專利名稱：水下聽音器陣列用柔性聯(lián)接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來聯(lián)接和排列一個(gè)水下聽音器的多個(gè)傳感器的裝置。特別是，本發(fā)明涉及所用傳感器為包含一個(gè)通常為管狀的細(xì)長芯棒類型的傳感器的裝置。
背景技術(shù)：
一種纖維光導(dǎo)的水下聽音器由多個(gè)管狀傳感器組成，每個(gè)傳感器包含同軸的內(nèi)外芯棒，內(nèi)芯棒用作參考芯棒，同軸的外芯棒用作感應(yīng)芯棒。這樣一種布置方式文獻(xiàn)中有記載，例如，在美國馬斯等人申請(qǐng)的專利號(hào)為No．5，317，544中所記載的名稱為“多段光纖水下聽音器”。
這種水下聽音器的傳感器是這樣聯(lián)接的，一單根的光纖通常纏繞在每個(gè)傳感器的感應(yīng)芯棒上，第二根光纖通常纏繞在每個(gè)傳感器的參考芯棒上。這樣，一個(gè)由端與端相鄰布置的多個(gè)傳感器組成并被套在一根細(xì)長的橡膠管中的水下聽音器，獲得了高靈敏度。
有必要提供一種裝置，用以聯(lián)接并且保持相鄰傳感器間有一個(gè)固定的且是預(yù)先設(shè)定的間距。否則，纖細(xì)的光纖將會(huì)折斷；此外，傳感器間的距離決定探測(cè)頻率，這是這種裝置的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。因?yàn)檫@種水下聽音器是卷在一個(gè)卷筒上儲(chǔ)存于船上，在操作時(shí)施放，所以設(shè)備布置方式必須是柔性的。
過去，上述類型的水下聽音器的傳感器間的柔性聯(lián)接通過鋁棒實(shí)現(xiàn)。這些鋁棒用一種相對(duì)復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)聯(lián)接于相鄰傳感器的內(nèi)芯棒上，此機(jī)械結(jié)構(gòu)包括，在每根鋁棒(機(jī)加工使之包含有滾花的兩相對(duì)端)上有一段硬橡膠接合器(尺寸加工為能保證在內(nèi)芯棒內(nèi)緊密配合，并且包含一個(gè)柱狀滾花端)，一個(gè)袖筒狀的肘形橡膠彎管和一對(duì)卷邊環(huán)用來將肘形橡膠彎管的兩相對(duì)滾花端緊固到鋁棒和接合器的滾花端上。因?yàn)閭鞲衅鞯拈g距決定水下聽音器的頻率靈敏特性，傳感器布置得相對(duì)近些，則相應(yīng)地所需的聯(lián)接就多些，而如上文所述，每個(gè)聯(lián)接又需要很多單個(gè)的零件。
除了需要制造和組裝很多單個(gè)的零件，現(xiàn)有技術(shù)還被制造鋁棒的高成本且費(fèi)時(shí)的機(jī)加工工序，以及進(jìn)行大量高強(qiáng)度卷邊工藝所需要的高成本的組裝工作所阻礙。再者，即使不用卷邊，傳感器套件的固定需要膠粘和附帶的組裝時(shí)間。這就消除了由多個(gè)傳感器組成的水下聽音器的組裝工藝自動(dòng)化的可能性。
發(fā)明闡述現(xiàn)有技術(shù)的上述及其它缺點(diǎn)被本發(fā)明述及，在本發(fā)明第一方面提供一種裝置，用以聯(lián)接第一個(gè)包含至少一個(gè)管狀芯棒的傳感器和第二個(gè)包含至少一個(gè)管狀芯棒的傳感器，這些芯棒上纏繞著一根普通光纖。這種裝置包含一個(gè)柔性的細(xì)長件。在此件的端部有聯(lián)接上述傳感器用的裝置。每個(gè)聯(lián)接裝置包含一個(gè)鎖定傳感器用的裝置。
第二方面，本發(fā)明提供一個(gè)水下聽音器。這種水下聽音器包含多個(gè)傳感器，每個(gè)傳感器包含至少一個(gè)管狀芯棒。這種傳感器被排列于一個(gè)柔性中空管中。提供聯(lián)接相鄰傳感器的裝置。此種裝置包含一個(gè)柔性細(xì)長件，上有用來在其每個(gè)端部聯(lián)接傳感器的裝置。每個(gè)聯(lián)接裝置包含一個(gè)鎖定傳感器的裝置。
本發(fā)明的上述及其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將在下面的詳細(xì)描述中得以進(jìn)一步明朗化。下面的描述結(jié)合一套附圖。在所有附圖和文字?jǐn)⑹鲋邢嗤臉?biāo)號(hào)用以指相同的技術(shù)特征，附圖及對(duì)應(yīng)的文字?jǐn)⑹鲋械臉?biāo)號(hào)指出了本發(fā)明的各種技術(shù)特征。
附圖簡述

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)水下聽音器的聯(lián)接裝置的一個(gè)立體圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)端部聯(lián)接了一個(gè)水下聽音器的聯(lián)接裝置的一個(gè)橫截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)聯(lián)接裝置的一個(gè)端部凸緣的前視圖；和圖4A和圖4B分別是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)止動(dòng)墊圈的前視圖和側(cè)視圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)水下聽音器的聯(lián)接裝置10的一個(gè)立體圖。聯(lián)接裝置10由一個(gè)模制主體部分組成，它一般包含一個(gè)細(xì)長的中心件14，它的兩端是擴(kuò)大了直徑的端部凸緣組件16、18以及安裝在上面的止動(dòng)墊圈20(另一端的墊圈未在圖中示出)。
金屬止動(dòng)墊圈20在模制工藝中被加接在模制主體的凸緣上。模制主體最好使用可模鑄熱塑橡膠制成，比如用市場上買得到的孟山都(Monsanto)公司的“SANTOPRENE”牌的產(chǎn)品。用硬度計(jì)測(cè)量的硬度達(dá)到90A就合適了。
正如能看到的，基本上沿著聯(lián)接裝置10的長度方向有一個(gè)螺旋形主槽22，通常跨越了中心件14以及端部凸緣16和18。螺旋槽24和26的旋轉(zhuǎn)方向與主螺旋槽22相反，分別繞端部凸緣16和18大約半周，用來使從后面相鄰的水下聽音器伸出的光纖反轉(zhuǎn)。這種情況的出現(xiàn)是為了滿足精度要求，在后面的水下聽音器上纏繞了偶數(shù)層光纖。盡管這種水下聽音器會(huì)出現(xiàn)“錯(cuò)誤”端，但是光纖被導(dǎo)引著以漸進(jìn)方式逆轉(zhuǎn)，跨越槽24或26中的一個(gè)，然后通過主槽22進(jìn)入并接通后面的水下聽音器，而不會(huì)使信號(hào)傳輸光纖產(chǎn)生有害的極度或突然彎曲。端部凸緣的錐形內(nèi)表面進(jìn)一步促進(jìn)了光纖的逐漸過渡。
孔28表示貫穿端部凸緣16的一個(gè)內(nèi)槽的外終止端，而孔30表示貫穿端部凸緣18的一個(gè)類似的槽的內(nèi)終止端。這些槽是用來向聯(lián)接好的水下聽音器的內(nèi)參考芯棒內(nèi)聯(lián)接后添加注射環(huán)氧樹脂或其它衰減材料，例如，在美國馬斯等人申請(qǐng)的專利No．5，317，544中記載的名稱為“多段光纖水下聽音器”所講的水下聽音器中添加注射。
圖2是聯(lián)接裝置10的一端的橫截面圖，此端聯(lián)接了一個(gè)水下聽音器32的配對(duì)端。正如能看到的，端部凸緣16與水下聽音器32的端部34壓緊配合。墊圈20的主直徑，指跨過相對(duì)的徑向止動(dòng)爪的直徑，超過了一個(gè)內(nèi)部或參考芯棒36的內(nèi)徑，墊圈20在其最末端抓住了內(nèi)芯棒的內(nèi)部并處于徑向極值彈頂狀態(tài)，這就是幾個(gè)設(shè)計(jì)特點(diǎn)的效果。參照?qǐng)D2并結(jié)合圖4A和4B，即代表性的止動(dòng)墊圈20的前視圖和側(cè)視圖，能看出由墊圈內(nèi)環(huán)50呈輻射狀排列的止動(dòng)爪38至48是向前傾斜的。還可看出，它們緊靠端部凸緣16的彈性材料，并且徑向跨過的距離稍大于聯(lián)接裝置10的模制主體的支承爪51和內(nèi)芯棒36的內(nèi)徑(例如，墊圈直徑為0．576英寸，而模制主體支承爪直徑為0．565英寸和水下聽音器內(nèi)芯棒內(nèi)徑為0．568英寸)，而且墊圈是用彈簧鋼制成(最好是黑色的回火氧化鋼)時(shí)，就產(chǎn)生一個(gè)止動(dòng)反作用力，在聯(lián)接裝置10插入內(nèi)芯棒36后，頂住內(nèi)芯棒36的內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)如圖2所示的壓緊配合。這些因素，加之彈簧鋼墊圈伸直的傾向(圖1所示的模制主體支承爪51的彈性所促使)使墊圈20的止動(dòng)爪嵌入內(nèi)芯棒36的內(nèi)表面，防止聯(lián)接裝置10因與水下聽音器32間產(chǎn)生軸向張力而從其上脫開。
如圖3，即聯(lián)接裝置10的前視圖，并結(jié)合立體1可見，在模制端部凸緣16中做有一個(gè)鍵52。此鍵突出于端部凸緣的模制主體支承爪51并且超過墊圈20的位置，因此可防止墊圈20繞聯(lián)接裝置的縱軸旋轉(zhuǎn)。
盡管已參照上面的優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不受優(yōu)選實(shí)施例的限制。相反，本發(fā)明只由所附的權(quán)利要求書來限定，并包括發(fā)明范圍內(nèi)的所有等同物。
權(quán)利要求
1．用以聯(lián)接第一個(gè)包含至少一個(gè)管狀芯棒的傳感器和第二個(gè)包含至少一個(gè)管狀芯棒的傳感器的裝置，每根這樣的芯棒上纏繞著一根普通光纖。概括講此裝置包括a)一個(gè)柔性細(xì)長件；b)聯(lián)接位于上述件的每個(gè)端部的傳感器的裝置；和c)包含鎖定裝置的上述裝置。
2．如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于上述鎖定裝置由一個(gè)彈性金屬墊圈組成。
3．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于上述墊圈包含多個(gè)徑向止動(dòng)爪。
4．如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于上述每個(gè)徑向止動(dòng)爪是徑向外傾的。
5．如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于上述聯(lián)接裝置包括a)一個(gè)擴(kuò)大了直徑的端部件，此端部件與上述細(xì)長件制成為一體；和b)一個(gè)與上述細(xì)長件和上述端部件制成為一體且位于其間的錐形過渡件。
6．如權(quán)利要求5所述的裝置，還包含一條延伸于上述細(xì)長件、上述端部件和上述過渡件表面上的連續(xù)螺旋槽，用來安放上述普通光纖。
7．如權(quán)利要求6所定義的裝置，包含一條處于每個(gè)端部件表面上的與上述主螺旋槽旋轉(zhuǎn)方向相反并與上述主螺旋槽相交的螺旋槽段。
8．如權(quán)利要求1所定義的裝置，由模鑄熱塑橡膠制成。
9．如權(quán)利要求7所定義的裝置，還包含一個(gè)貫穿上述每個(gè)端部件和過渡件的軸向槽。
10．如權(quán)利要求5所述的裝置，還包括a)每個(gè)上述端部件有一個(gè)基本平的表面；b)上述墊圈被聯(lián)接在上述端部件的基本平的表面上；c)上述基本平的表面包含多個(gè)徑向部分；和d)每個(gè)上述徑向部分都與上述墊圈的一個(gè)徑向止動(dòng)爪匹配。
11．如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于上述端部件還包括a)一個(gè)軸向鍵；和b)上述軸向鍵固定于上述端部件上；和c)上述軸向鍵位于一對(duì)上述徑向部分之間并且延伸超出徑向分段。
12．一個(gè)水下聽音器總的來說，由以下部分組成a)多個(gè)傳感器，每個(gè)上述傳感器包含至少一個(gè)管形芯棒；b)一個(gè)柔性中空管；c)上述多個(gè)傳感器在上述中空管中為排列關(guān)系；d)聯(lián)接相鄰傳感器的裝置；e)上述聯(lián)接裝置由一個(gè)柔性細(xì)長聯(lián)接件構(gòu)成；f)將傳感器聯(lián)接于上述件兩端的裝置；和g)包含鎖定裝置的上述聯(lián)接裝置。
13．如權(quán)利要求12所述的一個(gè)水下聽音器，其特征在于上述鎖定裝置由一個(gè)彈性金屬墊圈構(gòu)成。
14．如權(quán)利要求13所述的一個(gè)水下聽音器，其特征在于上述墊圈包含多個(gè)徑向爪。
15．如權(quán)利要求14所述的一個(gè)水下聽音器，其特征在于每個(gè)上述徑向止動(dòng)爪都是徑向外傾的。
16．如權(quán)利要求15所述的一個(gè)水下聽音器，其特征在于上述聯(lián)接裝置包括a)一個(gè)擴(kuò)大了直徑的端部件，此端部件與上述細(xì)長件制成為一體；和b)一個(gè)與上述細(xì)長件和上述端部件制成為一體且置于其間的錐形過渡件。
17．如權(quán)利要求16所述的一個(gè)水下聽音器，還包括一條延伸于上述細(xì)長件、上述端部件和上述過渡件表面上的連續(xù)螺旋槽，用來安放上述普通光纖。
18．如權(quán)利要求17所定義的一個(gè)水下聽音器，還包含一條處于每個(gè)端部件表面上的與上述主螺旋槽旋轉(zhuǎn)方向相反并與上述主螺旋槽相交的螺旋槽段。
19．如權(quán)利要求12所定義的一個(gè)水下聽音器，由模鑄熱塑橡膠構(gòu)成。
20．如權(quán)利要求18所定義的一個(gè)水下聽音器，還包含一個(gè)貫穿每個(gè)上述端部件和過渡件的軸向槽。
21．如權(quán)利要求16所述的一個(gè)水下聽音器，還包括a)每個(gè)上述端部件有一個(gè)基本平的表面；b)上述墊圈被固定在上述端部件的基本平的表面上；c)上述基本平的表面包含多個(gè)徑向部分；和d)每個(gè)上述徑向部分都與上述墊圈的一個(gè)徑向止動(dòng)爪匹配。
22．如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于上述端部件還包括a)一個(gè)軸向鍵；和b)上述軸向鍵固定于上述端部件上；和c)上述軸向鍵位于一對(duì)上述徑向部分之間并且延伸超出徑向部分。
全文摘要
一個(gè)柔性聯(lián)接裝置,用于聯(lián)接第一個(gè)包含一個(gè)纏繞著一根普通光纖的管狀芯棒的傳感器和第二個(gè)包含一個(gè)纏繞著上述普通光纖的管狀芯棒的水下聽音器的傳感器。聯(lián)接裝置包含一個(gè)整體的柔性材料模鑄本體。擴(kuò)大了直徑的端部通過外傾的錐形過渡件與聯(lián)接件相聯(lián)。彈性金屬墊圈固定在端部以鎖定傳感器。墊圈包含徑向部分,緊貼對(duì)應(yīng)的端部徑向部分。墊圈徑向部分向外傾斜,略長于對(duì)應(yīng)的端部徑向部分,并且在末端超出傳感器內(nèi)徑。
文檔編號(hào)H04R1/44GK1205160SQ97191321
公開日1999年1月13日 申請(qǐng)日期1997年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月3日
發(fā)明者阿戈普·H·徹伯特基亞恩, 威廉·P·德布利 申請(qǐng)人:利頓系統(tǒng)公司