一种适用于水下环境的含空腔多层复合吸声单元体的制作方法

本实用新型涉及一种声学结构，尤其是一种水下吸声覆盖体。

背景技术：

目前水下吸声体以橡胶材质的吸声尖劈为主，但由于尖劈外形尺寸较大，尤其是其高度通常较高，从而对施工人员工艺水平和施工处的空间尺寸要求较高，这在一定程度上提高了施工的难度，并且增加了施工的成本。虽然吸声尖劈的理论吸声性能好，但在实际操作时，由于尖劈底面通常为圆形，因此受到施工条件和施工人员工艺水平的限制，施工面常常无法被吸声尖劈完全覆盖，这些都将导致尖劈的整体吸声效果大打折扣。并且由于吸声尖劈的实际重量较大，被应用于壁面、障板等垂向施工面时，施工后尖劈容易因重力矩作用而产生脱胶、脱落的问题，这些问题的出现大大增加了后期的维护成本。

技术实现要素：

为解决上述吸声尖劈尺寸尤其是高度通常较高，对施工人员工艺水平和施工处的空间尺寸要求较高，且尖劈底面通常为圆形，施工面常常无法被吸声尖劈完全覆盖，以及吸声尖劈的实际重量较大，易发生脱胶脱落等问题，本实用新型的目的是提供一种宽频吸声性能好、尺寸小高度小、施工方便、易于全面覆盖施工面、重量轻不易脱落、适用于水下环境的含空腔多层复合吸声单元体。

本实用新型提供的适用于水下环境的含空腔多层复合吸声单元体，包括表层1、吸声层2和基底层3，其特征在于：表层的为棱锥形；吸声层呈直棱柱状，内含封闭的、在平行于吸声层底面的平面上呈平面周期排列的椭球体形空腔6n个，空腔的长轴平行于吸声层的侧楞，n个空腔的球心位于同一个平面上，该平面与吸声层的底面平行；基底层为多边形片状结构；表层、吸声层、基底层之间依次以胶接相连，其中表层底面与吸声层的一个底面相连，吸声层另一个底面与基底层相连；表层、吸声层和基底层在基底层所在的平面上的投影相互重合；其中n为不小于1的正整数。

所述空腔在平面内按周期排列，排列形式可以为蜂窝形、矩形和三角形等形式(见图4)，按照目标噪声所在频段，选择最优的空腔长短轴比例及其平面周期排列形式。

优选的，在平行于吸声层侧楞的方向上，表层的厚度为4～5mm，吸声层的厚度为40～120mm，基底层的厚度为4～5mm，吸声层的阻尼损耗因子为0.25～0.55；吸声层同一底面上最长的两顶点连线的长度大于表层、吸声层和基底层的厚度之和。

更优选的，所述吸声层的厚度为40-100mm。

优选的，所述表层材质为透声橡胶，表层不含空腔；吸声层材质为高分子吸声材料；基底层材质为声阻抗高于吸声层材质的吸声橡胶，基底层不含空腔。

更优选的，所述吸声层材质为吸声橡胶。

优选的，所述空腔的长短轴比例为1.2～3.5。

本实用新型还提供一种利用上述含空腔多层复合吸声单元体构成的吸声结构，包括施工平面5、阻尼胶4和吸声单元体；施工时保证施工平面平整，并在施工面均匀涂抹5～10mm厚的黏性阻尼胶，并将吸声单元体通过黏性阻尼胶依次粘贴在施工平面上，通过对吸声层底面形状的合理选择，使吸声单元体的基底层完全覆盖施工平面，并压紧直至阻尼胶干燥。在边角及连接处，应适当使用机械连接进行加固。

与已有技术相比，本实用新型提供的吸声单元体具有结构简单、宽频吸声效果好、质量小、不易脱落等优点，单元体整体厚度(高度)小，方便在各种尺寸、形状的空间中进行安装；吸声层为棱柱状，单元体底面即为多边形，施工安装时可以通过对单元体(吸声层)底面的合理选择，控制与其相适应的基底层尽可能多甚至完全覆盖施工平面。本实用新型提供的吸声单元体可在舰船隐身、消声水池、船艏声纳舱室降噪等领域应用。

附图说明

图1为本实用新型提供的吸声单元体外观示意图；

图2为本实用新型提供的吸声单元体结构示意图；

图3为本实用新型提供的吸声单元体剖面结构示意图；

图4为本实用新型提供的吸声单元体吸声层内空腔平面周期典型分布形式示意图，图4(a)为蜂窝状排列，图4(b)为矩形排列，图4(c)为三角形排列。

图中的附图标记，其中1为表层，2为吸声层，3为基底层，4为阻尼胶，5为施工面，6为空腔。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容,结合附图和实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。

实施例1

按图1所示结构构件得到吸声单元体，包括表层1、吸声层2和基底层3，表层为顶点向上的正四棱锥形；吸声层呈正四棱柱状，内含封闭的、在平行于吸声层底面的平面上呈平面周期排列的椭球体形空腔6，16个，空腔的长轴平行于吸声层的侧楞，16个空腔的中心位于同一个平面上，该平面平行于吸声层的底面；基底层为正方形薄片状；表层、吸声层、基底层之间依次以胶接相连，其中表层以底面与吸声层上底面相连，吸声层下底面与基底层相连；表层、吸声层和基底层在吸声层底面所在的平面上的投影相互重合。

所述空腔在平面内按周期排列，排列形式可以为图4(b)所示。

在平行于吸声层侧楞的方向上，表层的厚度为4mm，吸声层的厚度为40mm，基底层的厚度为4mm，吸声层的阻尼损耗因子为0.25；吸声层底面对角线长度为70mm。

所述表层材质为透声橡胶，例如材质是聚氨酯或丁烯橡胶等，表层不含空腔；吸声层材质为吸声橡胶、聚氨酯等高分子吸声材料；基底层材质声阻抗比吸声层材料大的吸声橡胶，基底层不含空腔。

在本实施例中，表层采用丁烯橡胶，吸声层采用吸声聚氨酯，基底层采用丁睛橡胶。

所述空腔的长短轴比例为1.2。

实施例2

与实施例1的区别在于：表层为正三角锥，吸声层底面为正三角形；基底层为正三角形薄片状；在平行于吸声层底面的平面上呈平面周期排列的椭球体形空腔6，36个；所述空腔在平面内按周期排列，排列形式类似图4(c)；在平行于吸声层侧楞的方向上，表层的厚度为5mm，吸声层的厚度为120mm，基底层的厚度为5mm，吸声层的阻尼损耗因子为0.55；吸声层底面三角形的高为150mm；吸声层材质为吸声橡胶；基底层材质为阻尼损耗因子为0.58的吸声橡胶，基底层不含空腔；所述空腔的长短轴比例为3.5。

实施例3

与实施例2的区别在于：吸声层厚度为100mm。

实施例4-6

以船艏声呐舱内的使用为例，利用实施例1-3所述含空腔多层复合吸声单元体构建吸声结构，包括施工平面5、阻尼胶4和吸声单元体；施工时保证施工平面平整，并在施工面均匀涂抹5mm厚的黏性阻尼胶，并将吸声单元体通过黏性阻尼胶依次粘贴在施工平面上，通过对吸声层底面的拼接，使吸声单元体的基底层完全覆盖施工平面，并压紧直至阻尼胶干燥。以船艏声呐舱内的使用为例，并按上述要求铺设，在边角及连接处，应适当使用机械连接进行加固。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。