一种含有金属螺旋结构和空腔结构的组合型吸声覆盖层

本发明涉及减振降噪装置，具体涉及一种含有金属螺旋结构和空腔结构的组合型吸声覆盖层。

背景技术：

1、声波作为目前唯一能够在海洋中进行远距离传播的能量形式，对于完成水下通讯、定位以及搜索等任务具有重要作用。在具有复杂声场环境的的海洋中，利用水下吸声材料和吸声覆盖层消除多余声波，是控制声波传播的重要手段。而潜艇无论是对国防安全还是科学研究都扮演着十分重要的角色，因此如何降低潜艇的声目标强度从而来减小敌方发现我艇的距离，提高我艇的生存能力对于国家安全具有重要战略意义。减少水下目标的声目标强度，目前主要采用的方法就是在其表面敷设吸声覆盖层。吸声覆盖层作为一种具有较强吸声性能的声学隐身结构，通过敷设在潜艇表面来抑制潜艇自身振动和吸收探测声波以及潜艇自身发出的声音，从而达到降低潜艇的声目标强度，减小其被探测可能性的目的

2、相较于传统的单一型覆盖层结构，含有金属散射体的声学覆盖层由于金属散射体的存在，其可增大橡胶的变形量从而使得更多声能量被基体材料所吸收，在某些特定频段下，橡胶层中所嵌入的金属边框相当于引入软基体材料的一个大质量物体，其在特定频率下与基体和入射声波的振动方向不同，因此金属板在黏弹性橡胶中的振动增大了橡胶基体平行于声波入射方向的位移幅值，并且振动影响了一部分基体橡胶一同发生反向运动从而提升覆盖层的吸声效果；另一方面橡胶层内部挖有空腔，空腔的空腔谐振可以在一定程度上增加声波入射后覆盖层内部的波形转换，利用多个不同界面处的剪切变形，通过材料内部的摩擦作用和弹性弛豫过程，将声能转变为热能耗散掉；同时复合材料层由于其较为特殊的物理性能，其具有各向异性的杨氏模量，泊松比以及剪切模量，该复合材料层拥有一定程度的对声波的损耗能力。

3、因此，利用金属散射体提供一种具有有效吸声性能的吸声覆盖层，是本发明亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的上述不足，提供的一种含有金属螺旋结构和空腔结构的组合型吸声覆盖层，可以有效拓宽吸声频带、提高低频吸声性能，并且还兼具一定的降噪特性。

2、为了实现上述技术目的，本发明主要采用如下技术方案：

3、本发明公开了一种含有金属螺旋结构和空腔结构的组合型吸声覆盖层，包括软质橡胶层、基体橡胶层、金属螺旋结构和空腔结构，所述基体橡胶层内部嵌入金属螺旋结构，基体橡胶层外部紧贴有软橡胶质层，且所述金属螺旋结构内部嵌入空腔结构。

4、在本发明的较佳实施方式中，所述软质橡胶层和基体橡胶层设置为一体结构。

5、优选的，所述软质橡胶层和基体橡胶层一体热压成型或通过粘接剂粘接后一体冷压成型。

6、在本发明的较佳实施方式中，所述软质橡胶层和基体橡胶层中的橡胶选自丁基橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶或聚氨酯材料中的任意一种。

7、在本发明的较佳实施方式中，所述空腔结构为圆柱形空腔，且圆柱形空腔与金属螺旋结构的轴线重合，并与吸声覆盖层单元结构的侧面平行。

8、进一步的，含有金属螺旋结构和空腔结构的组合型吸声覆盖层，还包括金属侧板，所述金属侧板紧贴在软质橡胶层外部。

9、优选的，所述金属选自铝、锌、钢、铅或钨中的任意一种。

10、优选的，所述吸声覆盖层单元边长与单元高度相等，金属螺旋结构螺距为金属螺旋结构叶片宽度的至少2倍，金属侧板和软质橡胶层厚度相等。

11、更有选的，所述吸声覆盖层单元边长为h2＝60mm，单元高度为h1＝60mm，螺旋结构叶片宽度w＝7mm，空腔结构半径r＝2mm，螺距s＝15mm，金属侧板厚度a＝2mm，软质橡胶层厚度b＝2mm。

12、在本发明的较佳实施方式中，所述软橡胶层杨氏模量为5mpa。

13、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

14、本发明的吸声覆盖层由基体橡胶层，软质橡胶层，金属螺旋结构和空腔结构构成，通过金属螺旋结构的引入使基体橡胶层产生反向运动，与入射波引起的基体橡胶位移方向相反，两个方向的运动在一定程度上可以相互抵消，消耗了入射声波能量并有效提升了吸声性能。

技术特征：

1.一种含有金属螺旋结构和空腔结构的组合型吸声覆盖层，其特征在于，包括软质橡胶层、基体橡胶层、金属螺旋结构和空腔结构，所述基体橡胶层内部嵌入金属螺旋结构，基体橡胶层外部紧贴有软橡胶质层，且所述金属螺旋结构内部嵌入空腔结构。

2.根据权利要求1所述的含有金属螺旋结构和空腔结构的组合型吸声覆盖层，其特征在于，所述软质橡胶层和基体橡胶层设置为一体结构。

3.根据权利要求2所述的含有金属螺旋结构和空腔结构的组合型吸声覆盖层，其特征在于，所述软质橡胶层和基体橡胶层一体热压成型或通过粘接剂粘接后一体冷压成型。

4.根据权利要求1所述的含有金属螺旋结构和空腔结构的组合型吸声覆盖层，其特征在于，所述软质橡胶层和基体橡胶层中的橡胶选自丁基橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶或聚氨酯材料中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的含有金属螺旋结构和空腔结构的组合型吸声覆盖层，其特征在于，所述空腔结构为圆柱形空腔，且圆柱形空腔与金属螺旋结构的轴线重合，并与吸声覆盖层单元结构的侧面平行。

6.根据权利要求5所述的含有金属螺旋结构和空腔结构的组合型吸声覆盖层，其特征在于，还包括金属侧板，所述金属侧板紧贴在软质橡胶层外部。

7.根据权利要求6所述的含有金属螺旋结构和空腔结构的组合型吸声覆盖层，其特征在于，所述金属选自铝、锌、钢、铅或钨中的任意一种。

8.根据权利要求6所述的含有金属螺旋结构和空腔结构的组合型吸声覆盖层，其特征在于，所述吸声覆盖层单元边长与单元高度相等，金属螺旋结构螺距为金属螺旋结构叶片宽度的至少2倍，金属侧板和软质橡胶层厚度相等。

9.根据权利要求8所述的含有金属螺旋结构和空腔结构的组合型吸声覆盖层，其特征在于，所述吸声覆盖层单元边长为h2＝60mm，单元高度为h1＝60mm，金属螺旋结构叶片宽度w＝7mm，空腔结构半径r＝2mm，螺距s＝15mm，金属侧板厚度a＝2mm，软质橡胶层厚度b＝2mm。

10.根据权利要求1所述的含有金属螺旋结构和空腔结构的组合型吸声覆盖层，其特征在于，所述软橡胶层杨氏模量为5mpa。

技术总结
本发明公开了一种含有金属螺旋结构和空腔结构的组合型吸声覆盖层，涉及减振降噪装置技术领域。包括软质橡胶层、基体橡胶层、金属螺旋结构和空腔结构，所述基体橡胶层内部嵌入金属螺旋结构，基体橡胶层外部紧贴有软橡胶质层，且所述金属螺旋结构内部嵌入空腔结构。本发明的吸声覆盖层由基体橡胶层，软质橡胶层，金属螺旋结构和空腔结构构成，通过金属螺旋结构的引入使基体橡胶层产生反向运动，与入射波引起的基体橡胶位移方向相反，两个方向的运动在一定程度上可以相互抵消，消耗了入射声波能量并有效提升了吸声性能。

技术研发人员：陶猛,何川
受保护的技术使用者：贵州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21