[发明专利]一种基于阻抗渐变型的组合空腔型声学覆盖层

说明书

本发明公开了一种基于阻抗渐变型的组合空腔型声学覆盖层，该将传统覆盖层的组合空腔结构与阻抗渐变型覆盖层相结合，外层的覆盖层阻抗与水介质特性阻抗更为接近，使得入射到覆盖层外表面的声能量能够更多地进入覆盖层内部，并随材料的厚度增大逐步增大对声波的损耗,这样能够有效降低声波在材料表面处的反射,提高材料整体的吸声效率，另外，空腔结构的存在也会改变覆盖层内部的声波的传递路径，也能提升覆盖层的吸声性能，从而实现水下目标的声隐身性能，保证水下航行器的航行安全。

技术领域

本发明涉及涉及的是一种减振降噪领域的装置，具体是一种基于阻抗渐变型的组合空腔型声学覆盖层。

背景技术

声学覆盖层是敷设水下航行器壳体表面用来吸收声信号的一种声学材料。传统的声学覆盖层多以橡胶为代表的纯聚合物作为覆盖层的主要材料。同时，也有很多研究在橡胶层中添加组合空腔形成组合空腔型声学覆盖层。相较于单纯的纯聚合物覆盖层结构，空腔型覆盖层由于空腔结构的存在，改变了声波在覆盖层中传播路径，使得声能量能更多地被吸收。传统的覆盖层多为单一橡胶构成的单阻抗型层结构，而本发明采用的覆盖层结构是多层不同阻抗橡胶材料组合而成的阻抗渐变型覆盖层，同时还结合了传统的组合空腔，从而改善覆盖层的吸声性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于阻抗渐变型的组合空腔型声学覆盖层，以克服现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于阻抗渐变型的组合空腔型声学覆盖层，其特征在于：该将传统覆盖层的组合空腔结构与阻抗渐变型覆盖层相结合，外层的覆盖层阻抗与水介质特性阻抗更为接近，使得入射到覆盖层外表面的声能量能够更多地进入覆盖层内部，并随材料的厚度增大逐步增大对声波的损耗,这样能够有效降低声波在材料表面处的反射,提高材料整体的吸声效率，另外，空腔结构的存在也会改变覆盖层内部的声波的传递路径，也能提升覆盖层的吸声性能，从而实现水下目标的声隐身性能，保证水下航行器的航行安全。优选的，所述覆盖层是多层橡胶组成，每层橡胶层的特性阻抗由上及下逐渐增大；每层橡胶层有周期性组合空腔结构，空腔结构可以但不限于是球体-柱体的组合，或者球体-正方体的组合；声波由水介质垂直入射到覆盖层表面。

优选的，所述覆盖层可以为但不限于是以下两种形式中的任意一种：

（a）覆盖层是由多层阻抗不同的橡胶材料组合而成。每一橡胶层中都设计有一周期性水平排列的组合空腔，该组合空腔为圆柱-方柱组合空腔，而每一层橡胶的阻抗值由上及下逐渐增加；

（b）覆盖层的每一橡胶层中都设计有一周期性水平排列的组合空腔，该组合空腔为椭圆柱-六边形柱组合空腔；而每一层橡胶的阻抗值由上及下逐渐增加。

本发明的吸声性能的机理简述如下：

（1）阻抗渐变。阻抗渐变型声学覆盖层通常是采用阻抗渐变材料组成的梯度复合材料。一般而言，阻抗渐变通常是使得覆盖层的与外部水介质接触的上表面的等效阻抗与水介质的特性阻抗匹配,并随材料的厚度增大，使得材料的特性阻抗逐步增大以增加对声波的能量损耗。因为上层材料的特性阻抗与水介质相匹配，能够使得更多的声能量进入到覆盖层内部，这样能够有效降低声波在材料表面处的反射,而中下层材料的高的损耗性能则对于进入覆盖层的能量能更多地吸收，以此来提高材料整体的吸声效率。

（2）空腔谐振原理。通过在均质吸声材料内部引入诸如球形、圆柱形等不同横截面形状的空腔结构的吸声覆盖层，它主要利用孔腔谐振、波形转换以及高分子材料的本征特性来实现对声波的有效吸收。而本发明采用的是不同形状空腔的组合，这相较于单一类型的空腔结构，能够较大程度地改变声波在覆盖层内部的传播路径，从而增大声波能量的损耗；另外，不同形状空腔之间的耦合作用，也会增加覆盖层的吸声性能。

（3）本发明一种基于阻抗渐变型的组合空腔声学覆盖层，将上述吸声机理（1）和（2）有机地结合在一起，从而得到了一种吸声性能更好的吸声覆盖层。

附图说明