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發布時間:2023-03-03 瀏覽人數:399
水聲吸(xī)聲橡膠製品一般指(zhǐ)在水聲工程中能吸收或耗散聲能的橡膠製品。聲(shēng)能入射到製品上,首先要(yào)求(qiú)與(yǔ)水介質的特性阻抗匹(pǐ)配,使(shǐ)聲波能(néng)無反射地進入吸聲係統;其次是製品所用材(cái)料要有大的衰減,使入射進來的聲能絕大部分被吸收。在結構設計上(shàng),通常采用共振式吸聲結構或漸變過渡層結構。前者是把(bǎ)帶孔(kǒng)的橡膠薄(báo)層(céng)粘在鋼板上,通過改變孔的大小(xiǎo)和數量(liàng)來調整橡膠的有效彈性模量和(hé)損耗;而後者(zhě)則(zé)常把橡膠做成尖錐或(huò)尖劈狀,以(yǐ)實現(xiàn)橡膠聲學狀態的逐步(bù)過渡,達到阻抗匹配的目的。為了(le)提高橡膠的內損耗(hào),一般在配方中加(jiā)入含大量氣泡的填料或填加金屬微珠(zhū)等。水聲吸聲橡膠在水聲工程中的應用很廣泛,特別是作為(wéi)消聲水(shuǐ)池的吸聲覆蓋物(wù),大都采用吸聲橡膠尖(jiān)劈結構。
當頻率(lǜ)較高時,一般采用小尖劈,窄頻帶用共振式吸聲結構,而平行通道型尖壁結構則可滿足寬頻帶要求。在聲納換能器基陣設計中,聲學後擋(dǎng)、基陣與導流罩(zhào)間(jiān)的聲(shēng)場控(kòng)製以及陣元之間(jiān)的(de)隔(gé)聲去耦(ǒu)等方麵,也經常利用吸聲(shēng)橡膠來改善陣的聲學性能。此外,在船舶的聲納導流罩內壁、非發(fā)射麵上(shàng)需要覆蓋一(yī)層吸聲(shēng)橡膠,以消除聲反射和噪聲;在螺旋槳上貼上或填充吸聲(shēng)橡膠,可降(jiàng)低噪聲。吸聲橡膠還可以用作(zuò)防(fáng)探測材料,如果把吸聲橡膠覆蓋在潛艇、水雷或水(shuǐ)下目標的表麵,可以對抗敵方聲納的探測。目前,先進的(de)潛艇外麵都裝有(yǒu)橡膠(jiāo)製成(chéng)的“消聲瓦(wǎ)”,對提高潛艇的隱身性能發揮(huī)了(le)重(chóng)要的(de)作用。多年來國內外對水聲吸聲橡膠做了許多開發研究。早期,西德 E.Meger 等人用(yòng)聚異丁烯加上石墨、鋸木屑等填(tián)料,做成了“發夫尼爾(Fafnir)”吸聲尖劈,以後又加以改進製成襯墊板式橡膠尖劈,利用一長一短中間打孔的尖劈構成平行通道係統。這種吸聲結構的吸聲效果不錯,在 5-70kHz 頻率範圍內,吸聲係數大於(yú) 99%。美國古德裏奇(Goodrich)公司生產的“蘇阿布(SOAB)”吸聲橡膠,是(shì)由丁基(jī)橡膠加鋁粉等材(cái)料製成的,做成圓錐形或平行板形尖劈,在 10kHz 到數十 kHz 頻率範圍內,吸聲性能也較好,並將這(zhè)些材料裝入消聲水池。
另外,日本的橫濱橡膠公司也仿製生產 SOAB 吸聲橡膠。國內也研究出了適合水麵艦艇、潛艇的水聲設備用的各(gè)種吸(xī)聲橡膠製品,如 5cm 長的寬帶水聲吸收器,特別適合(hé)於聲納罩的小空間使用。它用至石粉做填料與橡膠混合,形成尖劈群。這種結構吸聲性能好,同時(shí)也滿足寬帶特性要求。但是,隨著(zhe)水下深(shēn)度的(de)增(zēng)加(jiā),性能很快惡化。目前,水聲吸聲橡膠(jiāo)製品的開發研(yán)究向兩方麵發展,即耐水壓和低頻。尤其在橡膠(jiāo)的耐水壓方麵作了不少工作(zuò)。C. A. Sasin 曾製作了(le)一種鋸木-聚氨酯(zhǐ)混合材料,密度為1.05×10^3kg/m^3,在5kHz頻率時(shí),衰減常數(shù)為14dB/m。當水壓加至 14-28MPa 時,衰減為 5.5-9.4dB/m。聲速值約為 1600m/s 左(zuǒ)右, 隨壓力的變化也不大。另外,SOAB 類吸聲橡(xiàng)膠,在 70m 水深中就變成透(tòu)聲材料了。因此,迫切需要研究深海中用的耐高壓吸聲(shēng)橡膠。美(měi)國和日(rì)本都進行了不同程度的(de)研究,J. M. McCool 和 S. F. Sullivan 在(zài)潛艇殼體聲納基陣中, 設計了一種吸聲複合(hé)物,這種複合材料是由許多低原子量的微金屬片懸浮(fú)在橡膠中製(zhì)成的,工作深度可達 150m,每個波長的聲衰減(jiǎn)為 40-80dB。
為了提高吸聲橡膠的耐壓性能;利用剛(gāng)性結構,填充普通吸聲橡膠材(cái)料,這也是常用的一種方(fāng)法。S. F. Sullivan 和 J. Whitehouse 用鋁質蜂窩結構做芯材,蜂窩中填滿含鉛粉的聚氨酯或含鋁粉的橡膠,粘到厚鋁板(bǎn)上,表麵蒙皮為 0.1mm 的不鏽鋼箔。這種複合材(cái)料實質上是由含鋁粉的橡膠在低壓條件下起吸(xī)聲作用的。這種結構可以在潛艇上采用,但工藝要求較(jiào)高。另一方麵,日本的奧島基良等人曾試驗將一定數量的鋼珠(φ=3mm)放在天然橡膠中,在 1.0MPa 壓力的水(shuǐ)中,測出 10kHz 時衰減為 1.5dB/cm。R. W. Higgs 和 J. Erikssou 製作了鉛棉一聚氨酯混合物(wù),含(hán) 15%鉛棉的聚氨酯,在 32-100kHz 範圍中,不加水(shuǐ)壓時(shí),聲速為 1000-1500m/s,衰減為 4-8dB/cm;加水(shuǐ)壓 7-14MPa 後,100kHz 時的衰減為 7-9dB/cm。
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