[发明专利]一种阻尼材料填充开孔泡沫金属型水下吸声复合结构

说明书

本发明公开了一种阻尼材料填充开孔泡沫金属型水下吸声复合结构，包括用于承载的开孔泡沫金属骨架，开孔泡沫金属骨架的上表面和下表面分别设置有硬阻尼材料覆盖层，开孔泡沫金属骨架和硬阻尼材料覆盖层构成密封结构，开孔泡沫金属骨架内填充有用于吸声的软阻尼材料。本发明具有优异的力学性能以及良好的水下吸声性能，在设计方面具有更多的可调参数，包括结构参数以及材料参数，可根据实际工况需求进行相应调节，结构简单，易于制造。

技术领域

本发明属于水下吸声复合结构技术领域，具体涉及一种阻尼材料填充开孔泡沫金属型水下吸声复合结构。

背景技术

声波作为目前唯一能够在海洋中远距离传播的能量形式，是完成水下通讯、定位以及搜索等任务的唯一信息载体。故在复杂的海洋环境下，水下吸声材料在军事和民用方面都有非常重要的应用。传统的水下吸声材料大都采用高分子阻尼材料，如橡胶，聚氨酯等。其吸声机理主要以声波在材料内部引起的分子内摩擦以及声波在不同介质界面上的耗能机制为基础。这些材料在水下应用时能起到一定的吸声降噪效果，但同时存在一些缺陷：随着水深的不断增加，压力的增大会使其失去弹性，进而失去吸收振动与噪音的功能。故寻找一种既能承载，又能吸声的水下吸声复合材料是非常有意义和应用价值的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种阻尼材料填充开孔泡沫金属型水下吸声复合结构，解决传统水下吸声结构在深水压下失效的难题，实现了材料的结构功能一体化设计。

本发明采用以下技术方案：

一种阻尼材料填充开孔泡沫金属型水下吸声复合结构，包括用于承载的开孔泡沫金属骨架，开孔泡沫金属骨架的孔隙率为70％～90％，孔隙孔径为5～15mm，开孔泡沫金属骨架的上表面和下表面分别设置有硬阻尼材料覆盖层，开孔泡沫金属骨架和硬阻尼材料覆盖层构成密封结构，开孔泡沫金属骨架内填充有用于吸声的软阻尼材料。

具体的，开孔泡沫金属骨架采用铁，铜或铝金属材料发泡制得，厚度为 30～60mm。

进一步的，开孔泡沫金属骨架的厚度为30～60mm。

具体的，软阻尼材料填充在开孔泡沫金属骨架的空隙处，杨氏模量为 2～10MPa，损耗因子大于0.3。

具体的，硬阻尼材料覆盖层的杨氏模量为30～100MPa。

具体的，硬阻尼材料覆盖层的厚度为1～3mm。

进一步的，水下吸声复合结构的吸声频率为2～20kHz。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种阻尼材料填充开孔泡沫金属型水下吸声复合材料，在开孔泡沫金属中填充阻尼材料，通过泡沫金属骨架与阻尼材料之间不同步的振动来损耗能量达到提高吸声性能的效果。并且由于泡沫金属骨架的存在，使结构具有一定的承载能力，提高了结构的吸声性能和耐水压性能。

进一步的，为了保证阻尼材料在结构中的含量以及结构对静水压的承受能力，泡沫金属的含量控制在70％～90％之间，为了保证结构的力学性能和对声学性能的增强作用，泡沫金属开孔大小在5～15mm之间。

进一步的，开孔泡沫金属骨架材料的选取可以是铝，钢或铜等具有良好力学性能的金属。

进一步的，为了保证结构具有足够的吸声能力，阻尼材料的总厚度为 30～60mm。

进一步的，阻尼材料为橡胶或聚氨酯类粘弹性材料，在结构中起主要吸声作用，各向同性损耗因子为0.3及以上，以保证对声波能量具有足够的损耗能力。

进一步的，在泡沫金属填充阻尼材料后的结构上下表面覆盖一层硬的阻尼材料，以作为密封以及保护金属材料不被腐蚀的作用。