[发明专利]六方蜂窝-粘弹性材料耦合水下吸声结构

说明书

本发明提供了一种六方蜂窝‑粘弹性材料耦合水下吸声结构，包括底板，底板表面开有若干六方蜂窝壁面，粘弹性材料填充入六方蜂窝壁面内部，粘弹性材料与六方蜂窝壁面之间形成六方蜂窝壁面‑粘弹性材料复合结构，粘弹性材料在六方蜂窝壁面上表面形成均质粘弹性材料层，粘弹性材料和底板底部之间留有空气层。本发明可用于制造水下吸声覆盖层，通过结构的设计提升粘弹性材料的声能损耗能力以及实现具有承压能力的水下吸声结构，具有很广泛的工程应用前景。

技术领域

本发明涉及水下吸声复合结构领域，具体是一种六方蜂窝-粘弹性材料耦合水下吸声结构。

背景技术

粘弹性材料等粘弹性材料被广泛用于消散水下声能，以降低敌方装备的精确搜索和定位能力以进行保护。它们由聚合物链组成，在声波作用下，聚合物链发生相对运动，通过分子内摩擦将声波能量耗散掉。但是，这些材料的吸声效率主要取决于声波的波长和材料的厚度。因此，当层的厚度有限时，在低频段实现尽可能宽的带宽和有效吸声是一个很大的挑战。

为了解决吸声性能的厚度限制，人们提出了几种尝试，例如改性粘弹性材料或嵌入空腔。在这些工作中，研究人员试图通过混合金属或非金属粉末来增加分子链之间的内摩擦来提高粘弹性材料的吸声性能，从而增加能量耗散，提高粘弹性材料的整体吸声性能。受粘弹性材料在低频域固有的弱耗散的限制，复合材料的低频吸声仍然很弱。腔体共振水下吸声材料主要依靠腔壁的低频共振来提高低频吸声性能，在实践中得到广泛应用。但共振式吸声材料的特点是高吸声性能只在共振频率附近的窄带内有效，不利于实际应用。尽管水下吸声材料取得了很大进展，但仍难以克服吸声层的厚度限制来实现具有宽频有效吸声覆盖层的设计。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种六方蜂窝-粘弹性材料耦合水下吸声结构，通过结构的合理设计提高吸声橡胶的水下吸声性能，解决了粘弹性材料宽频吸声性能较差的难题。

本发明采用以下技术方案：

一种六方蜂窝-粘弹性材料耦合水下吸声结构，包括底板，底板表面开有若干六方蜂窝壁面，粘弹性材料填充入六方蜂窝壁面内部，粘弹性材料与六方蜂窝壁面之间形成六方蜂窝壁面-粘弹性材料复合结构，粘弹性材料在六方蜂窝壁面上表面形成均质粘弹性材料层，粘弹性材料和底板底部之间留有空气层。

具体的，六方蜂窝采用金属材料或碳纤维/玻璃纤维复合材料制得，以保证足够的刚度和与橡胶之间的声阻抗差异。

进一步的，六方蜂窝壁面的厚度为0.5~3 mm，隔板的高度为10~50 mm。

进一步的，六方蜂窝每个元胞的宽度为10~30 mm。

进一步的，粘弹性材料可以是橡胶或聚氨酯类高分子材料，密度为800~1400 kg/m³。

具体的，粘弹性材料的横波声速为500~2000 m/s，横波损耗因子为0.01~0.3；纵波声速为30~300 m/s，纵波损耗因子大于0.5。

进一步的，内置空气层的厚度为1~10 mm。

进一步的，六方蜂窝-粘弹性材料复合层厚度为20~50 mm。

进一步的，六方蜂窝-粘弹性材料耦合水下吸声结构上表面覆盖一层均匀粘弹性材料，均质粘弹性材料层的厚度为1~10 mm。

进一步的，六方蜂窝-粘弹性材料耦合水下吸声结构的整体厚度为30~60 mm。

进一步的，六方蜂窝-粘弹性材料耦合水下吸声结构在900~10000 Hz的吸声系数大于0.8，整个频带平均吸声系数大于0.9。