CN211376185U - 一种用于水下探测设备的碳纤维声障板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于水下探测设备的碳纤维声障板，包括障板主体、阻尼层和吸声层，所述障板主体的一侧紧密粘合有阻尼层，且障板主体的另一侧紧密粘合有吸声层，所述障板主体1采用外壳包裹碳纤维蜂窝芯材的结构形式，且碳纤维蜂窝芯材和外壳均为碳纤维增强树脂复合构成，所述外壳与碳纤维蜂窝芯材采用树脂胶接，所述碳纤维蜂窝芯材与外壳内形成空腔；本实用新型采用外壳包裹碳纤维蜂窝芯材的结构形式，将碳纤维蜂窝芯材与外壳形成数量众多独立、密闭的空腔作为隔声结构，利用阻抗失配效应，阻挡来自船尾的螺旋桨噪声、机械噪声及船体振动声辐射，降低这类噪声对水下探测设备的影响，从而提升设备探测性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及减振降噪技术领域，尤其涉及一种用于水下探测设备的碳纤维声障板。
背景技术
现代大、中型舰艇球鼻艏部位大多配置了水下探测设备，其性能表现受球鼻艏导流罩内的声环境的影响，来自球鼻艏正面的流噪声、船尾方向的螺旋桨噪声和机械设备振动噪声均干扰水声探测设备的正常工作，目前，声障板作为一种降噪结构逐渐应用到球鼻艏导流罩内，来降低来自船尾的由螺旋桨和机械设备等产生的水载噪声，声障板的结构设计主要集中在金属和低密度发泡材料方面，金属材质的声障板有重量大、在狭小空间安装不便的问题，低密度发泡材料也存在强度不足需要其他结构辅助支撑等缺陷，因此，本实用新型提出一种用于水下探测设备的碳纤维声障板以解决现有技术中存在的问题。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提出一种用于水下探测设备的碳纤维声障板，该用于水下探测设备的碳纤维声障板综合考虑水下探测设备工作对周围噪声环境的要求，声障板复合结构兼具隔声、吸声、阻尼功能；此外还具有重量轻、强度高、易于狭小空间安装等优势。
为了解决上述问题，本实用新型提出一种用于水下探测设备的碳纤维声障板，包括障板主体、阻尼层和吸声层，所述障板主体的一侧紧密粘合有阻尼层，且障板主体的另一侧紧密粘合有吸声层，所述障板主体1采用外壳包裹碳纤维蜂窝芯材的结构形式，且碳纤维蜂窝芯材和外壳均为碳纤维增强树脂复合构成，所述外壳与碳纤维蜂窝芯材采用树脂胶接，所述碳纤维蜂窝芯材与外壳内形成空腔，且空腔设有独立、密闭的多组。
进一步改进在于：所述外壳的两侧设有预埋螺栓，且预埋螺栓安装固定所述阻尼层和吸声层。
进一步改进在于：所述碳纤维蜂窝芯材上设有多组蜂窝孔洞，且蜂窝孔洞的直径为6-8mm，所述外壳的厚度为5-10mm。
进一步改进在于：所述阻尼层为添加玄武岩鳞片的聚氨酯高分子阻尼材料，且阻尼层的阻尼损耗因子为0.5-1.1，所述阻尼层的模量为1.4-9.7E+7Pa。
进一步改进在于：所述阻尼层和障板主体之间采用金属胶黏剂粘结，且阻尼层的四角通过螺栓辅助与所述障板主体固定。
进一步改进在于：所述吸声层的吸声系数大于0.9，所述吸声层由吸声尖劈底座和两种圆锥吸声尖劈组成，且两种圆锥吸声尖劈的尺寸规格不同，所述吸声尖劈底座和两种圆锥吸声尖劈均为聚氨酯吸声材料，且两种圆锥吸声尖劈内均设有吸声腔。
进一步改进在于：所述两种圆锥吸声尖劈分别为短尖劈和长尖劈，且四个所述短尖劈为一组、与一个所述长尖劈交错排列，所述吸声层和障板主体之间采用金属胶黏剂粘结。
本实用新型的有益效果为：1.采用外壳包裹碳纤维蜂窝芯材的结构形式，将碳纤维蜂窝芯材与外壳形成数量众多独立、密闭的空腔作为隔声结构，利用阻抗失配效应，阻挡来自船尾的螺旋桨噪声、机械噪声及船体振动声辐射，降低这类噪声对水下探测设备的影响，从而提升设备探测性能，当来自船尾的水声入射到声障板主体上，由于密闭空腔内为空气，空气的声阻抗远小于水，使得声障板主体结构的阻抗特性与外界的水形成巨大差异，声波难以穿透空腔结构传向另一侧，从而获得优良的隔声性能，经仿真计算，声障板主体的隔声量可达8dB；
2.碳纤维增强树脂复合构成的碳纤维蜂窝芯材和外壳具有轻质、高强的特点，振动容易通过障板结构传递，为降低振动传递，在声障板靠近船尾一侧粘贴阻尼层，其作用是提高隔声结构的阻尼，抑制声障板结构振动，经仿真计算，阻尼层进一步提高了声障板的隔声量，隔声量可达15dB；
3.障板主体面向水下探测设备一侧粘贴吸声层，吸声层由吸声尖劈底座和两种圆锥吸声尖劈组成，吸声尖劈采用吸声材料制作，内有吸声腔有助于提高尖劈的吸声性能，吸声材料的声阻抗与水相近，吸声尖劈的外形特征易于实现水与吸声材料声阻抗的逐渐过渡，吸声尖劈吸声系数大于0.9，吸声效果更好。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的外壳和碳纤维蜂窝芯材示意图；
图3为本实用新型的吸声层示意图。
其中：1、障板主体；2、阻尼层；3、吸声层；4、外壳；5、碳纤维蜂窝芯材；6、预埋螺栓；7、吸声尖劈底座；8、短尖劈；9、长尖劈。
具体实施方式
为了加深对本实用新型的理解，下面将结合实施例对本实用新型做进一步详述，本实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限定。
根据图1、2、3所示，本实施例提供了一种用于水下探测设备的碳纤维声障板，包括障板主体1、阻尼层2和吸声层3，所述障板主体1的一侧紧密粘合有阻尼层2，且障板主体1的另一侧紧密粘合有吸声层3，所述障板主体1采用外壳4包裹碳纤维蜂窝芯材5的结构形式，且碳纤维蜂窝芯材5和外壳4均为碳纤维增强树脂复合构成，所述外壳4与碳纤维蜂窝芯材5采用树脂胶接，所述碳纤维蜂窝芯材5与外壳4内形成空腔，且空腔设有独立、密闭的多组。这些空腔起隔声作用。
所述外壳4的两侧设有预埋螺栓6，且预埋螺栓6安装固定所述阻尼层2和吸声层3。
所述碳纤维蜂窝芯材5的厚度为20mm，所述碳纤维蜂窝芯材5上设有多组蜂窝孔洞，且蜂窝孔洞的直径为7mm，所述外壳4的厚度为8mm。
所述阻尼层2的长宽为300mm×300mm、厚度为20mm，所述阻尼层2为添加玄武岩鳞片的聚氨酯高分子阻尼材料，且阻尼层2的阻尼损耗因子为1.1，所述阻尼层2的模量为9.5E+7Pa。在水中性能稳定，不易腐蚀，使阻尼层2具有更好的防腐、耐水性能。
所述阻尼层2和障板主体1之间采用金属胶黏剂粘结，且阻尼层2的四角通过螺栓辅助与所述障板主体1固定。适应长期使用。
所述吸声层3的吸声系数为0.92，所述吸声层3由吸声尖劈底座7和两种圆锥吸声尖劈组成，且两种圆锥吸声尖劈的尺寸规格不同，所述吸声尖劈底座7和两种圆锥吸声尖劈均为聚氨酯吸声材料，且两种圆锥吸声尖劈内均设有吸声腔。吸声尖劈底座7厚度为40mm。
所述两种圆锥吸声尖劈分别为短尖劈8和长尖劈9，且四个所述短尖劈8为一组、与一个所述长尖劈9交错排列，所述吸声层3和障板主体1之间采用金属胶黏剂粘结。长尖劈9底部直径24mm、间距27.5mm，短尖劈8底部直径12.5mm、间距13.5mm。
该用于水下探测设备的碳纤维声障板采用外壳4包裹碳纤维蜂窝芯材5的结构形式，将碳纤维蜂窝芯材5与外壳4形成数量众多独立、密闭的空腔作为隔声结构，利用阻抗失配效应，阻挡来自船尾的螺旋桨噪声、机械噪声及船体振动声辐射，降低这类噪声对水下探测设备的影响，从而提升设备探测性能，当来自船尾的水声入射到声障板主体上，由于密闭空腔内为空气，空气的声阻抗远小于水，使得声障板主体结构的阻抗特性与外界的水形成巨大差异，声波难以穿透空腔结构传向另一侧，从而获得优良的隔声性能，经仿真计算，声障板主体的隔声量可达8dB；且碳纤维增强树脂复合构成的碳纤维蜂窝芯材5和外壳4具有轻质、高强的特点，振动容易通过障板结构传递，为降低振动传递，在声障板靠近船尾一侧粘贴阻尼层2，其作用是提高隔声结构的阻尼，抑制声障板结构振动，经仿真计算，阻尼层2进一步提高了声障板的隔声量，隔声量可达15dB；同时，障板主体1面向水下探测设备一侧粘贴吸声层3，吸声层3由吸声尖劈底座7和两种圆锥吸声尖劈组成，吸声尖劈采用吸声材料制作，内有吸声腔有助于提高尖劈的吸声性能，吸声材料的声阻抗与水相近，吸声尖劈的外形特征易于实现水与吸声材料声阻抗的逐渐过渡，吸声尖劈吸声系数大于0.9，吸声效果更好。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种用于水下探测设备的碳纤维声障板，包括障板主体(1)、阻尼层(2)和吸声层(3)，其特征在于：所述障板主体(1)的一侧紧密粘合有阻尼层(2)，且障板主体(1)的另一侧紧密粘合有吸声层(3)，所述障板主体(1)采用外壳(4)包裹碳纤维蜂窝芯材(5)的结构形式，且碳纤维蜂窝芯材(5)和外壳(4)均为碳纤维增强树脂复合构成，所述外壳(4)与碳纤维蜂窝芯材(5)采用树脂胶接，所述碳纤维蜂窝芯材(5)与外壳(4)内形成空腔，且空腔设有独立、密闭的多组。
2.根据权利要求1所述的一种用于水下探测设备的碳纤维声障板，其特征在于：所述外壳(4)的两侧设有预埋螺栓(6)，且预埋螺栓(6)安装固定所述阻尼层(2)和吸声层(3)。
3.根据权利要求1所述的一种用于水下探测设备的碳纤维声障板，其特征在于：所述碳纤维蜂窝芯材(5)上设有多组蜂窝孔洞，且蜂窝孔洞的直径为6-8mm，所述外壳(4)的厚度为5-10mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于水下探测设备的碳纤维声障板，其特征在于：所述阻尼层(2)为添加玄武岩鳞片的聚氨酯高分子阻尼材料，且阻尼层(2)的阻尼损耗因子为0.5-1.1，所述阻尼层(2)的模量为1.4-9.7E+7Pa。
5.根据权利要求1所述的一种用于水下探测设备的碳纤维声障板，其特征在于：所述阻尼层(2)和障板主体(1)之间采用金属胶黏剂粘结，且阻尼层(2)的四角通过螺栓辅助与所述障板主体(1)固定。
6.根据权利要求1所述的一种用于水下探测设备的碳纤维声障板，其特征在于：所述吸声层(3)的吸声系数大于0.9，所述吸声层(3)由吸声尖劈底座(7)和两种圆锥吸声尖劈组成，且两种圆锥吸声尖劈的尺寸规格不同，所述吸声尖劈底座(7)和两种圆锥吸声尖劈均为聚氨酯吸声材料，且两种圆锥吸声尖劈内均设有吸声腔。
7.根据权利要求6所述的一种用于水下探测设备的碳纤维声障板，其特征在于：所述两种圆锥吸声尖劈分别为短尖劈(8)和长尖劈(9)，且四个所述短尖劈(8)为一组、与一个所述长尖劈(9)交错排列，所述吸声层(3)和障板主体(1)之间采用金属胶黏剂粘结。
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