) —起安裝在三叉戟(210)上，所述第三個(gè)反射器(216)的每側(cè)具有較大的直徑。
83.如權(quán)利要求I到60的任一項(xiàng)所述的一組聲反射器，其特征在于，所述該組的每個(gè)成員(001. . 007)在一個(gè)或多個(gè)特征頻率(316，318，320)處反射，所述一個(gè)或多個(gè)特征頻率唯一地區(qū)分開(kāi)該組的一個(gè)成員與該組的其它成員。
84.如權(quán)利要求83所述的一組無(wú)源聲反射器，其特征在于，該組的每個(gè)成員是球形的，且沒(méi)有一個(gè)具有與另一個(gè)相同的直徑。
85.如權(quán)利要求I到60的任一項(xiàng)所述的一組聲反射器與關(guān)聯(lián)的探詢(xún)?cè)O(shè)備,其特征在于，該組的每個(gè)成員(001. . 007)在一個(gè)或多個(gè)特征頻率(316，318，320)處反射，且所述探詢(xún)?cè)O(shè)備選擇性地在所有所述特征頻率處傳輸聲輻射。
86.一種校準(zhǔn)聲探測(cè)器的能力以探測(cè)水中物體的方法，其特征在于，一系列聲反射器以離要校準(zhǔn)的所述探測(cè)器的增加的距離分布，處理具有聲信號(hào)的所述反射器，并識(shí)別標(biāo)記反射信號(hào)能夠探測(cè)的最大范圍的反射器。
87.一種培訓(xùn)聲納操作員的方法，其特征在于，包括將一個(gè)或多個(gè)聲反射器部署在所述操作員將被培訓(xùn)的范圍內(nèi)的步驟，每個(gè)所述聲反射器是依照權(quán)利要求I到60的任一項(xiàng)的。
88.—種放置多個(gè)聲反射器的方法，其特征在于，包括將根據(jù)權(quán)利要求I到60的任一項(xiàng)的多個(gè)聲反射器放在水體中的步驟。
89.如權(quán)利要求88所述的放置多個(gè)聲反射器的方法，附加地包括使用拖曳式聲納來(lái)探測(cè)所述一個(gè)或多個(gè)聲反射器的步驟。
90.一種減少船的聲信號(hào)的方法，其特征在于，所述方法包括將多個(gè)無(wú)源聲反射器部署在所述船的附近的步驟，每個(gè)反射器是如權(quán)利要求I到60的任一項(xiàng)所述的反射器。
全文摘要
聲反射器(10)包括圍繞核芯(16)的外殼(12)，所述外殼(12)能夠?qū)⑷肷湓谕鈿?12)的表面上的聲波傳輸?shù)胶诵?16)中，以被聚焦并從位于入射區(qū)域?qū)γ娴耐鈿?12)的區(qū)域反射，以便提供來(lái)自反射器(10)的反射聲信號(hào)輸出，具有核芯(16)，其中外殼(12)相對(duì)于核心(16)形成所需尺寸，使得入射在外殼壁上的聲波的一部分被耦合到外殼(12)中并在其中被引導(dǎo)到外殼(12)的圓周周?chē)?，且然后被再輻射以在?gòu)造上與所述反射聲信號(hào)輸出組合，以便提供增強(qiáng)的反射聲信號(hào)輸出。在外殼中聲波傳輸?shù)乃俣扰c在核芯中波傳輸?shù)钠骄俣戎葍?yōu)選地在2.74到3.4的范圍內(nèi)，包括2.74和3.4，且最佳結(jié)果在2.74到2.86的范圍內(nèi)，包括2.74和2.86。
文檔編號(hào)G10K11/20GK102625945SQ201080043444
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月29日
發(fā)明者卡爾·彼得·蒂爾特曼, 卡爾·鄧肯·霍姆斯, 安德魯·馬爾科姆·塔洛克 申請(qǐng)人:海底資產(chǎn)定位科技有限公司