[發明專利]一種用于高速列車的多功能分層復合材料

無效

• 申請號: 201110358991.7
• 申請日: 2011-11-11
• 公開（公告）號: CN103106899A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 隋富生;白國鋒;沈蘇;姜燕坡
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G10K11/168
• 分類號: G10K11/168;B32B33/00
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;高宇

技術領域

本發明涉及隔聲材料的結構，特別涉及一種兼顧保溫、吸隔聲和減振等多種功能的分層復合材料，可直接應用于高速列車車廂內部或其它有環保要求的強噪聲環境，尤其適用于高速列車車廂內。

背景技術

高速鐵路作為當代高新技術的集成，具有運能大、能耗低、污染小、安全舒適等比較優勢，是交通運輸體系中最具可持續性和環境友好性的運輸模式，是世界各國科學技術和制造產業創新能力、綜合國力以及國家現代化程度的集中體現和重要標志之一。

“十一五”期間我國高速鐵路建設在國家的大力支持下得到跨越式發展，隨著京滬高鐵的開通目前我國高速鐵路運營里程已位居世界第一，其中，京津城際高速鐵路列車運行速度已達到300km/h，京滬高速鐵路的設計時速達到了350km/h。列車提速后噪聲與振動問題顯得愈加突出，已成為制約高速鐵路技術發展的關鍵因素，噪聲與振動的污染不僅嚴重影響車內的安靜性、乘員的舒適性和高鐵沿線區域居民的生活環境，而且也導致了列車的主要機械設備工作時磨損疲勞甚至失效，在降低了設備使用壽命的同時也威脅著高速列車的安全運行。

高速列車車內噪聲環境是決定乘客舒適度的重要因素之一，為了解高速列車車內噪聲的特點，研究人員曾對國內研制的高速列車四節型號不同車廂運行時內部噪聲特性進行試驗研究，噪聲測量數據表明：當運行速度在160km/h以上時，其車廂內部的噪聲值大都超過容許值65dB(A)；當車速達到200km/h時，噪聲最大值高達80.8dB(A)，遠遠超過了國家標準規定的容許值。車廂內部噪聲試驗研究結果還表明：車內低頻噪聲突出，噪聲大小和頻譜特性隨空間位置分布不均勻、列車運行速度是影響車內噪聲的主要因素。以上的測試結果表明高速列車的噪聲問題已經十分突出，迫切需要進一步采取相應地減振降噪措施來降低列車車廂內部噪聲。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種全新結構的多功能分層復合材料，該多功能材料主要面向高速列車車廂壁板間使用，在提高聲學性能的同時保證材料的阻燃、隔熱等環保要求，兼顧保溫和吸隔聲功能，并可以根據車廂壁板不同部位噪聲頻譜特性、材料厚度空間及使用要求進行聲學優化設計。

車廂內噪聲控制最有效的方法是通過內部聲學材料與結構的優化來有效吸收和隔離內部主要結構振動與噪聲源，目前在高速列車車廂內壁板(側壁板、天花板和地板)與主體結構(鋁型材)之間敷設大量的保溫材料或其它配套材料，這些材料基本上不具備吸聲、隔聲和減振功能，因此，在保證車廂內部溫度、濕度等環境要求下，同時綜合利用多孔吸聲材料和粘彈性阻尼材料，發展保溫、吸隔聲、減振一體化多功能復合材料技術進行列車內部噪聲控制，對降低高速列車車廂內部的噪聲水平以及提高乘客的舒適度有著重要的意義。

本發明的設計方案為多孔材料和硬質隔聲材料的優化組合，其中一個主要設計思路借鑒建筑聲學中雙層板填充多孔吸聲材料模型(亦可選取多孔類保溫吸聲材料)，如在雙層板之間設置彈性支撐結構，可進一步起到減振作用。選取具有良好的保溫性能和工程應用價值，同時有一定吸聲性能的多孔材料，其材料密度應為較小的軟材料，另外由于材料有比較大的彈性和伸縮性，因此也會起到一定的減振作用。

為實現上述發明目的，本發明提供了一種多功能分層復合材料，其特征在于，至少包括一層多孔保溫材料層和一層硬質阻尼隔聲材料層的兩層復合結構，且多孔保溫材料層與硬質阻尼隔聲材料層交錯層疊。

作為上述技術方案的一種優選，所述的多功能分層復合材料包括兩層硬質阻尼隔聲材料層和一層多孔保溫材料層，所述的一層多孔保溫材料層設置于兩層硬質阻尼隔聲材料層之間。

作為上述技術方案的一種優選，所述的多功能分層復合材料包括兩層多孔保溫材料層和一層硬質阻尼隔聲材料層，所述的一層硬質阻尼隔聲材料層設置于兩層多孔保溫材料層之間。

作為上述技術方案的一種優選，所述的多功能分層復合材料包括兩層多孔保溫材料層和三層硬質阻尼隔聲材料層，所述的兩層多孔保溫材料層分別間隔設置于相鄰兩個硬質阻尼隔聲材料層之間。

作為上述技術方案的一種優選，所述的多功能分層復合材料包括兩層硬質阻尼隔聲材料層和三層多孔保溫材料層，所述的兩層硬質阻尼隔聲材料層分別間隔設置于相鄰兩個多孔保溫材料層之間。

作為上述技術方案的一種優選，所述的多孔保溫材料層的厚度為3～50mm。

作為上述技術方案的一種優選，所述的硬質阻尼隔聲材料層的厚度為0.5～5mm。

本發明的優點在于，在原有高速列車車廂內使用的保溫和阻燃材料基礎上，新型復合材料具備良好的吸聲、隔聲和減振性能，同時不占有車廂內更多使用空間。