專利名稱：一種寬頻耐壓反聲結(jié)構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種非金屬水聲材料領域技術，特別是一種寬頻耐壓反聲結(jié)構。
背景技術：
聲吶是艦船上極其重要的水聲設備，其性能將直接影響艦艇的安全性和戰(zhàn)斗力。 反聲障板是聲吶基陣用的主要材料之一，在深水區(qū)工作的反聲障板，必須同時具備較高的反聲性能和耐高靜水壓這兩項主要的特性。為提高反聲性能，反聲材料的特征聲阻抗與水的聲阻抗相差越大越好，因此多采用低密度的泡沫材料作為反聲障板的芯材，然而材料密度太低，其耐靜水壓性能便不能滿足要求。
為了解決反聲材料的耐壓性能，各國研究者設計出了多種特殊結(jié)構來提高材料的耐壓性能。美國專利US4669573報道了一種輕質(zhì)聲障板結(jié)構，該反聲障板以聚氨酯泡沫為芯材，內(nèi)有增強支柱，上面有一層不銹鋼的屏蔽層，厚度為0. 0001英寸，帶有直徑為0. 0001 英寸的小孔，再上層有蜂窩狀的鋁制鋼性構件，厚度為0. 25英寸，外殼用氯丁橡膠或金屬層包覆。該反聲障板低頻下性能較好，但耐壓性能較差，僅能滿足3MPa下的反聲性能要求。 此外，該耐壓結(jié)構復雜，應用不便。國外還報道了一種增強的聚苯乙烯泡沫芯反聲障板，在聚苯乙烯泡沫板外面有上下加強鋼板和高密度聚苯乙烯泡沫護板，內(nèi)置支撐鋼柱，各連接界面用環(huán)氧樹脂膠粘劑粘接，不足之處在于其工作水深僅為366m，有待提高。
美國專利US5621701報道了一種柔性可控的反聲障板結(jié)構，適用于高靜水壓的環(huán)境。該結(jié)構在泡沫芯層中嵌入多組雙凸鏡狀的柔性單元，外包覆一層橡膠層。雙凸鏡狀的結(jié)構單元由高阻尼的約束粘彈層完整地聯(lián)結(jié)在一起，可以在較寬的頻帶內(nèi)有效地降低噪聲。 但不足之處在于其耐壓及反聲性能有待進一步的提高。
國內(nèi)文獻《低阻抗耐壓反聲障板的研制》中公開了一種低阻抗的耐壓反聲障板，其結(jié)構是采用經(jīng)過預壓縮的硬質(zhì)開孔聚氨酯泡沫塑料作為障板芯材，外包覆橡膠防水層，該結(jié)構可耐彡3MPa壓力，在4kHz-20kHz的頻率范圍內(nèi)，聲壓反射系數(shù)彡80%。文獻《一種新型水聲反聲材料的研究》中公開了一種新型水聲反聲材料的制作方法，具體是采用不銹鋼鋼管與防水橡膠層復合硫化成型，該材料在常壓下和2kHz-20kHz頻率范圍內(nèi)聲壓反射系數(shù)> 80%。最近公開的專利200710054055中報道了一種復合材料外殼的反聲障板及其制造方法，該結(jié)構包括硬質(zhì)聚氨酯泡沫芯材和耐海水的樹脂基復合材料外殼。該結(jié)構具有制造工藝簡單，實現(xiàn)性強的特點，但不足之處在于其耐壓性能較低，且僅在某個較窄的頻帶內(nèi)反聲性能較好?？梢钥闯?，上述技術的不足之處都在于反聲結(jié)構的耐壓性能、寬頻帶反聲性能需要進一步提高，此外，工藝性復雜難以實施也是一個顯著的缺點。針對這些問題，本發(fā)明設計了一種可耐高靜水壓、寬頻帶內(nèi)反聲性能優(yōu)異、結(jié)構簡單、易于實現(xiàn)的反聲結(jié)構。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種寬頻耐壓反聲結(jié)構，對目前水聲反聲材料耐壓性、寬頻帶反聲性能較差和工藝復雜等問題，反聲結(jié)構采用橡膠包覆經(jīng)預壓縮處理的高強度泡沫材料并具有增強支柱和增強層，使材料能夠在4. 5MPa、6MPa的高靜水壓下、 2kHz-30kHz頻帶范圍內(nèi)擁有優(yōu)異的反聲性能，以滿足艦船對反聲材料的要求。
為了實現(xiàn)解決上述技術問題的目的，本發(fā)明采用了如下技術方案本發(fā)明的一種寬頻耐壓反聲結(jié)構，從外至內(nèi)由防水層、上下增強層、反聲障板芯材組成；反聲障板芯材由泡沫層和增強柱組成；防水層為橡膠材料，增強層為纖維增強樹脂材料，泡沫層為經(jīng)過預壓縮的低密度泡沫材料，增強柱為纖維增強樹脂材料，形狀為圓柱體， 相鄰圓柱體之間以圓心等間距的形式均勻分布于泡沫層中。
本發(fā)明的一種寬頻耐壓反聲結(jié)構，所述的防水層的為具有良好的耐水性和良好的透聲性的橡膠材料；增強層的纖維增強樹脂材料具有較高的壓縮強度和模量；泡沫層為經(jīng)過預壓縮的低密度聚氯乙烯或環(huán)氧泡沫材料，壓縮前材料密度為0. lg/cnTO. 3g/cm3，壓縮后泡沫密度增大到0. 3g/cm3 0. 5g/cm3。
本發(fā)明的一種寬頻耐壓反聲結(jié)構,具體結(jié)為制品總厚度為15mm 30mm,防水層的厚度為Imm I. 5mm ;增強層厚度為Imm I. 5mm,泡沫層為厚度9mm 26mm的聚氯乙烯或環(huán)氧樹脂泡沫材料，增強柱的半徑為3mnT5mm，增強柱的長度與泡沫層厚度相同，相鄰增強柱之間以圓心等間距的形式均勻分布于泡沫層中，間距為12mnTl6mm。
防水層材料具有良好的耐水性，主要用于防止水進入其內(nèi)部而導致反聲結(jié)構聲學性能下降。此外，防水層還應具有良好的透聲性，保證聲波穿過其內(nèi)部時不被材料吸收，否則會導致反聲系數(shù)降低。增強層為纖維增強樹脂材料，具有較高的壓縮強度和模量，能夠提高反聲障板的耐壓性能；泡沫層為經(jīng)過預壓縮的低密度泡沫材料，可采用強度較高、密度適中的聚氯乙烯或環(huán)氧泡沫材料。經(jīng)過預壓縮的泡沫材料密度增大，耐壓性能提高，同時泡沫材料中的閉孔結(jié)構遭到破壞，形成大量的空氣空腔，大大降低材料的聲速和阻抗，從而可以提高制品的反聲性能。增強柱為纖維增強樹脂材料，均勻分布于泡沫層中，進一步提高了整體結(jié)構的抗壓性能，整體抗壓結(jié)構如圖3所示。為了在較寬的頻帶內(nèi)獲得較好的反聲性能， 降低泡沫芯材的厚度及制品的總厚度，這不僅有利于提高材料在寬頻范圍內(nèi)的反聲性能， 更有利于反聲障板的安裝和施工。
本發(fā)明的反聲結(jié)構可以通過以下方法實現(xiàn)在泡沫層上打孔貫穿，將增強柱表面涂覆膠粘劑，放入孔腔中，與泡沫層粘接形成反聲障板芯材，然后，將芯材放入增強層中，最后，外包覆橡膠防水層，采用硫化成型的工藝硫化成型。
這些技術方案也可以互相組合或者結(jié)合，從而達到更好的技術效果。
通過采用上述技術方案，本發(fā)明具有以下的有益效果本發(fā)明的耐壓水聲反聲結(jié)構在4. 5MPa—6MPa的高靜水壓力下，2kHz_30kHz的頻率范圍內(nèi)平均聲壓反射系數(shù)>75%，可以提高艦船聲吶基陣探測的指向性、信噪比和增益。


圖I是耐壓反聲結(jié)構高壓寬頻反聲性能效果圖。
從圖中可以看出，在4. 5MPa水壓下、2kHz-30kHz的測試頻率范圍內(nèi)，本發(fā)明的耐壓水聲反聲結(jié)構的平均聲壓反射系數(shù)達到了 79%，而在6. OMPa的水壓下、2kHz_30kHz的測試頻率范圍內(nèi)，本發(fā)明的耐壓水聲反聲結(jié)構的平均聲壓反射系數(shù)則達到了 77%。
圖2是耐壓反聲結(jié)構剖視圖。
圖3是抗壓結(jié)構示意圖。
圖中，I-防水層，2-上下增強層，3-泡沫層，4-增強柱。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖2和附圖3說明本專利的具體實施方式
。
實施例I制品總厚度為15mm，防水層I的厚度為I. 5mm，材料為丁基橡膠。增強層2為纖維增強環(huán)氧樹脂材料，厚度為I. 5mm,泡沫層3為厚度9mm的聚氯乙烯泡沫材料，表觀密度為0.32g/cm3，增強柱4為半徑3mm的纖維增強環(huán)氧樹脂圓柱體。增強柱的長度與泡沫層厚度相同，為9_，相鄰增強柱之間以圓心等間距的形式均勻分布于泡沫層中，間距為12_。
該制品的反聲性能如下表所示表I實施例I的反聲性能
權利要求
1.一種寬頻耐壓反聲結(jié)構，其特征是從外至內(nèi)由防水層、上下增強層、反聲障板芯材組成；反聲障板芯材由泡沫層和增強柱組成；防水層為橡膠材料，增強層為纖維增強樹脂材料，泡沫層為經(jīng)過預壓縮的低密度泡沫材料，增強柱為纖維增強樹脂材料，形狀為圓柱體，相鄰圓柱體之間以圓心等間距的形式均勻分布于泡沫層中。
2.根據(jù)權利要求I所述寬頻耐壓反聲結(jié)構，其特征是所述的泡沫層為經(jīng)過預壓縮的低密度聚氯乙烯或環(huán)氧泡沫材料，壓縮前材料密度為0. lg/cm3、. .3g/cm3，壓縮后泡沫密度增大到 0. 3g/cm3^0. 5g/cm3。
3.根據(jù)權利要求I所述寬頻耐壓反聲結(jié)構，其特征是所述的制品總厚度為15mm 30mm,防水層的厚度為Imm I. 5mm ;增強層厚度為Imm I. 5mm,泡沫層為厚度9mm 26mm 的聚氯乙烯或環(huán)氧樹脂泡沫材料，增強柱的半徑為3mnT5mm，增強柱的長度與泡沫層厚度相同，相鄰增強柱之間以圓心等間距的形式均勻分布于泡沫層中，間距為12mnTl6mm。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種寬頻耐壓反聲結(jié)構，從外至內(nèi)由防水層、上下增強層、反聲障板芯材組成；反聲障板芯材由泡沫層和增強柱組成；防水層為橡膠材料，增強層為纖維增強樹脂材料，泡沫層為經(jīng)過預壓縮的低密度泡沫材料，增強柱為纖維增強樹脂材料，形狀為圓柱體，相鄰圓柱體之間以圓心等間距的形式均勻分布于泡沫層中。本發(fā)明的耐壓水聲反聲結(jié)構在4.5MPa—6MPa的高靜水壓力下，2kHz-30kHz的頻率范圍內(nèi)平均聲壓反射系數(shù)>75%，可以提高艦船聲吶基陣探測的指向性、信噪比和增益。
文檔編號G10K11/20GK102543062SQ20111045237
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權日2011年12月30日
發(fā)明者梁磊, 王雯霏, 韋璇 申請人:中國船舶重工集團公司第七二五研究所