[发明专利]一种弓型消声瓦的设计及制造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及到一种弓型消声瓦的设计及制造方法，确切的说：是一种适用于潜水船舶和水下探测器有高性能吸声要求的声隐身材料的结构设计技术及制造方法，属于水声吸声新材料结构设计的应用领域。 

背景技术：

消声瓦是一种对水下移动船舶控制降噪最为有效地一种降低船舶外测噪声的方法，消声瓦的主要功能：具有吸收敌方主动探测声纳波的功能，同时还具有一定的抑制艇体振动、降低噪声和辐射噪声的功能；有效工作范围；工作压力0～3MPa工作温度-2～32℃。 

消声瓦的降噪原理是将水下声源与海水之间产生阻抗匹配，使声波能够在消声瓦内进行声能转换吸收，和消声瓦弹性体材料的阻尼作用及消声瓦内声孔锥型腔的结构一起配合，使噪声声波发生波形及能量的转换，从而使声波衰减直至完成吸收。 

现有的橡胶消声瓦外观为平板结构，内附带吸声功能的声腔，声腔孔的结构为上端吸声入口φ11mm，呈锥形，高度为18mm，下端吸声孔为φ2.5～φ1.0的变截面，而且下端吸声孔为保障水声吸声性能的关键。 

国内目前通常采用的水声吸声方法是在船舶圆型外壳面外覆一层橡胶型消声瓦；标准消声瓦的面积为0.5平方米，通过弯曲粘接及螺丝固定贴覆的方法，在船舶外壳表面形成一个具有水声吸声功能的声阻尼区域，来达到船舶声隐身的目的。 

现有橡胶消声瓦在应用中存在的问题： 

问题1：是平板型橡胶消声瓦在弧形面覆贴过程中，需要采用螺栓压紧变形贴合，在消声瓦变形过程中，使原设计的圆锥型吸声腔孔，随着平板变形产生弧形面，原起主要吸声功能的圆锥型吸声腔孔变成椭圆型，而且平板中心变形最大，底部φ11mm的吸声腔基本呈现贴合装态，使吸声腔整体长度缩短。圆锥型的吸声效能能明显高于椭圆型吸声腔，同时吸声腔长度越长，吸声效能越大，在一些高频段甚至可以达到99～100％完全吸声，因此在整个覆贴过程中使得原有的平板吸声效能通过覆贴工艺得不到保障，使现役潜艇的整体吸声效能下降。 

问题2：瓦与瓦的连接缝比较多，连接缝采用聚硫胶密封，而且无多孔声腔结构，基本不具备吸声功能。 

问题3：为平板型消声瓦的覆贴工艺是机械螺栓固定为主，底胶粘合为辅，在覆贴过程中，平板消声瓦中间线两端为与钢壳体的结合处，消声瓦的两端随着螺栓的旋紧受压力后，中间变形越来越大，即变椭圆型趋势为中间长宽比大，两端长宽比相对较小，而且消声瓦两端的压力亦越来越大，受撞击和耐压条件下，连接缝开裂的几率将更大，直接的影响因素是连接缝开裂后，海水浸入船壳表面产生腐蚀、损坏，同时海水进入声腔孔径，严重影响声腔的吸声效能，据相关专业技术报道，注水后的声腔测吸声性能测试仅是空气声腔测吸声性能的10～20％。同时连接缝为弯曲变形贴合面的边缘，对厚橡胶半硬质制品而言，两端的应力集中相对比较大，一旦受外力碰撞，极易开裂；而一旦开裂海水就会渗透进去，直接腐蚀船舶的外壳，缩短船舶使用寿命。 

相关消声瓦专利的查阅，未见有相似的弓型橡胶消声瓦结构设计技术及模具设计加工成型工艺应用报道。 

发明内容：

本发明所要解决的技术问题，是在不改变现有橡胶消声瓦的吸声腔构造及分布、材料种类、瓦型尺寸、及贴覆工艺的前提下，仅通过改变橡胶消声瓦结构设计技术及模具设计加 工成型工艺，使得现有橡胶消声瓦存在的缺陷能得以明显改善。 

本发明采用的解决问题的技术方案是：采用改变橡胶消声瓦弓型模具设计及加工成型工艺，在弓型锥型孔声腔模具中进行压力成型，使弓橡胶消声瓦变形后的整体吸声性能明显提高，具备替换现有平板橡胶消声瓦工艺可能性。 

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用实施方案的为改变橡胶消声瓦弓型模具设计、加工成型工艺，设计一付圆弧φ8m弓形带圆锥型吸声腔的模压成型模具，采用改进的橡胶模压成型工艺；设计一套弓形脱卸模机构，采用下顶和上高真空吸盘相结合的脱模工艺。 

实施步骤如下： 

弓型模具结构设计修改部分：模具压框原尺寸608×812×200mm现改为608×795×2、外形不变；底模板原为平板带声腔锥形针现改为弓形板带声腔锥形针，声腔锥形针数量，因为模具尺寸的变化减少2.5-3％；上模板原为平板结构，现该成长度方向凹面结构；上下模板间距通过模具内腔厚度定位块限定。 

设计关键：声腔锥形针的排列方式，位置与原平板结构相似，只是间隙比原有锥形针的中心间隙大0.1mm，锥形针的角度与弓形的弧度成90℃切线方向，锥形针的安装需采用专用工具。