CN116453493A - 一种具有支撑结构的耐压吸声结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有支撑结构的耐压吸声结构，包括，基底层结构，外表面连接固定有吸声覆盖层或吸声尖劈结构；空腔，开设或不开设在基底层结构内，以及，开设在吸声覆盖层和吸声尖劈结构内，且基底层结构封闭空腔的靠近端；骨架，设置在空腔内且用于支撑所述空腔内壁。本发明能够实现利用骨架对吸声层内的空腔进行支撑，使得空腔结构不易产生较大形变，保证其声学性能。

Description

一种具有支撑结构的耐压吸声结构
技术领域
本发明属于水下吸声结构技术领域，尤其涉及一种具有支撑结构的耐压吸声结构。
背景技术
水下耐压吸声结构一般敷设在潜艇外壳或声纳平台内部，用于吸收入射声波，降低回波反射。水下耐压结构具体包括吸声覆盖层和吸声尖劈两种，均采用粘弹性高分子材料制作。水下耐压结构内部常可以设置周期性空腔、共振单元等吸声结构，用来拓宽吸声频段、提高低频吸声性能，但在较高的静水压力下，空腔结构会产生较大变形，导致声学性能愈趋下降。
目前，针对高静水压力下吸声覆盖层的吸声性能提高，一方面从粘弹性高分子材料的选型和优化入手，另一方面则着重于空腔结构的改进设计，较少考虑在吸声层内增加具有支撑作用的骨架。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种具有支撑结构的耐压吸声结构，能够实现利用骨架对吸声层内的空腔进行支撑，使得空腔结构不易产生较大形变，保证其声学性能。
为实现上述目的，本发明提供了一种具有支撑结构的耐压吸声结构，包括，
基底层结构，外表面连接固定有吸声覆盖层或吸声尖劈结构；
空腔，开设或不开设在所述基底层结构内，以及，
开设在所述吸声覆盖层和所述吸声尖劈结构内，且所述基底层结构封闭所述空腔的靠近端；
骨架，设置在所述空腔内且用于支撑所述空腔内壁。
进一步的，所述基底层结构包括基底层，所述基底层内不开设所述空腔。
进一步的，所述基底层外表面连接固定有第二吸声层，所述第二吸声层内的空腔为阵列设置的第二空腔，所述第二空腔靠近所述基底层的一端被所述基底层封闭，所述第二空腔内固定有与所述第二空腔适配且用于支撑所述第二空腔的第二支撑网。
进一步的，所述吸声覆盖层包括第一吸声层，所述第一吸声层内的空腔为阵列设置的第一空腔，所述第一空腔靠近所述基底层的一端被所述基底层封闭，或所述第一空腔靠近所述第二吸声层的一端被所述第二吸声层封闭，所述第一吸声层远离所述基底层的一侧连接固定有第一透声表层；
所述骨架为设置在所述第一空腔内的第一支撑网，所述第一支撑网与所述第一空腔适配且用于支撑所述第一空腔内壁。
进一步的，所述第一空腔和所述第二空腔为圆台形空腔、圆锥形空腔、圆柱形空腔、喇叭形空腔中的一种或多种组合。
进一步的，所述吸声尖劈结构包括连接固定在所述第二吸声层外侧面的吸声尖劈壳体，所述吸声尖劈壳体包括若干阵列排布的尖劈单元，所述尖劈单元包括底部的矩形结构和连接在所述矩形结构上的圆锥形结构，所述尖劈单元的矩形结构靠近所述第二吸声层并与所述第二吸声层连接固定，且所述圆锥形结构靠近所述第二吸声层的端面直径大于所述圆锥形结构远离所述第二吸声层的端面直径。
进一步的，所述尖劈单元包括第三吸声层，所述第三吸声层靠近所述第二吸声层的一端与所述第二吸声层连接固定，且所述第三吸声层内开设的空腔为第三空腔，所述第二吸声层用于封闭所述第三空腔，所述第三吸声层外表面包覆固定有第二透声表层。
进一步的，所述第三空腔包括圆台形空腔和圆柱形空腔，所述圆台形空腔的大直径端面被所述第二吸声层封闭，所述圆台形空腔的小直径端面与所述圆柱形空腔连通；
所述骨架为设置在所述第三空腔内的第四支撑网，所述第四支撑网与所述第三空腔适配且用于支撑所述第三空腔内壁。
进一步的，所述第三吸声层外壁包覆固定有第三支撑网，所述第三支撑网位于所述第三吸声层与所述第二透声表层之间。
进一步的，所述骨架和所述第三支撑网均为金属丝网。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
1.水下吸声结构内设置空腔有助于拓宽吸声频段，提高中低频段的吸声性能。
2.将骨架作为支撑结构引入水下吸声结构，有助于提高水下吸声结构整体的结构强度，减小高静水压力下内部空腔的形变，降低空腔变形对吸声性能下降的影响。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为实施例1的结构示意图；
图2为实施例2的结构示意图；
图3为实施例3的立体图；
图4为实施例3的结构示意图；
其中，1、第一透声表层；2、第一吸声层；3、基底层；4、第一支撑网；5、第一空腔；6、第三吸声层；7、第四支撑网；8、第三空腔；9、第二吸声层；10、第二支撑网；11、第二空腔；12、吸声尖劈壳体；13、尖劈单元；14、第三支撑网；15、第二透声表层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
参照图1，本发明提供一种具有支撑结构的耐压吸声结构，包括，基底层结构，外表面连接固定有吸声覆盖层；空腔，不开设在基底层结构内，以及，开设在吸声覆盖层内，且基底层结构封闭空腔的靠近端；骨架，设置在空腔内且用于支撑空腔内壁。
进一步优化方案，基底层结构包括基底层3，基底层3内不开设空腔。
进一步优化方案，吸声覆盖层包括第一吸声层2，第一吸声层2内的空腔为阵列设置的第一空腔5，第一空腔5靠近基底层3的一端被基底层3封闭，第一吸声层2远离基底层3的一侧连接固定有第一透声表层1；
骨架为设置在第一空腔5内的第一支撑网4，第一支撑网4与第一空腔5适配且用于支撑第一空腔5内壁。
第一支撑网4作为第一空腔5的骨架使用，用于对第一空腔5进行支撑，降低第一空腔5变形度。
进一步优化方案，第一空腔5为圆台形空腔、圆锥形空腔、圆柱形空腔、喇叭形空腔中的一种或多种组合。多个第一空腔5呈周期性排列或阵列，第一空腔5的具体结构可根据实际需要确定。
可以理解的，基底层3表面直连第一吸声层2，第一吸声层2表面直连第一透声表层1。
上述结构设置中，基底层3连接潜艇外壳或声纳平台内，第一透声表层1粘贴在第一吸声层2外侧，第一吸声层2直接粘结固定在基底层3上方，第一支撑网4嵌入第一吸声层2内，第一支撑网4的形状与第一空腔5形状相同，同时，其尺寸等于或者略大于第一空腔5，且第一支撑网4贴近第一空腔5内壁。
具体的，第一透声表层1、第一吸声层2、基底层3分别成型，并通过耐水胶黏剂粘结固定。
具体的，第一吸声层2浇筑前，需要将第一支撑网4放置在第一吸声层2凸形模具中，并通过细金属丝固定，再将吸声材料原料注入模具固化成型。
其中，第一透声表层1为透明橡胶材质。
实施例2
参照图2，本发明提供一种具有支撑结构的耐压吸声结构，包括，基底层结构，外表面连接固定有吸声覆盖层；空腔，开设在基底层结构内，以及，开设在吸声覆盖层内，且基底层结构封闭空腔的靠近端；骨架，设置在空腔内且用于支撑空腔内壁。
进一步优化方案，基底层结构包括基底层3，基底层3内不开设空腔。
进一步优化方案，基底层3外表面连接固定有第二吸声层9，第二吸声层9内的空腔为阵列设置的第二空腔11，第二空腔11靠近基底层3的一端被基底层3封闭，第二空腔11内固定有与第二空腔11适配且用于支撑第二空腔11的第二支撑网10。
进一步优化方案，吸声覆盖层包括第一吸声层2，第一吸声层2内的空腔为阵列设置的第一空腔5，第一空腔5靠近第二吸声层9的一端被第二吸声层9封闭，第一吸声层2远离基底层3的一侧连接固定有第一透声表层1；
骨架为设置在第一空腔5内的第一支撑网4，第一支撑网4与第一空腔5适配且用于支撑第一空腔5内壁。
进一步优化方案，第一空腔5和第二空腔11为圆台形空腔、圆锥形空腔、圆柱形空腔、喇叭形空腔中的一种或多种组合。
可以理解的，基底层3表面直连第二吸声层9，第二吸声层9表面直连第一吸声层2，第一吸声层2表面直连第一透声表层1.
上述结构设置中，第一透声表层1粘贴在第一吸声层2外侧，第一吸声层2粘接固定在第二吸声层9上，而第二吸声层9固定在基底层3上方，第一支撑网4嵌入第一吸声层2内，第一支撑网4的形状与第一空腔5形状相同，同时，其尺寸等于或者略大于第一空腔5，且第一支撑网4贴近第一空腔5内壁。
此外，第二支撑网10与第二空腔11的位置连接与第一支撑网4与第一空腔5位置连接相同。
具体的，第一透声表层1、第一吸声层2、基底层3、第二吸声层9分别成型，并通过耐水胶黏剂粘结固定。
具体的，第一吸声层2和第二吸声层9浇筑前，需要将第一支撑网4和第二支撑网10分别放置在第一吸声层2和第二吸声层9凸形模具中，并通过细金属丝固定，再将吸声材料原料注入模具固化成型。
该结构相对于实施例1优势在于，通过在第一吸声层2与基底层3之间设置第二吸声层9，使最终的吸声结构设置了多层多种形式的采用金属丝网支撑的空腔，有益于拓宽吸声覆盖层的吸声带宽以及增强中低频的吸声性能。
实施例3
参照图3、图4，本发明提供一种具有支撑结构的耐压吸声结构，包括，基底层结构，外表面连接固定有吸声尖劈结构；空腔，开设在基底层结构内，以及，开设在吸声尖劈结构内，且基底层结构封闭空腔的靠近端；骨架，设置在空腔内且用于支撑空腔内壁。
进一步优化方案，基底层结构包括基底层3，基底层3内不开设空腔。
进一步优化方案，基底层3外表面连接固定有第二吸声层9，第二吸声层9内的空腔为阵列设置的第二空腔11，第二空腔11靠近基底层3的一端被基底层3封闭，第二空腔11内固定有与第二空腔11适配且用于支撑第二空腔11的第二支撑网10。
进一步优化方案，吸声尖劈结构包括连接固定在第二吸声层9外侧面的吸声尖劈壳体12，吸声尖劈壳体12包括若干阵列排布的尖劈单元13，尖劈单元13包括底部的矩形结构和连接在矩形结构上的圆锥形结构，尖劈单元13的矩形结构靠近第二吸声层9并与第二吸声层9连接固定，且圆锥形结构靠近第二吸声层9的端面直径大于圆锥形结构远离第二吸声层9的端面直径。
可以理解的，吸声尖劈结构其形状为圆锥尖劈，吸声尖劈壳体12包括其平整的底面以及突出端，其平整的底面与第二吸声层9黏接固定，其突出端为多个尖劈单元13，即底面与多个尖劈单元13形成吸声尖劈壳体12，尖劈单元13的底部为矩形或者方形。
同时，尖劈单元13的矩形结构位于吸声尖劈壳体12平整的底面内。
进一步优化方案，尖劈单元13包括第三吸声层6，第三吸声层6靠近第二吸声层9的一端与第二吸声层9连接固定，且第三吸声层6内开设的空腔为第三空腔8，第二吸声层9用于封闭第三空腔8，第三吸声层6外表面包覆固定有第二透声表层15。
进一步优化方案，第三空腔8包括圆台形空腔和圆柱形空腔，圆台形空腔的大直径端面被第二吸声层9封闭，圆台形空腔的小直径端面与圆柱形空腔连通；
骨架为设置在第三空腔8内的第四支撑网7，第四支撑网7与第三空腔8适配且用于支撑第三空腔8内壁。
进一步优化方案，第三吸声层6外壁包覆固定有第三支撑网14，第三支撑网14位于第三吸声层6与第二透声表层15之间。
可以理解的，基底层3表面直连第二吸声层9，第二吸声层9表面直连第三吸声层6，第三吸声层6表面包覆第二透声表层15。
同时，第三吸声层6相对于第一吸声层2材质相同但是结构不同，因此为适应第三吸声层6，相对应的改变第三空腔8的结构。
此外，为了提高第三吸声层6的强度，在第三吸声层6的表面包覆第三支撑网14，该第三支撑网14位于第三吸声层6与第二透声表层之间。
实施例3的优点在于，采用尖劈形状的吸声结构，吸声结构表层的阻抗与水更接近，声波更容易进入吸声结构内部；此外，在尖劈单元内、外分别设置金属丝网支撑结构进一步增强了吸声结构的耐压性能。
进一步优化方案，骨架和第三支撑网14均为金属丝网。
上述实施例1-3中，其第一支撑网4、第二支撑网10、第三支撑网14、第四支撑网7均为金属丝网，不锈钢钢丝或铜丝编织而成，丝径、网口尺寸可根据具体的耐压要求进行设计。
其中，金属网丝的两端均具有罩设端口的钢丝结构。即第一支撑网4、第二支撑网10、第三支撑网14、第四支撑网7为一全封闭且表面镂空的笼状结构。
本发明在粘弹高分子材料中添加了金属丝网，形成了金属丝网-高分子材料的约束阻尼结构，增加了材料内部相对运动产生的摩擦，提高了声波在吸声层内传播的损耗。
本发明将金属丝网与粘弹高分子水声吸声材料结合形成带空腔的水下耐压吸声结构，不仅高水压、宽频带有良好的吸声性能，还具有结构形式简单、易于加工成型、易于切割施工等特点，适用于深海环境下水声设备需要吸声降噪的场合。
以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种具有支撑结构的耐压吸声结构，其特征在于：包括，
基底层结构，外表面连接固定有吸声覆盖层或吸声尖劈结构；
空腔，开设或不开设在所述基底层结构内，以及，
开设在所述吸声覆盖层和所述吸声尖劈结构内，且所述基底层结构封闭所述空腔的靠近端；
骨架，设置在所述空腔内且用于支撑所述空腔内壁。
2.根据权利要求1所述的具有支撑结构的耐压吸声结构，其特征在于：所述基底层结构包括基底层(3)，所述基底层(3)内不开设所述空腔。
3.根据权利要求2所述的具有支撑结构的耐压吸声结构，其特征在于：所述基底层(3)外表面连接固定有第二吸声层(9)，所述第二吸声层(9)内的空腔为阵列设置的第二空腔(11)，所述第二空腔(11)靠近所述基底层(3)的一端被所述基底层(3)封闭，所述第二空腔(11)内固定有与所述第二空腔(11)适配且用于支撑所述第二空腔(11)的第二支撑网(10)。
4.根据权利要求3所述的具有支撑结构的耐压吸声结构，其特征在于：所述吸声覆盖层包括第一吸声层(2)，所述第一吸声层(2)内的空腔为阵列设置的第一空腔(5)，所述第一空腔(5)靠近所述基底层(3)的一端被所述基底层(3)封闭，或所述第一空腔(5)靠近所述第二吸声层(9)的一端被所述第二吸声层(9)封闭，所述第一吸声层(2)远离所述基底层(3)的一侧连接固定有第一透声表层(1)；
所述骨架为设置在所述第一空腔(5)内的第一支撑网(4)，所述第一支撑网(4)与所述第一空腔(5)适配且用于支撑所述第一空腔(5)内壁。
5.根据权利要求4所述的具有支撑结构的耐压吸声结构，其特征在于：所述第一空腔(5)和所述第二空腔(11)为圆台形空腔、圆锥形空腔、圆柱形空腔、喇叭形空腔中的一种或多种组合。
6.根据权利要求3所述的具有支撑结构的耐压吸声结构，其特征在于：所述吸声尖劈结构包括连接固定在所述第二吸声层(9)外侧面的吸声尖劈壳体(12)，所述吸声尖劈壳体(12)包括若干阵列排布的尖劈单元(13)，所述尖劈单元(13)包括底部的矩形结构和连接在所述矩形结构上的圆锥形结构，所述尖劈单元(13)的矩形结构靠近所述第二吸声层(9)并与所述第二吸声层(9)连接固定，且所述圆锥形结构靠近所述第二吸声层(9)的端面直径大于所述圆锥形结构远离所述第二吸声层(9)的端面直径。
7.根据权利要求6所述的具有支撑结构的耐压吸声结构，其特征在于：所述尖劈单元(13)包括第三吸声层(6)，所述第三吸声层(6)靠近所述第二吸声层(9)的一端与所述第二吸声层(9)连接固定，且所述第三吸声层(6)内开设的空腔为第三空腔(8)，所述第二吸声层(9)用于封闭所述第三空腔(8)，所述第三吸声层(6)外表面包覆固定有第二透声表层(15)。
8.根据权利要求7所述的具有支撑结构的耐压吸声结构，其特征在于：所述第三空腔(8)包括圆台形空腔和圆柱形空腔，所述圆台形空腔的大直径端面被所述第二吸声层(9)封闭，所述圆台形空腔的小直径端面与所述圆柱形空腔连通；
所述骨架为设置在所述第三空腔(8)内的第四支撑网(7)，所述第四支撑网(7)与所述第三空腔(8)适配且用于支撑所述第三空腔(8)内壁。
9.根据权利要求7所述的具有支撑结构的耐压吸声结构，其特征在于：所述第三吸声层(6)外壁包覆固定有第三支撑网(14)，所述第三支撑网(14)位于所述第三吸声层(6)与所述第二透声表层(15)之间。
10.根据权利要求9所述的具有支撑结构的耐压吸声结构，其特征在于：所述骨架和所述第三支撑网(14)均为金属丝网。
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