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环保约束阻尼作用于舰船的隔振降噪应用发布日期:2020-08-08

随着科技的发展,各国纷纷将精密制导技术应用于舰船上,海军装备水平不断提高。因此,在现代战争中,谁的隐身化水平越高谁就将掌握战争的主动权。舰船本身存在着多种振源,而且在航行过程中 会被激发而产生强烈的振动,从而产生空中和水中的噪声。釆用减振、降噪技术降低舰艇噪声可以提高舰艇的隐蔽性,提高攻防能力。在进攻上降低自噪声可以提高声纳的探测距离,在防御上可明显提高本舰声纳伪装干扰器材的作用效果而大大提高舰艇的隐蔽性。
在西方,阻尼材料及技术在武器上的应用研究工作受到了极大的关注,一些发达国家专门成立了阻尼材料在武器装备上应用的研究机构。德国从20世纪 50年代开始,首先研制了自由阻尼结构;美国从20世纪50年代初首先开始研制约束阻尼结构,并应用于核潜艇艇壳和主机基座上,我国在20世纪70年代前后进行了阻尼减振降噪材料的研究工作,1985年,国防科工委将隐身技术列入“七五”计划,拉开了我国隐身技术研究的序幕。通过“七五”到“九五”的合力攻关,阻尼材料取得了较大的进展。江苏汉龙航空科技发展有限公司研发的大密度超薄高分子阻尼补强片约束阻尼值高,阻燃自熄性好,无异味无毒性挥发,具有很好的耐水性,应用于士兵舱效果显著,噪声可降至64dB(A),达到国际水平;
在舰船领域中除了军事上的应用外,阻尼材料对高速船亦是降低振动响应的一种有效方法。可在动力舱室主机座、机舱前壁和机舱船底板架铺设阻尼层,这既可消耗激励能量, 降低振动响应,亦可减少结构声传递。此外,阻尼材料还可用于船舰钢板、底板、隔板、座椅的隔热降噪等,,阻尼材料用于制造推进器、传动部件和舱室隔板,有效地降低了来自于机械零件啮合过程中表面碰撞产生的振动和噪声。阻尼材料可在不改变舰船原有设计和设备的条件下进行有效减振降噪,从而可使舰船有效避开雷达和声纳的远程探测,从根本上提高舰船的隐身化水平,目前已成为各国研究的热点应用前景非常广阔。
二、阻尼处理的结构
江苏汉龙航空科技发展有限公司采用先进的技术配方研发生产一环保丁基橡胶为基材的环保绿色阻尼补强片,该阻尼片具备稳定性能优越,-50°~180°工况范围保持性能稳定,无挥发异味、无降解,具备阻燃功能,产品可根据客户使用环境需要定成各种密度和颜色的材料。

阻尼补强片贴附示意图

2.1、阻尼片是一种阻尼材料制成的薄片,补强片又叫胶泥或者阻尼块,是贴在车身钢板的内表面的一种粘弹性材料,紧贴着车身的钢板壁上,起到减少噪声、减少震动、增加金属薄板的自身强度的作用,也就是说起到阻尼和补强作用,学名也称之为补强片。所有小轿车里都安装有阻尼片,如奔驰、宝马等品牌汽车。广泛应用于航天飞行器、飞机、舰船、空调、冰箱等,其他需要减震降噪的机械也会用到阻尼片。在汽车工业中,阻尼材料的使用增强了汽车的密闭性,降低振动,减少噪音,提高了轿车的舒适性。
2.2、江苏汉龙航空科技发展有限公司的阻尼补强产品使用丁基橡胶复合金属铝箔的方式组成车用减震胶材料就属于这种阻尼减震的范畴,丁基橡胶具备的高阻尼性,使它成为减弱振动波的阻尼层,一般蒙皮钣金材质较薄,高速飞行、颠簸时极易产生振动,在经过减震阻尼胶的减震过滤后,波形改变并削弱,达到了削减噪音的目的,是一种应用广泛、高效的隔音降噪减震绿色环保材料。


士兵舱、指挥舱等使用阻尼进行有效减震降噪效果显著
2.3、约束阻尼结构
将阻尼材料粘合在结构物与金属物约束板之间就形成了约束阻尼结构,当结构表面振动时产生弯曲变形,由于金属约束板的抑制,阻尼材料在二层弹性板 件中产生很大的剪切变形,其单位面积变形量远远超过自由阻尼层的变形,其损耗因子 ti可达0.5左右,可将结构的动力放大因子降低2〜10倍,下图表示了这种结构。

约束阻尼结构示意图
约束性阻尼采用铝箔或者玻纤布等将阻尼块约束固定在金属表面起到减震降噪效能,约束阻尼结构可分为三层、五层或多层形式,也可分为对称与不对称二种结构,其理论分析相当复杂。但由于减震种类众多,经过普茨迈测试试验多层形式的阻尼性能优于单层形式的阻尼性能。


粘弹阻尼减振技术被广泛用于结构动力学控制、减振降噪等场合。其得到广泛使用的一个原因是粘弹性阻尼材料在较宽的温度和频率范围内都具有良好的阻尼能力,对结构进行附加阻尼处理能有效地增强结构的振动能耗散能力叫传统的阻尼减振方式包括自由阻尼层处理和约束阻尼层处理,它们都需在原结构上附加一层或多层阻尼材料。其中,附加的阻尼层只完成阻尼耗散功能,结构的载荷仍需要由基体结构来承担。

自由阻尼结构是将一层具有大阻尼的材料直接粘附在需要作减振降噪处理的结构件上。机械振动时,阻尼层随结构件作弯曲振动,阻尼材料产生交变的拉压应力和应变,使结构的振动能量得到损耗而达到减振降噪目的,如图1(a)所示。而约束阻尼结构,则在自由阻尼的基础上,再附加一层金属层,利用金属与阻尼材料之间的弹性模量差,通过剪切变形耗能,如图1(b)所示:



约束性耐高低温阻尼
约束阻尼结构处理因增加阻尼而起到减振降噪作用;同时,阻尼层降低薄壳结构的声辐射率,对某些封闭或半封闭结构,阻尼层还具有隔声作用,都有利于控制噪声。

三、舰船用阻尼补强片性能参数测试表

四、汉龙航空阻燃阻尼燃烧阻断性

汉龙航空阻燃阻尼片具备优良的阻燃性能


汉龙航空环保阻尼具备优良的阻燃性能,将阻尼片贴在钢板是与水平面呈45o角,将煤气喷灯火焰对准试样的中心部位,使火焰顶端刚好接触试样表面,在此状态下保持10 s,然后远离火焰并将试片置于垂直状态,观察试片2 s内能否自熄。测试三组试样,全部合格方判为合格,试验结果确认普茨迈阻尼片具备优良的阻燃性。
五、汉龙航空环保阻尼片在舰船上的应用
我国海军舰船装备经过40多年的建设,已经初步建成一支有相当规模的由潜艇、驱护舰艇、快艇、猎潜艇、扫雷舰艇及各种辅助舰船和岸基飞机组成的具有 一定作战能力的多兵种的海上战斗力量。同过去相 比,我军的装备无论在品种还是性能上都有了较大的改善,特别是近年来交付的新装备,现代化水平和综合作战能力都有了一定的提高。
近年来,随着科技的发展,各国纷纷将精密制导技术应用于舰船上,海军装备水平不断提高。因此,在现代战争中,谁的隐身化水平越高谁就将掌握战争的主动权。舰船本身存在着多种振源,而且在航行过程中会被激发而产生强烈的振动,从而产生空中和水中的噪声。釆用减振、降噪技术降低舰艇噪声可以提高舰 艇的隐蔽性,提高攻防能力。在进攻上降低自噪声可以提高声纳的探测距离,在防御上可明显提高本舰声伪装干扰器材的作用效果而大大提高舰艇的隐蔽性。
在西方,阻尼材料及技术在武器上的应用研究工作受到了极大的关注,一些发达国家专门成立了阻尼材料在武器装备上应用的研究机构。德国从20世纪 50年代开始,以H Oberst, PLiend等为代表,首先研制了自由阻尼结构;美国从20世纪50年代初首先开始研制约束阻尼结构,并应用于核潜艇艇壳和主机基座上。现在,阻尼合金技术也已趋于成熟,美国海军釆用Mn — Cu高阻尼合金制造潜艇螺旋桨,取得了明显的减振效果。80年代后,国外阻尼减振降噪技术有了更大的发展,他们借助CAD/CAM在减振降噪技术 中的应用,把“设计-材料-工艺-试验”一体化,进行了整体结构的阻尼减振降噪设计。
我国在20世纪70年代前后进行了阻尼减振降噪材料的研究工作,1985年,国防科工委将隐身技术列入“七五”计划,拉开了我国隐身技术研究的序幕。通过“七五”到“九五”的合力攻关,阻尼材料取得了较大的进展。研制的阻尼材料模量达到107 ~108 N/m2,能与钢板结构的模量很好地匹配,阻尼值高,点燃自熄性好,具有很好的耐水性,应用于士兵舱,效果显著, 噪声可降至64 dB(A),达到国际水平;研制生产的高阻尼黏弹性材料主要由高聚物和无机填料组成,具有良好的阻尼、阻燃性能和耐介质性能,已经成功应用于潜艇的噪声治理。此外,阻尼胶合板、智能型阻尼材料也越来越成为实验室研究以及实际应用的宠儿。
除阻尼材料之外,降低噪音和防声纳探测的吸波阻尼涂料,也是研究的热点。阻尼涂料,因具有施工简单、对目标的外形适应性强和武器系统的机动火力性能影响小等优点备受各国重视。法国于1996年前后建造的护卫舰“拉菲特”号,通过船体及上层结构呈平滑设计,所有暴露部位都釆用吸波涂料处理等措施,其雷达散射截面低于1000 m2,与500T级的沿海巡逻舰相当。瑞典于2000年建造的YS22000系列隐身护卫艇,除釆用隐身外形设计外,舰体釆用吸波结构材料和 涂覆吸波涂料,其RCS为几十平方米以下,达到全隐身的目标前苏联从1958年开始在G级SSN型潜艇上涂覆消声瓦吸收声纳波涂层,消声瓦利用空腔将声转化为热能而被消耗,是一种较为成熟的防声纳探测涂料。英、美釆用30~40 mm的聚氨酯发泡材料加多孔材料制作吸声涂料,吸声率可达70%~90%。
舰船用阻尼涂料属于约束阻尼结构,阻尼层由高分子阻尼材料合剂组成。约束层由PET或者铝箔、无纺布、玻纤布等组成,具有复合损耗因子高,阻温域宽等特点,已在累计超过180余艘舰船上成功应用, 取得了显著的减振降噪效果。阻尼吸波涂层,厚度为2 mm,对3cm波段(8 @ 12 GHz)的衰减达-20 dB,实艇测试可缩短雷达作用距离40%,某型号潜艇的通气浮阀及指挥台围壳上推广应用; 阻尼涂层具有耐冲击、附着力好、密度与水基本相同、模量低、阻尼小、涂层致密、不透水等重要特点。在3 @ 10 mos时平板上1mm 的柔性减阻涂层可降低阻力6%以上。
除了军事上的应用外,阻尼材料对高速船亦是降低振动响应的一种有效方法。可在主机座、机舱前壁 和机舱船底板架铺设阻尼涂层,这既可消耗激励能量, 降低振动响应,亦可减少结构声传递。此外,阻尼材料 还可用于水翼船的水翼减噪、制造潜艇的螺旋桨以及舰艇底板、隔板、座椅的降噪等,应用前景非常广阔。