[发明专利]一种带有功能梯度板的耦合共振型水下声学覆盖层

说明书

本发明提供的是一种带有功能梯度板的耦合共振型水下声学覆盖层。包括外覆盖层、内覆盖层和功能梯度板，外覆盖层和内覆盖层铺设在功能梯度板的两侧，外覆盖层和内覆盖层内均有周期性空腔，外覆盖层中空腔与内覆盖层中空腔位置一一对应、形状互不相同。外覆盖层和内覆盖层铺设在功能梯度板的两侧，三者以此种方式耦合提高了声学覆盖层低频范围的吸声性能，并有效地拓宽了覆盖层的吸声频率范围。使得功能梯度板的动力学行为对覆盖层吸声特性的影响占主导作用。由于功能梯度板的共振效应，空腔与功能梯度板之间能够在低频范围能够产生耦合共振，能够对低频声波产生强吸收作用，同时，增强了在特定频率下声学覆盖层的共振效应，增强了声波的能量耗散。

技术领域

本发明涉及的是一种减振降噪材料，具体地说是一种应用在水下航行器表面的声学覆盖层结构。

背景技术

近些年，声学覆盖层的声学特性研究已经成为了一个热门的研究领域，随着声呐探测技术的发展和进步，声学覆盖层向着低频，宽频吸声的研究方向发展，以满足水下航行器的声学技术需求。

随着声学超材料这一概念的提出，由于其特有的物理特性，声学超材料在减振降噪领域得到了广泛的应用，但是其在水下吸、隔声方向的应用研究比较少见。从已公开的文献可以看出，传统的声学超材料的确具有较好的吸声性能，但是其吸声频率范围较窄，仅在共振频率附近，这难以达到水下航行器的声学技术要求。

综上所述，传统的声学材料由于其吸声频带较窄限制了其在水下吸声方面的应用，为此，设计一种带有功能梯度板的组合空腔耦合共振型水下声学覆盖层来改善传统声学超材料的这一不足是非常有必要的，然而，查阅国内外文献，并未发现相关方面的研究工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好的降噪效果的带有功能梯度板的耦合共振型水下声学覆盖层。

本发明的目的是这样实现的：

包括覆盖层，所述的覆盖层包括外覆盖层1和内覆盖层3，还包括功能梯度板2，外覆盖层1和内覆盖层3铺设在功能梯度板2的两侧实现三者耦合，外覆盖层1和内覆盖层3内均有周期性空腔，外覆盖层1中空腔与内覆盖层3中空腔位置一一对应、形状互不相同。

本发明还可以包括：

1.所述空腔的形状为圆柱、圆台或方柱，内覆盖层3空腔的形状根据外覆盖层1空腔的形状确定。

2.外覆盖层1和内覆盖层3的材质均为聚氨酯吸声橡胶；功能梯度板2是由两种或两种以上的材料复合而成。

3.功能梯度板2各材料的属性沿厚度方向呈连续梯度变化，通过改变功能梯度板的材料组分比，调节功能梯度板的动力学特性。

4.功能梯度板是由铝和氧化锆陶瓷复合而成。

本发明提供了一种带有功能梯度板的耦合共振型水下声学覆盖层，该覆盖层具有良好的降噪效果，特别是针对特定频率的入射声波的降噪效果良好。

本发明是一种带有功能梯度板的耦合共振型水下声学覆盖层结构，从声波入射方向，该覆盖层依次由外覆盖层1、功能梯度板2、内覆盖层3组成。外覆盖层1和内覆盖层3主要材质均为聚氨酯吸声橡胶，外覆盖层1和内覆盖层3均有周期性空腔结构。功能梯度板2由2种或多种材料复合而成。

功能梯度板2各材料属性沿厚度方向呈连续梯度变化，可按所需吸声频段调配。

外覆盖层1和内覆盖层3均具有周期性空腔结构，其中外覆盖层1中空腔与内覆盖层3中空腔一一对应，二者的空腔形状存在着最佳的对应关系。

本发明的声学作用机理简述如下：

声波从外覆盖层1一侧入射，由于外覆盖层1的声阻抗与水介质的声阻抗非常接近，声波更容易进入到声学覆盖层内部，不在表面发生反射；而聚氨酯吸声材料的阻尼性能优异，声能在弹性驰豫、内摩擦等作用下转化为热能耗散。