一种一体式全硫化拖曳声纳舱透声窗及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种一体式全硫化拖曳声纳舱透声窗及其制备方法，声纳舱透声窗采用无加强肋结构以及低流阻、低流噪型线设计，并以钢丝绳作为中间的增强骨架、增加骨架内外两侧分别为透声橡胶或柔性透声材料。本发明专利技术采用无加强肋钢丝增强设计，减弱了透声窗对声纳信号波束畸变的影响。柔性阻尼橡胶材质，宽频透声性能好，插入损失低，表面流阻和流激噪声低，本发明专利技术设计的拖曳声纳舱透声窗声透射系数高，声学损失低，宽频性能稳定。宽频性能稳定。宽频性能稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种一体式全硫化拖曳声纳舱透声窗及其制备方法

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[0001]本专利技术涉及舰船声学和电子信息化
，具体讲是一种一体式全硫化拖曳声纳舱透声窗及其制备方法。

技术介绍
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[0002]拖曳声纳系统包括电子声系统、舱体、导流拖缆及收放系统。电子声系统安装在处于运动状态的舱体内部，要求舱体透声窗具有良好的声学性能(透射系数高、声学畸变弱、流噪低)和较好的流线型，以减小声能插入损失和流击噪声，提高声纳在流体中的运动稳性。
[0003]传统拖曳声纳舱透声窗采用不锈钢、钛合金或者玻璃钢制作。传统透声窗材料或比密度较大或在中高频段声能损失较高，航行状态下流激噪声和内部自噪声对声纳影响较大。薄壁设计下，需布设加强肋。当频率较高时，加强肋造成声波散射，使透声窗插入损失增大，波束发生畸变。同时，加强肋设计改变了透声窗振动模式，增加了内部噪声源及噪声传播路径。

技术实现思路
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[0004]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种一体式全硫化拖曳声纳舱透声窗，在保持透声窗声学优异性的同时，采用非刚性结构，降低了流击噪声，拓宽了工作频带,具有宽频插入损失小、低流阻、低流噪等特点。
[0005]本专利技术的技术解决方案是，提供一种一体式全硫化拖曳声纳舱透声窗,声纳舱透声窗采用无加强肋结构以及低流阻、低流噪型线设计，并以钢丝绳作为中间的增强骨架、增加骨架内外两侧分别为透声橡胶或柔性透声材料。
[0006]传统薄壁加肋设计，会造成声波散射，使透声窗插入损失增大，波束发生畸变。同时，加强肋设计改变了透声窗振动模态，刚性结构振动引起二次辐射噪声，增加了内部噪声源及噪声传播路径。本申请采用无加强肋结构的钢丝绳增强设计，减弱了透声窗对声纳信号波束畸变的影响；同时，传统玻璃钢等钢性材质的水动力噪声较大，本申请采用柔性阻尼橡胶，表面流阻和流激噪声低，可有助于降低水下航行噪声对声纳平台的影响；而且，现有导流罩透声窗声学损失随频率增加而增大，可工作频带较窄，本申请采用的透声窗材料宽频透声性能好，插入损失低。
[0007]作为优选，所述钢丝绳直径为0.5mm—2mm，排列间距为200mm—400mm。
[0008]作为优选，增加骨架内外两侧分别为透声橡胶，所述透声橡胶厚度为2.5mm。
[0009]作为优选，钢丝绳排列方式以横向、纵向或者以一定角度交叉排列。
[0010]作为优选，钢丝绳采用浸胶钢丝绳预硫化方式成型增加骨架。
[0011]作为优选，低流阻、低流噪型线设计指透声窗艏端型线采用类水滴形设计，以便在水下航行中减小航行阻力，降低水动力噪声和流激噪声。
[0012]作为优选，低流阻、低流噪型线设计通过将声纳舱透声窗在阴模中先预制成型，后
与阴模一同在蒸汽硫化罐中一次整体成型。现有的复合透声窗，多采用多块拼接的成型方式，在声作用面存在拼接缝，声学一致性低。本申请采用一体式蒸汽工艺，解决了传统模压成型工艺繁杂、操作困难的难题，也避免了拼接缝造成的声学一致性差等问题。
[0013]本专利技术还提供一种一体式全硫化拖曳声纳舱透声窗的制备方法，包括以下步骤，
[0014]以艏部法兰、舯部法兰及艉部法兰为支撑固定框架，借助阴模成形工艺，先在阴模型腔内铺设厚高透声混炼胶，紧贴着混炼胶铺设厚浸胶钢丝增强层，再铺设厚高透声混炼胶；艏部法兰、舯部法兰及艉部法兰上开设固定孔，用于与钢丝增强层连接固定，各法兰上与高透声混炼胶交接处均进行表面处理，增强交接强度；预制成型的声纳舱透声窗随阴模一起进入蒸汽硫化罐，控制蒸汽温度、压力与时长进行一体式硫化成型；硫化工艺参数根据高透声混炼胶特性设置，硫化工艺不限于蒸汽直接硫化法、蒸汽间接硫化法或蒸汽混合硫化法；硫化成型后，拆除阴模即完成声纳舱透声窗一体式制作。
[0015]采用以上方案后与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0016]本专利技术在满足透声窗结构强度的前提下，一体式全硫化拖曳声纳舱透声窗采用无加强肋钢丝增强设计，减弱了透声窗对声纳信号波束畸变的影响。柔性阻尼橡胶材质，宽频透声性能好，插入损失低，表面流阻和流激噪声低。一体式蒸汽工艺，解决了传统模压成型工艺繁杂、操作困难的难题，也避免了拼接缝造成的声学一致性差等问题。本专利技术设计的拖曳声纳舱透声窗声透射系数高，声学损失低，宽频性能稳定。无加强肋和无接缝设计减弱了透声窗桁架结构对声纳信号产生的畸变影响；内外层柔性阻尼橡胶材料设计，有效降低了航行中的流激噪声，减弱了环境噪声对拖曳声纳信号的干扰。艏部水滴型型线设计有效地提高了拖曳声纳设备的推进动力效率和航行稳性。
附图说明：
[0017]图1为拖曳声纳舱示意图；
[0018]图2为一体式全硫化拖曳声纳舱透声窗示意图。
[0019]图中：1、拖曳声纳透声窗艏部；2、拖曳声纳透声窗舯部；3、艏部法兰；4、舯部法兰；5、艉部法兰。
具体实施方式：
[0020]下面结合附图就具体实施方式对本专利技术作进一步说明：
[0021]一体式全硫化拖曳声纳舱透声窗，声纳舱透声窗采用无加强肋结构以及低流阻、低流噪型线设计，并以钢丝绳作为中间的增强骨架、增加骨架内外两侧分别为透声橡胶或柔性透声材料。本实施例中，采用中间为浸胶钢丝绳，两侧为透声橡胶的宽频透声材料，通过中间钢丝增加材料刚度，钢丝绳直径为0.5mm—2mm，排列间距为200mm—400mm，透声橡胶(单层)厚度为2.5mm。低流阻、低流噪型线设计指透声窗艏端型线采用类水滴形设计，以便在水下航行中减小航行阻力，降低水动力噪声和流激噪声，其通过将声纳舱透声窗在阴模中先预制成型，后与阴模一同在蒸汽硫化罐中一次整体成型。
[0022]具体的，如图1、2所示，本专利技术的一体式全硫化拖曳声纳舱透声窗，包括拖曳声纳透声窗艏部 1、拖曳声纳透声窗舯部 2、艏部法兰 3、舯部法兰 4、艉部法兰5，采用了无加强肋的结构设计，其设计和制备方法如下，
[0023]以艏部法兰3、舯部法兰4及艉部法兰5为支撑固定框架，借助阴模成形工艺，先在阴模型腔内铺设2.5mm厚高透声混炼胶，紧贴着混炼胶铺设3mm厚浸胶钢丝增强层，再铺设2.5mm厚高透声混炼胶；艏部法兰3、舯部法兰4及艉部法兰5上开设固定孔，用于与钢丝增强层连接固定，钢丝增强层用纵横交织的钢丝绳内外贴敷生胶层预制，各法兰上与高透声混炼胶交接处均进行表面处理，增强交接强度；预制成型的声纳舱透声窗随阴模一起进入蒸汽硫化罐，控制蒸汽温度、压力与时长进行一体式硫化成型；硫化工艺参数根据高透声混炼胶特性设置，硫化工艺不限于蒸汽直接硫化法、蒸汽间接硫化法或蒸汽混合硫化法；硫化成型后，拆除阴模即完成声纳舱透声窗一体式制作。
[0024]本专利技术与同等厚度玻璃钢或钛合金透声窗相比，声压透射系数对频率的敏感性低，随频率增加，声能损失增加缓慢，在2kHz—20kHz，声压透射系数≥95％,在20kHz—30kHz，声压透射系数≥92％；避免了加强桁架(为声波散射体)散射声波对声信号的干扰，降低了透声窗对波束畸变的影响；无加强肋设计改变了透声窗局部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一体式全硫化拖曳声纳舱透声窗,其特征在于：声纳舱透声窗采用无加强肋结构以及低流阻、低流噪型线设计，并以钢丝绳作为中间的增强骨架、增加骨架内外两侧分别为透声橡胶或柔性透声材料。2.根据权利要求1所述的一体式全硫化拖曳声纳舱透声窗，其特征在于：所述钢丝绳直径为0.5mm—2mm，排列间距为200mm—400mm。3.根据权利要求1所述的一体式全硫化拖曳声纳舱透声窗，其特征在于：增加骨架内外两侧分别为透声橡胶，所述透声橡胶厚度为2.5mm。4.根据权利要求1所述的一体式全硫化拖曳声纳舱透声窗，其特征在于：钢丝绳排列方式以横向、纵向或者以特定角度交叉排列。5.根据权利要求1所述的一体式全硫化拖曳声纳舱透声窗，其特征在于：钢丝绳采用浸胶钢丝绳预硫化方式成型增加骨架。6.根据权利要求1所述的一体式全硫化拖曳声纳舱透声窗，其特征在于：低流阻、低流噪型线设计指透声窗艏端型线采用类水滴形设计，以便在水下航行中减小航行阻力，降低水动力噪声和流激噪声。7.根据权利要求6所述的一体式全硫化拖曳声纳舱透声窗...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洁，张德志，张振，徐江兵，郑正钢，夏高扬，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一五研究所，
类型：发明
国别省市：