[发明专利]一种隔板填充粘弹性材料水下吸声结构

说明书

本发明公开了一种隔板填充粘弹性材料水下吸声结构，包括底板，底板上竖直间隔设置有多个隔板，相邻两个隔板与底板构成一个元胞，每个元胞内设置有粘弹性材料。本发明一种隔板填充粘弹性材料水下吸声结构可以很大程度提高粘弹性材料的吸声性能。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，具体涉及一种隔板填充粘弹性材料水下吸声结构。

背景技术

空气环境下的吸声结构相比，由于水中声速较大以及水粘性较小等原因，水下吸声一直是一个比较困难的问题。水下吸声常采用粘弹性材料，粘弹性材料如橡胶或聚氨酯等由高分子材料组成，在声波的激励下分子链之间相互摩擦从而产生能量损耗。由于低频声波的穿透能力强，所以在吸收低频声波时需要更厚的厚度或在内部引入共振结构，如Alberich型吸声覆盖层在内部引入空腔，利用空腔的谐振提升低频的吸声性能。但随着声纳的不断发展以及人类探测深度的不断增加，此类材料已经不能满足人类的需要。

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，提供一种隔板填充粘弹性材料水下吸声结构，通过结构的合理设计提高粘弹性材料水下吸声性能，解决了粘弹性材料宽频吸声性能较差的难题。

本发明采用以下技术方案：

一种隔板填充粘弹性材料水下吸声结构，包括底板，底板上竖直间隔设置有多个隔板，相邻两个隔板与底板构成一个元胞，每个元胞内设置有粘弹性材料。

具体的，底板和隔板的厚度为1～5mm，底板的高度与粘弹性材料的高度相同。

具体的，每个元胞的宽度为10～20mm。

具体的，粘弹性材料为聚氨酯类粘弹性材料，密度为800～1400kg/m³。

具体的，粘弹性材料的横波声速为500～2000m/s，横波损耗因子为0.01～0.1；纵波声速为30～500m/s，纵波损耗因子大于0.5。

具体的，底板和隔板采用金属材料或碳纤维/玻璃纤维复合材料制得。

具体的，隔板填充粘弹性材料水下吸声结构的厚度为30～60mm。

进一步的，隔板填充粘弹性材料水下吸声结构在2～100kHz的吸声系数大于0.8，平均吸声系数大于0.9。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种隔板填充粘弹性材料水下吸声结构，隔板与底板连接，隔板单元之间相距适当的距离，在隔板与隔板之间填充粘弹性水下吸声材料。由于隔板与底板相连，并且钢性较大，故假设隔板不会因声波的扰动而振动。粘弹性材料在声波的激励下发生振动，由于隔板的存在，靠近隔板的材料振动受到约束，而远离隔板的材料振动相对比较剧烈，从而在粘弹性材料中产生很强的剪切作用。由于粘弹性材料的剪切损耗远大于压缩损耗，所以可以大幅度提升粘弹性材料的声波损耗能力。另一方面，隔板与底板连接，使得结构具有一定的承载能力，进一步改善了结构的耐水压能力。

进一步的，隔板厚度为1～5mm，可以保证隔板的刚度使隔板不随粘弹性材料一起振动。

进一步的，元胞的宽度的选取与粘弹性材料的参数相关，两者之间相互配合从而实现良好的吸声性能。

进一步的，粘弹性材料的密度为800～1400kg/m³，采用聚氨酯类粘弹性材料，在结构中起主要吸声作用。

进一步的，粘弹性材料横波损耗因子为0.5及以上，以保证粘弹性材料与钢板之间有足够的粘滞作用，对声波能量具有足够的损耗能力。