專利名稱：彎張發(fā)射機(jī)的殼體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種供彎張發(fā)射機(jī)，也就是供用作高強(qiáng)度聲源的裝置之用的殼體的特例。這種發(fā)射機(jī)的一種典型應(yīng)用場合是作為稱之謂聲吶的即，在水下發(fā)出聲波的發(fā)射機(jī)，這種聲波在其反射之后可被各種類型的水聽器所監(jiān)測(cè)。借助于這類反射波，可探測(cè)某一寬廣范圍內(nèi)的物體，從而可獲得有關(guān)海床底下的地殼之構(gòu)成方面的知識(shí)。
除了以專利說明書，論文，產(chǎn)品樣本等形式之外，還有大量各種各樣的出版物中都對(duì)彎張型發(fā)射機(jī)作了說明。這類出版物的實(shí)例是US4，420826，US4764907，WO86/03888，WO87/05772及其它出版物，例如，防御系統(tǒng)述評(píng)(DEFENCESYSTEMREVIEW)1984年11月，第50-54頁和EDO公司的產(chǎn)品樣本(猶太州，鹽湖城)。所有這些出版物中都重復(fù)的一個(gè)主題是殼體呈圓筒狀并有多半為橢圓形的橫截面。該發(fā)射機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件總是置于圍繞該橢園橫截面之長軸的中心部位。就驅(qū)動(dòng)元件至殼體的固定而言，在大多數(shù)設(shè)計(jì)中，是使殼體在長軸兩端構(gòu)成一個(gè)垂直于長軸的平表面。各種不同殼體的設(shè)計(jì)彼此間的區(qū)別在某種程度上是在該殼體外觀在長軸兩端部區(qū)域的形狀。不過，按WO86/03888所述一個(gè)最普遍的特點(diǎn)在于“與殼體長軸關(guān)聯(lián)的彎張殼體的兩端具有全圓角曲率(fullradiuscurvature)。
然而，根據(jù)本領(lǐng)域現(xiàn)狀，所有殼體設(shè)計(jì)的公共特性在于在端部區(qū)之間的殼體壁厚是恒定的。
這類發(fā)射機(jī)的主要目的是為了在驅(qū)動(dòng)元件被激勵(lì)時(shí)能獲得殼體振動(dòng)的盡可能大的振幅或者說，獲得盡可能大的振蕩位移。在這點(diǎn)上，對(duì)橢園橫截面面積之形狀的選擇是極其重要的?？勺⒁鈾E園之長軸對(duì)短軸之比往往選成2∶1。完全根據(jù)帶均勻厚度之殼體性能以及其它部件的形狀，若借助驅(qū)動(dòng)元件使長軸長度獲得某種程度變化時(shí)，則其短軸長度之變化將大至2至4倍。
可以證明一臺(tái)在水下操作的彎張發(fā)射機(jī)，在具有厚度均勻平滑的殼體情況下，會(huì)很明顯地出現(xiàn)對(duì)應(yīng)于第一和第二基本振動(dòng)模式的諧振。就這兩次諧振之間的頻率而言，這兩種振動(dòng)方式是同時(shí)被激發(fā)的。還可論證由于這兩種振動(dòng)彼此相移180°，對(duì)應(yīng)于這兩種基本模式的頻率之間的某一頻帶內(nèi)會(huì)發(fā)生相消性干擾。這意味著這一頻帶范圍內(nèi)的輻射聲效應(yīng)(radiatingsoundeffect)是相當(dāng)?shù)偷摹?br> 本發(fā)明包括殼體的兩端部之間，橢園橫截面之長軸上的一個(gè)特殊實(shí)施例。該實(shí)施例給出了更平坦的頻率響應(yīng)，因?yàn)榈诙駝?dòng)模式之頻率是向上移的，又因?yàn)榈谝缓偷诙菊駝?dòng)模式之間的相消性干擾被減弱。根據(jù)本發(fā)明的殼體的工作原理是其自由彎曲度被限制在兩端部各側(cè)窄小的彎曲區(qū)和殼體凸部中央，也就是橢園橫截面的短軸處。這使得第二基本振動(dòng)模式的基本外形的變化方式致使第一和第二基本振動(dòng)模式中的對(duì)應(yīng)位移有相同的符號(hào)。這意味著在對(duì)應(yīng)于第一和第二基本振動(dòng)模式的頻率間的提到過的頻帶范圍內(nèi)，輻射聲效應(yīng)將不象在具有均勻厚度的殼體端部之間那樣明顯地被減小。
為將殼體振動(dòng)限制在上述區(qū)域，現(xiàn)有將幾種不同的方法。最簡單的方法是沿著除了要求應(yīng)予彎曲的那些點(diǎn)以外的殼體凸部，在其他為均勻厚度的情況下去硬化殼體。獲得這種硬化區(qū)的一個(gè)適宜方法可為沿殼體和垂直于其上面提到過的端部方向，設(shè)置呈凹槽形的加厚區(qū)。這些凹槽，例如，可通過埋置鋼筋條(reinforcementstrips)或通過將殼體纏繞在設(shè)置有適當(dāng)圖樣的模板上而實(shí)現(xiàn)。該硬化區(qū)還可通過適當(dāng)采用具不同硬度性能的材料而獲得。
若將這些彎曲區(qū)做成非常短并易于彎曲，則也能獲得如上述的相同效果。實(shí)際上，這可借助鉸鏈，諸如滑動(dòng)軸承之類的機(jī)械軸承等形式的分立部件形成該彎曲區(qū)來實(shí)現(xiàn)。


圖1表示一個(gè)均勻厚度的殼體和根據(jù)本發(fā)明成形的殼體之基本振動(dòng)模式。
圖2表示均勻厚度殼體以及本發(fā)明殼體的第二基本振動(dòng)模式。
圖3表示一個(gè)殼體分成的不同區(qū)域。
圖1和2主要表示所設(shè)計(jì)帶有近似橢園橫截面的園筒形殼體的一個(gè)彎張發(fā)射機(jī)的第一和第二基本振動(dòng)模式。
由圖1可清楚地見到當(dāng)具有端部區(qū)2和3的殼體1沿橢園長軸方向受力時(shí)，該殼體的基本振動(dòng)模式。此時(shí)，殼體在實(shí)線與虛線之間振動(dòng)。對(duì)該基本振動(dòng)模式而言，具有均勻厚度的殼體與在第二振動(dòng)模式的凸部區(qū)內(nèi)，各側(cè)的端部區(qū)設(shè)置硬化區(qū)的殼體，其本身形狀是相同的。可注意當(dāng)殼體設(shè)有這些硬化區(qū)時(shí)，該基本振動(dòng)模式的諧振頻率的邊緣偏差(marginalbending)。
從圖2可清楚看到作為本發(fā)明的一個(gè)結(jié)果的增大了的凈位移。具均勻厚度的殼體的第二基本振動(dòng)模式由實(shí)線示出，而各側(cè)端部區(qū)的凸部區(qū)內(nèi)具有硬化區(qū)的殼體之第二基本振動(dòng)模式由端部區(qū)之間的虛線示出。該第二基本振動(dòng)波模是以通常方式重疊在基本振動(dòng)波模上。對(duì)第二基本振動(dòng)波模而言，在從具有均勻厚度之殼體到具有硬化凸部殼體的過渡期間，也發(fā)生諧振頻率的某種程度的增大。
為更詳盡地定義本發(fā)明，可將圖3作為起點(diǎn)，該圖示出如何將殼體周邊分成具不同功能的若干區(qū)域。上面提到的端部區(qū)“a”位于長軸的兩端。端粱(endbeam)4和5被固定在殼體內(nèi)部的端部區(qū)，驅(qū)動(dòng)部件(未示出)被連到這些端粱。殼體從端部區(qū)變化到具有較大柔性的彎曲區(qū)“b”。然后，這些區(qū)又變化到硬化區(qū)“C”，該區(qū)在圍繞第二基本振動(dòng)波模的凸部的中心部位的殼體較硬。在各側(cè)的兩個(gè)“C”區(qū)之間接近橢園模截面的短軸處，也形成了具有較大柔性的彎曲區(qū)“d”。這意味著可將殼體之周長S描繪成S＝2a+4b+4c+2d＝2a+2R其中R構(gòu)成殼體可動(dòng)部分之一半。
為了獲得所需振動(dòng)特性，應(yīng)遵循下列不等式0＜b＜0.25R0.005R＜C＜0.5R0＜d＜0.25R由圖3還清楚看到準(zhǔn)確定義本發(fā)明的另一種方式?！癓”表明橢園橫截面的長軸之長度。由于殼體的端部區(qū)被固定到端粱，能自由活動(dòng)的那部分殼體在長軸上的投影F將為“L”減去端粱在長軸上的投影“e”之兩倍，也就是說，F(xiàn)＝L-2e因此，第二振動(dòng)波模之凸部以及該加厚部分的中點(diǎn)也將位于殼體上離近似橢園橫截面短軸相當(dāng)于F/4的距離處。
為避免彎曲區(qū)與加厚區(qū)之間的轉(zhuǎn)換躍變成為斷裂的象征，該瞬態(tài)躍變被減緩了。
權(quán)利要求
1.彎張發(fā)射機(jī)的殼體(1)，該殼體具有近似橢園橫截面的園筒狀，位于圍繞橢園橫截面之長軸中央的該彎張發(fā)射機(jī)之驅(qū)動(dòng)元件被連接到固定于殼體端部區(qū)(2，3)內(nèi)側(cè)的端梁(4，5)，本發(fā)明的特征在于所述端部區(qū)之間的殼體被加工成既有易彎區(qū)(b，d)，又有硬化區(qū)(c)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的彎張發(fā)射機(jī)之殼體(1)，其特征在于所述殼體被加工成在鄰接硬化區(qū)(c)的端部區(qū)之間的殼體部分和圍繞近似橢園橫截面之短軸(d)的中部區(qū)內(nèi)的殼體部分均被構(gòu)造成易彎區(qū)，在兩端部區(qū)之間，位于易彎區(qū)之間的殼體部分(c)被構(gòu)成硬化區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的彎張發(fā)射機(jī)的殼體(1)，其特征在于所述易彎區(qū)(b，d)，被加工成具有比所述硬化區(qū)(c)較薄的殼體厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎張發(fā)射機(jī)之殼體(1)，其特征在于所述易彎區(qū)內(nèi)殼體材料具有比所述硬化區(qū)中材料較軟的硬度特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述彎張發(fā)射機(jī)之殼體(1)，其特征在于所述易彎區(qū)是借助于鉸鏈構(gòu)成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎張發(fā)射機(jī)之殼體(1)，其特征在于所述易彎區(qū)是借助于機(jī)械軸承形成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的所述彎張發(fā)射機(jī)之殼體，其特征在于在端部區(qū)之間有已知?dú)んw長度“R”情況下，則易彎區(qū)(b，d)具有按0＜b，c＜0.25R的殼體長度，同時(shí)硬化區(qū)(c)具有遵循0.05s＜c＜0.5R的殼體長度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的所述彎張發(fā)射機(jī)之殼體(1)，其特征在于所述硬化區(qū)(c)的中點(diǎn)位于距離近似橢園橫截面之短軸，相當(dāng)于1/4端部區(qū)之間之殼體部分在長軸上的投影長度的位置。
全文摘要
一種彎張發(fā)射機(jī)殼體(1)，該殼體有一近似橢圓橫截面的圓筒形，置于橢圓橫截面長軸周圍的中心部位的該彎張發(fā)射機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件被連到固定于殼體端部區(qū)(2，3)中的端梁(4，5)，在端部區(qū)之間的殼體被加工成易彎區(qū)(b，d)和硬化區(qū)(c)。
文檔編號(hào)G10K9/12GK1073568SQ9211259
公開日1993年6月23日 申請(qǐng)日期1992年10月24日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月28日
發(fā)明者G·恩格達(dá)爾, G·莫隆, R·鄧格漢 申請(qǐng)人:Abb.原子有限公司