Structural design of a piezoelectric flextentional deep-water sonar transducer using a coupled FE-BEM

결합형 유한요소-경계요소 기법을 사용한 심해저용 압전형 유연성 쏘나 트랜스듀서의 구조 설계

A piezoelectric flextentional deep-water sonar transducer has been designed using a coupled FE-HEM. The dynamics of the sonar transducer is modelled in three dimensions and is analyzed with external electrical excitation conditions. Different results are available such as steady-state frequency response for TX displacement modes, directivity patterns, resonance frequencies, TVRs. While the conventional barrel-stave typed sonar transducer of the piezoelectric material is designed, the external surface of the transducer is modified in order to allow the same hydrostatic pressure to be applied onto the inner and the outer surfaces of the transducer. With this modification for deep-water application, a new resonance mode is generated at lower frequency. This lower resonance mode can be adjusted according to the degree of the outer surface modification.

결합형 유한요소-경계요소 기법을 사용하여 심해저용 유연형 압전체 쏘나 트랜스듀서를 설계하였다. 쏘나 트랜스듀서의 역학적 구동을 3차원적으로 모델링하였고 전기적 외부 부하 조건을 가지고 분석하였다. 쏘나 트랜스듀서의 정상 상태 변위 모드, 지향성, 공진 주파수, TVR과 같은 결과들을 보였다. 본 논문의 술통 형태의 압전체 쏘나 트랜스듀서를 설계하면서, 심해저용으로 사용하기 위해 쏘나 트랜스듀서의 내외부에 동일한 수압이 가해지도록 쏘나 트랜스듀서의 외부 표면 구조를 새롭게 변형시킨 결과 낮은 주파수의 새로운 공진 모드가 발생하였으나 그 크기는 외부 표면 구조 변형의 정도에 따라 조절될 수 있다.