[發明專利]交叉橫向增強排布隔板填充粘彈性材料水下吸聲結構

有效

• 申請號: 202010930607.5
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112185330B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 盧天健;辛鋒先;于晨磊;段明宇
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G10K11/162
• 分類號: G10K11/162
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

本發明提供了一種交叉橫向增強排布隔板填充粘彈性材料水下吸聲結構，包括底板，底板上剛性連接有若干等距分布的豎直隔板，相鄰兩個豎直隔板之間組成一個元胞，每個元胞內分布有若干水平隔板并填充有密度為500?kg/m3~1000kg/m3粘彈性材料；所述的水平隔板包括與左側豎直隔板剛性連接的左隔板以及與右側豎直隔板剛性連接的右隔板，左隔板和右隔板在豎直方向上交錯分布。本發明通過結構的合理設計提高粘彈性材料水下吸聲性能，解決了寬頻吸聲性能較差的難題。

技術領域

本發明涉及水下吸聲復合結構設計領域，具體是一種交叉橫向增強排布隔板填充粘彈性材料水下吸聲結構。

背景技術

與空氣環境下的吸聲結構相比，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，在聲波的激勵下分子鏈之間相互摩擦從而產生能量損耗。由于低頻聲波的穿透能力強，所以在吸收低頻聲波時需要更厚的厚度或在內部引入共振結構，如Alberich型吸聲覆蓋層在內部引入空腔，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展以及人類探測深度的不斷增加，此類材料已經不能滿足人類的需要。因此通過結構的設計提升粘彈性材料的聲能損耗能力以及實現具有承壓能力的水下吸聲結構具有重要的工程應用前景。

發明內容

本發明為了解決現有技術的問題，提供了一種交叉橫向增強排布隔板填充粘彈性材料水下吸聲結構，通過結構的合理設計提高粘彈性材料水下吸聲性能，解決了寬頻吸聲性能較差的難題。

本發明包括底板，底板上剛性連接有若干等距分布的豎直隔板，相鄰兩個豎直隔板之間組成一個元胞，每個元胞內分布有若干水平隔板并填充有密度為500?kg/m3~1000kg/m3粘彈性材料；所述的水平隔板包括與左側豎直隔板剛性連接的左隔板以及與右側豎直隔板剛性連接的右隔板，左隔板和右隔板在豎直方向上交錯分布；記豎直隔板高度為h，則元胞的寬度為a=h/2，水平隔板長度d=h/4~h/2，水平隔板縱向距離c=h/4，水平隔板的厚度t=?h/60~h/6。

進一步改進，所述的粘彈性材料為聚氨酯類粘彈性材料，波聲速在200m/s~1200m/s之間，橫波損耗因子在0.01~0.09之間；縱波聲速在30m/s~300m/s之間，縱波損耗因子在0.7以上。

進一步改進，所述的豎直隔板高度h=30mm~60mm。

進一步改進，所述的水平隔板和豎直隔板均采用金屬材料或纖維復合材料。

本發明有益效果在于：

1、交叉橫向增強排布隔板與豎直隔板連接，將相鄰豎直隔板之間的粘彈性材料進一步分割。由于隔板與底板相連，并且鋼性較大，故假設隔板不會因聲波的擾動而振動。粘彈性材料在聲波的激勵下發生振動，由于隔板的存在，靠近隔板的材料振動受到約束，而遠離隔板的材料振動相對比較劇烈，從而在粘彈性材料中產生很強的剪切作用。由于粘彈性材料的剪切損耗遠大于壓縮損耗，所以可以大幅度提升粘彈性材料的聲波損耗能力。交叉橫向增強排布隔板的存在提供了更大的表面積以及彎曲的路徑增加了聲波傳播的距離，故可以在很大程度上提升粘彈性材料的吸聲性能。另一方面，豎向隔板與底板連接，使得結構具有一定的承載能力，進一步改善了結構的耐水壓能力。

2、阻尼材料為聚氨酯類粘彈性材料，在結構中起主要吸聲作用，剪切波損耗因子為0.6及以上，以保證對聲波能量具有足夠的損耗能力。

3、通過改變交叉橫向增強排布隔板的數量以及長度，改變了聲波的傳播方向，改變了粘彈性結構的有效厚度。

綜上所述，本發明一種交叉橫向增強排布隔板填充粘彈性材料水下吸聲結構可以很大程度提高粘彈性材料的吸聲性能。在設計方面具有更多的可調參數，包括結構參數以及材料參數，可根據實際工況需求進行相應調節。結構簡單，易于制造。

附圖說明