CN107244397B - 一种带有消声结构的水下自流散热式隔声罩 - Google Patents

一种带有消声结构的水下自流散热式隔声罩 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种带有消声结构的自流散热式隔声罩，包括：前段安装结构、后段安装结构、螺栓和法兰；其中，前段安装结构、后段安装结构通过螺栓连接至法兰；法兰与声源连接；前段安装结构中有入水通道，后段安装结构与声源之间有散热水道，用于散热；后段安装结构包裹声源，利用材料间的内耗，降低向外的辐射功率，实现有效隔声；入水口和出水口处均分布有消声机构，抑制水道噪声。本发明方法既保证了良好的散热，又实现了较小的漏声，适用于水下需要同时散热和隔声的航行器。

Description

一种带有消声结构的水下自流散热式隔声罩
技术领域
本发明属于减振降噪技术领域，尤其是涉及一种带有消声结构的水下自流散热式隔声罩。
背景技术
21世纪是人类向海洋进军的世纪。深海作为人类尚未开发的宝地和高技术领域之一,已经成为各国的重要战略目标,也是近几年国际上激烈竞争的焦点之一。无人水下航行器作为人类海洋开发和利用领域的主要工具正在起到越来越来重要的作用。噪声指标是无人水下航行器的一项重要性能参数，许多设备需要在满足散热的前提下进行减振降噪处理，如推进电机。
在工程实际应用中，噪声控制主要有三种途径：(1)对声源的控制，即从声源入手，改进推进声源结构的设计，减少声源发出的噪声等级；(2)对声场接收者的防护控制，此途径不能应用于以提高隐蔽性为目的的噪声控制；(3)传播途径控制，即通过吸声、隔声、消声等降噪措施降低声波的传播能量。三种控制方式并不矛盾可以同时进行，而隔声罩是噪声控制中最易实现、最经济的控制方式，所以工程上最为常用。如龚允浩的发明专利“一种压氧机隔声罩”(授权专利号为CN103133298A)，针对压氧机设计了相应的隔声罩。谢建平等人的发明专利“柴油发电机组隔声罩”(授权专利号为CN101235751A)，针对柴油发电机组设计了相应的隔声罩。类似的利用隔声罩降低设备辐射噪声的发明已有很多。然而目前对隔声罩的研究主要针对陆上设备，缺乏水下设备的隔声罩，尤其是有散热需求的水下设备，隔声罩的研究还很不充分。
发明内容
本发明的目的在于为需散热的水下声源提供一种同时实现散热和降噪的带有消声结构的自流散热式隔声罩。
本发明的目的是这样实现的，一种带有消声结构的水下自流散热式隔声罩，包括：前段安装结构、后段安装结构、螺栓和法兰；其中，前段安装结构、后段安装结构通过螺栓连接至法兰；法兰与声源连接；
前段安装结构中有入水通道，前段安装结构体内侧沿入水通道分布有消声机构；
后段安装结构包括：水声材料层、外阻尼合金壳、内阻尼合金壳；内阻尼合金壳呈“L”型，内阻尼合金壳的“L”型短端固定于法兰上，内阻尼合金壳的“L”型长端和外阻尼合金壳嵌入水声材料层中；后段安装结构有出水口；后段安装结构的水声材料层与声源之间有散热水道；散热水道与入水通道相连；后段安装结构的水声材料层在靠近出水口处沿散热水道分布有消声机构。
本发明还可以包括：
1.所述的消声机构，为共振腔式消声结构，由聚氨酯密封垫和空气腔构成；空气腔一端有开口，聚氨酯密封垫嵌在空气腔开口处。
2.所述的法兰，分布有安装孔和通水孔。
3.所述的入水通道大于散热水道。
4.所述的前段安装结构的最前端开口直径大于入水通道直径。
5.所述的水声材料层，由聚氨酯制成。
6.所述的螺栓由阻尼合金制成。
本发明的有益效果为：
1.通过特别设计的水道，利用船舶前行时船体和海水的相对运动所产生的水动力压头为冷却水提供动力，无需消耗额外的动力，水动力压头随航速增加而增加，有一定自动调节能力；进出水口设计共振腔式消声结构，抑制水道噪声。既保证了良好的散热，又实现了较小的漏声。
2.本发明中对阻尼合金与聚氨酯水声材料进行了多层组合，利用阻尼合金与聚氨酯水声材料之间较大的特征阻抗差所导致的水下声阻抗失配，使声波多次反射于隔声罩内部，通过阻尼合金和聚氨酯的内耗降低辐射声功率，大幅减少了由罩体向外界辐射的能量。
3.体积小，易于安装，外表面形状可控，对航行器水动力特性影响较小。
附图说明
图1是本发明一种带有消声结构的水下自流散热式隔声罩的剖视图。
图2是本发明一种带有消声结构的水下自流散热式隔声罩安装位置局部视图。
图3是本发明一种带有消声结构的水下自流散热式隔声罩安装法兰示意图。
图4是本发明一种带有消声结构的水下自流散热式隔声罩进水口消声结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行更加细致的阐述：
本发明的一种带有消声结构的水下自流散热式隔声罩，包括：前段安装结构1、后段安装结构、螺栓8和法兰10；其中，前段安装结构1、后段安装结构通过螺栓8连接至法兰10，螺栓8与法兰10之间有环形垫片9。
前段安装结构1的中心处有入水通道，前段安装结构1体内侧沿入水通道分布有进水口消声机构6；后段安装结构包括：水声材料层3、外阻尼合金壳5、内阻尼合金壳4；内阻尼合金壳4呈“L”型，内阻尼合金壳4的“L”型短端固定于法兰10上，内阻尼合金壳4的“L”型长端和外阻尼合金壳5嵌入水声材料层3中；后段安装结构有出水口；后段安装结构的水声材料层3与声源2之间有散热水道；散热水道与入水通道相连；后段安装结构的水声材料层3在靠近出水口处沿散热水道分布有出水口消声机构7，如图1所示。
图2为本发明安装位置局部视图，带法兰盘的内阻尼合金层4的法兰加装至由聚氨酯水声材料制成的环形垫片9之后，经法兰10通过由阻尼合金制成的螺栓8固定于航行器尾部上航行器作为隔声罩的声源。
图3为法兰示意图，安装法兰盘上开有通水孔11与安装孔12。相较于普通刚性联接，弹性垫片与阻尼合金螺栓搭配的联接方式可以有效的减少通过联接处传递向外壳的振动能量，减小漏声。
后段安装结构有出水口；后段安装结构的水声材料层3与声源之间有散热水道；散热水道与入水通道相连；后段安装结构的水声材料层3在靠近出水口处沿散热水道分布有出水口消声机构7；
图4为本发明的进水口消声结构。消声机构，为共振腔式消声结构，由聚氨酯密封垫14和空气腔13构成；空气腔13一端有开口，聚氨酯密封垫14嵌在空气腔13开口处。法兰10，分布有通水孔11和安装孔12。入水通道大于散热水道。前段安装结构1的最前端开口直径大于入水通道直径。水声材料层3，由聚氨酯制成。螺栓8由阻尼合金制成。
由声源向外辐射的噪声声波首先进入内设有吸声结构的水声材料层3，经过传递损失后的声波通过接合面进入内阻尼合金层4，由于阻尼合金特征阻抗远远大于聚氨酯，透射声波占主要成分，而声波由阻尼合金层4向中层聚氨酯层5传递过程中，反射波占主要成分，依次辐射至水声材料层经过多次反射，且聚氨酯与阻尼合金均有较大的内耗，所以可大大降低向外辐射的声功率。

Claims (7)

1.一种带有消声结构的水下自流散热式隔声罩，包括：前段安装结构、后段安装结构、螺栓和法兰；其特征在于，前段安装结构、后段安装结构通过螺栓连接至法兰；法兰与声源连接；
前段安装结构中有入水通道，前段安装结构体内侧沿入水通道分布有消声机构；
后段安装结构包括：水声材料层、外阻尼合金壳、内阻尼合金壳；内阻尼合金壳呈“L”型，内阻尼合金壳的“L”型短端固定于法兰上，内阻尼合金壳的“L”型长端和外阻尼合金壳嵌入水声材料层中；后段安装结构有出水口；后段安装结构的水声材料层与声源之间有散热水道；散热水道与入水通道相连；后段安装结构的水声材料层在靠近出水口处沿散热水道分布有消声机构。
2.如权利要求1所述的一种带有消声结构的水下自流散热式隔声罩，其特征在于，所述的消声机构，为共振腔式消声结构，由聚氨酯密封垫和空气腔构成；空气腔一端有开口，聚氨酯密封垫嵌在空气腔开口处。
3.如权利要求1所述的一种带有消声结构的水下自流散热式隔声罩，其特征在于，所述的法兰，分布有安装孔和通水孔。
4.如权利要求1所述的一种带有消声结构的水下自流散热式隔声罩，其特征在于，所述的入水通道的截面积大于散热水道的截面积。
5.如权利要求1所述的一种带有消声结构的水下自流散热式隔声罩，其特征在于，所述的水声材料层，由聚氨酯制成。
6.如权利要求1所述的一种带有消声结构的水下自流散热式隔声罩，其特征在于，所述的螺栓由阻尼合金制成。
7.如权利要求1或4所述的一种带有消声结构的水下自流散热式隔声罩，其特征在于，所述前段安装结构的最前端开口直径大于入水通道直径。
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