一种中低频隔声隔热复合壁板制造技术

一种中低频隔声隔热复合壁板，包括由外至内依次连接的壳体、隔热吸音层和组合板，组合板由两块第一耦合振动板及其间的第一吸声材料组成。针对传统轻薄隔声材料无法有效隔离中低频噪声的问题，本发明专利技术采用耦合振动板使得通过其产生的近场波反复穿越吸声材料，从而消耗了大量的声能；通过设置耦合振动板与壳体间的距离可以提高隔声频谱曲线峰谷附近的性能。因而，本发明专利技术在整个中低频域内都有较好的隔声效果，而且在隔声量峰值频率附近相对只有壳体的情况可提高隔声量25dB左右。本发明专利技术质量面密度在5.5kg/m2左右，适合作为飞机、高速列车等的舱室壁板。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种中低频隔声隔热复合壁板，包括由外至内依次连接的壳体、隔热吸音层和组合板，组合板由两块第一耦合振动板及其间的第一吸声材料组成。针对传统轻薄隔声材料无法有效隔离中低频噪声的问题，本专利技术采用耦合振动板使得通过其产生的近场波反复穿越吸声材料，从而消耗了大量的声能；通过设置耦合振动板与壳体间的距离可以提高隔声频谱曲线峰谷附近的性能。因而，本专利技术在整个中低频域内都有较好的隔声效果，而且在隔声量峰值频率附近相对只有壳体的情况可提高隔声量25dB左右。本专利技术质量面密度在5.5kg/m2左右，适合作为飞机、高速列车等的舱室壁板。【专利说明】一种中低频隔声隔热复合壁板
本专利技术涉及隔声隔热复合壁板，尤其涉及一种中低频隔声隔热复合壁板。
技术介绍
大型运载工具、如太空船、飞机、列车、船舶、汽车等,通常安装功率强大的动力设备，且行驶速度较高。因此，一方面，动力设备产生振动和噪声；另一方面，运载工具的外壳与外部载体介质之间的相对运动也产生振动和噪声。为了提高运载工具的工作效率，增加速度和降低能耗是运载工具的发展方向，这就使运载工具动力愈大而结构愈轻薄，随之产生更严重的振动噪声问题。而舱内的乘客希望旅途环境更安静。从而要求舱室壁板在满足结构强度和隔热性能的条件下，以尽量小的重量和空间代价，大幅度提高隔声性能。理论和实践表明，高频噪声可以用普通的轻薄吸隔声材料获得较好的隔声效果，但对于100-1OOOHz的中低频噪声而言，普通材料的隔声板必须“面密度”高，吸声材料必须厚重，才能达到有效的隔声效果。由于100 -1OOOHz是机电噪声的主要能量分布频段，且与人们的听力敏感和语言频段重合，所以是运载工具隔声的重点频率。研究开发轻薄型的隔声隔热壁板一直是市场竞逐的热点，对于航空航天运载工具尤其需求迫切。以商用飞机为例，舱室壁板由外向内的组成结构包括:1.5mm左右的薄铝板，称为“蒙皮”，设计原则是强度和外形；5?IOcm的隔层，放置绝热吸音棉和铺设管线；最靠近舱内是轻质装饰板，设计原则是美观。在飞机巡航阶段，舱外引擎产生的振动、噪声和气体湍流脉动噪声的能量集中在100 - 5000Hz的连续宽频段。由于舱室壁板重量较轻，使得100 -1OOOHz的中低频隔声量最薄弱，从而使舱内噪声能量集中在该隔声薄弱频段，提高中低频壁板隔声量是降低飞机舱内噪声水平的关键途径。为了提高该频段的隔声量，传统方法包括:(1)增加蒙皮和装饰板的重量。由于在100 -1OOOHz频段，壁板的面密度决定了隔声水平，根据隔声的“质量定理”，壁板的面密度增加I倍，壁板隔声量可提高6dB。而对于商用飞机而言，大幅度增加壁板重量的代价不能接受。(2)在壁板隔层中增加吸声材料。吸声材料的厚度与声波波长相当时，吸声率较高，低于1000Hz的声波波长大于30cm，而商用飞机的隔层厚度一般小于10cm，且有管线穿过，能填充的吸音棉厚度不能有效吸收低于1000Hz的中低频噪声。(3)在蒙皮上贴阻尼。阻尼能抑制蒙皮固有频率上的自由振动，所以能抑制在这些频率附近的结构振动，从而降低振动产生的噪声辐射，如发动机振动传至蒙皮产生的噪声，但阻尼对其它原因产生的噪声不能有效抑制，如发动机噪声等。(4)在隔层中增加一层或多层轻薄隔板。当蒙皮和各层板之间不存在耦合共振的情况下，可以提高隔声效果。但由于壁板隔层的空间很小，在中低频不可避免地产生板之间的耦合共振，使得隔声效果甚至低于未加隔板的情况。综上所述，传统材料和结构组成的壁板很难在重量和空间的约束条件下明显提高中低频的隔声性能。近年来发展出一种人工薄膜型局域共振声学材料(Locally Resonant PhononicMaterial, LRPM)。该材料通过人工构造的晶格单元周期性排列而成，这些晶格单元具有较低的共振频率。通过设计这些晶格单元的几何尺寸与材料物理特性，可以在第一和第二共振频率之间获得一个较低的反共振频率，此时整个单元的平均位移为零，从而在自由空间远场处会出现声压“正负相消”的效果，获得比同样面密度的均质材料高5dB以上的隔声量。但是这种LRPM仅在其反共振频率附近的较窄频段内隔声效果较好，而在相邻的频域(第一和第二共振频率附近)会出现隔声很差的频段。更为重要的是，由于舱室外层材料是有强度要求的均匀材料，所以LRPM只能放置于隔层中，在隔层狭小的空间中，LRPM工作机理上所必须的“自由空间远场”条件被很近位置处的蒙皮和装饰板所破坏，LRPM在自由空间远场处的“正负相消”的工作机理无法实现，从而无法实现LRPM的有效隔声性能。根据以上分析，传统的增加壁板质量、阻尼和吸音棉的厚度的方法，以及采用LRPM的自由场隔声方法都无法满足运载工具对轻薄型(5mm-30mm)中低频(ΙΟΟΗζ-ΙΟΟΟΗζ)隔声壁板的需要。中国专利CN101693415A公开了由多层吸声棉毡与弹性海棉体通过阻尼复合胶复合成的吸隔声隔热材料。这种利用阻尼和吸声的复合板用来隔离高频声波比较有效，但对于声波较长的中低频噪声的隔离效果不好。中国专利CN203186250U公开了采用铝板、橡胶骨架、多层吸音棉及阻尼层的分层复合隔声吸声壁板。这种壁板仍然较为厚、重，难于适应现代高速运载工具特别是航空航天器对重量和空间的要求。
技术实现思路
为了解决传统轻薄型壁板无法隔离中低频(lOO-lOOOHz )振动噪声的问题，本专利技术提供一种中低频隔声隔热复合壁板，能有效吸收IOOHz以上中低频声能，从而有效隔绝外部噪声。本专利技术的技术解决方案如下:一种中低频隔声隔热复合壁板，特点在于其构成包括由外至内依次连接的壳体、隔热吸音层和组合板；所述的组合板由两块第一耦合振动板及其间的第一吸声材料组成。所述的两块耦合振动板同时是LRPM材料、或者同时是其它产生近场波的材料，或者一块耦合振动板是LRPM材料、另一块耦合振动板是其它产生近场波的材料；所述的吸声材料为柔性吸音棉。所述的两块耦合振动板之间的间距为小于1cm。所述的组合板的内侧还设有至少一个添加组，该添加组由外至内依次为第二吸声材料和第二耦合振动板。所述的第二耦合振动板是LRPM材料或其它产生近场波的材料，所述的第二吸声材料为柔性吸音棉。所述的隔热吸音层厚度约为2_5cm。本专利技术的原理如下:当声波入射到第一耦合振动板时，除了产生透射波和反射波，还会在板的表面激发出衰减波(即“近场波”)。在板的法线方向上，衰减波声压随着距离的变化以指数方式快速衰减；在该方向上，衰减波的平均能流密度为零，即不会向外传输声能。所以在常规隔声结构中，该近场波能量不作为吸声的考虑对象。但是，如果在两块第一耦合振动板之间紧密填充薄层吸音棉等轻质吸声材料，这些轻柔材料对耦合振动板的共振频率等物理特性基本没有影响。而更重要的是，它们除了以较低吸声效率吸收少量入射波、透射波以及反射波能量外，也会吸收衰减波的能量。在组合板6的耦合振动频率附近，衰减波会多次来回反射叠加后达到很高的声能，从而提高了吸声材料吸收能量的大小。被吸音棉不断吸收的衰减波能量，需要由入射声波来提供，从而在整体效果上，降低了透射波的能量，提高了隔声性能。两块耦合振动板需要相隔足够的近，从而可以通过两板的耦合作用有效提高板间的衰减波强度；但也不能太近，以致无法往里填充本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中低频隔声隔热复合壁板，特征在于其构成包括由外至内依次连接的壳体（1）、隔热吸音层（2）和组合板（6）；所述的组合板（6）由两块第一耦合振动板（3）及其间的第一吸声材料（4）组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄震宇，罗旭东，马红孺，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：