ПЛАСТИНА ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ
HYDROACOUSTIC COATING PLATE

Изобретение относится к области гидроакустики, например к акустическим устройствам, используемым в условиях гидроакустических бассейнов.
Известны резонансные звукопоглотители, имеющие широкое распространение в гидроакустике (Некоторые вопросы прикладной акустики/Сборник статей под ред. И.Дж. Ричардсона. - М., 1962). Однако они имеют ограниченный диапазон по частоте и гидростатическому давлению.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности является резиновая пластина по патенту РФ №2161825 с приоритетом от 19.02.1999 г.
Пластина по этому патенту состоит из акустического слоя высокоэластичного материала, содержащего цилиндрические полости переменного сечения по толщине слоя и загерметизированного защитными слоями.
Однако такая пластина, будучи использованной в качестве составной части гидроакустического покрытия, обладает недостаточной эффективностью при повышенных гидростатических давлениях.
Задачей предлагаемого изобретения является создание пластины высокоэффективного гидроакустического покрытия, имеющего значительную звукоизоляцию и малый коэффициент отражения (высокую эффективность по отражению) при повышенных гидростатических давлениях.
Это достигается тем, что в предлагаемой пластине гидроакустического покрытия, имеющего акустический слой из высокоэластичного материала, пронизанный равномерно расположенными по площади пластины каналами переменного сечения, герметично закрытыми с наружной и внутренней сторон защитными слоями, упомянутые каналы заполнены пористым высокоэластичным материалом.
Кроме того, воздухосодержание во вспененном высокоэластичном материале составляет 50-90%.
Выполнение каналов пластины с заполнением пористым высокоэластичным материалом уменьшает деформации основного высокоэластичного материала пластины при повышенных гидростатических давлениях, что предотвращает схлопывание каналов, приводящее к потере акустической эффективности покрытия.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показано схематичное изображение предлагаемой пластины, а на фиг.2 - эффективность предлагаемого покрытия и покрытия-прототипа, состоящего из предлагаемых пластин и пластин-прототипов в зависимости от гидростатического давления (макетный эксперимент).
1
2
3
Предлагаемая пластина в разрезе (фиг.1) представляет собой слоистую конструкцию из высокоэластичного материала, включающего акустический слой 1 толщиной h. Акустический слой 1 загерметизирован защитными слоями 2 и 3 толщиной h и h соответственно. В акустическом слое 1 расположены равномерно по площади каналы переменного сечения, заполненные вспененным высокоэластичным материалом 4. Воздухосодержание во вспененном материале лежит в пределах 50-90%.
Устройство работает следующим образом, обеспечивая высокую эффективность по звукоизоляции и звукопоглощению при повышенных гидростатических давлениях.
При действии гидростатического давления Р канал в высокоэластичном материале 4 сжимается, но благодаря наличию в нем пористого высокоэластичного материала не схлопывается полностью, обеспечивая сохранение воздуха в пластине при повышенных гидростатических давлениях. Благодаря этому образуется акустический слой упругодиссипативной среды с эффективной скоростью, близкой к скорости сдвиговых волн в высокоэластичном материале пластины, для которой характерно низкое абсолютное значение и значительное затухание. Среды с такими скоростями обладают хорошими звукопоглощающими и звукоизолирующими свойствами (см. Ионов А.В. Средства снижения вибрации и шума на судах. - СПб., ФГУП «ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова», 2000).
Выбор диапазона вариации воздухосодержания в пористом материале объясняется следующим. Уменьшение воздухосодержания в пористом высокоэластичном материале против названного приводит к сужению рабочего диапазона пластины гидроакустического покрытия по гидростатическому давлению за счет ограничения деформаций при схлопывании каналов при рабочем гидростатическом давлении. Увеличение воздухосодержания в пористом высокоэластичном материале против названного приводит к потере эффективности конструкции за счет недопустимо малого влияния заполняющего каналы материала в процессе их деформации под действием гидростатического давления.
1
2
3
0
Были проведены измерения эффективности предлагаемого изобретения сравнительно с эффективностью прототипа на макетном образце пластин ⌀150 мм в гидроакустической трубе. Образец имел толщину h+h+h=50 мм с каналами переменного сечения диаметром 1-10 мм. На фиг.2 приведены значения звукоизоляции (кривые 5 (предложение) и 6 (прототип)) и эффективности по отражению (кривые 7 (предложение) и 8 (прототип)). Как видно из фиг.2, заполнение каналов образца-прототипа воздухонапоненным высокоэластичным материалом с воздухосодержанием 80% позволяет повысить звукоизоляцию на 3-6 дБ в рабочем диапазоне частот и гидростатических давлений, , где Р - нижняя граница рабочего диапазона по гидростатическому давлению. Эффективность по звукоотражению повышается на 2-4 дБ в этих условиях. Таким образом, показано, что реализация предлагаемого технического решения возможна.