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橡胶声屏蔽性能的研究

张德志  
【摘要】:声障板性能的好坏,是影响声纳性能的主要影响因素之一。障板一般安装在传感器与噪声源之间,用来屏蔽噪声对传感器的影响;同时,障板能改善基阵的响应特性,提高阵增益。 用来制作反声障板的材料的声性能决定于材料的特性阻抗,普通的反声材料是用声学上的低特性阻抗(pc)材料制成的。声软障板能阻隔水下声能的传播,为了保证声软障板在深水的性能,声软障板在保持动态形变的同时,必须具备一定的刚度,在承压情况下。维持一定的形状。 国内反声材料主要采用多孔橡胶及聚氨脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯等硬质泡沫塑料,由于这些材料强度有限,不能负荷高流体静压力的作用,在深水中会变形,从而导致声屏蔽能力下降,限制了反声材料在水下的工作深度。 障板的性能不仅与制作障板的材料性质有关,而且与几何尺寸以及材料前后面的介质、负载情况等亦有关,特性阻抗在工程上作为反声障板性能的度量虽然比较直观,但如果不加限制条件,直接用来评价某种材料的声学性质就很不确切,有时甚至会导致错误的结果。利用优良的水声材料制作某种反声障板时,必须配合进行声学结构设计,否则不可能得到满意的结果。 丁苯橡胶(SBR)是一种具有特殊性能的高分子材料,它有一定的强度和较宽的温度稳定性,可以承受一定的压力;同时,它又具有损耗特性和较大的弹性形变。虽然SBR橡胶的特性阻抗与海水接近,但经过结构设计,通过将橡胶的压缩形变转换为剪切形变,从而有效降低结构件声速,可以达到与海水失配的目的。因此,由SBS橡胶制成的障板,可以在宽频带、较宽范围静水压和温度下有效屏蔽换能器及声基阵。 本文的主要研究内容就是在传统声软障板的理论基础上,通过SBR橡胶的性能研究、结构设计和建模分析,利用SBR橡胶的粘弹性能,设计了用SBR橡胶制作的宽频耐压声软障板。 本文主要利用弹性方程及声在不同介质中传播的特性,分析了:1)丁苯橡胶的物理性能、动态模量及损耗特性,测试了相关材料的动态力学参数;2)具有圆柱通 浙江大学硕士学位论文 道的橡胶作水声反声障板的机理,通过静态近似得到丁苯橡胶声学参数的计算公式; 3)对障板的声学特性进行了理论计算和分析,给出了在不同频率下的反声性能随材 料损耗因子、剪切模量及厚度的变化规律,并对模型进行了试验验证。


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