АКУСТИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ Российский патент 2001 года по МПК G10K11/00 G10K11/16 

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к средствам борьбы с шумом, применяемым в измерительной технике для оборудования гидроакустических измерительных бассейнов и глубоководных стендов, а также устанавливаемым на корпусные конструкции подводных транспортных средств, кораблей и судов, например, для снижения уровней помех в работе рыбопоисковых или других гидроакустических станций и для иных целей.

Известен ряд акустических покрытий (экранов) и звукопоглощающих устройств, например, по патентам США N N 4164727 (1979 г.), 4399526 (1983 г.).

В патенте США N 4164727 (МКИ G 10 К 11/00, 1979 г.) представлена конструкция подводных акустических поглотителей и отражателей, испытывающих гидростатическое давление, состоящая из листа резины с набором воздушных полостей, обычно цилиндрических, с осями, перпендикулярными к лицевой стороне указанного листа. Полости закрыты с двух сторон жесткими герметизирующими слоями.

Акустическое согласование параметров звукомягкой части покрытия, обеспечивающей звукоизоляцию, с окружающей средой с помощью одного слоя с цилиндрическими полостями даже при использовании набора полостей разного диаметра в широком частотном диапазоне весьма затруднительно. При этом акустические характеристики покрытия значительно изменяются при изменении температуры и гидростатического давления. Кроме того, такую конструкцию покрытия из-за наличия в ней жестких слоев трудно применять на поверхностях сложного профиля и малого радиуса кривизны.

Акустический экран для высокого давления (патент США N 4399526, 1983 г.) состоит из набора конструкций, подобных описанным в патенте США N 4164727, соединенных поверхностями жестких герметизирующих слоев в виде сэндвича. Помимо недостатков, присущих конструкции по патенту N 4164727, этот экран в конструкции гораздо более трудоемок и сложен при его изготовлении и монтаже по сравнению с чисто резиновыми конструкциями.

Прототипом предлагаемого изобретения является акустическое покрытие (экран) (см. фиг. 1), выполненное в виде пластины из резиноподобного материала и состоящее из звукоотражающего слоя 1 с цилиндрическими воздушными полостями 2, оси которых перпендикулярны к плоскости пластины, полости по наружным торцам загерметизированы слоем монолитной резины 3, а открытыми торцами герметично установлены на экранируемую конструкцию 4 (см. В.Е. Глазанов "Экранирование гидроакустических антенн", Л., Судостроение, 1986 г., стр. 58).

Указанная конструкция обладает высокой звукоизолирующей способностью, но из-за плохого согласования ее входного акустического сопротивления с характеристическим сопротивлением водной среды где ρ₀ - плотность воды, с₀ - скорость звука в воде) на границе "среда - покрытие" в широком диапазоне частот имеет место значительное отражение падающей на экран (покрытие) звуковой волны, например, сигнала гидролокатора, что обуславливает поглощение лишь незначительной доли звука внутри конструкции покрытия.

Это обстоятельство приводит к неполной реализации акустической эффективности экрана.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства, обеспечивающего получение технического результата, заключающегося в повышении поглощения звуковой энергии покрытием и уменьшении звукоотражения от него в широком диапазоне частот при сохранении высокой звукоизолирующей способности.

Это достигается тем, что в акустическом покрытии, выполненном в виде прессованной пластины резиноподобного материала, состоящей из наружного герметизирующего слоя, соединенного с ним звукопоглощающего слоя с воздушными полостями и звукоотражающего слоя, воздушные полости звукопоглощающего слоя выполнены в виде усеченных конусов, поперечное сечение которых увеличивается в направлении, противоположном герметизирующему слою, не менее чем в 5 раз, причем общая площадь оснований указанных конусов составляет 0,2-0,6 общей площади слоя, в звукоотражающем слое выполнены цилиндрические воздушные полости, причем высота цилиндрических полостей составляет 0,2-1,5 высоты конусов звукопоглощающего слоя.

Слои в покрытии размещены со смещением цилиндрических отверстий звукоотражающего слоя относительно оснований конических полостей звукопоглощающего слоя.

Наружные края отверстий в звукоотражающем слое выполнены развальцованными.

Внешняя сторона звукоотражающего слоя закрыта герметизирующим слоем резиноподобного материала.

Размещение между герметизирующим и звукоотражающим слоями звукопоглощающего слоя с воздушными полостями позволяет увеличить поглощение звуковой энергии покрытием при сохранении им высокой звукоизолирующей эффективности.

Выполнение в звукопоглощающем слое полостей в виде усеченных конусов, поперечное сечение которых увеличивается в направлении, противоположном герметизирующему слою, не менее чем в 5 раз, обеспечивает лучшее согласование свойств окружающей среды и покрытия при малых толщинах звукопоглощающего слоя.

Отношение общей площади оснований конусных полостей в звукопоглощающем слое к его общей площади, равное 0,2-0,6, обеспечивает частичное отражение звука в противофазе на границе поглощающего и отражающего слоев и увеличение поглощения звука в покрытии, а также увеличение отражения звуковой энергии, падающей на покрытие со стороны экранируемой конструкции.

Отношение высоты цилиндрических полостей звукоотражающего слоя к высоте конусных полостей звукопоглощающего слоя, равное 0,2-1,5, обеспечивает требуемый частотный диапазон акустической эффективности покрытия.

Размещение в покрытии слоев со смещением цилиндрических отверстий звукоотражающего слоя относительно оснований конических полостей звукопоглощающего слоя при сохранении акустической эффективности покрытия уменьшает ее зависимость от увеличения гидростатической нагрузки.

Развальцовка наружных краев отверстий в звукоотражающем слое уменьшает концентрацию напряжений в месте соединения покрытия с конструкцией экрана и обеспечивает повышенную прочность крепления.

Закрытие внешней стороны звукоотражающего слоя герметизирующим слоем резиноподобного материала повышает эксплуатационные характеристики покрытия и позволяет устанавливать его на негерметичные конструкции экрана.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 2 представлено поперечное сечение одного из вариантов акустического покрытия, на фиг. 3 - поперечное сечение варианта покрытия со смещением цилиндрических отверстий звукоотражающего слоя относительно оснований конических полостей звукопоглощающего слоя, на фиг. 4 - поперечное сечение варианта покрытия с герметизирующим слоем на внешней стороне звукоотражающего слоя, на фиг. 5 - поперечное сечение варианта звукоотражающего слоя с полостью с развальцованными наружными краями отверстий.

Предлагаемое акустическое покрытие (см. фиг. 2) выполнено в виде прессованной пластины резиноподобного материала, состоящей из наружного герметизирующего слоя 1 и звукоотражающего слоя 2 с цилиндрическими полостями 3, между которыми размещен звукопоглощающий слой 4. Слои соединены друг с другом, например, совулканизованы. Звукопоглощающий слой 4 содержит воздушные полости 5, выполненные в виде усеченного конуса, поперечное сечение которого увеличивается в направлении, противоположном герметизирующему слою, не менее чем в 5 раз, общая площадь оснований конусов составляет 0,2-0,6 общей площади слоя, а высота цилиндрических полостей звукоотражающего слоя составляет 0,2-1,5 высоты конуса звукопоглощающего слоя. Покрытие герметично установлено на экранируемую конструкцию 6.

На фиг. 3 приведен вариант акустического покрытия со смещенными относительно друг друга звукопоглощающим 4 и звукоотражающим 2 слоями.

На фиг. 4 приведен вариант акустического покрытия с дополнительным герметизирующим слоем 7 на внешней стороне звукоотражающего слоя.

На фиг. 5 приведен вариант звукоотражающего слоя покрытия с цилиндрической полостью 3 с развальцованными наружными краями 8.

Эффективность применения предлагаемого покрытия достигается за счет увеличения поглощения в структуре покрытия.

Результаты сравнительного эксперимента лабораторных образцов покрытия и покрытия-прототипа показали, что эффективность поглощения звуковой энергии при одинаковых весогабаритных характеристиках у предлагаемого варианта акустического покрытия в широком диапазоне частот на 30-60% выше, чем у прототипа.

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к средствам борьбы с шумом, применяемым в измерительной технике, для оборудования гидроакустических измерительных бассейнов и глубоководных стендов, а также устанавливаемым на корпусные конструкции подводных транспортных средств, кораблей и судов. Предложено акустическое покрытие, выполненное в виде прессованной пластины резиноподобного материала, которое состоит из наружного герметизирующего слоя, соединенного с ним звукопоглощающего слоя с воздушными полостями и звукоотражающего слоя. Воздушные полости звукопоглощающего слоя выполнены в виде усеченных конусов, поперечное сечение которых увеличивается в направлении, противоположном герметизирующему слою, не менее чем в 5 раз, а общая площадь оснований конусов составляет 0,2 - 0,6 общей площади слоя. В звукоотражающем слое выполнены цилиндрические воздушные полости, причем высота цилиндрических полостей составляет 0,2 - 1,5 высоты конуса звукопоглощающего слоя. Слои могут быть размещены со смещением отверстий слоев, а наружные края отверстий в звукоотражающем слое в одном из вариантов могут быть выполнены развальцованными, при этом внешняя сторона этого слоя для большей эффективности звукопоглощения может быть закрыта герметизирующим слоем резиноподобного материала. В результате повышается уровень поглощения звуковой энергии покрытием, уменьшено звукоотражение от него в широком диапазоне частот. 3 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Акустическое покрытие, выполненное в виде прессованной пластины резиноподобного материала, состоящей из наружного герметизирующего слоя, соединенного с ним звукопоглощающего слоя с воздушными полостями и звукоотражающего слоя, отличающееся тем, что воздушные полости звукопоглощающего слоя выполнены в виде усеченных конусов, поперечное сечение которых увеличивается в направлении, противоположном герметизирующему слою, не менее чем в 5 раз, причем общая площадь оснований конусов составляет 0,2 - 0,6 общей площади слоя, а в звукоотражающем слое выполнены цилиндрические воздушные полости, причем высота цилиндрических полостей составляет 0,2 - 1,5 высоты конуса звукопоглощающего слоя. 2. Акустическое покрытие по п.1, отличающееся тем, что слои размещены со смещением цилиндрических отверстий звукоотражающего слоя относительно оснований конических полостей звукопоглощающего слоя. 3. Акустическое покрытие по пп.1 и 2, отличающееся тем, что наружные края отверстий в звукоотражающем слое выполнены развальцованными. 4. Акустическое покрытие по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что внешняя сторона звукоотражающего слоя закрыта герметизирующим слоем резиноподобного материала.