隔聲覆蓋層聲學(xué)特性的若干問(wèn)題研究.pdf

1、潛艇殼體表面敷設(shè)的聲學(xué)覆蓋層已經(jīng)成為現(xiàn)代潛艇必不可少的重要裝備。雖然敷設(shè)于潛艇耐壓殼外表面的吸聲覆蓋層兼具隔聲性能,但是其最主要的聲學(xué)設(shè)計(jì)還是滿足降低主動(dòng)聲吶的探測(cè)回波,其阻抗特性應(yīng)與外部水介質(zhì)盡可能地接近(阻抗匹配),這樣可以使得絕大部分的入射波進(jìn)入吸聲覆蓋層本體傳播而被損耗或吸收掉。但是對(duì)于以降低本艇噪聲向外輻射為主要目標(biāo)的隔聲覆蓋層而言,阻抗失配特性是提高其隔聲性能的主要機(jī)理,而阻抗失配特性常與抗靜壓能力相矛盾,因此研究如何在保持

2、隔聲覆蓋層的抗壓能力基本不變的前提下提高其隔聲特性,對(duì)于降低潛艇自身噪聲的向外輻射具有重要的實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文以水下隔聲覆蓋層的聲學(xué)特性為研究對(duì)象,從實(shí)驗(yàn)測(cè)量、數(shù)值計(jì)算和理論分析的角度研究了隔聲覆蓋層的三個(gè)問(wèn)題,即靜壓條件下粘彈性材料動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)的改進(jìn)測(cè)試方法、聲管中隔聲量的精確測(cè)量以及空腔陣列型隔聲覆蓋層的聲學(xué)特性研究三個(gè)內(nèi)容。通過(guò)研究歸納了靜壓引起粘彈性材料動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)改變的規(guī)律,完善和發(fā)展聲管中隔聲量的精確測(cè)

3、量方法,以及建立圓柱空腔陣列型隔聲覆蓋層的理論模型并進(jìn)行水聲聲管中的實(shí)驗(yàn)研究。
　　 1.通過(guò)測(cè)量?jī)煞N不同結(jié)構(gòu)覆蓋層的復(fù)反射系數(shù)并計(jì)算等效復(fù)波數(shù),而等效復(fù)聲速與粘彈性材料的復(fù)縱波聲速和復(fù)剪切波聲速具有明確的解析關(guān)系,計(jì)及空腔結(jié)構(gòu)的靜變形后,以此來(lái)反演靜壓條件下的粘彈性材料動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)。通過(guò)對(duì)丁苯橡膠、丁腈橡膠、丁基橡膠和聚氨酯四種粘彈性材料的測(cè)量和計(jì)得到如下主要結(jié)論:(1)靜壓對(duì)三種橡膠材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)影響較大,而對(duì)聚氨酯的動(dòng)

4、態(tài)力學(xué)參數(shù)影響相對(duì)較小;(2)靜壓對(duì)粘彈性材料的復(fù)縱波聲速實(shí)部及其損耗因子影響很小,但是三種橡膠材料的復(fù)剪切波聲速實(shí)部隨靜壓增加而逐漸增加,其損耗因子隨著靜壓增加而逐漸減小。
　　 2.研究了聲管中聲學(xué)材料隔聲性能測(cè)試的兩種方法。第一種是計(jì)及發(fā)射換能器表面和透射管中聲學(xué)終端的所有反射波,對(duì)傳統(tǒng)四傳聲器測(cè)量的修正方法。若發(fā)射換能器或聲學(xué)終端的吸聲性能欠佳(如水聲聲管的吸聲尖劈)時(shí),考慮所有高次反射波是必要的。第二種是通過(guò)測(cè)量表面阻

5、抗間接計(jì)算隔聲性能的方法,通過(guò)測(cè)量得到不同背襯條件下樣品的前、后表面阻抗,計(jì)算與傳遞矩陣相關(guān)的中間變量和隔聲特性,該方法可用于高靜壓條件下水聲材料的隔聲性能測(cè)量。
　　 3.新研制的圓柱空腔陣列型隔聲覆蓋層的空腔軸線與覆蓋層的表面平行,這種結(jié)構(gòu)能夠有效提高聲學(xué)材料的抗靜壓能力。通過(guò)有限元方法計(jì)算隔聲覆蓋層的聲學(xué)特性,以及對(duì)隔聲覆蓋層的等效參數(shù)分析,得到如下主要結(jié)論:(1)結(jié)構(gòu)孔隙率和基體材料的剪切波聲速都是決定覆蓋層隔聲特性的重