一種模塊化固體線列陣的制作方法

本發(fā)明屬于水下固體線列陣制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可用于測(cè)量水下目標(biāo)信號(hào)的拖曳于艦船尾部的固體線列陣，特別是涉及一種適合大規(guī)模高效生產(chǎn)的易維修的固體線列陣。

背景技術(shù)：

遠(yuǎn)海目標(biāo)探測(cè)、艦載拖曳線列陣聲納探潛以及海洋石油勘探地震數(shù)據(jù)采集等情況下，都會(huì)在艦船或勘探船的尾部拖曳一條細(xì)長(zhǎng)的陣體，用于采集水下聲波或磁場(chǎng)等目標(biāo)信息，這種陣體一般被稱為拖曳線列陣。

傳統(tǒng)的拖曳線列陣是在管內(nèi)充填液體或凝膠的充液陣(這種液體大多是為陣體提供浮力的煤油或蓖麻油)，又叫充油式或充膠式線列陣，目前我國(guó)的艦載拖曳聲納用的就是此種類型的線列陣。這種線列陣的缺點(diǎn)在于環(huán)保性差，刺破管皮之后，充填油體流入海洋將造成海洋污染，另外，管皮與液體或膠體的耦合，使其中的水聽器不可避免的會(huì)受到振動(dòng)膨脹波與彈性波的影響，增加水聽器振動(dòng)噪聲。國(guó)際海洋公約已經(jīng)明確規(guī)定，海上油氣勘探限制使用充油線列陣，國(guó)外先進(jìn)國(guó)家正在進(jìn)行從液體線列陣轉(zhuǎn)向固體線列陣的更新?lián)Q代。

我國(guó)的固體線列陣首次出現(xiàn)是由中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七六〇研究所制作，并于2010年公開了國(guó)防專利《一種用于水下艦艇聲學(xué)測(cè)量的澆注式固體直線陣》，專利號(hào)ZL200710081564.2，涉及的固體線列陣是在長(zhǎng)的固定模具中用聚胺脂材料直接澆注成陣，成陣長(zhǎng)度受到模具的限制，其模具及工作臺(tái)長(zhǎng)30m，最長(zhǎng)只能生產(chǎn)30m長(zhǎng)的陣體。對(duì)于較長(zhǎng)的固體陣必須分段制作，中間還需經(jīng)過兩到三天的澆注固化過程，不能連續(xù)生產(chǎn)，效率較低，且因?yàn)槠錆沧⒊梢惑w， 維修性不佳。若固體線列陣的長(zhǎng)度要求在幾百米以上時(shí)，生產(chǎn)這種固體線列陣就變得異常艱難。

近年來，國(guó)防軍工領(lǐng)域?qū)λ碌皖l以及甚低頻信號(hào)的獲取需求日益突出，水下線列陣在向著幾百米甚至幾千米長(zhǎng)的超長(zhǎng)陣方向發(fā)展，這對(duì)固體線列陣的成型提出了全新的挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種適合大規(guī)模高效生產(chǎn)的易維修的模塊化固體線列陣，用于拖曳在艦船尾部測(cè)量水下目標(biāo)信號(hào)，也可以用于漂浮海水中或沉到海底等靜態(tài)測(cè)量情況。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種模塊化固體線列陣，包括：沿徑向由內(nèi)而外依次是過路線纜、抗拉纖維層、傳輸導(dǎo)線、內(nèi)護(hù)套、浮力層、外護(hù)套；沿長(zhǎng)度方向還包括水聽器模塊、電路模塊、水密連接器和加強(qiáng)護(hù)套。所述浮力層沿著長(zhǎng)度方向在固定位置被所述傳感器模塊和電路模塊代替；所述水聽器模塊和電路模塊的橫截面尺寸與所述浮力層的橫截面尺寸相同；所述水聽器模塊與所述電路模塊的引線，穿過所述內(nèi)護(hù)套，與所述傳輸導(dǎo)線對(duì)應(yīng)連接；所述傳輸導(dǎo)線與所述抗拉纖維層中的纖維與陣體兩端的所述水密連接器連接。

所述傳感器模塊的位置，由被測(cè)目標(biāo)信號(hào)的特性決定，不同的測(cè)量目標(biāo)選擇的傳感器間距不同，本發(fā)明不對(duì)傳感器的種類、數(shù)量與間距進(jìn)行限制。

所述電路模塊的位置，與傳感器的種類、數(shù)量以及電路的特性有關(guān)，本發(fā)明不對(duì)電路模塊的種類、數(shù)量與間距進(jìn)行限制。

所述過路線纜，是指不與所述水聽器模塊和電路模塊連接的導(dǎo)線，在雙絞或螺旋排列后，利用橡膠或塑料材料包覆成圓柱體，形成的線纜；

所述抗拉纖維層，位于所述過路線纜的外側(cè)，由沿徑向分層排列的纖維組成，分層的層數(shù)根據(jù)纖維特性與陣體抗拉指標(biāo)計(jì)算求得，在最外層纖維上包覆一層橡膠或塑料形成圓柱體，所述抗拉纖維層的兩端分別固定在所述水密連接器上。

所述傳輸導(dǎo)線，包括不同顏色的導(dǎo)線，所述傳輸導(dǎo)線的數(shù)量與所述水聽器模塊和所述電路模塊的數(shù)量與特點(diǎn)有關(guān)，本發(fā)明不對(duì)導(dǎo)線的數(shù)量進(jìn)行限制；所述傳輸導(dǎo)線螺旋纏繞在所述抗拉纖維層上。

所述內(nèi)護(hù)套，是指在所述傳輸導(dǎo)線上包覆一層橡膠或塑料形成圓柱體螺旋纏繞在所述抗拉纖維層上，包覆在內(nèi)護(hù)套內(nèi)。

所述浮力層，是指在所述內(nèi)護(hù)套外包覆一層閉孔發(fā)泡材料，所述閉孔發(fā)泡材料為高分子材料的發(fā)泡，可以是聚乙烯發(fā)泡、聚丙烯發(fā)泡、聚氨酯發(fā)泡或者其他高分子材料發(fā)泡，通過選擇不同密度的材料可以調(diào)節(jié)固體線列陣的整體浮力，使得固體線列陣的密度滿足漂浮、中性或沉底等要求。

所述外護(hù)套，是指在所述浮力層之外包覆一層高分子護(hù)套，所述高分子護(hù)套可以是聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯及其他高分子材料，為固體線列陣內(nèi)部元件提供機(jī)械防護(hù)。

所述加強(qiáng)護(hù)套，是指在所述水密連接器與段內(nèi)導(dǎo)線和抗拉纖維連接的部位，擠出填充包覆的一層高分子護(hù)套，所述高分子護(hù)套可以是聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯及其他高分子材料。

多條模塊化固體線列陣可以通過所述水密連接器連接而成更長(zhǎng)的模塊化固體線列陣。

本發(fā)明的固體線列陣具有很高的可靠性和易維修性，可以大批量高效率生產(chǎn)，傳感器嵌入靈活性強(qiáng)，可以嵌入磁場(chǎng)、電場(chǎng)、壓力等多種傳感器模塊而不 影響陣體制作，陣體密度調(diào)整靈活方便，環(huán)保無污染，適合大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用，具有極大的功能擴(kuò)展空間，能夠滿足艦載聲納或海洋勘探等領(lǐng)域的低頻或甚低頻超長(zhǎng)拖曳線列陣的需求。

附圖說明

圖1是模塊化固體線列陣的徑向結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是模塊化固體線列陣的長(zhǎng)度方向結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1過路線纜；2抗拉纖維層；3傳輸導(dǎo)線；4內(nèi)護(hù)套；5外護(hù)套；6浮力層；7傳感器模塊；8電路模塊；9水密連接器；10模塊化固體線列陣；11加強(qiáng)護(hù)套。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但該實(shí)施例不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本實(shí)施方式中，制作的固體線列陣長(zhǎng)度為1000米，設(shè)計(jì)由5條200米陣互相連接而成，陣體總密度設(shè)計(jì)為1g/cm³,陣體橫截面為圓形、外徑80mm。

如圖1所示，固體線列陣制作過程如下：

(1)在1200米長(zhǎng)的雙絞通信傳輸線外擠出包覆一層聚乙烯形成圓柱體的過路線纜1，直徑為10mm；

(2)將經(jīng)過應(yīng)力釋放的芳綸纖維，兩端施加預(yù)緊拉力，分三層纏繞包覆在過路線纜1上，在最外層纖維上，擠出包覆一層聚乙烯形成圓環(huán)形截面的抗拉纖維層2，外圓直徑為25mm；

(3)將傳輸導(dǎo)線3螺旋纏繞在抗拉纖維層2上，并在傳輸導(dǎo)線3上擠出 包覆一層聚氨酯形成透明的內(nèi)護(hù)套4，圓柱體外圓直徑為40mm；

(4)選擇密度為ρ的聚氨酯作為外護(hù)套5的制作材料；

(5)稱量已包覆內(nèi)護(hù)套4的圓柱體的重量，根據(jù)外護(hù)套5的密度ρ與陣體總密度，計(jì)算得到發(fā)泡層的密度M；

(6)在內(nèi)護(hù)套4上，連續(xù)擠出聚氨酯發(fā)泡材料，形成密度M的圓環(huán)形截面的閉孔發(fā)泡，作為浮力層6，外圓直徑為70mm；

(7)如圖2所示，按照測(cè)試需要選擇位置環(huán)切浮力層6，共嵌入40個(gè)水聽器模塊7和10個(gè)電路模塊8，在環(huán)切位置處穿破內(nèi)護(hù)套4，將每個(gè)水聽器模塊7與電路模塊8的引線與傳輸導(dǎo)線3焊接連接；

(9)擠出包覆外護(hù)套5形成陣體，外徑為80mm；

(10)將陣體分割成5段，每段240米，在每段兩端各環(huán)切掉20米的內(nèi)護(hù)套4、外護(hù)套5與浮力層6，將傳輸導(dǎo)線3和抗拉纖維都連接到水密連接器9上，形成5條200米長(zhǎng)的模塊化固體線列陣10；

(11)將水密連接器9連接處擠出包覆與外護(hù)套5相同性質(zhì)的聚氨酯橡膠，形成加強(qiáng)護(hù)套11；

(12)將5條模塊化固體線列陣10，通過水密連接器9連接在一起，1000米模塊化固體線列陣制作完成。