一种粘弹性材料横向隔板分区水下吸声结构制造技术

本发明专利技术公开了一种粘弹性材料横向隔板分区水下吸声结构，底板上竖直间隔设置有多个壁板，每个壁板的一侧水平设置有多个横向隔板，相邻两个壁板之间构成一个元胞，每个元胞内设置粘弹性材料。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种粘弹性材料横向隔板分区水下吸声结构
本专利技术属于水下吸声复合结构
，具体涉及一种粘弹性材料横向隔板分区水下吸声结构。
技术介绍
与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。因此通过结构的设计提升粘弹性材料的声能损耗能力以及实现具有承压能力的水下吸声结构具有重要的工程应用前景。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种粘弹性材料横向隔板分区水下吸声结构，通过结构的合理设计解决传统水下吸声结构不耐水压以及宽频吸声性能较差的难题。本专利技术采用以下技术方案：一种粘弹性材料横向隔板分区水下吸声结构，包括底板，底板上竖直间隔设置有多个壁板，每个壁板的一侧水平设置有多个横向隔板，相邻两个壁板之间构成一个元胞，每个元胞内设置粘弹性材料。具体的，横向隔板的长度相同，或从上至下等距离递增设置。进一步的，相同横向隔板的长度为0～40mm，不同横向隔板的长度等距离递增设置，且长度不大于元胞宽度。进一步的，相邻两个横向隔板之间的距离为12.5～16.7mm。具体的，元胞的宽度为a＝15～50mm。具体的，壁板、横向隔板和底板的厚度为1～5mm，壁板的高度与粘弹性材料的高度保持一致。进一步的，壁板、横向隔板和底板采用金属材料或碳纤维/玻璃纤维复合材料制得。具体的，粘弹性材料的密度为500～1000kg/m3。具体的，粘弹性材料的横波声速为200～1200m/s，横波损耗因子为0.01～0.09；纵波声速为30～300m/s，纵波损耗因子大于0.7。具体的，粘弹性材料横向隔板分区水下吸声结构的整体厚度为30～60mm。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术一种粘弹性材料横向隔板分区水下吸声结构，在粘弹性材料中引入壁板，壁板与底部连接，并在壁板上连接有横向隔板，隔板不会因声波而振动。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，隔板在粘弹性材料中周期性排布。进一步的，横向隔板长度相同制作方便。进一步的，横向隔板长度上至下等距离递增长度的梯度设置有利于声波传到下层，有利于粘弹性材料的充分利用。进一步的，相邻两个横向隔板间距设置为整体厚度的1/3，这与粘弹性材料的粘性有关，也利于加工，取其他方式等分也可。进一步的，元胞宽度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，壁板、横向隔板和底板厚度为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，为了保证隔板与粘弹性材料之间的声阻抗失配，并且具有一定的承载能力，隔板选取可以为钢、铝等金属或碳纤维及玻璃纤维等复合材料。进一步的，阻尼材料为聚氨酯类粘弹性材料，在结构中起主要吸声作用，剪切波损耗因子为0.6及以上，以保证对声波能量具有足够的损耗能力。进一步的，为了使粘弹性材料中声波的损耗最大化，更好的实现对声波的吸收，提高结构的吸声性能，隔板的形状进行了改变。通过改变横向隔板的数量以及长度，改变了声波的传播方向增加了粘弹性结构的有效厚度。进一步的，为了保证结构具有足够的吸声能力，粘弹性材料横向隔板分区水下吸声结构的总厚度为15～50mm。综上所述，本专利技术一种粘弹性材料横向隔板分区水下吸声结构具有优异的力学性能以及良好的水下吸声性能。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。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术结构示意图，其中，(a)为一种横向隔板结构，(b)为另一种横向隔板结构；图2为几种对比结构单胞二维示意图，其中，(a)为等厚度均匀粘弹性材料，(b)为元胞壁固定的粘弹性材料，(c)为一种带有横向隔板的粘弹性材料，其中隔板的长度一致，(d)为设置了三条不同长度的横向隔板，隔板由上到下越来越长三条隔板之间距离相等；图3为本专利技术吸声结构与等厚度均匀粘弹性材料的吸声系数曲线对比。其中：1.隔板；2.粘弹性材料；3.横向隔板；4.底板。具体实施方式在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在附图中示出了根据本专利技术公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。本专利技术提供了一种粘弹性材料横向隔板分区水下吸声结构，将金属或碳纤维/玻璃纤维复合材料隔板插入橡胶与和底板相连的纵向壁板固定，并将聚氨酯等粘弹性材料填充其中凝固。所形成的新结构不仅具有良好的力学性能，而且横向隔板对粘弹性材料的吸声性能有很大的提升作用。通过改变横向隔板的长度以及数量可以实现不同频率范围的良好吸声。从而实现了一种既能承载，又具有宽频吸声效果的水下吸声结构。请参阅图1，本专利技术一种粘弹性材料横向隔板分区水下吸声结构，包括壁板1、粘弹性材料2、横向隔板3和底板4，壁板1包括多个，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粘弹性材料横向隔板分区水下吸声结构，其特征在于，包括底板(4)，底板(4)上竖直间隔设置有多个壁板(1)，每个壁板(1)的一侧水平设置有多个横向隔板(3)，相邻两个壁板(1)之间构成一个元胞，每个元胞内设置粘弹性材料(2)。/n

【技术特征摘要】
1.一种粘弹性材料横向隔板分区水下吸声结构，其特征在于，包括底板(4)，底板(4)上竖直间隔设置有多个壁板(1)，每个壁板(1)的一侧水平设置有多个横向隔板(3)，相邻两个壁板(1)之间构成一个元胞，每个元胞内设置粘弹性材料(2)。


2.根据权利要求1所述的粘弹性材料横向隔板分区水下吸声结构，其特征在于，横向隔板(3)的长度相同，或从上至下等距离递增设置。


3.根据权利要求2所述的粘弹性材料横向隔板分区水下吸声结构，其特征在于，相同横向隔板(3)的长度为0～40mm，不同横向隔板(3)的长度等距离递增设置，且长度不大于元胞宽度。


4.根据权利要求1或2或3所述的粘弹性材料横向隔板分区水下吸声结构，其特征在于，相邻两个横向隔板(3)之间的距离为12.5～16.7mm。


5.根据权利要求1所述的粘弹性材料横向隔板分区水下吸声结构，其特征在于，元胞的宽度为a＝15～50mm。


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【专利技术属性】
技术研发人员：辛锋先，卢天健，于晨磊，段明宇，
申请(专利权)人：西安交通大学，南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61