一种自主成型薄膜吸声体及其吸声结构制造技术

本发明专利技术适用于吸声降噪技术领域，提供了一种自主成型的薄膜吸声体及其吸声结构。薄膜吸声体包括至少两层从内到外依次包裹噪声源的薄膜吸声结构，并且，相邻的两层薄膜吸声结构之间设置有间隙。每层薄膜吸声结构包括薄膜体以及骨架，薄膜体内填充有气体，骨架为中空。骨架围设在噪声源周围，薄膜体围设于骨架内部的空间内或包裹骨架的外表面。本发明专利技术的薄膜吸声体骨架对薄膜体具有支撑作用，无需利用墙面固定薄膜体，避免了于噪声源上安装墙面的麻烦操作，也不会对噪声源的外表面造成影响。同时，骨架自主成型，从而薄膜体的形状能跟随噪声源外轮廓形状的变化而变化，特别适合于给噪声源周围存在的某些特定的不规则空间吸声。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于吸声降噪
，尤其涉及一种自主成型薄膜吸声体及其吸声结构。
技术介绍
潜艇的特点是隐蔽性好，而随着反潜技术和反潜武器的发展，潜艇受到的威胁也日渐增大。为了提高自己的生存能力，潜艇必须降低自己的噪音。潜艇噪音主要来源于以下几个方面：1、艇内机械转动引起的空气噪声。2、机械运转和震动传播到艇壳的结构噪声。3、艇内循环系统的流体流动噪声。4、潜艇潜航时艇体及突出部形成的紊流噪声。5、螺旋桨转动推进引起的噪声。通过设置水下侦听器，或利于舰船和飞机上的主动声纳和被动声纳探测水中的噪音信号，对信号分析处理后可判定潜艇的位置。机械噪声是由于运动件之间以及运动件与固定件之间周期性变化的机械运动而产生的，它与激发力的大小、运动件的结构等因素有关。主要有活塞敲击噪声和气门机械噪声。机械噪声声波，相对于电波来讲，由于其在水中传播速度快、衰减小(在水中的衰减要比电磁波和光波小2～3个数量级)等特点，是海洋中唯一能够远距离传播的能量辐射形式。在当前以及可预见的未来，对潜艇的探测仍然将依靠探测声场的变化。声呐探测技术主要是通过探测目标潜艇发出的噪声的来源及方向而非通过自身发出噪声来定位。主动式声呐探测距离一般在5～10海里，主要起定位作用；被动式声呐探测距离在20～100海里，主要起判别方向的作用。当潜艇隐蔽航行时，其发动机发出的大量的机械噪声频率在50Hz～60Hz左右。此频率属于超低频噪声，在海水中能够有较远的传播距离。资料显示，噪声降低6dB时，被声呐探测距离可增加一倍。因此，降低潜艇航行时的超低频机械噪声对于潜艇的生存，其意义是不言而喻的。对于超低频率指80Hz以下的频率。常规吸声体(如多孔材料、穿孔板构造、空间尖劈等)对于超低频率效率极低，几乎无用。目前，较先进的潜艇降噪技术是采用在潜艇外围包裹“消声瓦”。但消声瓦在300Hz以下的低频吸声和隔声性能往往不够理想。薄膜吸声体原理如下：不透气软质膜状材料与其背后的封闭空气层形成一个质量—弹簧系统。当受到声波作用时，在该系统共振频率附近具有最大的声吸收。对于无外力薄膜吸声结构，其共振频率的计算公式为；f0=600mL]]>式中f0——共振频率，Hz；m——薄膜的单位面积重量，kg/m2；L——薄膜背后封闭空气层的厚度，cm。请参见图1，为常规薄膜吸声构造，其使用方法是将噪声源周围“包住”，达到吸收某一特定频率噪声的目的。1、吸收超低频时，现有薄膜吸声构造存在三个问题：(1)、单一尺寸导致无法吸收组合频率噪声由图1可以看出，对于确定的膜面密度和空气间层，该薄膜吸声构造100＇可以吸收且只能吸收某一特定频率噪声，即常规薄膜吸声构造100＇的单一性决定了想要同时吸收又不同频率组合的噪声是极为困难的，薄膜吸声体不能吸收多个频率的组合频率。(2)、单层构造导致吸声面积小由图1可以看出，常规薄膜吸声构造100＇的吸声面积在理论上最大只能达到将噪声源“包住”的周围面积。事实上，对于潜艇的柴油发动机来说，由于种种限制，采用常规薄膜吸声构造100＇的吸声面积远小于理论吸声面积。因此，总吸声量达不到要求。(3)、单一构造导致无法吸收不规则小空间噪声由于潜艇的柴油发动机周围存在不规则空间，对于某些特定的不规则小空间，常规薄膜吸声技术无法形成有效的吸声构造，导致吸声失败，噪声外溢。2、吸收超低频时，现有膜材料存在的问题：对于特定频率——潜水艇、船用柴油机噪声频率50-60HZ，可根据50=134.1614m50]]>求得m50＝7.2kg/m2一般地，薄膜厚度小于1mm，以0.5mm为例，该薄膜的容重为m50u＝7.2kg/m2/0.5mm＝14400kg/m3根据上述计算，采用0.5mm膜厚时，14400kg/m3的容重已高于钢铁材料一倍。这是现有的任何薄膜材料根本无法达到的面密度要求。事实上，高的面密度要求本身对于薄膜材料是致命的悖论。因为对于常规材料来说，面密度与刚性成正相关，即面密度越高，材料越呈刚性，无法作为薄膜表皮。以目前材料选择，只有氟塑料最接近。氟塑料的特性：氟塑料密度2.21kg/m2，为不燃材料，绝缘效果好。但氟塑料薄膜面密度距离7.2kg/m2仍有较大差距。因此，以目前的材料和技术条件，尚无解决这一矛盾的有效方法。分析现有常规薄膜吸声构造100＇，可以发现现有的常规薄膜吸声构100＇，其吸声体本身不能自主成型，无论是构造空间的形状，还是空气间层10＇的厚度，均需依靠空气间层10＇后的墙面200，墙面200组成了常规薄膜吸声构造100＇的一部分。然而，于噪声源上安装墙面200，需要建立噪声源与墙面200的连接关系，对噪声源的外表面造成影响，并且需要拆卸薄膜吸声体时，需要拆卸墙面200，可见，墙面200的安装及后续的拆卸工作都十分麻烦。事实上，根据薄膜吸声体原理，其吸声机制在于形成封闭空气层形成一个质量—弹簧系统，以其共振来将声能转化为热能。因此封闭空气层与弹性表皮为必须，而墙体200非必须。综上所述，虽然薄膜吸声构造可以吸收低频噪声，对于潜艇降噪具有潜在价值，但现有薄膜吸声技术无论在构造和材料方面均存在不可逾越的技术障碍。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种自主成型薄膜吸声体及其吸声结构，旨在解决现有的薄膜吸声构造所存在的需要依赖墙面的问题。本专利技术是这样实现的，一种自主成型的薄膜吸声结构，包括薄膜体，所述薄膜体内填充有气体，所述薄膜吸声结构还包括骨架，所述骨架为中空状；所述骨架围设在噪声源周围，所述薄膜体围设于所述骨架内部的空间内或包裹所述骨架的外表面。进一步地，所述骨架内部的空间形状或外部轮廓与噪声源外部轮廓的尺寸、形状相匹配。进一步地，所述薄膜体的膜体由至少两层的薄膜合成。进一步地，所述薄膜由高密度、耐火、耐腐蚀、无毒、韧性好、强度高的材料制造而成。进一步地，所述薄膜体具有多个面密度不相同的区域，每一所述区域的面密度与噪声源在该位置的噪声频率的大小相适应。进一步地，所述骨架由若干杆件围设而成。进一步地，相邻两个杆件之间的连接方式为可拆卸连接和/或枢接。本专利技术还提供了一种自主成型的薄膜吸声体，包括至少两层上述的薄膜吸声结构，所述的至少两层薄膜吸声结构从内到外依次包裹噪声源，并且，相邻的两层薄膜吸声结构之间设置有间隙。本专利技术与现有技术相比，有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自主成型的薄膜吸声结构，包括薄膜体，所述薄膜体内填充有气体，其特征在于，所述薄膜吸声结构还包括骨架，所述骨架为中空状；所述骨架围设在噪声源周围，所述薄膜体围设于所述骨架内部的空间内或包裹所述骨架的外表面。

【技术特征摘要】
1.一种自主成型的薄膜吸声结构，包括薄膜体，所述薄膜体内填充有气体，
其特征在于，所述薄膜吸声结构还包括骨架，所述骨架为中空状；所述骨架围
设在噪声源周围，所述薄膜体围设于所述骨架内部的空间内或包裹所述骨架的
外表面。
2.如权利要求1所述的自主成型的薄膜吸声结构，其特征在于，所述骨架
内部的空间形状或外部轮廓与噪声源外部轮廓的尺寸、形状相匹配。
3.如权利要求1所述的自主成型的薄膜吸声结构，其特征在于，所述薄膜
体的膜体由至少两层的薄膜合成。
4.如权利要求3所述的自主成型的薄膜吸声结构，其特征在于，所述薄膜
由高密度、耐火、耐腐蚀、无毒、韧性好、强度高的材料制造而成。...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海天，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44