SE504781C2 - Skrovljuddämpande kompositsystem för vattenfarkoster - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 2 särpåen zögjvlågor ledande väggen. Därigenom erhålls enorma vikt- ökningar för hela vattenfarkosten, vilka speciellt vid komplette- rande utrustningar inte kan undvikas.

Syftet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma ett skrovljuddämpande kompositsystem av det i patentkravets 1 ingress kända slaget, varvid ett symmetriskt kompositsystems egenskaper uppnås utan ökning av totalvikten i vatten.

Denna uppgift löses enligt uppfinningen genom de i patent- kravets 1 kännetecknande del omnämnda särdragen.

Kompositsystemets täckskikt består av en skjuvstyv plast- blandning, som genom tillsats av lätta ämnen erhåller en ringa specifik vikt, samt ett avslutningsskikt. Egenskaperna hos ett symmetriskt kompositsystem uppnås genom att täckskiktets skikt- tjocklek samt dess elasticitetsmodul dimensioneras på sådant sätt, att täckskiktets böjstyvhet är lika med väggens böjstyv- het. Mellan täckskikt och vägg finns det böjvågor upptagande mellanskiktet, som exempelvis är ett lim, varmed täckskiktet fästs på väggen. Det finns även möjlighet att förse täckskiktet på båda sidor med ett styvt avslutningsskikt av samma material och samma tjocklek, mellan vilka den skjuvstyva plastblandningen finns. Ett sådant täckskikt är speciellt enkelt att fästa på väggen.

Genom tillsats av exempelvis VERMICULITE eller tryckfasta hålkroppar kan täckskiktets vikt regleras på sådant sätt, att vattenfarkosten behåller sina önskade körgenskaper. Genom denna åtgärd erhålles speciellt för ubåtar den fördelen, att ubåtens tryckkropp kan beklädas komplett utan att stabilitets- och viktproblem uppträder. 'A En ytterligare fördel med kompositsystemet enligt uppfin- ningen består i att avslutningsskiktet har ett stort avstånd till kompositsystemets neutrala fiber, vilket är måttgivande för hela kompositsystemets dämpande verkan. Detta avstånd bestäms genom skikttjockleken och därmed genom dimensioneringen av täck- skiktetsböjstyvhet, eftersom böjstyvheten är lika med produkten av yttröghetsmoment hos avslutningsskiktet samt dess elastici- tetsmodul. Yttröghetsmomentet ökar med skikttjocklekens tredje potens.Plastblandningens elasticitetsmodul är väsentligt mindre än väggens elasticitetsmodul, så att täckskiktets skikttjocklek är väsentligt större än väggens tjocklek.

Fördelen med vidareutvecklingen av kompositsystemet enligt 10 15 20 25 30 35 40 3 uppfinningen och patentkravet 2 består däri, atäqâckzkçljtet kan uppbyggas av inom vattenljudtekniken gångbara material, varvid, genom användning av mikroglashålkulor, dess specifika vikt är fint doserbar. En ytterligare fördel består däri, att mikroglashålkulor är tillgängliga i handeln, speciellt också i de i patentkravet 3 angivna storleksordningarna. Mikroglas- hålkulorna är tryckfasta och behåller sålunda sina egenskaper även i dyktillståndet för en ubåt.

Fördelen med vidareutvecklingen av uppfinningen enligt patentkravet 4 består däri, att metall såsom avslutningsskikt har de önskade styva egenskaperna, varvid för minskning av vikten aluminium är speciellt lämpat. Man kan emellertid även använda glasfiberförstärkta eller kolfiberförstärkta plaster såsom avslutningsskikt enligt patentkravet 5, eftersom även dessa material vid ringa vikt har den nödvändiga skjuvhåll- fastheten.

Av tillverkningstekniska skäl är det speciellt lämpligt att uppbygga täckskiktet symmetriskt genom ett mot avslutnings- skiktets svarande mellanavslutningsskikt enligt patentkravet 6. Mellanskiktet verkar exempelvis såsom lim, med vilket täck- skiktet fästes på väggen.

Genom vidareutvecklingen av kompositsystemet enligt patentkravet 7 erhålles den fördelen, att mellanskiktets speciel- la dämpningsegenskaper är reglerbara med avseende på dess temperatur- och frekvensförhållande vid ringa skikttjocklek, i det att till dess elastiska eller viskoelastiska dämpnings- materialet är tillsatta mineral. Enligt patentkravet 8 har det visat sig vara speciellt fördelaktigt att använda glimmer, kaolin, tungspat, vermiculit eller grafit.

För att minska det totala kompositsystemets vikt tjänar åtgärden enligt patentkravet 9, varvid mikroglashålkulorna endast ringa påverkar mellanskiktets dämpningsegenskaper. De i patentkravet 10 angivna åtgärderna är användbara på vanligt sätt och även här med samma verkan för dimensioneringen av ett böjvågor dämpande kompositsystem.

Uppfinningen är åskådliggjord med hjälp av ett på rit- ningen visat utföringsexempel för ett skrovljuddämpande kompo- sitsystem. På en vägg 10, exempelvis på tryckkroppen hos en ubåt, är via ett mellanskikt 11 ett täckskikt 12 anordnat, som bildar kompositsystemet. Väggen 10 aktiveras genom driv- 10 15 20 25 30 504 aggrššåt till böjsvängningar. Mellanskiktet 11 är av ett dämpningsmaterial, som omvandlar de genom böjsvängningar åstadkomna skjuvkrafterna till värme. Täckskiktet 12 består av ett avslutningsskikt 13 och ett skjuvstyvt skikt 14, som innehåller en plastblandning av epoxiharts med glaskulor i förhållandet 3:1. Avslutningsskiktet 13 hos täckskiktet 12 består av aluminium. Mellan täckskikt 12 och vägg 10 finns mellanskiktet 11 av polyuretan, vartill glimmer och mikroglas- kulor tillsats. Förhållandet mellan polyuretan och glimmer samt glaskulor är lika med 13:6:2,3. Likaledes är det möjligt att istället för en tillsats av glimmer och mikroglaskulor använda vermiculit i förhållandet 13:3,3 för att erhålla mellanskiktets 11 egenskaper.

I det här åskådliggjorda kompositsystemet har täckskiktet 12 ett ytterligare mellanavslutningsskikt 15, som på samma sätt som avslutningsskiktet 13 är tillverkat av aluminium.

Täckskiktets 12 höjd är så dimensionerad, att böjstyvheten vid användning av epoxiharts och aluminium är just lika med väggens 10 böjstyvhet. Då erhålls en totalhöjd för komposit- systemet av 80 millimeter när väggen 10 har en skikttjocklek av 20 mm. Mellanskiktets 11 skikttjocklek uppgår till 10 mm för att vid låga frekvenser hindra skrovljudutstrålning.

Kompositsystemet uppvisar däremot en totalhöjd av 74 mm vid användning av en dämpningsfolie av 0,15 mm såsom mellan- skiktet 11. Täckskiktet 12 består då av ett 52 mm tjockt skjuvstyvt skikt 14 av epoxiharts med glaskulor i förhållandet 3:1 och avslutningsskiktet 13 samt mellanavslutningsskiktet 15 av 1 mm tjock stålplåt. ' Den då uppkommande dämpningen per meter i ett för ubåtar intressant pejlingsfrekvens- och temperaturområde uppgår till 1 till 1,5 dB motsvarande en ljudnivåminskning av 8-10 dB och en förlustfaktor av d=0,1. Det frekvensbereonde förloppet är olika för de båda utförandena.

Claims (8)

1. 0 15 20 25 30 35 40 5 Patentkrav 1. Skrovljuddämpande kompositsystem för vattenfarkoster, bestående av en skrovljud, speciellt böjvågor, ledande vägg och ett därmed invändigt förbundet, skrovljudet via skjuv- krafter upptagande mellanskikt samt ett styvt täckskikt, därav, att täckskiktet (12) inne- håller en skjuvstyv plastblandning och ett avslutande, i för- k ä n n e t e c k n a t hållande därtill relativt tunt, styvt avslutningsskikt (13), att böjstyvheten hos täckskiktet (12) och hos väggen är lika samt att dess specifika vikt genom tillsats av lätta substan- ser är reglerbar lika med eller mindre än den specifika vikten för vatten.

2. Skrovljuddämpande kompositsystem enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att täckskiktets (12) plastblandning såsom grundsubstans har epoxiharts, polyuretan eller omättat polyesterharts samt att tillsatsen innehåller mikroglashålkulor.

3. Skrovljuddämpande kompositsystem enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att mikroglashålkulornas diameter ligger mellan 0,2 och 0,005 mm.

4. Skrovljuddämpande kompositsystem enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t (13) är av metall.

5. Skrovljuddämpande kompositsystem enligt något av kraven därav, att avslutningsskiktet 1-3, k ä n n e t e c k n a t därav, att avslutnings- skiktet (13) består av glasfiberförstärkt eller kolfiberför- stärkt plast.

6. Skrovljuddämpande kompositsystem enligt kravet A eller 5, därav, att täckskiktet (12) på båda sidor har ett avslutningsskikt (13) och ett k ä n n e t e c k n a t mellanavslutningsskikt (15) med samma uppbyggnad som avslut- ningsskiktet (13).

7. Skrovljuddämpande kompositsystem enligt något av kraven 1-6, k ä n n e t e c k n a t därav, att mellan- skiktet (11) är bildat av viskoselastisk plast utan eller med mineraltillsatser.

8. Skrovljuddämpande kompositsystem enligt kravet 7, k ä n n e t e c k n a t därav, att mellanskiktet (11) inne- håller tillsatser av glimmer, kaolin, tungspat, vermiculit eller grafit. 6 7å1Sl k ä n n e t e c k n a t därav, att mellanskiktet (11) inne- håller tillsatser av mikroglashålkulor. 10. Skrovljuddämpande kompositsystem enligt något av de föregående kraven 1-9, k ä n n e t e c k n a t därav, att plastblandningens hårdhet är inställbart beroende av omgivningstemperatur- och/eller skrovljudsfrekvensområdet.