CN102354493A - 可控型水下吸声板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种可控型水下吸声板。包括吸声层、隔声层、阻尼层，隔声层位于吸声层与阻尼层之间，所述吸声层、隔声层和阻尼层均采用聚氨酯材料制成，隔声层中开有喇叭状空腔，在喇叭状空腔的腔口处埋设有形状记忆合金驱动元件，形状记忆合金驱动元件与控制系统相连。本发明具有能主动调节作用频率、工作频带宽、低频效果较好的声学覆盖层，从而在几百赫兹甚至更低的频率范围内均具有良好的吸声隔声效果。

Description

可控型水下吸声板
技术领域
本发明涉及的是一种吸声材料，特别是一种船舶及水下航行体减振降噪用的吸声板。
背景技术
吸声板作为有效的吸声结构既可以控制船舶的辐射噪声，又可用于舱室有效降低舱室噪声。满足船舶低振动、低噪声的设计要求。
吸声板主要采用橡胶阻尼材料，均匀单一材料的低频声隐身性能并不理想，要想提高综合性能可采用多层结构或在基体内部采用谐振腔结构。吸声板可主要采用以下几种结构形式：(1)增加声波在吸声板中将声能转化成热能的效率，包括使用高阻尼弹性体、使用内部浸透粘弹性流体材料、在内部布置谐振吸声结构增加纵波向剪切波的转化；(2)采用阻抗过渡型结构，使用多层材料，采用阻抗渐变材料。
但目前吸声板存在耐压性能差、工作频率带宽窄、低频效果差等问题，同时由于材料、空腔结构等是影响吸声板声学特性的重要因素。因此为了使吸声板获得更好的减振降噪特性，就必须综合考虑其结构、材料的特性等因素，本专利正是在以上背景下设计完成的。
通过对现有技术的文献检索发现，与本发明申请有关的公开文件有：1、水下吸声板(俄罗斯专利：RU2138858)；2、一种水声吸声和反射装备(美国专利：US4674595)；3、圆锥形空腔水下吸声板(中国专利：CN200620049617.3)；4、喇叭形空腔水下吸声板(中国专利：CN200620049330.0)；5、一种多孔材料低频吸声结构(中国专利：CN200710120660.3)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能主动调节作用频率、工作频带宽、具有低频效果较好的声学覆盖层的可控型水下吸声板。
本发明的目的是这样实现的：
包括吸声层、隔声层、阻尼层，隔声层位于吸声层与阻尼层之间，所述吸声层、隔声层和阻尼层均采用聚氨酯材料制成，隔声层中开有喇叭状空腔，在喇叭状空腔的腔口处埋设有形状记忆合金驱动元件，形状记忆合金驱动元件与控制系统相连。
本发明还可以包括：
1、在吸声层外设置增强纤维层。
2、构成吸声层、隔声层、阻尼层的聚氨酯材料满足如下参数要求：
Figure BDA0000064298870000021
本发明具有能主动调节作用频率、工作频带宽、低频效果较好的声学覆盖层，从而在几百赫兹甚至更低的频率范围内均具有良好的吸声隔声效果。
本发明的技术方案的主要特点体现在：
在吸声板材料选择方面，本发明以聚氨酯为主。聚氨酯分子链的活性大，分子结构可设计性强，粘接性能好，有利于与填料的混合，制作工艺相对简单，常温条件下即可进行。同时聚氨酯材料的杨氏模量、损耗因子可按不同要求进行配制，且材料的性能随温度、压力的变化较橡胶材料更小，故可采用聚氨酯材料作为新型低频、耐压声学覆盖层的材料。
在吸声板结构设计形式方面，采用内部空腔可以产生共振吸收。通过在空腔处布置形状记忆合金作为驱动元件，通过电流驱动SMA使之发生形变，进而改变空腔大小的变化，引起空腔谐振频率的变化，最终达到可控的目的。
在吸声层表面增设一层纤维布增强表面，使吸声板具有耐酸碱，抗腐蚀，适宜在海洋恶劣环境中实用。
附图说明
图1可控水下吸声板控制系统结构图；
图2可控水下吸声板的结构形式示意图；
图3 A-A截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做进一步阐述：
结合图2和3，可控型水下吸声板的组成包括吸声层2、隔声层3、阻尼层4，隔声层位于吸声层与阻尼层之间，所述吸声层、隔声层和阻尼层均采用聚氨酯材料制成，隔声层中开有喇叭状空腔5，在喇叭状空腔的腔口8处埋设有形状记忆合金驱动元件7。形状记忆合金驱动元件与控制系统相连。在吸声层外设置增强纤维层1，增强表面纤维布可以保护内部材料和结构的化学和物理性能的稳定性，声学性能长久不变，并防止长期浸于水中而产生的腐蚀和老化。控制系统结构如图1所所示，由多个环节组成。空腔结构要依据激励频率的变化而变化，所以激励频率时形状记忆合金的控制信号，通过电流产生热，驱动形状记忆合金丝发生形变，继而驱动基体材料发生一定的形变。通过改变腔口大小进而调整谐振吸收的作用频率，最终达到可控水下吸声的目的。
构成吸声层、隔声层、阻尼层的聚氨酯材料满足如下参数要求：
Figure BDA0000064298870000031
本发明的制造材料采用聚氨酯材料，阻尼层采用具有较好透声性能的该材料组成，该层的下端面粘贴于结构表面，保证结构外壳粘贴牢固同时又具有阻尼减振的效果。隔声层采用的空腔为喇叭腔，保证声波6能够有效的被吸收。由于形状记忆合金具有驱动力大，且易于控制，易于埋入和布置的优点，所以空腔布置驱动元件采用形状记忆合金。具体布置方案为将SMA丝作为空腔结构的一部分，将其埋入空腔腔口周围的聚氨酯材料中，使其绕腔口一周，控制记忆合金丝形变从而拉动基体材料发生形变，以此来改变腔口大小，这样实现可控谐振频率吸声，使吸声频带加宽，增加低频效果，具体布置形式如图3所示。利用SMA特殊的力学性能，并借助于信号源的控制，即可不间断的输出力和位移。
各层之间采用分层硫化粘贴的方式进行复合。采用表面处理和均匀加压的方式保证粘接质量。首先将各层的粘贴面进行打磨，然后用丙酮进行脱脂处理，胶粘剂粘贴时采用硫化机均匀加压的方式进行加压粘贴。

Claims (3)

1.一种可控型水下吸声板，包括吸声层、隔声层、阻尼层，其特征是：隔声层位于吸声层与阻尼层之间，所述吸声层、隔声层和阻尼层均采用聚氨酯材料制成，隔声层中开有喇叭状空腔，在喇叭状空腔的腔口处埋设有形状记忆合金驱动元件，形状记忆合金驱动元件与控制系统相连。
2.根据权利要求1所述的可控型水下吸声板，其特征是：在吸声层外设置增强纤维层。
3.根据权利要求1或2所述的可控型水下吸声板，其特征是：构成吸声层、隔声层、阻尼层的聚氨酯材料满足如下参数要求：
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