一种变孔径微孔蜂窝夹层结构板制造技术

本发明专利技术根据普通蜂窝板夹层结构板几乎不具备吸声性能，在普通蜂窝夹层结构板上按正方形、菱形、等边三角形布置不同直径(变孔径)微孔。由于变孔径微孔蜂窝夹层结构板结构形状的变化，能起到微穿孔板组合吸声效果的特点；同时，利用多种孔径在不同的频段范围内各自高吸声系数的优点，实现在较宽的频率范围内具有好的吸声效果，尤其适合周期性噪声控制。变孔径蜂窝夹层结构的力学性能保持不变。该结构板具有减轻结构重量的特点，尤其对于金属夹层板，采用本发明专利技术结构，还能充分释放结构粘合过程中的各种气体，保证结构的内部应力平衡。

【技术实现步骤摘要】
一种变孔径微孔蜂窝夹层结构板
本专利技术涉及降噪领域，特别是一种变孔径微孔蜂窝夹层结构板。
技术介绍
振动、噪声会引起结构和人员疲劳，诱发事故的发生。振动噪声控制技术不仅考虑降低振动噪声源，还考虑创造良好的振动噪声环境。二十一世纪初期，我国航天器发射任务不断增加、航天器性能的持续提高，发动机的脉动推力、喷气噪声以及紊流边界层噪声等对航天器的影响越来越受到关注。这些激励的频率范围约为20～2000Hz，运用传统的减振、吸声材料很难达到控制效果。载人飞船、国际空间站(ISS)、航天飞机上的制冷扇、压缩机、泵等不断旋转的设备发出嗡嗡作响的噪声，往往超出NASA规定的58dB(A)。美国宇航员吉姆·汉斯曾说：“噪声无处不在，就像许多机器连续运转的大工厂，噪声一刻也没停止过”。宇航员杰伊·巴克目曾发表声明：结束“礼炮号”与“和平号”空间站工作后，宇航员出现过暂时性和永久性的听觉丧失。同时，一些在轨受控爆破实验发出的尖锐声响会令宇航员受惊，导致操作事故。波音公司CharlesR.DuSold曾说，使用降低噪声的头盔是“不受欢迎的”。超标的环境噪声从生理和心理上严重影响宇航员的生活质量。在近代海战中，潜艇的战术、技术性能越来越取决于隐形技术的水平。传统纤维类多孔材料、孔腔式吸声结构难以满足消声瓦使用环境。针对这些现状，需要一种减振吸声结构，减小航天器发射阶段振动噪声冲击、实现理想声环境及降低军事装备振动噪声。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题：提供了一种变孔径微孔蜂窝夹层结构板，有效提高了降噪能力。本专利技术的
技术实现思路
：一种变孔径微孔蜂窝夹层结构板，所述结构板包括中空的蜂窝芯以及位于两侧的夹层板；所述夹层板分为第一夹层板和第二夹层板，在其中一侧的第一夹层板上加工有第一微孔，在另一侧的第二夹层板上开有第二微孔，所述第一微孔和第二微孔均与蜂窝芯的中空部分相贯通，且第一微孔的孔径与第二微孔的孔径不同；所述第一微孔的半径与第一夹层板的厚度之比以及第二微孔的半径与第二夹层板的厚度之比均小于2。所述第一微孔在第一夹层板上呈正方形、菱形、等边三角形分布，用于更好的吸收周期性噪声。所述第二微孔在第二夹层板上呈正方形、菱形、等边三角形分布，用于更好的吸收周期性噪声。所述蜂窝芯为多边形或圆形，蜂窝芯边长在10mm以下，蜂窝芯高度在15mm以下，所述第一微孔和第二微孔的直径在1mm以下。位于夹层板之间的蜂窝芯为均匀分布或非均匀分布。所述夹板为金属型或非金属材料。本专利技术相对于现有技术相比的优势：(1)本专利技术通过在蜂窝夹层结构板上开发一种根据不同的吸声环境要求改变微孔大小的蜂窝夹层结构板，可以增强减振、吸声性能，同时，该结构能减轻原结构的重量，对于金属面板结构还能充分释放结构加工过程中带入的气体，消除气体对结构内部应力的影响，实现良好的声环境和结构内部应力平衡，保障仪器设备可靠运行。(2)本专利技术通过在蜂窝芯结构的夹板上设置微孔，形成亥姆霍兹共振器结构，同时通过将在夹层板上的微孔设置为正方形、菱形、等边三角形不同半径微孔以及沿板厚度方向孔径变化的微孔，相比杂乱布置微孔，按照正方形、菱形、等边三角形有规律布置微孔更有效控制周期性噪声；根据测试，该结构的吸声性能在500～2000Hz范围内吸声系数大于0.35。(3)通过实验反复试验证明，两侧夹层板所开微孔不同，可起到更好的降噪效果，在此基础上，合理选择结构的比例关系，可进一步提高整体结构的降噪效果。附图说明图1为变孔径微孔蜂窝夹层结构图；图2为变孔径微孔结构示意图；图3为亥姆霍兹共振器结构；图4胶接微孔铝蜂窝夹层结构产品吸声性能曲线图。具体实施方式本专利技术旨在解决现有技术中结构降噪能力不足的问题，具体采用了蜂窝芯加变微孔的结构，指蜂窝夹层结构板上的孔径沿轴线方向非定值，微孔蜂窝夹层结构板利用微孔的粘性作用消耗能量，具有高效吸声功能，即对于确定孔径的微孔结构在确定的频段范围内吸声系数优良的特点。对于普通蜂窝板夹层结构板几乎不具备吸声性能，在普通蜂窝夹层结构板上加工微孔，使普通微孔蜂窝夹层结构具有吸声性能。变孔径微孔蜂窝夹层结构板因其结构形状的变化，能起到微穿孔板组合吸声效果的特点，利用多种孔径在不同的频段范围内各自高吸声系数的优点，实现在较宽的频率范围内具有好的吸声效果。当变孔径微孔的径与其孔口粘滞附面层厚度之比在1～5范围内，微穿孔板共振吸声结构声阻抗率随孔径和频率的增加而增加，微孔结构参数对吸声效果的影响呈规律性变化。变孔径微孔在结构板上的分布规律影响其吸声性能，当微孔在结构板上呈正方形、菱形或等边三角形分布时，相比杂乱无章的微孔分布，有规律分布的变孔径微孔结构板对周期性噪声控制效果更好。同时，该结构具有减轻结构重量的特点，尤其对于金属夹层板，采用本专利技术结构，还能充分释放结构加工过程中带入的气体，消除气体对结构内部应力的影响，实现结构内部应力平衡的特点。以下结合附图对本专利技术进行详细说明：图1为变孔径微孔蜂窝夹层结构图，图中所示变孔径微孔蜂窝夹层结构板指蜂窝夹层结构板上的孔径沿轴线方向非定值，可以看出，包括蜂窝芯3和夹层板，其中蜂窝芯3位于夹层板之间，蜂窝芯3为多个，每一个蜂窝芯3包括侧壁和中空部分，在两侧覆盖夹层板(即第一夹层板1和第二夹层板4)后，侧壁、中空部分和两侧的夹层板共同构成一个封闭空间，同时蜂窝芯3的横截面为圆型或多边形，图1中为六边形，夹层板可为金属或非金属，在夹层板上与所述中空部分对应位置开有微孔，夹层板分为位于上端的第一夹层板1和位于下端的第二夹层板4，其中，第一夹层板1上开有第一微孔2，第二夹层板4上开有第二微孔5，两侧的微孔数量及直径可相同也可以不同，并与中空部分相贯通，微孔直径小于中空部分的径向，每一侧的微孔与中空部分均构成一个亥姆霍兹共振器结构，实现吸噪声目的，也可以只在一侧的夹层板上开微孔，但两侧夹层板均开微孔的吸收噪音效果更好。第一夹层板1的上侧可以看到，每个蜂窝芯3为六边形结构，上边开有微孔，蜂窝芯3也可以是其它结构，微孔在其上呈等边三角形分布，也可为菱形或圆形，位于两侧夹层板之间的蜂窝芯3可均匀分布，也可非均匀分布。相比杂乱布置微孔，按照正方形、菱形、等边三角形有规律布置微孔更有效控制周期性噪声。该例中蜂窝芯3边长在10mm以下，蜂窝芯3高度在15mm以下微孔的直径在1mm以下，同时微孔的厚度与夹层板的厚度之比小于2，若该比值过大，则吸噪音效果变得不明显，变孔径微孔蜂窝夹层结构板的声阻抗随孔径和频率的增加而增加。图2为变孔径微孔结构示意图，可以看出，第一夹层板1的第一微孔2的尺寸d1、第二夹层板4的第二微孔5的尺寸d2、和中空部分尺寸d3均不相等，中空部分尺寸d3与第一夹层板1的第一微孔2的尺寸d1构成一个亥姆霍兹共振器结构，第二夹层板4的第二微孔5的尺寸d2和中空部分尺寸d3构成一个亥姆霍兹共振器结构，实现减噪目的。图2中的微孔呈线性排列。微孔蜂窝夹层结构板利用微孔的粘性作用消耗能量，其依据为亥姆霍兹共振结构原理，具有高效吸声功能，即对于确定孔径的微孔结构在确定的频段范围内吸声系数优良的特点。图3为亥姆霍兹共振器结构，通过调整l与v的比值(V为空腔的体积)，修正亥姆霍兹共振器结构的吸声系数，实现所需的降噪效果。本专利技术的变孔径本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变孔径微孔蜂窝夹层结构板，其特征在于，所述结构板包括中空的蜂窝芯(3)以及位于两侧的夹层板，所述夹层板分为第一夹层板(1)和第二夹层板(4)，位于第一夹层板(1)和第二夹层板(4)之间的蜂窝芯(3)为均匀分布或非均匀分布，所述每一个蜂窝芯(3)的横截面为多边形或圆型；在其中一侧的第一夹层板(1)上加工有第一微孔(2)，在另一侧的第二夹层板(4)上开有第二微孔(5)，所述第一微孔(2)和第二微孔(5)均与蜂窝芯(3)的中空部分相贯通，且第一微孔(2)的孔径与第二微孔(5)的孔径不同；所述第一微孔(2)的半径与第一夹层板(1)的厚度之比以及第二微孔(5)的半径与第二夹层板(4)的厚度之比均小于2。

【技术特征摘要】
1.一种变孔径微孔蜂窝夹层结构板，其特征在于，所述结构板包括中空的蜂窝芯(3)以及位于两侧的夹层板，所述夹层板分为第一夹层板(1)和第二夹层板(4)，位于第一夹层板(1)和第二夹层板(4)之间的蜂窝芯(3)为均匀分布或非均匀分布，所述每一个蜂窝芯(3)的横截面为多边形或圆形；在其中一侧的第一夹层板(1)上加工有第一微孔(2)，在另一侧的第二夹层板(4)上开有第二微孔(5)，所述第一微孔(2)和第二微孔(5)均与蜂窝芯(3)的中空部分相贯通，且第一微孔(2)的孔径与第二微孔(5)的孔径不同；所述第一微孔(2)的半径与第一夹层板(1)的厚度之比以及第二微孔(5)的半径与第二夹层板(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林凌，郭丁，赵烁，庄海孝，徐超，刘勇，闫雪梅，宋政吉，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：北京;11