[發(fā)明專利]一種粘彈性材料橫向隔板分區(qū)水下吸聲結(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010929964.X
• 申請(qǐng)日: 2020-09-07
• 公開（公告）號(hào): CN112053671A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 辛鋒先;盧天健;于晨磊;段明宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G10K11/16
• 分類號(hào): G10K11/16;G10K11/162;G10K11/172
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 高博

本發(fā)明公開了一種粘彈性材料橫向隔板分區(qū)水下吸聲結(jié)構(gòu)，底板上豎直間隔設(shè)置有多個(gè)壁板，每個(gè)壁板的一側(cè)水平設(shè)置有多個(gè)橫向隔板，相鄰兩個(gè)壁板之間構(gòu)成一個(gè)元胞，每個(gè)元胞內(nèi)設(shè)置粘彈性材料。本發(fā)明在設(shè)計(jì)方面具有更多的可調(diào)參數(shù)，包括結(jié)構(gòu)參數(shù)以及材料參數(shù)，可根據(jù)實(shí)際工況需求進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水下吸聲復(fù)合結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種粘彈性材料橫向隔板分區(qū)水下吸聲結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

與空氣環(huán)境下的吸聲結(jié)構(gòu)相比，由于水中聲速較大以及水粘性較小等原因，水下吸聲一直是一個(gè)比較困難的問題。水下吸聲常采用粘彈性材料，粘彈性材料如橡膠或聚氨酯等由高分子材料組成，在聲波的激勵(lì)下分子鏈之間相互摩擦從而產(chǎn)生能量損耗。由于低頻聲波的穿透能力強(qiáng)，所以在吸收低頻聲波時(shí)需要更厚的厚度或在內(nèi)部引入共振結(jié)構(gòu)，如Alberich型吸聲覆蓋層在內(nèi)部引入空腔，利用空腔的諧振提升低頻的吸聲性能。

但隨著聲納的不斷發(fā)展以及人類探測(cè)深度的不斷增加，此類材料已經(jīng)不能滿足人類的需要。因此通過結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提升粘彈性材料的聲能損耗能力以及實(shí)現(xiàn)具有承壓能力的水下吸聲結(jié)構(gòu)具有重要的工程應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種粘彈性材料橫向隔板分區(qū)水下吸聲結(jié)構(gòu)，通過結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)解決傳統(tǒng)水下吸聲結(jié)構(gòu)不耐水壓以及寬頻吸聲性能較差的難題。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種粘彈性材料橫向隔板分區(qū)水下吸聲結(jié)構(gòu)，包括底板，底板上豎直間隔設(shè)置有多個(gè)壁板，每個(gè)壁板的一側(cè)水平設(shè)置有多個(gè)橫向隔板，相鄰兩個(gè)壁板之間構(gòu)成一個(gè)元胞，每個(gè)元胞內(nèi)設(shè)置粘彈性材料。

具體的，橫向隔板的長(zhǎng)度相同，或從上至下等距離遞增設(shè)置。

進(jìn)一步的，相同橫向隔板的長(zhǎng)度為0～40mm，不同橫向隔板的長(zhǎng)度等距離遞增設(shè)置，且長(zhǎng)度不大于元胞寬度。

進(jìn)一步的，相鄰兩個(gè)橫向隔板之間的距離為12.5～16.7mm。

具體的，元胞的寬度為a＝15～50mm。

具體的，壁板、橫向隔板和底板的厚度為1～5mm，壁板的高度與粘彈性材料的高度保持一致。

進(jìn)一步的，壁板、橫向隔板和底板采用金屬材料或碳纖維/玻璃纖維復(fù)合材料制得。

具體的，粘彈性材料的密度為500～1000kg/m³。

具體的，粘彈性材料的橫波聲速為200～1200m/s，橫波損耗因子為0.01～0.09；縱波聲速為30～300m/s，縱波損耗因子大于0.7。

具體的，粘彈性材料橫向隔板分區(qū)水下吸聲結(jié)構(gòu)的整體厚度為30～60mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

本發(fā)明一種粘彈性材料橫向隔板分區(qū)水下吸聲結(jié)構(gòu)，在粘彈性材料中引入壁板，壁板與底部連接，并在壁板上連接有橫向隔板，隔板不會(huì)因聲波而振動(dòng)。粘彈性材料在聲波的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)，由于隔板的存在，靠近隔板的材料振動(dòng)受到約束，而遠(yuǎn)離隔板的材料振動(dòng)相對(duì)比較劇烈，從而在粘彈性材料中產(chǎn)生很強(qiáng)的剪切作用。由于粘彈性材料的剪切損耗遠(yuǎn)大于壓縮損耗，所以可以大幅度提升粘彈性材料的聲波損耗能力。另一方面，隔板與底板連接，使得結(jié)構(gòu)具有一定的承載能力，進(jìn)一步改善了結(jié)構(gòu)的耐水壓能力，隔板在粘彈性材料中周期性排布。

進(jìn)一步的，橫向隔板長(zhǎng)度相同制作方便。

進(jìn)一步的，橫向隔板長(zhǎng)度上至下等距離遞增長(zhǎng)度的梯度設(shè)置有利于聲波傳到下層，有利于粘彈性材料的充分利用。

進(jìn)一步的，相鄰兩個(gè)橫向隔板間距設(shè)置為整體厚度的1/3，這與粘彈性材料的粘性有關(guān)，也利于加工，取其他方式等分也可。