CN211376187U - 一种用于水下探测设备的声障板复合结构 - 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声障板复合结构，包括声障板主体，所述声障板主体包括空腔钢板、阻尼层和吸声层，所述空腔钢板为主体支撑结构，所述吸声层和阻尼层均通过粘胶粘贴在所述空腔钢板的两侧，所述空腔钢板由空腔钢板单元通过法兰搭接构成，且空腔钢板单元由立面、法兰面和底板焊接成型，所述空腔钢板单元内设有空腔，所述阻尼层为聚氨酯水声阻尼材料，所述吸声层为尖劈结构；本实用新型采用空腔钢板作为隔声结构，利用阻抗失配效应，反射来自船尾的螺旋桨噪声、机械噪声及船体振动辐射声，达到反射隔声作用，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
本实用新型涉及设备技术领域，尤其涉及一种用于水下探测设备的声障板复合结构。
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，很少从改善球鼻艏导流罩内声场环境的角度考虑声障板的综合性能，因此，本实用新型提出一种用于水下探测设备的声障板复合结构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声障板复合结构，该用于水下探测设备的声障板复合结构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、阻尼等特点，不仅能够有效降低来自船尾方向的螺旋桨噪声和机械设备振动噪声对水下探测设备的影响，还能够降低入射声波反射对水声探测设备的干扰。
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声障板复合结构，包括声障板主体，所述声障板主体包括空腔钢板、阻尼层和吸声层，所述空腔钢板为主体支撑结构，所述吸声层和阻尼层均通过粘胶粘贴在所述空腔钢板的两侧，所述空腔钢板由空腔钢板单元通过法兰搭接构成，且空腔钢板单元由立面、法兰面和底板焊接成型，所述空腔钢板单元内设有空腔，所述阻尼层为聚氨酯水声阻尼材料，所述吸声层为尖劈结构。
进一步改进在于：所述空腔钢板单元包括第一空腔钢板单元和第二空腔钢板单元，所述第一空腔钢板单元和第二空腔钢板单元的立面、法兰面及底板均选用相同厚度的钢板焊接成型，所述第一空腔钢板单元一侧的上端设有第一法兰，所述第二空腔钢板单元一侧的下端设有第二法兰，所述第一法兰和第二法兰相同，且第一法兰和第二法兰相互搭接，所述第一法兰和第二法兰上均钻有相对应的阶梯孔，且所述阶梯孔内贯穿固定有相适配的开槽盘头螺栓，所述第一法兰和第二法兰的搭接内侧形成空间，且空间内设有限位钢管，所述开槽盘头螺栓穿过所述限位钢管。
进一步改进在于：所述空腔钢板单元包括第一空腔钢板单元和第二空腔钢板单元，所述第一空腔钢板单元由法兰面和底板焊接而成，所述第二空腔钢板单元由相同厚度钢板的立面、法兰面及底板焊接成型，所述第一空腔钢板单元的法兰面厚度大于第二空腔钢板单元的法兰面厚度，所述第一空腔钢板单元的底板厚度与第二空腔钢板单元的底板厚度相同，所述第一空腔钢板单元一侧的上方设有第一法兰，所述第二空腔钢板单元一侧的下方设有第二法兰，所述第一法兰的厚度大于第二法兰的厚度，且第一法兰和第二法兰的宽度相同，所述第一法兰和第二法兰相互搭接，且搭接缝隙处填充有防水密封胶，所述第一法兰和第二法兰上均钻有相对应的阶梯孔，且所述阶梯孔内贯穿固定有相适配的开槽盘头螺栓。
进一步改进在于：所述阻尼层为互穿网络聚氨酯高分子阻尼材料，所述阻尼层的阻尼损耗因子为1.05，且阻尼层的弹性模量为1.01×108Pa，所述阻尼层与空腔钢板之间采用金属胶黏剂粘结并通过螺栓辅助固定。
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，所述阻尼层的阻尼损耗因子为0.95，所述阻尼层与空腔钢板之间采用金属胶黏剂粘结并通过螺栓辅助固定。
进一步改进在于：所述吸声层由相同规格的吸声尖劈组成，且吸声尖劈为聚氨酯吸声材料，所述吸声尖劈内含有吸声腔，且吸声尖劈频段内平均吸声系数为0.92，所述吸声层与空腔钢板之间采用金属胶黏剂粘结并通过螺栓辅助固定。
进一步改进在于：所述吸声层由尺寸规格不同的两种圆锥吸声尖劈组成，两种所述圆锥吸声尖劈均为聚氨酯吸声材料，且频段内平均吸声系数为0.92，两种所述圆锥吸声尖劈分别为短尖劈和长尖劈，且四组所述短尖劈为一组与长尖劈交错排列，所述吸声层与空腔钢板之间采用金属胶黏剂粘结并通过螺栓辅助固定。
本实用新型的有益效果为：1.采用空腔钢板作为隔声结构，利用阻抗失配效应，反射来自船尾的螺旋桨噪声、机械噪声及船体振动辐射声，达到反射隔声作用，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空腔钢板上，由于钢板比水的阻抗要大，空腔内为空气，空气的声阻抗远小于水，使得整个空腔钢板结构的阻抗特性与外界的水形成巨大差异，声波难以穿透空腔钢板结构传向另一侧，从而获得优良的隔声性能，经仿真计算，工作频段内空腔钢板隔声量可达40dB；
2.空腔钢板靠近船尾一侧粘贴阻尼层，其作用是进一步耗散声能和抑制空腔钢板振动，提高隔声结构的阻尼，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60dB以上；
3.声障板面向水下探测设备一侧粘贴吸声层，采用吸声尖劈结构，吸声尖劈采用吸声材料制作，内有吸声腔结构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，吸声尖劈吸声系数不小于0.81；
4.空腔钢板采用空腔钢板单元配合法兰搭接而成，通过开槽盘头螺栓固定提高其密封性。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型实施例一的空腔钢板单元搭接结构示意图；
图3为本实用新型实施例二的空腔钢板单元搭接结构示意图。
其中：1、空腔钢板；2、阻尼层；3、吸声层；4、空腔；5、第一空腔钢板单元；6、第二空腔钢板单元；7、第一法兰；8、第二法兰；9、开槽盘头螺栓；10、限位钢管。
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。
实施例一
根据图1、2所示，本实施例提供了一种用于水下探测设备的声障板复合结构，包括声障板主体，所述声障板主体包括空腔钢板1、阻尼层2和吸声层3，所述空腔钢板1为主体支撑结构，所述吸声层3和阻尼层2均通过粘胶粘贴在所述空腔钢板1的两侧，所述空腔钢板1由空腔钢板单元通过法兰搭接构成，且空腔钢板单元由立面、法兰面和底板焊接成型，所述空腔钢板单元内设有空腔4，空腔4厚度10mm，所述阻尼层2为聚氨酯水声阻尼材料，所述吸声层3为尖劈结构。
所述空腔钢板单元包括第一空腔钢板单元5和第二空腔钢板单元6，所述第一空腔钢板单元5和第二空腔钢板单元6的立面、法兰面及底板均选用相同厚度(8mm)的钢板焊接成型，所述第一空腔钢板单元5一侧的上端设有第一法兰7，所述第二空腔钢板单元6一侧的下端设有第二法兰8，所述第一法兰7和第二法兰8相同，都宽25mm，且第一法兰7和第二法兰8相互搭接，所述第一法兰7和第二法兰8上按100mm间距均钻有相对应的阶梯孔，且所述阶梯孔内贯穿固定有相适配的开槽盘头螺栓9，所述第一法兰7和第二法兰8的搭接内侧形成空间，且空间内设有限位钢管10，长10mm，壁厚3mm，外径16mm，所述开槽盘头螺栓9穿过所述限位钢管10。
所述阻尼层2为互穿网络聚氨酯高分子阻尼材料，所述阻尼层2厚度为20mm，所述阻尼层2的阻尼损耗因子为1.05，且阻尼层2的弹性模量为1.01×108Pa，所述阻尼层2与空腔钢板1之间采用金属胶黏剂粘结并通过螺栓辅助固定。
所述吸声层3由相同规格的吸声尖劈组成，吸声尖劈整体厚110mm，底座厚40mm，尖劈呈圆锥型，底部直径24mm，尖劈间距27.5mm，且吸声尖劈为聚氨酯吸声材料，所述吸声尖劈内含有吸声腔，且吸声尖劈频段内平均吸声系数为0.92，所述吸声层3与空腔钢板1之间采用金属胶黏剂粘结并通过螺栓辅助固定。适应长期使用。
实施例二
根据图1、3所示，本实施例提供了一种用于水下探测设备的声障板复合结构，包括声障板主体，所述声障板主体包括空腔钢板1、阻尼层2和吸声层3，所述空腔钢板1为主体支撑结构，所述吸声层3和阻尼层2均通过粘胶粘贴在所述空腔钢板1的两侧，所述空腔钢板1由空腔钢板单元通过法兰搭接构成，且空腔钢板单元由立面、法兰面和底板焊接成型，所述空腔钢板单元内设有空腔4，空腔4厚度10mm，所述阻尼层2为聚氨酯水声阻尼材料，所述吸声层3为尖劈结构。
所述空腔钢板单元包括第一空腔钢板单元5和第二空腔钢板单元6，所述第一空腔钢板单元5由法兰面和底板焊接而成，所述第二空腔钢板单元6由相同厚度(8mm)钢板的立面、法兰面及底板焊接成型，所述第一空腔钢板单元5的法兰面厚度(18mm)大于第二空腔钢板单元6的法兰面厚度(8mm)，所述第一空腔钢板单元5的底板厚度与第二空腔钢板单元6的底板厚度相同，均为8mm,所述第一空腔钢板单元5一侧的上方设有第一法兰7，所述第二空腔钢板单元6一侧的下方设有第二法兰8，所述第一法兰7的厚度大于第二法兰8的厚度，且第一法兰7和第二法兰8的宽度相同，宽15mm,所述第一法兰7和第二法兰8相互搭接，且搭接缝隙处填充有防水密封胶，所述第一法兰7和第二法兰8上均按100mm间距钻有相对应的阶梯孔，且所述阶梯孔内贯穿固定有相适配的开槽盘头螺栓9。
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，所述阻尼层2的阻尼损耗因子为0.95，所述阻尼层2与空腔钢板1之间采用金属胶黏剂粘结并通过螺栓辅助固定。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。
所述吸声层3由尺寸规格不同的两种圆锥吸声尖劈组成，两种所述圆锥吸声尖劈均为聚氨酯吸声材料，且频段内平均吸声系数为0.92，两种所述圆锥吸声尖劈分别为短尖劈和长尖劈，尖劈底座厚度40mm，长尖劈底部直径24mm、间距27.5mm，短尖劈底部直径12.5mm、间距13.5mm,且四组所述短尖劈为一组与长尖劈交错排列，所述吸声层3与空腔钢板1之间采用金属胶黏剂粘结并通过螺栓辅助固定。
该用于水下探测设备的声障板复合结构采用空腔钢板1作为隔声结构，利用阻抗失配效应，反射来自船尾的螺旋桨噪声、机械噪声及船体振动辐射声，达到反射隔声作用，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空腔钢板上，由于钢板比水的阻抗要大，空腔4内为空气，空气的声阻抗远小于水，使得整个空腔钢板结构的阻抗特性与外界的水形成巨大差异，声波难以穿透空腔钢板结构传向另一侧，从而获得优良的隔声性能，经仿真计算，工作频段内空腔钢板隔声量可达40dB；且空腔钢板1靠近船尾一侧粘贴阻尼层2，其作用是进一步耗散声能和抑制空腔钢板振动，提高隔声结构的阻尼，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60dB以上，同时，声障板面向水下探测设备一侧粘贴吸声层3，采用吸声尖劈结构，吸声尖劈采用吸声材料制作，内有吸声腔结构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，吸声尖劈吸声系数不小于0.81；另外，空腔钢板1采用空腔钢板单元配合法兰搭接而成，通过开槽盘头螺栓9固定提高其密封性。
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声障板复合结构，包括声障板主体，其特征在于：所述声障板主体包括空腔钢板(1)、阻尼层(2)和吸声层(3)，所述空腔钢板(1)为主体支撑结构，所述吸声层(3)和阻尼层(2)均通过粘胶粘贴在所述空腔钢板(1)的两侧，所述空腔钢板(1)由空腔钢板单元通过法兰搭接构成，且空腔钢板单元由立面、法兰面和底板焊接成型，所述空腔钢板单元内设有空腔(4)，所述阻尼层(2)为聚氨酯水声阻尼材料，所述吸声层(3)为尖劈结构。
2.根据权利要求1所述的一种用于水下探测设备的声障板复合结构，其特征在于：所述空腔钢板单元包括第一空腔钢板单元(5)和第二空腔钢板单元(6)，所述第一空腔钢板单元(5)和第二空腔钢板单元(6)的立面、法兰面及底板均选用相同厚度的钢板焊接成型，所述第一空腔钢板单元(5)一侧的上端设有第一法兰(7)，所述第二空腔钢板单元(6)一侧的下端设有第二法兰(8)，所述第一法兰(7)和第二法兰(8)相同，且第一法兰(7)和第二法兰(8)相互搭接，所述第一法兰(7)和第二法兰(8)上均钻有相对应的阶梯孔，且所述阶梯孔内贯穿固定有相适配的开槽盘头螺栓(9)，所述第一法兰(7)和第二法兰(8)的搭接内侧形成空间，且空间内设有限位钢管(10)，所述开槽盘头螺栓(9)穿过所述限位钢管(10)。
3.根据权利要求1所述的一种用于水下探测设备的声障板复合结构，其特征在于：所述空腔钢板单元包括第一空腔钢板单元(5)和第二空腔钢板单元(6)，所述第一空腔钢板单元(5)由法兰面和底板焊接而成，所述第二空腔钢板单元(6)由相同厚度钢板的立面、法兰面及底板焊接成型，所述第一空腔钢板单元(5)的法兰面厚度大于第二空腔钢板单元(6)的法兰面厚度，所述第一空腔钢板单元(5)的底板厚度与第二空腔钢板单元(6)的底板厚度相同，所述第一空腔钢板单元(5)一侧的上方设有第一法兰(7)，所述第二空腔钢板单元(6)一侧的下方设有第二法兰(8)，所述第一法兰(7)的厚度大于第二法兰(8)的厚度，且第一法兰(7)和第二法兰(8)的宽度相同，所述第一法兰(7)和第二法兰(8)相互搭接，且搭接缝隙处填充有防水密封胶，所述第一法兰(7)和第二法兰(8)上均钻有相对应的阶梯孔，且所述阶梯孔内贯穿固定有相适配的开槽盘头螺栓(9)。
4.根据权利要求1所述的一种用于水下探测设备的声障板复合结构，其特征在于：所述阻尼层(2)为互穿网络聚氨酯高分子阻尼材料，所述阻尼层(2)的阻尼损耗因子为1.05，且阻尼层(2)的弹性模量为1.01×108Pa，所述阻尼层(2)与空腔钢板(1)之间采用金属胶黏剂粘结并通过螺栓辅助固定。
5.根据权利要求1所述的一种用于水下探测设备的声障板复合结构，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，所述阻尼层(2)的阻尼损耗因子为0.95，所述阻尼层(2)与空腔钢板(1)之间采用金属胶黏剂粘结并通过螺栓辅助固定。
6.根据权利要求1所述的一种用于水下探测设备的声障板复合结构，其特征在于：所述吸声层(3)由相同规格的吸声尖劈组成，且吸声尖劈为聚氨酯吸声材料，所述吸声尖劈内含有吸声腔，且吸声尖劈频段内平均吸声系数为0.92，所述吸声层(3)与空腔钢板(1)之间采用金属胶黏剂粘结并通过螺栓辅助固定。
7.根据权利要求1所述的一种用于水下探测设备的声障板复合结构，其特征在于：所述吸声层(3)由尺寸规格不同的两种圆锥吸声尖劈组成，两种所述圆锥吸声尖劈均为聚氨酯吸声材料，且频段内平均吸声系数为0.92，两种所述圆锥吸声尖劈分别为短尖劈和长尖劈，且四组所述短尖劈为一组与长尖劈交错排列，所述吸声层(3)与空腔钢板(1)之间采用金属胶黏剂粘结并通过螺栓辅助固定。
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| CN113948055A (zh) * | 2021-09-17 | 2022-01-18 | 中国舰船研究设计中心 | 一种适应声干扰传播路径的组合声障板及安装方法 |
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| CN110580894B (zh) * | 2019-09-24 | 2024-04-19 | 哈尔滨工程大学 | 一种用于水下探测设备的声障板复合结构 |
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