專利名稱：一種基于組合材料的消聲瓦的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于組合材料的消聲瓦，尤其是用泡沫金屬材料與壓電材料制成的消聲瓦，屬于消聲技術領域。
背景技術：
水下運動體在水下運動時，由于螺旋降的轉動、機械的往復振動及流體運動，往往會產(chǎn)生較強的輻射噪聲。若水下運動體的輻射噪聲級較高，很容易被敵方目標探測到，不利于己方隱蔽性與安全性。水下運動體本身的自噪聲太高，還會嚴重影響自身聲納的探測作用距離。為解決水下運動體的消聲問題，通常的做法就是在水下運動體表面鋪設消聲瓦。 消聲瓦是一種對水下運動體降噪十分明顯的一種措施，也是目前最行之有效的一種降低潛艇噪聲的方法，各國所裝備的新型常規(guī)潛艇及核潛艇，基本上都采用了此降噪手段。消聲瓦的降噪原理，是在水下運動體與海水之間產(chǎn)生阻抗匹配，使聲波能夠傳入消聲瓦內，通過消聲瓦材料的阻尼作用、以及瓦內空腔或填充物的作用，使聲波的波形發(fā)生變換，從而使聲波減弱或完全被吸收。目前的消聲瓦技術，在降低水下運動體的輻射噪聲與自噪聲方面還存在諸多不足，如，抑制水下運動體自身振動和隔離運動體內機器噪聲輻射的效果不夠理想，對高頻聲波或低頻聲波的吸收效能沒有區(qū)別，聲納探測器工作環(huán)境和探測距離需要改善和提高。

實用新型內容本實用新型立意于水下運動體的輻射噪聲與自噪聲的降低，以保證水下運動體不被敵方目標所探測到從而保證己方的航行安全。本實用新型的目的是提供一種用泡沫金屬材料和壓電材料制成的消聲瓦，在吸收主動聲納聲波、降低聲波反射強度、減少主動聲納探測距離的同時，利用壓電材料自身所具有的特性，抑制水下運動體自身產(chǎn)生的振動，隔離水下運動體內機器噪聲向水下運動體輻射，在降低本體噪音的同時，改善了水下運動體聲納的工作條件，有效的提高水下運動體聲納的探測距離。本實用新型的技術方案是由具有一定弧度和厚度的泡沫金屬材料片和壓電材料片，以及將它們相互粘接后硫化封裝為一整體結構的合成橡膠片組成。泡沫金屬材料片和壓電材料片的形狀相一致，均為帶有一定弧度的片狀結構，它們經(jīng)合成橡膠片(普通合成橡膠材料制成)封裝后共同形成消聲瓦。泡沫金屬材料片、壓電材料片和消聲瓦的弧度與水下運動體表面弧度相一致(消聲瓦的弧度根據(jù)水下運動體表面弧度確定)。所述泡沫金屬材料片是鋁、鎳及其合金等普通泡沫金屬材料片，其孔隙率為 86-9 、厚度為5 40mm;壓電材料片是鈦酸鋇壓電陶瓷或鋯鈦酸鉛壓電陶瓷(PZT)壓電材料片，其厚度為5 40mm ；消聲瓦的整體厚度為30 150mm，長寬比為100 90 75。所述合成橡膠片分為內、外兩層結構，外層為實心結構，內層有各種不同尺寸與形狀的孔洞(自然發(fā)泡形成的、無規(guī)則的孔洞)，內、外層的厚度比為6 10: 1。硫化封裝采用常規(guī)的硫化封裝技術。本實用新型依據(jù)泡沫金屬材料細小微孔的阻尼作用及空腔作用和壓電材料表面電荷的密度與所受的壓力成正比這一基本原理，當主動聲納發(fā)出的聲波作用于該消聲瓦時，由于泡沫金屬材料面的細小微孔和所形成的空腔及合成橡膠片內層的所設置的各種不同尺寸與形狀的孔洞，可使高頻聲波及低頻聲波的波形發(fā)生變換，從而使聲波減弱或完全被吸收，可以顯著降低探測方主動聲納聲波的反射強度，進而可降低探測方主動聲納的作用距離；水下運動體自身產(chǎn)生的振動和水下運動體內機器噪聲會對壓電材料面產(chǎn)生壓力， 從而引起壓電材料內部正負電荷中心相對位移而發(fā)生極化，使壓電材料兩端表面出現(xiàn)極性相反的束縛電荷，形成微弱電磁場，可以顯著降低水下運動體的輻射噪聲與自噪聲，進而可降低探測方被動聲納的探測距離。該組合材料制成的消聲瓦既可以顯著降低探測方主動聲納的聲波的反射強度，降低探測方主動聲納的作用距離，也可抑制水下運動體自身產(chǎn)生的振動，隔離水下運動體內機器噪聲向水下運動體輻射，顯著降低水下運動體自噪聲，達到降低探測方被動聲納作用距離的目的。本實用新型的有益效果是①以泡沫金屬材料為消聲瓦外面，吸收了主動聲納的聲波，降低或消除了主動聲納的聲波的反射強度；②以合成橡膠片內層的所設置的各種不同尺寸與形狀的孔洞，吸收了主動聲納的聲波，降低或消除了主動聲納的聲波的反射強度；③以壓電材料為消聲瓦里面，建立了進一步降低主動聲納的聲波的反射強度，抑制水下運動體自身產(chǎn)生的振動，隔離水下運動體內機器噪聲向水下運動體輻射，降低水下運動體自噪聲的新的設計理念與設計思想；④泡沫金屬材料使消聲瓦為正浮力或零浮力，不增加水下運動體的總重量；⑤為隱蔽型、安靜型的水下運動體的設計提供了依據(jù)。

圖1是本實用新型使用狀態(tài)示意圖；圖2是本實用新型主視局部示意圖；圖3是本實用新型后視局部示意圖；圖4是本實用新型側剖局部示意圖；圖5是本實用新型側剖局部示意圖(非設置弧度)。圖中各標號依次表示1-水下運動體、2-消聲瓦、3-合成橡膠內層、4-弧形泡沫金屬材料片、5-弧形壓電材料片、6-合成橡膠外層、7-內粘接層。
具體實施方式
下面結合本實用新型的附圖，進一步詳細說明其具體實施方式
。實施例1 用于潛艇的基于組合材料的消聲瓦，由具有一定弧度和厚度的泡沫金屬材料片4和壓電材料片5，以及將它們相互粘接后硫化封裝為一整體結構的合成橡膠片 3和6組成。泡沫金屬材料片和壓電材料片的形狀相一致，均為帶有一定弧度的片狀結構。 泡沫金屬材料片是孔隙率為90%、厚度為40mm的泡沫鋁片，壓電材料片是厚度為40mm的壓電材料片，泡沫金屬材料片與壓電材料片之間用環(huán)氧樹脂粘接、膠層(內粘接層)厚2mm ；合成橡膠片分為內、外兩層結構，外層為實心結構、內層有無規(guī)則尺寸與形狀的孔洞，內、外層的厚度比為10: 1 ；泡沫金屬材料片和壓電材料片為長寬比為100 90的片狀，它們的弧度與潛艇外表面弧度相一致；經(jīng)合成橡膠片封裝后共同形成整體厚度為150mm的消聲瓦。本消聲瓦是根據(jù)潛艇的形狀，設計和制造具有一定弧度和厚度的泡沫金屬材料片和壓電材料片，將泡沫金屬材料片和壓電材料片粘接后硫化封裝于合成橡膠片中，形成弧度與潛艇外表面相一致的消聲瓦。再按照消聲設計的需要，在潛艇殼體表面不同的位置，將泡沫金屬材料面朝外、壓電材料朝內，用環(huán)氧樹脂敷設于其殼體表面。實施例2 用于魚雷的基于組合材料的消聲瓦，由具有一定弧度和厚度的泡沫金屬材料片4和壓電材料片5，以及將它們相互粘接后硫化封裝為一整體結構的合成橡膠片3 組成。泡沫金屬材料片和壓電材料片的形狀相一致，均為帶有一定弧度的片狀結構。泡沫金屬材料片是孔隙率為92%、厚度為IOmm的泡沫鎳合金片，壓電材料片是厚度為IOmm的壓電材料片，泡沫金屬材料片與壓電材料片之間用環(huán)氧樹脂粘接、膠層(內粘接層)厚Imm ；合成橡膠片分為內、外兩層結構，外層為實心結構、內層有無規(guī)則尺寸與形狀的孔洞，內、外層的厚度比為8: 1 ；泡沫金屬材料片和壓電材料片為長寬比為100:85的片狀，它們的弧度與魚雷外表面弧度相一致；經(jīng)合成橡膠片封裝后共同形成整體厚度為50mm的消聲瓦。本消聲瓦是根據(jù)魚雷的形狀，設計和制造具有一定弧度和厚度的泡沫金屬材料片和壓電材料片，將泡沫金屬材料片和壓電材料片粘接后硫化封裝于合成橡膠片中，形成弧度與魚雷外表面相一致的消聲瓦。再按照消聲設計的需要，在魚雷殼體表面不同的位置，將泡沫金屬材料面朝外、壓電材料朝內，用環(huán)氧樹脂敷設于其殼體表面。實施例3 用于魚雷的基于組合材料的消聲瓦，由具有一定弧度和厚度的泡沫金屬材料片4和壓電材料片5，以及將它們相互粘接后硫化封裝為一整體結構的普通合成橡膠片3組成。泡沫金屬材料片和壓電材料片的形狀相一致，均為帶有一定弧度的片狀結構。 泡沫金屬材料片是孔隙率為86%、厚度為5mm的泡沫鋁合金片，壓電材料片是厚度為5mm的壓電材料片，泡沫金屬材料片與壓電材料片之間用環(huán)氧樹脂粘接、膠層(內粘接層)厚Imm ； 合成橡膠片分為內、外兩層結構，外層為實心結構、內層有無規(guī)則尺寸與形狀的孔洞，內、外層的厚度比為6: 1 ；泡沫金屬材料片和壓電材料片為長寬比為100:75的片狀，它們的弧度與魚雷外表面弧度相一致，經(jīng)合成橡膠片封裝后共同形成整體厚度為30mm的消聲瓦。本消聲瓦是根據(jù)魚雷的形狀，設計和制造具有一定弧度和厚度的泡沫金屬材料片和壓電材料片，將泡沫金屬材料片和壓電材料片粘接后硫化封裝于合成橡膠片中，形成弧度與魚雷外表面相一致的消聲瓦。再按照消聲設計的需要，在魚雷殼體表面不同的位置，將泡沫金屬材料面朝外、壓電材料朝內，用環(huán)氧樹脂敷設于其殼體表面。
權利要求1.一種基于組合材料的消聲瓦，其特征在于由具有一定弧度和厚度的泡沫金屬片和壓電材料片，以及將它們相互粘接后硫化封裝為一整體結構的合成橡膠片組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于組合材料的消聲瓦，其特征在于泡沫金屬材料片和壓電材料片的形狀相一致，均為帶有一定弧度的片狀結構，它們的弧度與水下運動體表面弧度相一致。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的基于組合材料的消聲瓦，其特征在于泡沫金屬片的孔隙率為86-92%、厚度為20 40mm，壓電材料片的厚度為20 40mm，消聲瓦的整體厚度為 80 150mm，長寬比為100:90 75。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的基于組合材料的消聲瓦，其特征在于合成橡膠片分為內、外兩層結構，外層為實心結構、內層有各種不同尺寸與形狀的孔洞，內、外層的厚度比為6 10:1。
專利摘要本實用新型涉及一種基于組合材料的消聲瓦，尤其是用泡沫金屬材料與壓電材料制成的消聲瓦，屬于消聲技術領域。由具有一定弧度和厚度的泡沫金屬材料片和壓電材料片，以及將它們相互粘接后硫化封裝為一整體結構的合成橡膠片組成。泡沫金屬材料片和壓電材料片的形狀相一致，它們的弧度與水下運動體表面弧度相一致，經(jīng)合成橡膠片封裝后共同形成消聲瓦。本實用新型既可吸收主動聲納的聲波、顯著降低主動聲納的聲波的反射強度，也可抑制水下運動體自身產(chǎn)生的振動，隔離水下運動體內機器噪聲向水下運動體輻射，顯著降低水下運動體自噪聲，降低探測方被動聲納作用距離等。
文檔編號G10K11/16GK202171948SQ20112025931
公開日2012年3月21日 申請日期2011年7月21日 優(yōu)先權日2011年7月21日
發(fā)明者劉仁棟, 劉增力, 邸崢 申請人:昆明理工大學