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申请/专利权人：中国船舶重工集团公司第七一九研究所

摘要：本发明公开了一种救生用水声示位信标，包括水声示位信标耐压壳体4和收发一体换能器1，水声示位信标耐压壳体4一端通过基座与耐压壳体固定连接，另一端通过水密连接器2与所述收发一体换能器1连接，水声示位信标耐压壳体4内部设有电路模块5，自主能源模块6设于水声示位信标耐压壳体4一侧，并通过第一水密插接件7与电路模块5实现电连接；应急双向语音模块8，其与所述电路模块2连接。本发明的信标，在发生应急情况等待外部救援力量时，由该信标进行主动或被动水声示位，在水面救援力量抵达通过外部激活信号转换为双向语音通信功能，实现水面端救援力量与艇内的双向语音通信。

主权项：1.一种救生用水声示位信标，设于潜艇耐压壳体与轻外壳体之间，其特征在于，该信标包括：水声示位信标耐压壳体4和收发一体换能器1，所述水声示位信标耐压壳体4一端通过基座与耐压壳体固定连接，另一端通过水密连接器2与所述收发一体换能器1连接，且所述收发一体换能器1通过共形可拆板与轻外壳体实现可拆卸连接；水声示位信标耐压壳体4内部设有电路模块5，自主能源模块6设于水声示位信标耐压壳体4一侧，并通过第一水密插接件7与电路模块5实现电连接；以及，应急双向语音模块8，其与所述电路模块5连接，便于在应急情况下，通过所述收发一体换能器1实现电信号与声信号的双向转换，并与水声寻位装置及通信装置配合，实现通信和定位；所述水声示位信标耐压壳体4采用钛合金圆柱状筒体耐压结构，一体化机加成型；所述收发一体换能器1为相互独立的两套高、低频换能器，两个换能器均为拼镶压电陶瓷圆环，放入橡皮囊内；低频换能器最大发射电压响应频率与主动发声频率相对应，高频换能器工作频率与应答发声及水声通信频率相对应；所述水声示位信标耐压壳体4顶部设有水声示位信标壳体封头3，并通过螺钉实现固定连接；所述水声示位信标壳体封头3与水声示位信标耐压壳体4连接转角处设有第一O型密封圈10；所述水声示位信标壳体封头3与水声示位信标耐压壳体4对接面设有第二O型密封圈11；所述自主能源模块6包括自主能源模块耐压壳体603及设于其顶部的自主能源模块壳体封头601，二者通过螺栓实现固定连接，并通过第三O型密封圈608和第四O型密封圈609实现水密封。

全文数据：一种救生用水声示位信标技术领域本发明属于水声通信技术领域，更具体地，涉及一种救生用水声示位信标。背景技术潜艇在单独执行任务时，经常要与外界隔绝较长时间，在应急情况下需要与岸上沟通，就必须上浮以便把天线伸出水面，从而增加了暴露自身位置的风险；为此，可采用由潜艇释放水声通信浮标作为潜艇与无线电网络之间的通信联络节点的方法以规避所述风险。传统的救生方法通过信标释放装置将信标与艇体分离发射信号，并与岸基或海水通信装置进行信息交互，实现救急救援。专利文献CN207889941U公开了一种水声通信浮标用释放装置，包括释放支撑结构以及位于其中的减速电机、电机支杆、联轴器、压板、释放轴、滚珠轴承、滚针轴承，还包括导程杆和密封结构。所述装置的释放支撑结构顶端与水声通信浮标底部连接，底端通过释放轴的释放连接端和导程杆与所需释放装置刚性连接。当减速电机接收到释放信号后，减速电机驱动轴转动带动释放轴转动，释放轴的释放连接端转动释放所需释放装置，并通过导程杆防止所需释放装置自身的转动，使所需释放装置从水声通信浮标上释放到外部环境中。所述装置为水声通信浮标在需要与所需释放装置需要刚性连接和释放的环境中使用提供了可能。但采用这种水声信标释放装置存在一些不足或缺陷：1这种信标释放装置在应急情况下，需要操作释放装置实现浮标的释放后再将信号传递出去，耗时长，效率低；2这种求救信号的发送方式，难以实现信号的双向传输，与外界的救援信号通信不便，不利于潜艇在应急情况下及时实现求救。发明内容针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种救生用水声示位信标，其通过控制主机控制收发一体换能器实现电信号与声信号的双向转换，在发生应急情况等待外部救援力量时，由该信标进行主动或被动水声示位，在水面救援力量抵达通过外部激活信号转换为双向语音通信功能，实现水面端救援力量与艇内的双向语音通信，可大大提高救生效率和可能性，提高了潜艇等潜水器的安全性。为了实现上述目的，本发明提供一种救生用水声示位信标，设于潜艇耐压壳体与轻外壳体之间，该信标包括：水声示位信标耐压壳体和收发一体换能器，所述水声示位信标耐压壳体一端通过基座与耐压壳体固定连接，另一端通过水密连接器与所述收发一体换能器连接，且所述收发一体换能器通过共形可拆板与轻外壳体实现可拆卸连接；水声示位信标耐压壳体内部设有电路模块，自主能源模块设于水声示位信标耐压壳体一侧，并通过第一水密插接件与电路模块实现电连接；以及，应急双向语音模块，其与所述电路模块连接，便于在应急情况下，通过所述收发一体换能器实现电信号与声信号的双向转换，并与水声寻位装置及通信装置配合，实现通信和定位。进一步地，所述水声示位信标耐压壳体顶部设有水声示位信标壳体封头，并通过螺钉实现固定连接；所述水声示位信标壳体封头与水声示位信标耐压壳体连接转角处设有第一O型密封圈；所述水声示位信标壳体封头与水声示位信标耐压壳体对接面设有第二O型密封圈。进一步地，所述水声示位信标耐压壳体一侧顶部设有第二水密插接件，该第二水密插接件外侧设有第二保护罩。进一步地，所述水声示位信标耐压壳体采用钛合金圆柱状筒体耐压结构，一体化机加成型。进一步地，所述收发一体换能器为相互独立的两套高、低频换能器，两个换能器均为拼镶压电陶瓷圆环，放入橡皮囊内。进一步地，所述水密连接器外部设有第一保护罩；进一步地，所述自主能源模块包括自主能源模块耐压壳体及设于其顶部的自主能源模块壳体封头，二者通过螺栓实现固定连接，并通过第三O型密封圈和第四O型密封圈实现水密封。进一步地，所述自主能源模块耐压壳体内侧底部设有减振机构；该减振机构底部为半球形结构，与自主能源模块耐压壳体内壁结构相匹配，其顶部设有减振板。进一步地，所述自主能源模块耐压壳体内部设有电池组及自主能源模块主控板。进一步地，所述自主能源模块耐压壳体一侧设有第三水密插接件，其外侧设有第三保护罩。总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1.本发明的主被动水声示位信标，与传统释放信标发送求救信号方式不同，其通过控制主机控制收发一体换能器实现电信号与声信号的双向转换，在发生应急情况等待外部救援力量时，由该信标进行主动或被动水声示位，在水面救援力量抵达通过外部激活信号转换为双向语音通信功能，实现水面端救援力量与艇内的双向语音通信，可大大提高救生效率和可能性，提高了潜艇等潜水器的安全性。2.本发明的主被动水声示位信标，采用两个独立收发一体换能器均为拼镶压电陶瓷圆环，放入橡皮囊内，橡皮囊内部充油，配有压力平衡装置，可采用层叠或并排两种布置方式，可兼顾主动发声和示位应答频率段各频点性能。3.本发明的主被动水声示位信标，水声示位信标耐压壳体采用钛合金圆柱状筒体耐压结构，一体化机加成型，没有焊接结构，环形基座同时作为加强肋骨，顶部端盖和圆筒凸缘上开孔安装水密连接器，设计深度7000米，平板封头法兰安装电池组件，底部及侧壁间隙填充减振材料。4.本发明的主被动水声示位信标，自主能源模块设于水声示位信标耐压壳体一侧，并通过第一水密插接件与电路模块实现电连接。水声示位信标自带耐压自主能源模块供电，可为水声示位信标提供Y个月主动发声、Z个月应答待机发声电量。5.本发明的主被动水声示位信标，在水声示位信标壳体封头与水声示位信标耐压壳体连接转角处设有第一O型密封圈，同时二者对接处还设有第二O型密封圈，从而实现水声示位信标耐压壳体的水密。6.本发明的主被动水声示位信标，自主能源耐压壳体采用钛合金耐压结构，一体化机加成型，没有焊接结构，环形基座同时作为加强肋骨，设计深度7000米，封头法兰安装电池组件，底部及侧壁间隙填充减振材料，实现对电池组的减振，避免电池组因设备振动而损坏。附图说明图1为本发明实施例一种救生用水声示位信标组成部分示意图；图2为本发明实施例一种救生用水声示位信标结构示意图；图3为本发明实施例一种救生用水声示位信标耐压壳内结构示意图；图4为本发明实施例中自主能源模块结构示意图；图5为本发明实施例中自主能源模块电路示意图。在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-收发一体换能器、2-水密连接器、3-水声示位信标壳体封头、4-水声示位信标耐压壳体、5-电路模块、6-自主能源模块、7-第一水密插接件、8-应急双向语音模块、9-水声示位主机、10-第一O型密封圈、11-第二O型密封圈、12-第二水密插接件、13-第二保护罩、14-第一保护罩；601-自主能源模块壳体封头、602-减振板、603-自主能源模块耐压壳体、604-减振机构、605-电池组、606-第三水密插接件、607-第三保护罩、608-第三O型密封圈、609-第四O型密封圈、610-自主能源模块主控板。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。为了解决传统水声通信浮标在释放及收发求救信号过程中存在耗时长，浮标存储及释放操作不便及以及设备故障等问题，如图1-图4所示，本发明实施例提供一种救生用水声示位信标，该信标设于潜艇耐压壳体与轻外壳体之间，一端通过基座与潜艇耐压壳体固定连接，另一端通过拱形可拆板与所述轻外壳体实现可拆卸连接。与传统释放信标发送求救信号方式不同，其通过控制主机控制收发一体换能器实现电信号与声信号的双向转换，在发生应急情况时实现水面端救援力量与艇内的双向语音通信，可大大提高救生效率和可能性，提高了潜艇等潜水器的安全性。具体而言，如图1所示，该水声示位信标主要包括收发一体换能器1、电路模块2、应急双向语音模块8、水声示位信标耐压壳体4以及自主能源模块6。应急双向语音模块8，其与所述电路模块2连接，便于在应急情况下，通过电路模块2与所述收发一体换能器1配合实现电信号与声信号的双向转换，如图2所示，水声示位信标耐压壳体4，底部通过基座与潜艇的耐压壳体连接，另一端通过水密连接器与收发一体换能器1连接后，与轻外壳体连接，该轻外壳体由透声材料制备而成，便于收发一体换能器1收发声信号。水声示位信标采用埋入式设计，与搭载平台外形线性融合，不影响搭载平台线形。收发一体换能器1主要用于实现电声转换，即将援救力量水面寻位指令声信号或通信声信号转换成电信号；将水声示位信标示位电信号或者通信电信号转换成声信号。根据国际通用搜救频率要求、语音通信功能对换能器最小带宽要求、信标工作深度对换能器耐压的要求、总体安装和使用对换能器指向性及物理特性的要求、作用距离对声功率的要求、功放及译码电路对换能器发射电压响应和接收灵敏度的要求等，确定换能器为收发一体形式。对于可在深海条件下工作的换能器，为能承受较高的静水压力，常见的换能器型式有充油式、溢流式、采用压力补偿结构等。其中充油式圆环换能器在换能器的内部充入填充油，随着外界压力的升高内部填充油受压产生相应的内压，达到内外压力平衡，从而使换能器能够工作在高静压条件下。其同时还具有水平无指向性的特点，通过合理设计陶瓷圆环的直径、高度等尺寸，可在垂直方向获得宽波束的指向性，即为半空间指向性换能器，比较适宜本系统采用。此外，采用单一换能器不能完全兼顾主动发声和示位应答频率段各频点性能，因此，水声示位信标采用两个独立收发一体换能器1。低频换能器最大发射电压响应频率与主动发声频率相对应。高频换能器工作频率与应答发声及水声通信频率相对应。两个收发一体换能器1均为拼镶压电陶瓷圆环，放入橡皮囊内，橡皮囊内部充油，配有压力平衡装置。可采用层叠或并排两种布置方式。如图3所示为本发明实施例中主被动水声示位信标耐压壳内结构示意图，水声示位信标耐压壳体4顶部设有水声示位信标壳体封头3，并通过螺钉实现固定连接。此外，在水声示位信标壳体封头3与水声示位信标耐压壳体4连接转角处设有第一O型密封圈10，同时二者对接处还设有第二O型密封圈11，从而实现水声示位信标耐压壳体的水密。进一步地，如图3所示，在水声示位信标壳体封头3顶部的水密连接器2外部，设有第一保护罩14，有效保护水密连接器2。此外，在水声示位信标耐压壳体4一侧顶部设有第二水密插接件12，便于控制主机连接。同时在第二水密插接件12外侧设有第二保护罩13，有效保护第二水密插接件12。水声示位信标耐压壳体4采用钛合金圆柱状筒体耐压结构，一体化机加成型，没有焊接结构，环形基座同时作为加强肋骨，顶部端盖和圆筒凸缘上开孔安装水密连接器，设计深度7000米，平板封头法兰安装电池组件，底部及侧壁间隙填充减振材料，覆盖全球约99.8％海域。如图2所示，水声示位信标耐压壳体4内部设有电路模块5，自主能源模块6设于水声示位信标耐压壳体4一侧，并通过第一水密插接件7与电路模块5实现电连接。如图4所示，该自主能源模块6包括自主能源模块耐压壳体603及设于其顶部的自主能源模块壳体封头601，二者通过螺栓实现固定连接，并通过第三O型密封圈608和第四O型密封圈609实现水密封。在自主能源模块耐压壳体603内侧底部设有减振机构604，该减振机构604底部为半球形结构，与自主能源模块耐压壳体603内壁结构相匹配，其顶部设有减振板602，自主能源模块耐压壳体603内部设有电池组605，电池组605质量大，通过减振机构604和减振板602配合，实现对电池组605的减振，避免电池组605因设备振动而损坏。本发明的自主能源耐压壳体采用钛合金耐压结构，一体化机加成型，没有焊接结构，环形基座同时作为加强肋骨，设计深度7000米，封头法兰安装电池组件，底部及侧壁间隙填充减振材料，实现对电池组的减振，避免电池组因设备振动而损坏。此外，在自主能源模块耐压壳体603一侧设有第三水密插接件606，其外侧设有第三保护罩607，用于保护第三水密插接件606。如图5所示为自主能源模块6内电路结构示意图，自主能源模块6内设有自主能源模块主控板610，其一端与电池组605连接，电池组分为多组串联或并联，可为12.8V100Ah电池组，或者25.6V50Ah电池组，通过自主能源模块主控板610控制，实现输出，用于在应急情况下为水声示位信标供电。本发明的水声示位信标自带耐压自主能源模块6供电，可为水声示位信标提供Y个月主动发声、Z个月应答待机发声电量。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种救生用水声示位信标，设于潜艇耐压壳体与轻外壳体之间，其特征在于，该信标包括：水声示位信标耐压壳体4和收发一体换能器1，所述水声示位信标耐压壳体4一端通过基座与耐压壳体固定连接，另一端通过水密连接器2与所述收发一体换能器1连接，且所述收发一体换能器1通过共形可拆板与轻外壳体实现可拆卸连接；水声示位信标耐压壳体4内部设有电路模块5，自主能源模块6设于水声示位信标耐压壳体4一侧，并通过第一水密插接件7与电路模块5实现电连接；以及，应急双向语音模块8，其与所述电路模块5连接，便于在应急情况下，通过所述收发一体换能器1实现电信号与声信号的双向转换，并与水声寻位装置及通信装置配合，实现通信和定位。2.根据权利要求1所述的一种救生用水声示位信标，其特征在于，所述水声示位信标耐压壳体4顶部设有水声示位信标壳体封头3，并通过螺钉实现固定连接；所述水声示位信标壳体封头3与水声示位信标耐压壳体4连接转角处设有第一O型密封圈10；所述水声示位信标壳体封头3与水声示位信标耐压壳体4对接面设有第二O型密封圈11。3.根据权利要求1或2所述的一种救生用水声示位信标，其特征在于，所述水声示位信标耐压壳体4一侧顶部设有第二水密插接件12，该第二水密插接件12外侧设有第二保护罩13。4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种救生用水声示位信标，其特征在于，所述水声示位信标耐压壳体4采用钛合金圆柱状筒体耐压结构，一体化机加成型。5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种救生用水声示位信标，其特征在于，所述收发一体换能器1为相互独立的两套高、低频换能器，两个换能器均为拼镶压电陶瓷圆环，放入橡皮囊内。6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种救生用水声示位信标，其特征在于，所述水密连接器2外部设有第一保护罩14。7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种救生用水声示位信标，其特征在于，所述自主能源模块6包括自主能源模块耐压壳体603及设于其顶部的自主能源模块壳体封头601，二者通过螺栓实现固定连接，并通过第三O型密封圈608和第四O型密封圈609实现水密封。8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种救生用水声示位信标，其特征在于，所述自主能源模块耐压壳体603内侧底部设有减振机构604；该减振机构604底部为半球形结构，与自主能源模块耐压壳体603内壁结构相匹配，其顶部设有减振板602。9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种救生用水声示位信标，其特征在于，所述自主能源模块耐压壳体603内部设有电池组605及自主能源模块主控板610。10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种救生用水声示位信标，其特征在于，所述自主能源模块耐压壳体603一侧设有第三水密插接件606，其外侧设有第三保护罩607。

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