[发明专利]一种利于船舶水下减振吸声的声学覆盖层

说明书

本发明公开了一种利于船舶水下减振吸声的声学覆盖层，由表面层、夹芯吸声层和粘结层组成。表面层由与水密度接近且阻抗匹配的玻璃钢制成；夹芯吸声层采用聚氨酯、蛭石粉为原料，采用分层等方法制备为材料参数沿厚度方向变化的功能梯度结构，并夹杂空心玻璃微珠；所璃微珠含量沿厚度方向从外到内逐渐减小，密度逐渐增大；夹芯吸声层采用粘结层与表面层和舰船钢外壳粘合，而粘结层也是粘弹性材料。本发明可以同时满足阻抗匹配、材料的声衰减性能好这两个条件，可以有效降低舰船与水下结构的目标强度与辐射噪声，对提高舰船与水下结构的反探测与隐身能力有重要作用，在军民用舰船与水下结构物等领域有十分广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及减振吸声技术领域，特别涉及一种利于船舶水下减振吸声的声学覆盖层。

背景技术

水下吸声减振是水声工程、船舶工程和海洋工程等学科的重要课题。与在空气中不同，雷达的电磁波在水下衰减很快，难以使用，而声波在不可压缩的水中可以传递到很远(声呐探测距离可达10～35海里)。因此，被动声呐、主动声呐以及舰船表面的吸声覆盖层是当前水声对抗的主要手段，同时，噪声也是水下的主要污染源之一。因此在舰船和其他水下结构表层敷设吸声减振覆盖层是很有必要的。声学覆盖层作为水下运动体最外侧的声学防护层，通常具有吸声、隔声、减振或抗冲击等性能，是目前唯一可以同时有效对抗主、被动探测的关键技术。

目前，按吸声减振机理的差异，声学覆盖层可分为空腔共振和多孔吸能两大类。空腔共振覆盖层，通常是指含有各种空腔结构或含有重质子散射体的粘弹性复合结构，常见的有Alberich和楔形两种；多孔吸能覆盖层，其内部具有大量细微孔隙，当入射波到达覆盖层时，孔隙内气泡剪切变形，将声能转化为热能而耗散掉。

按照功能的差异，吸声覆盖层的声隐身作用分为两方面:一、降低舰船外壳对敌声呐信号的反射，降低被主动声呐探测到的可能性；二、吸收舰船自身产生的噪声，通过阻尼抑制舰体振动，降低本舰内的机械噪声，使舰船不被被动声呐探测到。因此，作为吸声材料必须满足两个条件：(1)材料的特性声阻抗与传波介质水的特性声阻抗要匹配，使声波能够无反射地进入材料内部；(2)材料要有大的声衰减性能，使入射进来的声能绝大部分被吸收。但是均匀材料通常难以同时满足阻抗匹配、材料的声衰减性能好这两个条件，传统的空腔共振和多孔吸能声学覆盖层在实际应用过程中很难达到满意的吸声减振效果。

本发明提出一种粘弹性夹杂功能梯度声学覆盖层，在功能上，夹心层在与表面层交界面处密度和声阻抗与水/表面层匹配，沿梯度到达舰船外壳时接近于外壳的密度和阻抗，层合结构内界面反射波衰减至最低限度；在机理上，采用聚氨酯多孔材料进行多孔吸能，采用空心玻璃微珠进行空腔共振吸声，同时增加声波在结构内的传播距离，并增强聚氨酯多孔材料的应力松弛效应。可以同时满足阻抗匹配、材料的声衰减性能好这两个条件，在军民用舰船与水下结构物等领域有十分广阔的应用前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种利于船舶水下减振吸声的粘弹性夹杂功能梯度声学覆盖层，可以同时满足阻抗匹配、材料的声衰减性能好这两个条件，可以有效降低舰船与水下结构的目标强度与辐射噪声，对提高舰船与水下结构的反探测与隐身能力有重要作用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种利于船舶水下减振吸声的粘弹性夹杂功能梯度声学覆盖层，由表面层、夹芯吸声层和粘结层组成，夹芯吸声层上下两端通过粘结层分别与表面层和舰船钢外壳粘合，所述的粘结层为粘弹性材料；所述表面层由与水阻抗匹配的玻璃钢制成；所述夹芯吸声层包括基体和空心玻璃微珠，基体内夹杂空心玻璃微珠，所述玻璃微珠粒径范围 10-180微米，壁厚1-2微米，堆积密度0.1-0.25克/立方厘米，质量填充比为5％-30％。

所述的夹芯吸声层基体由聚氨酯和蛭石粉为原料混合制备，聚氨酯和蛭石粉均匀分布，玻璃微珠在基体内均匀分布。