АКУСТИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к средствам борьбы с шумом, применяемым в измерительной технике для оборудования гидроакустических измерительных бассейнов и глубоководных стендов, а также устанавливаемым на корпусные конструкции подводных транспортных средств, кораблей и судов, например, для снижения уровней помех в работе рыбопоисковых или других гидроакустических станций и для иных целей.

Известен ряд акустических покрытий (экранов) и звукопоглощающих устройств, например, по патентам США N N 4164727 (1979 г.), 4399526 (1983 г.).

В патенте США N 4164727 (МКИ G 10 К 11/00, 1979 г.) представлена конструкция подводных акустических поглотителей и отражателей, испытывающих гидростатическое давление, состоящая из листа резины с набором воздушных полостей, обычно цилиндрических, с осями, перпендикулярными к лицевой стороне указанного листа. Полости закрыты с двух сторон жесткими герметизирующими слоями.

Акустическое согласование параметров звукомягкой части покрытия, обеспечивающей звукоизоляцию, с окружающей средой с помощью одного слоя с цилиндрическими полостями даже при использовании набора полостей разного диаметра в широком частотном диапазоне весьма затруднительно. При этом акустические характеристики покрытия значительно изменяются при изменении температуры и гидростатического давления. Кроме того, такую конструкцию покрытия из-за наличия в ней жестких слоев трудно применять на поверхностях сложного профиля и малого радиуса кривизны.

Акустический экран для высокого давления (патент США N 4399526, 1983 г.) состоит из набора конструкций, подобных описанным в патенте США N 4164727, соединенных поверхностями жестких герметизирующих слоев в виде сэндвича. Помимо недостатков, присущих конструкции по патенту N 4164727, этот экран в конструкции гораздо более трудоемок и сложен при его изготовлении и монтаже по сравнению с чисто резиновыми конструкциями.

Прототипом предлагаемого изобретения является акустическое покрытие (экран) (см. фиг. 1), выполненное в виде пластины из резиноподобного материала и состоящее из звукоотражающего слоя 1 с цилиндрическими воздушными полостями 2, оси которых перпендикулярны к плоскости пластины, полости по наружным торцам загерметизированы слоем монолитной резины 3, а открытыми торцами герметично установлены на экранируемую конструкцию 4 (см. В.Е. Глазанов "Экранирование гидроакустических антенн", Л., Судостроение, 1986 г., стр. 58).

Указанная конструкция обладает высокой звукоизолирующей способностью, но из-за плохого согласования ее входного акустического сопротивления с характеристическим сопротивлением водной среды где ρ₀ - плотность воды, с₀ - скорость звука в воде) на границе "среда - покрытие" в широком диапазоне частот имеет место значительное отражение падающей на экран (покрытие) звуковой волны, например, сигнала гидролокатора, что обуславливает поглощение лишь незначительной доли звука внутри конструкции покрытия.

Это обстоятельство приводит к неполной реализации акустической эффективности экрана.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства, обеспечивающего получение технического результата, заключающегося в повышении поглощения звуковой энергии покрытием и уменьшении звукоотражения от него в широком диапазоне частот при сохранении высокой звукоизолирующей способности.

Это достигается тем, что в акустическом покрытии, выполненном в виде прессованной пластины резиноподобного материала, состоящей из наружного герметизирующего слоя, соединенного с ним звукопоглощающего слоя с воздушными полостями и звукоотражающего слоя, воздушные полости звукопоглощающего слоя выполнены в виде усеченных конусов, поперечное сечение которых увеличивается в направлении, противоположном герметизирующему слою, не менее чем в 5 раз, причем общая площадь оснований указанных конусов составляет 0,2-0,6 общей площади слоя, в звукоотражающем слое выполнены цилиндрические воздушные полости, причем высота цилиндрических полостей составляет 0,2-1,5 высоты конусов звукопоглощающего слоя.

Слои в покрытии размещены со смещением цилиндрических отверстий звукоотражающего слоя относительно оснований конических полостей звукопоглощающего слоя.

Наружные края отверстий в звукоотражающем слое выполнены развальцованными.

Внешняя сторона звукоотражающего слоя закрыта герметизирующим слоем резиноподобного материала.

Размещение между герметизирующим и звукоотражающим слоями звукопоглощающего слоя с воздушными полостями позволяет увеличить поглощение звуковой энергии покрытием при сохранении им высокой звукоизолирующей эффективности.

Выполнение в звукопоглощающем слое полостей в виде усеченных конусов, поперечное сечение которых увеличивается в направлении, противоположном герметизирующему слою, не менее чем в 5 раз, обеспечивает лучшее согласование свойств окружающей среды и покрытия при малых толщинах звукопоглощающего слоя.

Отношение общей площади оснований конусных полостей в звукопоглощающем слое к его общей площади, равное 0,2-0,6, обеспечивает частичное отражение звука в противофазе на границе поглощающего и отражающего слоев и увеличение поглощения звука в покрытии, а также увеличение отражения звуковой энергии, падающей на покрытие со стороны экранируемой конструкции.

Отношение высоты цилиндрических полостей звукоотражающего слоя к высоте конусных полостей звукопоглощающего слоя, равное 0,2-1,5, обеспечивает требуемый частотный диапазон акустической эффективности покрытия.

Размещение в покрытии слоев со смещением цилиндрических отверстий звукоотражающего слоя относительно оснований конических полостей звукопоглощающего слоя при сохранении акустической эффективности покрытия уменьшает ее зависимость от увеличения гидростатической нагрузки.

Развальцовка наружных краев отверстий в звукоотражающем слое уменьшает концентрацию напряжений в месте соединения покрытия с конструкцией экрана и обеспечивает повышенную прочность крепления.

Закрытие внешней стороны звукоотражающего слоя герметизирующим слоем резиноподобного материала повышает эксплуатационные характеристики покрытия и позволяет устанавливать его на негерметичные конструкции экрана.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 2 представлено поперечное сечение одного из вариантов акустического покрытия, на фиг. 3 - поперечное сечение варианта покрытия со смещением цилиндрических отверстий звукоотражающего слоя относительно оснований конических полостей звукопоглощающего слоя, на фиг. 4 - поперечное сечение варианта покрытия с герметизирующим слоем на внешней стороне звукоотражающего слоя, на фиг. 5 - поперечное сечение варианта звукоотражающего слоя с полостью с развальцованными наружными краями отверстий.

Предлагаемое акустическое покрытие (см. фиг. 2) выполнено в виде прессованной пластины резиноподобного материала, состоящей из наружного герметизирующего слоя 1 и звукоотражающего слоя 2 с цилиндрическими полостями 3, между которыми размещен звукопоглощающий слой 4. Слои соединены друг с другом, например, совулканизованы. Звукопоглощающий слой 4 содержит воздушные полости 5, выполненные в виде усеченного конуса, поперечное сечение которого увеличивается в направлении, противоположном герметизирующему слою, не менее чем в 5 раз, общая площадь оснований конусов составляет 0,2-0,6 общей площади слоя, а высота цилиндрических полостей звукоотражающего слоя составляет 0,2-1,5 высоты конуса звукопоглощающего слоя. Покрытие герметично установлено на экранируемую конструкцию 6.

На фиг. 3 приведен вариант акустического покрытия со смещенными относительно друг друга звукопоглощающим 4 и звукоотражающим 2 слоями.

На фиг. 4 приведен вариант акустического покрытия с дополнительным герметизирующим слоем 7 на внешней стороне звукоотражающего слоя.

На фиг. 5 приведен вариант звукоотражающего слоя покрытия с цилиндрической полостью 3 с развальцованными наружными краями 8.

Эффективность применения предлагаемого покрытия достигается за счет увеличения поглощения в структуре покрытия.

Результаты сравнительного эксперимента лабораторных образцов покрытия и покрытия-прототипа показали, что эффективность поглощения звуковой энергии при одинаковых весогабаритных характеристиках у предлагаемого варианта акустического покрытия в широком диапазоне частот на 30-60% выше, чем у прототипа.