[发明专利]一种膜腔耦合型水下吸声板

说明书

本发明的目的在于提供一种具有良好低频吸声效果的水下吸声结构，该吸声结构在3000Hz频率范围内平均吸声系数可以实现0.7以上。本发明涉及一种水下低频吸声结构，具体是一种膜腔耦合型水下吸声板，包括安装层、吸声层和结构空腔，该吸声结构在3000Hz频率范围内平均吸声系数可以实现0.7以上。所述吸声层与安装层之间压合粘结，吸声层的内部设置有多个结构空腔，所述结构空腔为孔径渐变的双喇叭形或花瓶形中的一种或两种的组合，结构空腔的下表面与吸声层的底面平齐，所述结构空腔内设置有薄膜结构，薄膜结构上设置有非对称质量块。

技术领域

本发明涉及一种水下低频吸声结构，具体是一种膜腔耦合型水下吸声板。

背景技术

吸声板作为有效的水下吸声结构，既可以控制船舶的辐射噪声，又可以对抗主动声呐探测，且吸声板质量轻、体积小，满足船舶降噪轻质、高效的结构设计要求。

对于水下航行器表面吸声覆盖层，目前主要采用橡胶阻尼材料，由于均匀单一材料的低频吸声性能并不理想，并且受质量密度定律的限制，传统水下吸声材料在低频范围内效果不佳，不能满足水下舰艇对于吸声的要求，要想提高综合性能可采用多层阻抗渐变梯度材料或在基体内部采用谐振腔结构。

谐振腔型水下吸声板是一种新型水下吸声超材料，与传统橡胶板相比，它兼具低频高效吸声与质量密度小的优点，是很有发展前景的一种水下吸声结构。目前国内外对谐振腔型水下吸声材料进行了大量研究，在圆柱型空腔的基础上，对空腔尺寸与形状进行优化，得到圆台形空腔(CN102354493)、圆锥形空腔(CN200620149617.3)、喇叭形空腔(CN200620049330.0)以及螺旋形刚性结构(CN208256285U)等多种形状的谐振腔结构，其中的多数结构虽然能够以较小尺寸在水下对5KHz以上声波实现有效吸收，但对于更低频声波效果则不好。所以虽然水下吸声材料的研究取得了一些进步，但到目前为止，还没有提出一种有效的水下低频亚波长吸声结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好低频吸声效果的水下吸声结构，该吸声结构在3000Hz频率范围内平均吸声系数可以实现0.7以上。

本发明涉及一种水下低频吸声结构，具体是一种膜腔耦合型水下吸声板，包括安装层、吸声层、结构空腔、薄膜结构和非对称质量块，该吸声结构在3000Hz频率范围内平均吸声系数可以实现0.7以上。

所述吸声层与安装层之间压合粘结，吸声层的内部设置有多个结构空腔，所述结构空腔为孔径渐变的双喇叭形或花瓶形中的一种或两种的组合，结构空腔的下表面与吸声层的底面平齐，所述结构空腔内设置有薄膜结构，薄膜结构上设置有非对称质量块。

优选的，所述吸声层由粘弹性阻尼材料制成。

优选的，所述弹性阻尼材料为聚脲。

优选的，所述弹性阻尼材料为聚氨酯。

优选的，所述弹性阻尼材料为在聚脲里面加了空心球做成的聚脲复合材料，聚脲复合材料中空心球为无机空心球，粒径为10～200μm，体积分数为1％～50％。

优选的，所述弹性阻尼材料为在聚氨酯里面加了空心球做成的聚氨酯复合材料，聚氨酯复合材料中空心球为无机空心球，粒径为10～200μm，体积分数为1％～50％。

优选的，所述吸声层中的结构空腔的排列是阵列排列。

优选的，所述吸声层中的结构空腔的排列是交错排列。

优选的，所述薄膜结构由硅橡胶制成，厚度为0.1～2mm，质量块为半圆形金属片。

本发明一种膜腔耦合型水下吸声板的有益效果为：

1.具有良好的水下宽频吸声能力。传统水下吸声材料低频吸声效果较差，本发明设计的吸声材料在3000Hz以内平均吸声系数可以达到0.7以上。