[發明專利]一種蜂窩空腔結構聲學覆蓋層

在審

• 申請號: 201611239293.4
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106847253A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 陶猛;陳文清;江坤
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: G10K11/162
• 分類號: G10K11/162;G10K11/20
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所52100
• 代理人: 李余江,程新敏

技術領域

本發明屬于減振降噪技術領域，具體涉及一種蜂窩空腔結構聲學覆蓋層。

背景技術

聲波是海洋中惟一可以遠距離傳播的能量形式，在當前以及可預計的未來，水下探測仍將依靠探測聲場的變化。因此，降低自身的輻射噪聲和聲反射特性就成為水下運動體聲隱身的主要措施。降低自身輻射噪聲和聲反射特性是一項系統工程，需要進行整體聲學設計。聲學覆蓋層作為水下運動體最外側的聲學防護層，通常具有吸聲、隔聲、抑振或抗沖擊等功能，是目前唯一能夠同時有效對抗主、被動探測的關鍵技術。

聲學覆蓋層通常是含有各種空腔結構如球形、圓柱形空腔，或含有重質子散射體如局域共振單元的黏彈性復合結構，這類聲學覆蓋層主要以吸收探測聲波為主，同時兼具其它如隔聲、減振性能。水平排列蜂窩空腔覆蓋層具有較好的隔聲和耐沖擊等特點，不僅可以很好地降低自身噪聲向外輻射，還能一定程度上提高水下結構物對瞬時沖擊條件下的安全性能。與傳統的球形、圓柱形覆蓋層相比，水平排列蜂窩空腔覆蓋層還具有良好的耐靜壓變形能力。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種水平排列蜂窩空腔結構聲學覆蓋層，可以有效提高抑振隔聲性能，并且還兼具一定的吸聲性能和抗沖擊能力，可以有效降低水下結構的目標強度和輻射噪聲，對提高水下結構的隱身能力有重要作用。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明是這樣一種蜂窩空腔結構聲學覆蓋層，它包括阻尼層，該阻尼層內含周期性水平排列的蜂窩空腔，阻尼層包括橡膠層或高分子樹脂層，蜂窩空腔的中心線與彈性波或聲波傳播方向相垂直。

其中，所述蜂窩空腔結構聲學覆蓋層的截面為以下三種排列形式中的任意一種：

(a)所有蜂窩空腔的截面面積全部相同；

(b)每層蜂窩空腔的截面面積相同，不同層之間的蜂窩空腔的截面面積沿彈性波或聲波傳播方向呈逐漸變化；

(c)每層蜂窩空腔的截面面積相同，相鄰兩列蜂窩空腔的截面面呈周期性交錯變化。

本發明中由于包含蜂窩空腔結構，從宏觀上看，是改變了覆蓋層的群速度(能量傳播速度)和等效彈性模量，這些變化與結構參數(蜂窩空腔單元壁厚、夾角等)和橡膠或高分子樹脂本身的材料參數均有關，并決定了覆蓋層的抑振隔聲能力。

本發明的優點是設計靈活，可根據要求設計出不同頻寬的覆蓋層。

附圖說明

圖1為本發明蜂窩空腔結構聲學覆蓋層立體示意圖，蜂窩空腔大小一致。

圖2為本發明蜂窩空腔結構聲學覆蓋層橫截面示意圖。

圖3為本發明蜂窩空腔結構聲學覆蓋層立體示意圖，蜂窩空腔呈分層漸變排列形式。

圖4為本發明蜂窩空腔結構聲學覆蓋層立體示意圖，蜂窩空腔呈周期性交錯排列形式。

圖5為蜂窩空腔單元中傳播的彈性波或聲波多次反射示意圖。

圖6為蜂窩空腔單元中傳播的彈性波或聲波波形轉換示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。

首先，本發明隔離耗散振動彈性波或聲波能量的機理簡述如下：

(1)由于覆蓋層中有大量的蜂窩空腔，空腔中的空氣阻抗與覆蓋層的基體材料阻抗相差很大，阻抗失配效應導致彈性波或聲波在傳播過程中有一部分被隔離掉；

(2)彈性波或聲波傳播到蜂窩空腔結構的轉角處，由于結構的不連續性導致彈性波或聲波產生反射(圖5)，不斷的反射增加了它們在覆蓋層中的傳播路徑，這就意味著消耗更多的振動或聲波能量；

(3)在垂直于彈性波或聲波傳播方向出現了小幅橫向振動位移(圖6)，即部分縱波轉變為剪切波，在橡膠材料或高分子樹脂材料中更容易被消耗掉。這些機理的共同作用提高了蜂窩空腔結構覆蓋層的抑振隔聲能力。

實施例1：

如圖1和圖2所示，蜂窩空腔的中心線是平行于覆蓋層表面排列，基體材料為橡膠或高分子樹脂。本實施例若選用不同的結構參數可獲得不同的抑振隔聲功能。如采用較小的蜂窩空腔尺寸(或較小的空腔體積百分比)，可獲得較好的吸聲性能和一定的隔聲性能，且具有一定的耐壓抗變形能力；如采用較大的蜂窩空腔尺寸(或較大的空腔體積百分比)，則可獲得較好的隔聲能力、抗沖擊性能和一定的吸聲性能。

實施例2：