KR20220071447A - Active sensor for ultra-compact low frequency line array sonar - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an active sensor for an ultra-compact low-frequency line array sonar, and more specifically, to an active sensor for an ultra-compact low-frequency line array sonar, which can implement a low frequency band and at the same time reduce a size and weight of the active sensor. According to the present invention, the active sensor for the line array sonar includes a housing and a single-crystal piezoelectric body, and includes a vibrating body provided inside the housing.

Description

초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서{ACTIVE SENSOR FOR ULTRA-COMPACT LOW FREQUENCY LINE ARRAY SONAR}ACTIVE SENSOR FOR ULTRA-COMPACT LOW FREQUENCY LINE ARRAY SONAR

본 발명은 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저주파수 대역을 구현하는 동시에 크기 및 무게를 보다 작게 할 수 있는 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서에 관한 것이다.The present invention relates to an active sensor for a miniature low frequency line array sonar, and more particularly, to an active sensor for a miniature low frequency line array sonar capable of realizing a low frequency band and reducing the size and weight at the same time.

기존에는 수중에서 잠수함 등의 표적을 장거리에서 탐지하기 위해 잠수함에서 발생하는 소음을 탐지하는 수동 선배열 소나를 많이 이용하였다. 그러나 잠수함의 스텔스화 기술 발전으로 인해 탐지능력이 저하되어 저주파수 능동 탐신음을 방사하여 표적으로부터 반사되는 음파를 탐지하는 능동 선배열 소나를 선호하는 추세이다.Conventionally, in order to detect a target such as a submarine in the water from a long distance, a passive senior heat sonar that detects noise generated by a submarine has been widely used. However, due to the development of stealth technology of submarines, the detection ability is lowered, so there is a trend to prefer active senior sonar, which emits low-frequency active sound waves to detect sound waves reflected from the target.

도 1을 참조하면, 종래의 선 배열 소나용 센서(S`)(Barrel Flextensional 구조)는 PZT 압전체(2`)(예시적으로 링형)를 길이 방향으로 스택 하고 이를 병렬 연결하여 사용하였다. Referring to FIG. 1 , a conventional sensor for a line array sonar (S`) (Barrel Flextensional structure) is used by stacking a PZT piezoelectric body 2′ (eg a ring type) in the longitudinal direction and connecting them in parallel.

이러한 바렐(Barrel)형은 구조안정성 및 고전압구동성 등의 강점이 있으나 주파수와 크기가 반비례여 저주파수 대역을 구현하기 위해 필연적으로 크기(길이, 직경 등)가 커지고 무게가 증가하여 구현 가능한 주파수대역에 한계가 있다는 문제점이 있었다.Although this barrel type has strengths such as structural stability and high voltage driveability, the size (length, diameter, etc.) inevitably increases in order to realize a low frequency band because the frequency and size are in inverse proportion to the realizable frequency band. There was a problem that there was a limit.

최근에는 바렐(Barrel)형의 한계를 극복하기 위해 밴더(Bender)형 소나를 사용하고 있지만 이 역시 저주파 구현 시 직경이 커지는 문제로 2kHz 이하의 저주파 구현이 어려웠다.Recently, a bender-type sonar has been used to overcome the limitations of the barrel-type sonar, but it was difficult to implement a low frequency of 2 kHz or less due to the problem of a larger diameter when implementing a low frequency.

본원의 배경이 되는 기술은 한국공개특허공보 제10-2012-0108823호에 개시되어 있다.The background technology of the present application is disclosed in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2012-0108823.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 저주파수 대역을 구현하는 동시에 크기 및 무게를 보다 작게 할 수 있는 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서의 제공을 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an active sensor for an ultra-small low frequency line array sonar that can realize a low frequency band while reducing the size and weight.

또한 본 발명은 고전압 구동성을 향상시킬 수 있는 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서의 제공을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an active sensor for an ultra-small low-frequency line array sonar capable of improving high-voltage drivability.

또한 본 발명은 생산성이 향상되고, 보다 경제적인 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서의 제공을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide an active sensor for a micro-miniature low-frequency line array sonar with improved productivity and more economical.

또한 본 발명은 수중폭발 충격에 보다 효과적으로 견딜 수 있는 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서의 제공을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an active sensor for an ultra-small low-frequency line array sonar that can more effectively withstand the impact of an underwater explosion.

또한 본 발명은 압전체의 파괴를 억제할 수 있는 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서의 제공을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an active sensor for an ultra-small low-frequency line array sonar capable of suppressing the destruction of the piezoelectric body.

상기 과제의 해결을 목적으로 하는 본 발명은 다음의 구성 및 특징을 갖는다.The present invention for the purpose of solving the above problems has the following configuration and features.

선 배열 소나용 능동 센서에 있어서, 하우징 및 단결정인 압전체를 포함하고, 상기 하우징의 내측에 구비되는 진동체를 포함한다.An active sensor for a line array sonar, comprising a housing and a single crystal piezoelectric body, and a vibrating body provided inside the housing.

또한 상기 압전체는 결정의 성장 방향과 분극 방향이 상호 수직일 수 있다.Also, in the piezoelectric material, a crystal growth direction and a polarization direction may be perpendicular to each other.

또한 상기 압전체는 직육면체일 수 있다.In addition, the piezoelectric body may be a rectangular parallelepiped.

또한 상기 진동체는 상기 압전체를 다수 포함하되, 다수의 압전체는 수평 방향을 따라 포개어지고, 수평 방향을 따라 이웃하는 압전체의 분극 방향은 상호 반대일 수 있다.In addition, the vibrating body may include a plurality of the piezoelectric bodies, the plurality of piezoelectric bodies being superimposed along a horizontal direction, and the polarization directions of the piezoelectric bodies neighboring in the horizontal direction may be opposite to each other.

또한 상기 진동체는 포개진 다수의 압전체를 감싸는 필라멘트를 포함할 수 있다. In addition, the vibrating body may include a filament surrounding a plurality of superimposed piezoelectric bodies.

또한 상기 진동체는 상기 하우징의 내측에서 상하 방향을 따라 다수 구비되고, 상하 방향을 따라 이웃하는 진동체 사이에 배치되는 중간판을 더 포함하되, 상기 중간판은 상면에 상기 중간판보다 상측에 배치되는 진동체와 결합되는 상부자리파기홈 및, 하면에 상기 중간판보다 하측에 배치되는 진동체와 결합되는 하부자리파기홈을 포함할 수 있다.In addition, the vibrating body is provided in a plurality in the vertical direction inside the housing, and further comprising an intermediate plate disposed between neighboring vibrating bodies in the vertical direction, wherein the intermediate plate is disposed above the intermediate plate on the upper surface It may include an upper drilling groove coupled to the vibrating body, and a lower drilling groove coupled to the vibrating body disposed below the intermediate plate on the lower surface.

또한 상기 진동체는 상기 중간판의 둘레를 따라 다수 배치될 수 있다.In addition, a plurality of the vibrating body may be disposed along the circumference of the intermediate plate.

또한 상기 하우징은 내부에 상기 진동체가 관통되는 중공이 형성된 진동관체, 상기 진동관체의 상측 개구를 덮는 상부지지판, 상기 진동관체의 하측 개구를 덮는 하부지지판, 상기 중간판의 상부에 배치되는 진동체와 상기 상부지지판 사이에 배치되는 상부절연판 및, 상기 중간판의 하부에 배치되는 진동체와 상기 하부지지판 사이에 배치되는 하부절연판을 포함할 수 있다.In addition, the housing includes a vibrating tube body having a hollow formed therein through which the vibrating body passes, an upper support plate covering an upper opening of the vibrating tube body, a lower support plate covering a lower opening of the vibrating tube body, and a vibrating body disposed on the middle plate; It may include an upper insulating plate disposed between the upper support plate, and a lower insulating plate disposed between the vibrating body disposed under the intermediate plate and the lower support plate.

또한 상기 하우징의 상부와 하부를 관통하는 장력볼트를 포함할 수 있다.It may also include a tension bolt penetrating the upper and lower portions of the housing.

또한 상기 압전체는 전응력(Pre-Stress)이 가해질 수 있다.In addition, a pre-stress may be applied to the piezoelectric body.

상기 구성 및 특징을 갖는 본 발명은 단결정인 압전체를 포함함으로써, 저주파수 대역을 구현하는 동시에 크기 및 무게를 줄일 수 있다는 효과를 갖는다.The present invention having the above configuration and characteristics has the effect of reducing the size and weight while realizing a low frequency band by including a single crystal piezoelectric body.

또한 본 발명은 항전계 특성이 우수한 [011] 방향의 단결정을 사용하여 소나용 센서의 초소형화 시에도 고전압 인가가 가능하도록 고전압 구동성을 향상시킬 수 있다는 효과를 갖는다.In addition, the present invention has the effect of improving the high voltage drivability so that high voltage can be applied even when the sonar sensor is miniaturized by using a single crystal in the [011] direction having excellent coercive field characteristics.

또한 본 발명은 압전체가 직육면체로 형성되어, 압전체의 제조 원가가 감소된다는 효과를 갖는다.In addition, the present invention has the effect that the piezoelectric body is formed as a rectangular parallelepiped, and the manufacturing cost of the piezoelectric body is reduced.

또한 본 발명은 압전체를 감싸는 필라멘트를 포함함으로써, 수중폭발 충격으로부터 압전체를 보다 효과적으로 보호할 수 있다는 효과를 갖는다.In addition, the present invention has the effect that the piezoelectric body can be more effectively protected from the underwater explosion shock by including a filament surrounding the piezoelectric body.

또한 본 발명은 압전체에 전응력이 가해짐으로써, 압전체의 파괴를 억제할 수 있다는 효과를 갖는다.In addition, the present invention has an effect that the destruction of the piezoelectric body can be suppressed by applying a total stress to the piezoelectric body.

도 1은 종래의 선 배열 소나용 센서를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 진동체를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 종래의 선 배열 소나용 센서와 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서의 주파수 대피 송신감도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 압전체의 생산 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 중간판을 설명하기 위한 도면이다.1 is a cross-sectional view for explaining a conventional sensor for a line array sonar.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an active sensor for a miniature low-frequency line array sonar according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining the vibrating body.
4 is a graph showing the frequency evacuation transmission sensitivity of a conventional sensor for line array sonar and an active sensor for ultra-small low frequency line array sonar.
5 is a view for explaining a production process of the piezoelectric body.
6 is a view for explaining an intermediate plate.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various forms, implementation examples (態樣, aspects) (or embodiments) will be described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is only used to describe a specific embodiment (aspect, aspect, aspect) (or embodiment), and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as comprises or consists of are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.~1~, ~2~, etc. described in the present specification are only to be referred to to distinguish that they are different components, and are not limited to the order of manufacture, and their names in the detailed description and claims of the invention are may not match.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결" 또는 되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결" 되어 있는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a part is "connected" with another part, it is not only "directly connected" or "connected" but also "indirectly connected" with another element interposed therebetween. include

도 1은 종래의 선 배열 소나용 센서를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서를 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 진동체를 설명하기 위한 도면이다.1 is a cross-sectional view for explaining a conventional sensor for a line array sonar, FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining an active sensor for a miniature low frequency line array sonar according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a vibrating body It is a drawing for

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서(S)를 설명의 편의상 '본 장치'라 칭하기로 한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 장치(본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서(S)(초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 프로젝터))는 하우징(1) 및 진동체(2)를 포함한다.Hereinafter, the active sensor (S) for ultra-small low-frequency line array sonar according to an embodiment of the present invention will be referred to as 'this device' for convenience of description. 2 and 3, the device (active sensor (S) for ultra-small low-frequency line array sonar according to an embodiment of the present invention (active projector for ultra-small low frequency line array sonar)) includes a housing 1 and a vibrating body (2) is included.

먼저, 진동체(2)는 단결정인 압전체(21)를 포함하고, 후술하는 하우징(1)의 내측에 구비된다. 단결정인 압전체(21)는 [011] 방향으로 성장(결정 성장)시킨 것을 사용하며 예시적으로 PIN-PMN 또는 PIN-PMN-PT를 적용할 수 있다. First, the vibrating body 2 includes a single crystal piezoelectric body 21 and is provided inside the housing 1 to be described later. The single-crystal piezoelectric body 21 is grown (crystal growth) in the [011] direction, and PIN-PMN or PIN-PMN-PT may be applied as an example.

본 장치는 압전체(21)에 전압을 가해 상하진동을 발생시키고 진동관체(11)에 의해 상하진동이 수평진동으로 변환되어 음파를 발생한다. 상기 음파가 검출 대상체(예시적으로 잠수함)를 탐지하기 위한 능동 음파가 된다. This device applies a voltage to the piezoelectric body 21 to generate vertical vibration, and the vertical vibration is converted into horizontal vibration by the vibrating tube body 11 to generate sound waves. The sound wave becomes an active sound wave for detecting a detection object (eg, a submarine).

본 장치는 종래의 선 배열 소나용 센서(S`)(소나용 프로젝터)(도 1 참조)의 링형 PZT 압전체(2`)보다 강성이 큰 패싯형(직육면체) 단결정 압전체(21)를 포함함으로써, 종래의 프로젝터(S`)와 비교하여 크기, 무게를 감소시켜 저주파수 대역의 구현이 가능하다는 이점이 있다.This device includes a facet-type (cuboid) single-crystal piezoelectric body 21 having greater rigidity than the ring-type PZT piezoelectric body 2' of the conventional line array sonar sensor (S') (projector for sonar) (see FIG. 1), Compared with the conventional projector (S`), there is an advantage that a low frequency band can be implemented by reducing the size and weight.

도 4는 종래의 선 배열 소나용 센서와 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서의 주파수 대비 송신감도를 나타낸 그래프이고, 아래 표 1은 종래의 선 배열 소나용 센서와 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서의 크기, 무게, 송신감도를 비교하기 위한 것이다.4 is a graph showing transmission sensitivity versus frequency of a conventional sensor for line array sonar and an active sensor for ultra-small low frequency line array sonar, and Table 1 below is a conventional sensor for line array sonar and an active sensor for ultra-small low frequency line array sonar This is to compare size, weight, and transmission sensitivity.

[표 1][Table 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

도 1 내지 도 4와 위 표 1을 참조하면, 종래의 선 배열 소나용 센서(S`)(도 4의 '바렐형(PZT)' 및 아래 표 1의 'PZT 바렐'에 해당)와 본 장치(도 4의 '바렐형(단결정)' 및 아래 표 1의 '단결정 바렐'에 해당)는 2kHz 이하인 500Hz 내지 1500hz의 저주파수 대역에서 송신감도(TVR)는 비슷한 동시에, 본 장치는 종래의 선 배열 소나용 센서(S`)보다 길이는 약 70% 감소되고, 직경은 약 76% 감소되고, 무게는 약 98% 감소된 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 장치는 종래의 선 배열 소나용 센서(S`)와 비교하여 저주파수 대역의 구현과 동시에 크기 및 무게를 대폭 감소시킬 수 있다는 이점이 있다.1 to 4 and Table 1 above, the conventional sensor for line array sonar (S`) (corresponding to 'barrel type (PZT)' in FIG. 4 and 'PZT barrel' in Table 1 below) and the present device (corresponding to 'barrel type (single crystal)' in FIG. 4 and 'single crystal barrel' in Table 1 below) has similar transmission sensitivity (TVR) in the low frequency band of 500 Hz to 1500 Hz, which is 2 kHz or less, while this device is a conventional line array sonar It can be seen that the length of the sensor (S`) is reduced by about 70%, the diameter is reduced by about 76%, and the weight is reduced by about 98%. That is, the present device has the advantage of being able to significantly reduce the size and weight at the same time as implementing a low frequency band compared to the conventional sensor for a line array sonar (S`).

도 5는 압전체의 생산 과정을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a production process of the piezoelectric body.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 압전체(21)는 직육면체일 수 있다. 예시적으로 압전체(21)는 단결정으로 성장된 잉곳(21a)(도 5의 [A] 참조)을 단결정 웨이퍼(21b)로 가공(도 5의 [B] 및 [C] 참조)하고, 이후에 단결정 웨이퍼(21b)를 가공하여 단결정 패싯(21c)(Facet)으로 제조(도 5의 [D] 참조)하고, 상기 패싯(21c)을 분극화시켜 직육면체의 압전체(21)로 제조(도 5의 [E] 참조)될 수 있다.1 to 5 , the piezoelectric body 21 may be a rectangular parallelepiped. Exemplarily, the piezoelectric body 21 processes an ingot 21a (see [A] in FIG. 5) grown as a single crystal into a single crystal wafer 21b (see [B] and [C] in FIG. 5), and then The single crystal wafer 21b is processed into a single crystal facet 21c (Facet) (see [D] in FIG. 5), and the facet 21c is polarized to produce a rectangular parallelepiped piezoelectric body 21 (see [D] in FIG. 5). E]) can be

이와 같이, 압전체(21)는 직육면체로 형성되어 웨이퍼(21b) 당 압전체(21)를 최대로 생산(도 5의 [D] 참조)할 수 있어 손실되는 부분을 최소화하여 양산 단가를 절감 하고 양산 안정성을 확보할 수 있다는 이점이 있다.In this way, the piezoelectric body 21 is formed as a rectangular parallelepiped, so that the piezoelectric body 21 per wafer 21b can be maximally produced (refer to [D] of FIG. 5), thereby minimizing the loss part to reduce the mass production cost and mass production stability. It has the advantage of being able to obtain

도 5를 참조하면, 압전체(21)는 결정의 성장 방향과 분극 방향이 상호 수직일 수 있다. 도 5의 [D]는 압전체(21)의 사시도로, 도 5 [D]의 압전체(21)를 정면에서 봤을 때 결정의 성장 방향(도 5의 A)은 상하 방향([011])일 수 있고, 분극 방향(도 5의 B)은 정면에서 봤을 때 상기 결정의 성장 방향(도 5의 A)에 직교되는 방향인 수평 방향(좌우측 방향)일 수 있다. 이러한 항전계 특성이 우수한 [011] 방향을 사용하여 고전압 구동성을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.Referring to FIG. 5 , in the piezoelectric body 21 , the crystal growth direction and the polarization direction may be perpendicular to each other. 5 [D] is a perspective view of the piezoelectric body 21, and when the piezoelectric body 21 of FIG. 5 [D] is viewed from the front, the crystal growth direction (FIG. In addition, the polarization direction (B in FIG. 5 ) may be a horizontal direction (left and right directions) that is orthogonal to the growth direction (A in FIG. 5 ) of the crystal when viewed from the front. There is an advantage in that high voltage drivability can be improved by using a direction having excellent coercive field characteristics.

도 2 및 도 3을 참조하면, 진동체(2)는 압전체(21)를 다수 포함하되, 다수의 압전체(21)는 수평 방향을 따라 포개어질 수 있다. 도 2 및 도 3은 각각 본 장치와 진동체(2)의 사시도로서, 상기 수평 방향은 도 2 및 도 3의 본 장치와 진동체(2)를 정면에서 봤을 때 좌우 방향을 나타내며, 수직 방향은 도 2 및 도 3의 본 장치와 진동체(2)를 정면에서 봤을 때 상하 방향을 의미할 수 있다. 이하의 설명에서 동일하게 적용하기로 한다.2 and 3 , the vibrating body 2 includes a plurality of piezoelectric bodies 21 , and the plurality of piezoelectric bodies 21 may be overlapped in a horizontal direction. 2 and 3 are perspective views of the device and the vibrating body 2, respectively, wherein the horizontal direction represents the left and right directions when the device and the vibrating body 2 of FIGS. 2 and 3 are viewed from the front, and the vertical direction is 2 and 3 may refer to the vertical direction when viewed from the front of the device and the vibrating body (2). The same will be applied in the following description.

이때 수평 방향을 따라 이웃하는 압전체(21)의 분극 방향은 상호 반대일 수 있다. 즉, 이웃하는 압전체(21)가 서로 인력이 발생하도록 하여 진동에너지를 증가 시킬 수 있다.In this case, the polarization directions of the piezoelectric bodies 21 adjacent in the horizontal direction may be opposite to each other. That is, it is possible to increase the vibration energy by causing the adjacent piezoelectric bodies 21 to generate attractive forces with each other.

이때 진동체(2)는 포개진 다수의 압전체(21)를 감싸는 필라멘트(22)를 포함할 수 있다. 예시적으로 필라멘트(22) 포개진 다수의 압전체(21)가 형성하는 집단체의 측면을 감싸는 것일 수 있다.At this time, the vibrating body 2 may include a filament 22 surrounding the plurality of piezoelectric bodies 21 superimposed on each other. Illustratively, the filaments 22 may be wrapped around the side of the group formed by a plurality of overlapping piezoelectric bodies 21 .

이와 같이, 본 장치에서 진동체(2)는 포개진 다수의 압전체(21)를 감싸는 필라멘트(22)를 포함함으로써, 수중 폭발과 같은 큰 충격에 대하여 압전체(21)의 손상을 효과적으로 억제할 수 있다는 이점이 있다.As such, in the present device, the vibrating body 2 includes a filament 22 surrounding a plurality of overlapping piezoelectric bodies 21, so that damage to the piezoelectric body 21 can be effectively suppressed against a large impact such as an underwater explosion. There is an advantage.

도 6은 중간판을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining an intermediate plate.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 상술하였듯이 진동체(2)는 하우징(1)의 내측에 구비된다고 하였는데, 본 장치의 진동체(2)는 하우징(1)의 내측에서 상하 방향을 따라 다수 구비될 수 있다.1 to 6 , it was said that the vibrating body 2 is provided inside the housing 1 as described above. can be

이때 본 장치는 상하 방향을 따라 이웃하는 진동체(2) 사이에 배치되는 중간판(3)을 포함할 수 있는데, 상기 중간판(3)은 상면에 상기 중간판(3)보다 상측에 배치되는 진동체(2)와 결합되는 상부자리파기홈(31) 및, 하면에 상기 중간판(3)보다 하측에 배치되는 진동체(2)와 결합되는 하부자리파기홈(미도시)을 포함할 수 있다. 예시적으로 중간판(3)은 AL6061 재질일 수 있다.In this case, the device may include an intermediate plate 3 disposed between adjacent vibrating bodies 2 in the vertical direction, wherein the intermediate plate 3 is disposed above the intermediate plate 3 on the upper surface. It may include an upper pitting groove 31 coupled to the vibrating body 2 and a lower pitting groove (not shown) coupled to the vibrating body 2 disposed below the intermediate plate 3 on the lower surface. have. For example, the intermediate plate 3 may be made of AL6061 material.

보다 구체적으로는 상부자리파기홈(31)은 중간판(3)의 상면에서 중간판(3)보다 상부에 배치되는 진동체(2)의 하단부가 삽입되도록 진동체(2)의 하단부에 상응하여 하측으로 패인 홈 일 수 있고, 하부자리파기홈(미도시)은 중간판(3)의 하면에 중간판(3)보다 하부에 배치되는 진동체(2)의 상단부가 삽입되도록 진동체(2)의 상단부에 상응하여 상측으로 패인 홈일 수 있다.More specifically, the upper part digging groove 31 corresponds to the lower end of the vibrating body 2 so that the lower end of the vibrating body 2 disposed above the intermediate plate 3 on the upper surface of the intermediate plate 3 is inserted. It may be a downwardly recessed groove, and the lower part digging groove (not shown) is the vibrating body 2 so that the upper end of the vibrating body 2 disposed below the intermediate plate 3 is inserted into the lower surface of the intermediate plate 3 . It may be a groove dented upward corresponding to the upper end of the .

자리파기홈(상부자리파기홈(31) 및 하부자리파기홈(미도시))은 자리파기 가공을 통해 형성된 것으로, 에폭시 접착에 의해 진동체(2)와 결합될 수 있는데, 중간판(3)이 자리파기홈을 포함함으로써, 진동체(2)와의 결합력을 향상시켜 구조적인 안정성을 부가할 수 있다.The seat digging groove (the upper seat digging groove 31 and the lower seat digging groove (not shown)) is formed through a seat digging process, and can be combined with the vibrating body 2 by epoxy bonding, the intermediate plate 3 By including this ditch groove, the bonding force with the vibrating body 2 can be improved, and structural stability can be added.

이때 본 장치에서 진동체(2)는 중간판(3)의 둘레를 따라 다수 배치될 수 있는데, 후술하는 장력볼트(4)의 헤드에서 상하 방향을 따라 연장된 샤프트(41) 부분을 둘러쌀 수 있다.At this time, in the present device, the vibrating body 2 may be disposed along the periphery of the intermediate plate 3 , and may surround the shaft 41 extending in the vertical direction from the head of the tension bolt 4 to be described later. have.

상술하였듯이 진동체(2)는 중간판(3)을 기준으로 상하부에 배치된다고 하였는데, 중간판(3)을 기준으로 상부에 구비되는 진동체(2)는 중간판(3)의 둘레를 따라 다수 배치되고, 중간판(3)을 기준으로 하부에 구비되는 진동체(2)는 중간판(3)의 둘레를 따라 다수 배치될 수 있다.As described above, it was said that the vibrating body 2 is disposed at the upper and lower parts based on the intermediate plate 3 , and the vibrating body 2 provided on the upper part with respect to the intermediate plate 3 is provided along the circumference of the intermediate plate 3 . A plurality of vibrating bodies 2 disposed below the intermediate plate 3 may be disposed along the periphery of the intermediate plate 3 .

도 1 내지 도 5를 참조하면, 하우징(1)은 내부에 상기 진동체(2)가 관통되는 중공(111)이 형성된 진동관체(11), 상기 진동관체(11)의 상측 개구를 덮는 상부지지판(12), 상기 진동관체(11)의 하측 개구를 덮는 하부지지판(13)을 포함할 수 있다. 예시적으로 상부지지판(12) 및 하부지지판(13) 각각은 AL6061 재질일 수 있다.1 to 5 , the housing 1 includes a vibrating tube body 11 having a hollow 111 through which the vibrating body 2 penetrates therein, and an upper support plate covering an upper opening of the vibrating tube body 11 . (12), a lower support plate 13 covering the lower opening of the vibrating tube body 11 may be included. For example, each of the upper support plate 12 and the lower support plate 13 may be made of AL6061 material.

진동관체(11)는 예시적으로 AL6061 재질의 진동링 일 수 있으며, 상하부에서 중심 측으로 진행할수록 직경이 작아지는 굴곡진 형태일 수 있다. 따라서 하우징(1)은 Barrel Flextensional 구조일 수 있다.The vibrating tube body 11 may be, for example, a vibrating ring made of AL6061 material, and may have a curved shape in which the diameter decreases as it progresses from the top and bottom to the center. Accordingly, the housing 1 may have a Barrel Flextensional structure.

상술하였듯이 진동체(2)는 하우징(1)의 내측에 구비된다고 하였는데, 상기 진동체(2)는 하우징(1)의 내측에서 상부지지판(12) 또는 하부지지판(13)과 중간판(3)에 지지되어 배치될 수 있다. 진동관체(11), 상부지지판(12) 및 하부지지판(13)은 후술하는 장력볼트(4)에 의해 고정될 수 있는데, 후술하는 설명에서 보다 자세히 설명하기로 한다.As described above, the vibrating body 2 is said to be provided inside the housing 1, and the vibrating body 2 is an upper support plate 12 or a lower support plate 13 and an intermediate plate 3 inside the housing 1 It can be arranged to be supported on. The vibrating tube body 11, the upper support plate 12, and the lower support plate 13 may be fixed by a tension bolt 4 to be described later, which will be described in more detail in the following description.

이때 하우징(1)은 상기 중간판(3)의 상부에 배치되는 진동체(2)와 상부지지판(12) 사이에 배치되는 상부절연판(14) 및, 상기 중간판(3)의 하부에 배치되는 진동체(2)와 하부지지판(13) 사이에 배치되는 하부절연판(15)을 포함할 수 있다. At this time, the housing 1 includes an upper insulating plate 14 disposed between the vibrating body 2 disposed on the middle plate 3 and the upper support plate 12 and a lower portion of the middle plate 3 . It may include a lower insulating plate 15 disposed between the vibrating body 2 and the lower support plate 13 .

상부절열판(14) 및 하부절연판(15)은 알루미나 재질일 수 있으며, 압전체(21)에서 상부지지판(12) 및 하부지지판(13) 각각으로 통전되는 것을 억제하기 위한 구성이다.The upper insulating plate 14 and the lower insulating plate 15 may be made of an alumina material, and are configured to suppress the electric current from the piezoelectric body 21 to the upper support plate 12 and the lower support plate 13, respectively.

압전체(21)의 진동은 중간판(3) 및 절연판(상부절연판(14) 및 하부절연판(15) 중 적어도 하나를 매개로 하우징(1)(예시적으로 진동링인 진동관체(11))전달될 수 있다.Vibration of the piezoelectric body 21 is transmitted to the housing 1 (eg, the vibrating tube body 11, which is a vibrating ring) through at least one of the intermediate plate 3 and the insulating plate (the upper insulating plate 14 and the lower insulating plate 15) can be

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 장치는 하우징(1)의 상부와 하부를 관통하는 장력볼트(4)(Toolox 44)를 포함할 수 있다.1 to 5 , the device may include a tension bolt 4 (Toolox 44) penetrating the upper and lower portions of the housing 1 .

예시적으로 상부지지판(12), 중간판(3), 하부지지판(13), 상부절연판(14) 및, 하부절연판(15)은 상기 샤프트(41)가 관통되는 관통공이 각각 형성되고, 장력볼트(4)의 헤드 또는 너트는 상부지지판(12)의 상면 또는 하부지지판(13)의 하면에 지지될 수 있다. 이를 통해 상부지지판(12), 진동관체(11) 및 하부지지판(13)이 고정될 수 있다.Illustratively, the upper support plate 12, the intermediate plate 3, the lower support plate 13, the upper insulating plate 14, and the lower insulating plate 15 have a through hole through which the shaft 41 passes, respectively, and a tension bolt. The head or nut of (4) may be supported on the upper surface of the upper support plate 12 or the lower surface of the lower support plate 13 . Through this, the upper support plate 12, the vibrating tube body 11 and the lower support plate 13 can be fixed.

상술하였듯이 압전체(21)는 단결정으로서, 인장력이 작용될 경우 쉽게 파단 될 수 있는데, 장력볼트(4)는 압전체(21)가 인장력이 작용될 경우 압축력을 제공하여 압전체(21)의 인장파괴를 억제할 수 있다.As described above, the piezoelectric body 21 is a single crystal and can be easily broken when a tensile force is applied. can do.

한편, 압전체(21)는 하우징(1)의 내측에 배치되기 전에 전응력(Pre-Stress)이 가해질 수 있다. 보다 구체적으로는 압전체(21)가 전응력이 가해진 이후에 장력볼트(4)를 통해 하우징(1)을 고정할 수 있다.Meanwhile, a pre-stress may be applied to the piezoelectric body 21 before being disposed inside the housing 1 . More specifically, the housing 1 may be fixed through the tension bolt 4 after the piezoelectric body 21 is pre-stressed.

인장에 약한 단결정 압전체(21)에 압축(수축)력을 가해 인장 시 파괴되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.By applying a compressive (shrinkage) force to the single-crystal piezoelectric body 21, which is weak in tension, it is possible to effectively suppress destruction during tension.

도 1을 참조하면, 본 장치는 진동관체(11)를 감싸는 수밀부트(5)를 포함할 수 있다. 수밀부트(5)는 클램프를 통해 진동관체(11)에 고정될 수 있으며, 이는 해당 분야에서 통상적인 것으로 보다 구체적인 설명은 생략한다.Referring to FIG. 1 , the device may include a watertight boot 5 surrounding the vibrating tube body 11 . The watertight boot 5 may be fixed to the vibrating tube body 11 through a clamp, which is common in the art and a more detailed description thereof will be omitted.

수밀부트(5)의 재질은 예시적으로 실리콘 고무일 수 있으며, 본 장치의 수밀성을 향상시키기 위한 구성이다.The material of the watertight boot 5 may be, for example, silicone rubber, and is configured to improve the watertightness of the device.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The present invention described above with reference to the accompanying drawings is capable of various modifications and changes by those skilled in the art, and such modifications and changes should be construed as being included in the scope of the present invention.

초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서 : S
하우징 : 1 진동관체: 11
중공: 111 상부지지판: 12
하부지지판: 13 상부절열판: 14
하부절연판: 15 진동체: 2
압전체: 21 필라멘트: 22
중간판: 3 상부자리파기홈: 31
장력볼트: 4 샤프트: 41
수밀부트: 5Active sensor for ultra-small low-frequency line array sonar : S
Housing: 1 Vibrating tube body: 11
Hollow: 111 Upper support plate: 12
Lower support plate: 13 Upper insulated plate: 14
Lower Insulation Plate: 15 Vibrating Body: 2
Piezoelectric: 21 Filament: 22
Middle plate: 3 Upper part digging groove: 31
Tension bolt: 4 Shaft: 41
Watertight Boot: 5

Claims (10)

선 배열 소나용 능동 센서에 있어서,
하우징; 및
단결정 압전체를 포함하고, 상기 하우징의 내측에 구비되는 진동체를 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서.In the active sensor for line array sonar,
housing; and
Containing a single crystal piezoelectric body, it characterized in that it comprises a vibrating body provided on the inner side of the housing, a miniature low-frequency line array active sensor for sonar. 청구항 1에 있어서,
상기 압전체는 결정의 성장 방향이 [011] 방향인 것을 특징으로 하는 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서.The method according to claim 1,
The piezoelectric element is an active sensor for ultra-small low-frequency line array sonar, characterized in that the crystal growth direction is the [011] direction. 청구항 1에 있어서,
상기 압전체는 직육면체인 것을 특징으로 하는초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서.The method according to claim 1,
The piezoelectric body, characterized in that the rectangular parallelepiped active sensor for ultra-small low-frequency line array sonar. 청구항 1에 있어서,
상기 진동체는 상기 압전체를 다수 포함하되, 다수의 압전체는 수평 방향을 따라 포개어지고,
수평 방향을 따라 이웃하는 압전체의 분극 방향은 상호 반대인 것을 특징으로 하는 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서.The method according to claim 1,
The vibrating body includes a plurality of the piezoelectric bodies, the plurality of piezoelectric bodies being superimposed along the horizontal direction,
An active sensor for ultra-small low-frequency line array sonar, characterized in that the polarization directions of neighboring piezoelectric bodies along the horizontal direction are opposite to each other. 청구항 4에 있어서,
상기 진동체는 포개진 다수의 압전체를 감싸는 필라멘트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서.5. The method according to claim 4,
The vibrating body is an active sensor for ultra-small low-frequency line array sonar, characterized in that it further comprises a filament surrounding a plurality of overlapping piezoelectric body. 청구항 1에 있어서,
상기 진동체는 상기 하우징의 내측에서 상하 방향을 따라 다수 구비되고,
상하 방향을 따라 이웃하는 진동체 사이에 배치되는 중간판을 더 포함하되,
상기 중간판은 상면에 상기 중간판보다 상측에 배치되는 진동체와 결합되는 상부자리파기홈 및, 하면에 상기 중간판보다 하측에 배치되는 진동체와 결합되는 하부자리파기홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서.The method according to claim 1,
The vibrating body is provided in plurality along the vertical direction inside the housing,
Further comprising an intermediate plate disposed between neighboring vibrating bodies in the vertical direction,
The middle plate is characterized in that it comprises an upper face digging groove coupled to the vibrating body disposed above the intermediate plate on the upper surface, and a lower face digging groove coupled with the vibrating body disposed below the intermediate plate on the lower surface. Active sensor for ultra-small low-frequency line array sonar. 청구항 6에 있어서,
상기 진동체는 상기 중간판의 둘레를 따라 다수 배치되는 것을 특징으로 하는 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서.7. The method of claim 6,
The vibrating body is an active sensor for a miniature low-frequency line array sonar, characterized in that a plurality are disposed along the periphery of the intermediate plate. 청구항 6에 있어서,
상기 하우징은 내부에 상기 진동체가 관통되는 중공이 형성된 진동관체, 상기 진동관체의 상측 개구를 덮는 상부지지판, 상기 진동관체의 하측 개구를 덮는 하부지지판, 상기 중간판의 상부에 배치되는 진동체와 상기 상부지지판 사이에 배치되는 상부절연판 및, 상기 중간판의 하부에 배치되는 진동체와 상기 하부지지판 사이에 배치되는 하부절연판을 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서.7. The method of claim 6,
The housing includes a vibrating tube body having a hollow formed therein through which the vibrating body passes, an upper support plate covering an upper opening of the vibrating tube body, a lower support plate covering a lower opening of the vibrating tube body, a vibrating body disposed on an upper portion of the intermediate plate; An active sensor for ultra-small low-frequency line array sonar, comprising: an upper insulating plate disposed between the upper support plates; and a lower insulating plate disposed between the vibrating body disposed under the intermediate plate and the lower support plate. 청구항 1에 있어서,
상기 하우징의 상부와 하부를 관통하는 장력볼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서.The method according to claim 1,
Active sensor for ultra-small low-frequency line array sonar, characterized in that it further comprises a tension bolt penetrating the upper and lower portions of the housing. 청구항 1에 있어서,
상기 압전체는 전응력(Pre-Stress)이 가해진 것을 특징으로 하는 초소형 저주파수 선 배열 소나용 능동 센서.The method according to claim 1,
The piezoelectric element is an active sensor for a miniature low-frequency line array sonar, characterized in that pre-stress is applied.
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