[发明专利]一种圆形通道-橡胶复合水下吸声结构

说明书

本发明公开了一种圆形通道‑橡胶复合水下吸声结构，包括复合材料层，复合材料层设置在底板上，复合材料层的上表面设置有橡胶层，复合材料层内间隔设置有多个圆形通道，圆形通道的一端与橡胶层连接，另一端与底板连接，圆形通道内填充有粘弹性材料，粘弹性材料与底板之间设置有空气隔层。本发明结构简单，易于制造，大幅度提升吸声性能。

技术领域

本发明属于水下吸声复合结构技术领域，具体涉及一种圆形通道-橡胶复合水下吸声结构。

背景技术

水下消声层技术是吸收水下声波能量和抑制水下声波反射的重要途径。它是一种综合技术，涵盖了广泛的细分技术，包括材料合成和结构设计等多个方向。粘弹性材料由于其声阻抗匹配水和足够的阻尼损失，常被用作吸音层的基础，例如橡胶和聚氨酯。入射声波的激发粘弹性材料内部的聚合物链振动，分子链之间的相对运动摩擦产热，从而将机械能住哪话问声能，达到吸声的效果。

然而，由于粘弹性材料在低频域固有的弱耗散性，对低频声音的吸收仍然是一个巨大的挑战。再加上水中的低频声波波长较长，以往的研究表明，仅凭内部材料特性难以实现宽带吸声，唯一的办法就是增加材料的厚度，这与实际需求相互矛盾。

因此，基于共振吸收机制的结构设计思想已被纳入吸声层的制造中，最常用的是空腔共振结构式吸声层，即内部嵌入各种形状的孔腔。当入射声波的频率接近空腔的固有频率时，聚合物链的振动加剧，内摩擦加剧从而吸声性能提高。但共振消声结构的特点是吸声频带宽较窄，并且由于空腔对水压较为敏感，不能满足深海条件的实际需求。

故目前对于水下宽带吸声结构以及耐水压吸声结构的设计依然存在挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种圆形通道-橡胶复合水下吸声结构，通过结构的合理设计提高吸声橡胶的水下吸声性能，解决了粘弹性材料宽频吸声性能较差的难题。

本发明采用以下技术方案：

一种圆形通道-橡胶复合水下吸声结构，包括复合材料层，复合材料层设置在底板上，复合材料层的上表面设置有橡胶层，复合材料层内间隔设置有多个圆形通道，圆形通道的一端与橡胶层连接，另一端与底板连接，圆形通道内填充有粘弹性材料，粘弹性材料与底板之间设置有空气隔层。

具体的，圆形通道的中心在底板上按三角形或四边形排布。

进一步的，圆形通道在底板上的排布周期为10～36mm。

具体的，圆形通道的半径r为9～35mm，每个圆形通道形成的元胞宽度a为10～36mm。

具体的，圆形通道的高度为21～51mm。

具体的，粘弹性材料的填充厚度为20～50mm。

具体的，粘弹性材料的密度为800～1400kg/m³；粘弹性材料的横波声速为500～2000m/s，粘弹性材料的横波损耗因子为0.01～0.3；粘弹性材料的纵波声速为30～300m/s，粘弹性材料的纵波损耗因子大于0.5。

具体的，橡胶层的厚度为1～10mm。

具体的，空气隔层的厚度为1～10mm。

具体的，复合材料层采用金属材料或碳纤维/玻璃纤维复合材料制备而成。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：