[发明专利]一种耐压型水下声吸收复合结构、材料及应用

说明书

本发明公开一种耐压型水下声吸收复合结构、材料及应用，结构包括刚性背衬和设在刚性背衬上方沿x和y方向呈阵列排布的若干个框架，相邻框架之间以缩径段连接，框架为空心套筒，空心套筒内部和缩径段为双组分聚氨酯/脲高分子材料，框架内部双组分聚氨酯/脲高分子材料中嵌入有开孔泡沫金属材料的锥形体。该结构通过在双组分聚氨酯/脲高分子材料内部填充形状为锥形体的开孔泡沫铝结构，使其宽带频率内具有很好的水下声吸收效果，在不同静水压下具备有效吸声性能，且具备耐压、防水及防腐蚀特性。

技术领域

本发明属于水下装备噪声控制技术领域，具体为一种耐压型的水下声吸收复合结构、材料及应用。

背景技术

水下吸声材料需要在其内部具备声吸收机制，如果其无法对进入的声波进行有效衰减，那么这些声波将无损耗地传播到材料末端的反射界面，被反射后再回传到水中，将无法实现水下声吸收的目的。因此，水下吸声材料一方面要求特性阻抗与水相匹配以尽量减小表面处的反射，另一方面要求有较高的损耗因子使绝大部分入射声波能被有效吸收。此外，用于海洋环境下的水下吸声材料还需要同时具备抗压等性能，这就给水下吸声材料的设计增加了难度。

目前吸声结构主要包括微粒填充型、孔腔谐振型、夹芯复合型、阻抗渐变型等。背后的物理机理包括粘弹性损耗吸声、散射吸声、波型转换吸声、谐振吸声等。但是依然没有完全解决两个关键难题，其一是基于低频宽带性能的结构设计，其二是面向深海环境的耐压性设计。

随着主动探测声纳工作频率的不断降低、下潜深度的不断增加，及声纳信号处理技术的不断更新与完善，传统的水声材料己无法实现在不增加厚度的前提下对低频声波进行有效吸收，无法满足应用需求。设计敷设在水下装备表面的水下声吸收复合结构，对深海环境下的水下装备的声隐蔽性具有重要意义。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种耐压型水下声吸收复合结构，通过在双组分聚氨酯/脲高分子材料内部填充形状为锥形体的开孔泡沫铝结构，使其在0.2～3kHz宽带频率内具有很好的水下声吸收效果，且具备耐压、防水及防腐蚀特性。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

本发明一方面，提供了一种耐压型水下声吸收复合结构，包括刚性背衬和设在刚性背衬上方沿x和y方向呈阵列排布的若干个框架，相邻框架之间以缩径段连接，框架为空心套筒，空心套筒内部和缩径段填充双组分聚氨酯/脲高分子材料，框架内部双组分聚氨酯/脲高分子材料中嵌入有开孔泡沫金属材料的锥形体。

优选的，框架为圆柱体，框架交错排布，偶数排数量n为奇数排数量m的m-1。

优选的，框架互相之间的排列方式为正方形晶格或三角形晶格。

优选的，锥形体的高度略低于框架的高度，锥形体的直径与框架直径相同；锥形体与圆柱体的轴线在空间上重合。

优选的，所述开孔泡沫金属包括泡沫铝、泡沫镍、泡沫铁或泡沫铜。

本发明另一方面，提供了一种所述结构用的开孔泡沫金属材料的制备方法，按照质量比0.2：(1-1.5)：2将耐高温聚氨酯海绵和石膏与熔融的液态金属在温度为600-750℃加热熔合，在压力5-10MPa下熔融到聚氨酯海绵中，去除石膏，获得多孔泡沫金属。

本发明再一方面，提供了一种所述结构用的双组分聚氨酯/脲高分子材料，包括A组分：B组分按照质量比为2:1混合而成；

A组分：聚醚多元醇：二异氰酸酯为(8-12)：(0.5-2)；

B组分：聚醚多元醇：氨基扩链剂为(20-30)：(0.5-2)。

本发明所述的双组分聚氨酯/脲高分子材料的制备方法，包括A组分：B组分按照质量比为2:1混合而成：

A组分：