[发明专利]一种基于海流能驱动的永磁体式低频水声换能器

说明书

技术领域

本发明属于新能源利用和换能器设计领域，涉及一种在水下利用海流能通过永磁力来控制机构敲击锣形发声体产生低频声音信号的装置，具体涉及一种基于海流能驱动的永磁体式低频水声换能器。

背景技术

人们对现代水声学的研究始于1826年瑞士物理学家科拉东和法国数学家斯图谟在日内瓦湖展开的测量水中声速的实验。1911年，有人用炸弹作为声源，进行了最初的水下回声探测实验，并成功的记录到海底的回声。可以说，炸弹爆炸的声源是人们应用最早的水下声源。近年来，随着人类活动领域向海洋的不断扩展，人们根据不同的要求对水下声源进行广泛的运用。深海地质探测，海洋石油勘探，水下目标探测等领域都用到水下声源。不仅如此，水下水源还广泛的运用于军事领域，例如水下扫雷和水声干扰对抗等。

目前，主要的水下声源产生方式主要有以下6种：炸药爆炸声源、电声换能器声源、参数阵列声源、流体动力式声源、激光声源和等离子体声源。然而主要的水下声源产生方式有以下不足：声源在密封腔体中，有声能传递损失；机械传动，能量损失大；需要外部能源持续供应的情况下才能长期在水中发声；均不是通过机械敲击产生的，很难真实的模仿在水中运行的机械设备的声音。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种基于海流能驱动的永磁体式低频水声换能器。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

包括外支架以及驱动装置，所述驱动装置与设置于外支架内的敲击发声装置相配合，外支架内设置有固定导流装置，固定导流装置包括相对设置的与外支架分别相连的前支撑板以及后支撑板，前、后支撑板上分别开设有若干个供海流穿过外支架的导流通孔，驱动装置通过前、后支撑板与外支架相连。

所述驱动装置包括磁体套、传动轴以及设置于外支架外的叶轮，叶轮与后支撑板相对设置，传动轴的一端与叶轮相连，另一端与磁体套相连，磁体套上设置有若干块沿传动轴圆周排布的瓦形永磁体，相邻瓦形永磁体的磁极相反。

所述固定导流装置还包括耐压圆筒、前端盖以及后端盖，耐压圆筒的一侧开口与前端盖相连，另一侧开口与后端盖相连，前端盖与前支撑板相连，后支撑板上开设有限位通孔，耐压圆筒卡于限位通孔内，磁体套以及瓦形永磁体设置于耐压圆筒内，传动轴由后端盖穿出耐压圆筒。

所述固定导流装置还包括设置于耐压圆筒内的轴承架，轴承架上设置有用于支撑传动轴的深沟球轴承。

所述固定导流装置还包括设置于后端盖上的高低唇Y形橡胶密封圈，传动轴上设置有与后端盖相连的用于防止高低唇Y形橡胶密封圈轴向运动的压盖，前端盖和后端盖上分别设置有密封圈安装槽。

所述敲击发声装置包括设置于耐压圆筒外壁圆周上的导轨以及与外支架相连的发声体，导轨上设置有可以往复滑动的敲击件，敲击件分别与驱动装置以及发声体相配合。

所述敲击件包括用于敲击发声体的敲击头以及与敲击头相连的敲击套筒，敲击套筒内设置有圆柱形永磁体，圆柱形永磁体的两端分别设置有缓冲垫。

所述外支架为四块支架板首尾相接形成的两侧开口的立方体或长方体形，前支撑板与外支架的一侧开口相连，后支撑板与外支架的另一侧开口相连，支架板上开设有通孔，发声体与通孔相对设置，发声体通过拉簧与设置于支架板上的螺栓相连。

所述敲击发声装置为4个，每个敲击发声装置的前10阶固有频率分布在低频段的不同频率段内。

所述外支架上设置有导流罩，导流罩与前支撑板相对设置，导流罩为拱形。

本发明所述基于海流能驱动的永磁体式水声换能器直接利用海流能提供动力，通过驱动装置控制敲击发声装置，使敲击发声装置发声，本发明具有下列显著优势：

1）发声所需要的能量直接从海流能中转换而来，可在没有外部能源供应的情况下长期在水下发声，在远海海域利用中具有极大的优势。2）将敲击发声装置（包括发声体）直接置于海水中发声，免去了声音穿过壁面时的能量损失，更有利于声音的传递；另外，本发明结构简单，能够降低成本，并便于生产实践中使用。

进一步的，本发明采用磁力传动，省去了机械传动的摩擦，减小了能量损失，磁力可穿透耐压圆筒壁面直接控制耐压圆筒外部敲击件的运动，不需在壁面开孔传动，免去了动密封及其能量损耗；