一种弓型消声瓦的设计及制造方法技术

本发明专利技术介绍了一种弓型消声瓦的设计及制造方法，用Φ8米的圆弧弓型橡胶消声瓦，替代现有平板型橡胶消声瓦，保持声腔孔构造、厚度、外形尺寸与平板型橡胶消声瓦基本一致，改善平板消声瓦在船舶外壳贴覆时，因为平板弯曲形变而造成的锥形声腔孔的圆孔变形，影响吸声的能力；改善平板消声瓦在船舶外壳贴覆时，因为平板弯曲而形成的瓦两端应力集中，受外力撞击易引起连接缝应力开裂，海水渗透进消声瓦声腔孔层，影响消声瓦的吸声功能。按本发明专利技术获得的弓型消声瓦，满足现有消声瓦的材料性能和水声吸声性能，具备可替代原有的平板消声瓦的技术可能性；是一项适用于船舶外覆消声瓦技术领域具有实际应用价值的发明专利技术。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术介绍了，用Φ8米的圆弧弓型橡胶消声瓦，替代现有平板型橡胶消声瓦，保持声腔孔构造、厚度、外形尺寸与平板型橡胶消声瓦基本一致，改善平板消声瓦在船舶外壳贴覆时，因为平板弯曲形变而造成的锥形声腔孔的圆孔变形，影响吸声的能力；改善平板消声瓦在船舶外壳贴覆时，因为平板弯曲而形成的瓦两端应力集中，受外力撞击易引起连接缝应力开裂，海水渗透进消声瓦声腔孔层，影响消声瓦的吸声功能。按本专利技术获得的弓型消声瓦，满足现有消声瓦的材料性能和水声吸声性能，具备可替代原有的平板消声瓦的技术可能性；是一项适用于船舶外覆消声瓦
具有实际应用价值的专利技术。【专利说明】
:本专利技术涉及到，确切的说:是一种适用于潜水船舶和水下探测器有高性能吸声要求的声隐身材料的结构设计技术及制造方法，属于水声吸声新材料结构设计的应用领域。
技术介绍
:消声瓦是一种对水下移动船舶控制降噪最为有效地一种降低船舶外测噪声的方法，消声瓦的主要功能:具有吸收敌方主动探测声纳波的功能，同时还具有一定的抑制艇体振动、降低噪声和辐射噪声的功能；有效工作范围；工作压力O?3MPa工作温度-2?32°C。消声瓦的降噪原理是将水下声源与海水之间产生阻抗匹配，使声波能够在消声瓦内进行声能转换吸收，和消声瓦弹性体材料的阻尼作用及消声瓦内声孔锥型腔的结构一起配合，使噪声声波发生波形及能量的转换，从而使声波衰减直至完成吸收。现有的橡胶消声瓦外观为平板结构，内附带吸声功能的声腔，声腔孔的结构为上端吸声入口 Φ 11mm，呈锥形，高度为18mm,下端吸声孔为Φ 2.5?Φ 1.0的变截面,而且下端吸声孔为保障水声吸声性能的关键。国内目前通常采用的水声吸声方法是在船舶圆型外壳面外覆一层橡胶型消声瓦；标准消声瓦的面积为0.5平方米，通过弯曲粘接及螺丝固定贴覆的方法，在船舶外壳表面形成一个具有水声吸声功能的声阻尼区域，来达到船舶声隐身的目的。现有橡胶消声瓦在应用中存在的问题:问题1:是平板型橡胶消声瓦在弧形面覆贴过程中，需要采用螺栓压紧变形贴合，在消声瓦变形过程中，使原设计的圆锥型吸声腔孔，随着平板变形产生弧形面，原起主要吸声功能的圆锥型吸声腔孔变成椭圆型，而且平板中心变形最大，底部Φ11_的吸声腔基本呈现贴合装态，使吸声腔整体长度缩短。圆锥型的吸声效能能明显高于椭圆型吸声腔，同时吸声腔长度越长，吸声效能越大，在一些高频段甚至可以达到99?100%完全吸声，因此在整个覆贴过程中使得原有的平板吸声效能通过覆贴工艺得不到保障，使现役潜艇的整体吸声效能下降。问题2:瓦与瓦的连接缝比较多，连接缝采用聚硫胶密封，而且无多孔声腔结构，基本不具备吸声功能。问题3:为平板型消声瓦的覆贴工艺是机械螺栓固定为主，底胶粘合为辅，在覆贴过程中，平板消声瓦中间线两端为与钢壳体的结合处，消声瓦的两端随着螺栓的旋紧受压力后，中间变形越来越大，即变椭圆型趋势为中间长宽比大，两端长宽比相对较小，而且消声瓦两端的压力亦越来越大，受撞击和耐压条件下，连接缝开裂的几率将更大，直接的影响因素是连接缝开裂后，海水浸入船壳表面产生腐蚀、损坏，同时海水进入声腔孔径，严重影响声腔的吸声效能，据相关专业技术报道，注水后的声腔测吸声性能测试仅是空气声腔测吸声性能的10?20%。同时连接缝为弯曲变形贴合面的边缘，对厚橡胶半硬质制品而言，两端的应力集中相对比较大，一旦受外力碰撞，极易开裂；而一旦开裂海水就会渗透进去，直接腐蚀船舶的外壳，缩短船舶使用寿命。相关消声瓦专利的查阅，未见有相似的弓型橡胶消声瓦结构设计技术及模具设计加工成型工艺应用报道。
技术实现思路
:本专利技术所要解决的技术问题，是在不改变现有橡胶消声瓦的吸声腔构造及分布、材料种类、瓦型尺寸、及贴覆工艺的前提下，仅通过改变橡胶消声瓦结构设计技术及模具设计加工成型工艺，使得现有橡胶消声瓦存在的缺陷能得以明显改善。本专利技术采用的解决问题的技术方案是:采用改变橡胶消声瓦弓型模具设计及加工成型工艺，在弓型锥型孔声腔模具中进行压力成型，使弓橡胶消声瓦变形后的整体吸声性能明显提高，具备替换现有平板橡胶消声瓦工艺可能性。为了实现解决上述技术问题的目的，本专利技术采用实施方案的为改变橡胶消声瓦弓型模具设计、加工成型工艺，设计一付圆弧Φ8πι弓形带圆锥型吸声腔的模压成型模具，采用改进的橡胶模压成型工艺；设计一套弓形脱卸模机构，采用下顶和上高真空吸盘相结合的脱模工艺。实施步骤如下:弓型模具结构设计修改部分:模具压框原尺寸608X812X200mm现改为608X795X2、外形不变；底模板原为平板带声腔锥形针现改为弓形板带声腔锥形针，声腔锥形针数量，因为模具尺寸的变化减少2.5-3% ;上模板原为平板结构，现该成长度方向凹面结构；上下模板间距通过模具内腔厚度定位块限定。设计关键:声腔锥形针的排列方式，位置与原平板结构相似，只是间隙比原有锥形针的中心间隙大0.1mm,锥形针的角度与弓形的弧度成90°C切线方向，锥形针的安装需采用专用工具。脱模机构:现将模具压框和上下模板及声腔层分离，再用立柱顶出上模板，在声腔层上表面放置一个520X720X 120的真空吸盘，吸盘与声腔接触表面需经磨消加工，保证密封性，下模板配有可上下移动各70mm的上下四柱式伸杆机构。弓型橡胶消声瓦的制备过程弓型橡胶消声瓦的原料选用和硫化工艺与原平板橡胶消声瓦一致。混炼胶原材料检查:混炼胶原材料批号、有效期、贮存条件核对、计量器具核对。模压硫化成型工装准备:检查250t平板硫化机、大型烘箱、成型模具的使用安全情况。模具准备及预热:组装好模具框，将带消声腔的下模具板放入到模具内，将不带消声腔的上模具板放在模具框上面，然后一起推入250t平板硫化机中，平板硫化机上下加热板合模，进行模具预热，预热温度控制150°C X时间0.5小时。混炼胶裁剪及称量:将2种混炼叫按照丁苯橡胶24kg，其中20Kg裁成条状，其余为片状；阻燃氯丁橡胶3.3Kg，裁剪为尺寸400mmX600mm左右，两者合计一次投料量26.3Kg。混炼胶预热预压赶气泡:将组装好的模具表面用空压机将BP-RE175脱模剂均匀喷在模具中，脱模剂厚度控制在薄薄一层，约5 μ m ;将裁剪好的混炼胶在温度较高的平板硫化机上，上下面反复加热等气泡在混炼胶上起来后，用刀划去气泡，水平放入模具中，合上模具上板，放置压圈。模具加压与放气:模具第一次加压压力0.1Mpa、第一次加压时间10秒，加压后放气时间30秒；模具第二次加压压力0.3Mpa、第二次加压时间10秒，加压后放气时间30秒；模具第三次加压压力2.0Mpa、第三次加压时间20秒，加压后放气时间60秒；模具保压硫化开始时间60min、保压硫化开始温度168~170°C，保压硫化结束温度170~175°C。脱模工艺:分离完成时间60min，硫化制品冷却至50°C以下时间:4~5小时，综合硫化时间3小时X温度170°C，合计一次投料量26.3kg，模具上板预热温度170°C，模具下板预热温度150°C X合模后模具开始加热温度150°C。模框整理:待硫化完成后先修边掉装掉外面的套圈，然后用用真空吸盘脱模，再次组装好模具已备下次使用。弓型消声瓦制品外观及尺寸检验:将制备好的样品修边，检验制品应该无开裂、无大气泡及塌陷、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弓型消声瓦的设计及制造方法，其特征是：用圆弧直径为Φ8米的弓型橡胶消声瓦替代现有平板型橡胶消声瓦，声腔孔构造、厚度为40～60mm与现有平板型橡胶消声瓦保持一致，外形尺寸保持一致，能有效改善平板消声瓦在潜艇外壳贴覆时，因为平板弯曲形变而造成的锥形声腔孔的深圆孔变形；能有效改善平板型橡胶消声瓦在潜艇外壳贴覆时因为，平板弯曲成弧形而形成的瓦两端向外应力集中，一旦受外力撞击，极易引起连接缝应力开裂，海水渗透进消声瓦声腔层，影响消声瓦的吸声功能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柴华敏，丁雄，姚中恒，钱学伟，朱守御，吴剑晴，魏巍，
申请(专利权)人：上海瑞义聚氨酯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31