夹芯复合材料在潜艇声隐身结构中的应用及其相关技术研究

潜艇的声隐身问题一直是研究的热点,各种新的声学材料和结构不断涌现。首先对复合材料在潜艇声隐身结构中的应用情况进行了分析,对其材料、结构形式、作用效果等方面进行了详细阐述,提出了夹芯吸声复合材料作为水下声隐身结构的发展趋势。然后利用数值计算的方法,对夹芯复合材料的声学性能进行了分析,得到了夹芯复合材料各层材料参数,如厚度、声特性阻抗和损耗等对声学性能的影响规律。最后,评估了典型局部结构壳板应用夹芯复合材料后的力学性能和声隐身性能。结果表明,潜艇非耐压结构的壳板采用夹芯复合材料可以满足结构的力学要求,与钢结构相比声隐身能力得到提高。

夹层复合材料舵结构设计与声隐身性能的研究

从力学和声学2个方面研究了夹层复合材料水下声隐身舵的结构设计方法,并制作了夹层复合材料舵的局部典型结构模型。通过敞水域声学测量方法,对夹层复合材料舵局部结构模型进行了声隐身性能的试验研究,试验结果表明声波在夹层复合材料舵表面的反射波大大减小,入射的声波大部分被舵吸收。

功能梯度材料在隐身方面的应用

功能梯度材料由于具有新颖的材料设计内涵、优异的特性以及广泛的应用前景,而受到科研工作者的广泛关注和高度重视。本文介绍了功能梯度材料的发展状况,综述了国内外的以聚合物为主体的功能梯度材料在声隐身与电磁波隐身方面的应用现状,探讨了功能梯度材料在声隐身与电磁波隐身方面进一步发展的方向和应用前景。

国外潜艇声隐身技术现状与发展综述

分析了国外先进的潜艇声隐身单项技术,介绍了国外潜艇声隐身技术的发展现状和特点,发现其主要体现在降低辐射噪声和目标强度等方面。通过对各项技术的深入分析,得出了美俄先进核潜艇声隐身技术重点发展的5个方面。最后对潜艇声隐身技术的未来发展进行了展望。

氧化锌晶须在树脂基复合材料中的应用

本文就氧化晶须 (ZnOw)的最新研究和试验结果 ,综述了其在树脂基复合材料中的增强、耐磨、抗静电、减振降噪。

国外消声瓦的研究与应用进展

消声瓦技术在潜艇隐身方面所起的重要作用已为世界各国认同,因此各国均投入大量的人力、物力进行消声瓦技术的机理研究和工程应用工作。本文对各国消声瓦技术的研究和应用情况作了较为系统的介绍,并对消声瓦技术的发展趋势进行了初步探讨。

水下目标声隐身功能梯度材料的研究概况

从结构形式和材料属性等方面简要概括了水下目标声隐身覆盖层的吸声原理,介绍了世界各国主流潜艇橡胶类和聚氨酯类消声覆盖层的应用情况。从理论分析和材料制备等方面详细介绍了国内外水下目标声隐身功能梯度材料的研究现状。与均质材料相比,功能梯度材料具有可设计性强的优点,经过优化设计的功能梯度材料,不但可以满足水下目标的声隐身要求,而且易于实现多场耦合需求,具有十分广阔的应用前景和重要的研究意义。最后预测了水下目标声隐身功能梯度材料的发展方向。

水面舰船复合双层底结构隔振特性分析

为了提高水面舰船的声隐身性能,对典型的双层底结构进行了剖析和研究。由于"┻┳"形连接结构在大部分频率处的透射效率较小,同时偏心阻振质量块对振动波有较好的阻隔效果。因而,在双层底的纵桁和肋板上构造"┻┳"形连接结构和添加不同偏心距和重量的阻振质量块,形成复合的双层底结构。采用FEM法对改进前后的双层底结构的振动特性进行数值仿真计算。结果表明:在双层底内部构造"┻┳"形连接结构使结构发生突变,从而导致结构阻抗也随之发生变化,产生阻抗失配,这样在部分频段就能有效的阻断振动波的传递,而且阻振质量的偏心布置和增大阻振质量也都会在一定程度上提高隔振效果。使之复合双层底结构的声隐身性能有可能得以改善。

隐身技术在坦克装甲车辆上的应用

重点论述了雷达隐身技术、红外隐身技术、可见光隐身技术和声波隐身技术等在坦克装甲车辆上应用的现状,并结合国外发达国家对隐身坦克装甲车的研制情况,提出了坦克装甲车辆隐身设计的新思路.

水下航行器声隐蔽性的表征与技术进展

声隐蔽性是水下航行器的一项关键性能,现有多种表征方法。本文在探讨了现有的主要表征方法基础上推荐了一种通用表征方法,对收集到的俄、美两国具有代表性的水下航行器噪声级进行了分析。作者还简要介绍了近年来水下航行器总体声学设计技术方面的进展。

声隐身超材料发展综述

随着声呐技术逐步实现低频探测等特点,声隐身技术的发展面临巨大挑战。声学超材料是一类具备超常物理特性的人工复合材料,可以实现小尺寸结构对大波长(低频)声波传播的抑制。从减隔振、吸隔声以及声目标强度3个方面分析声学超材料的特性,探讨声学超材料用于水下航行器声隐身的前景。与传统材料相比,声学超材料在降低水下航行器低频辐射噪声,牵引新型声隐身技术的发展方面有着广阔的应用前景。

夹层复合材料在潜艇声隐身结构中的应用及其相关技术研究

本文对复合材料在潜艇声隐身结构中的应用情况进行了分析,对其材料、结构形式、作用效果等方面进行了详细阐述,提出了夹层吸声复合材料作为水下声隐身结构的发展趋势。然后利用数值计算的方法,对夹层复合材料的声学性能进行了分析,得到了夹层复合材料各层材料参数,如厚度、声特性阻抗和损耗等对声学性能的影响规律。最后,评估了典型局部结构壳板应用夹层复合材料后的力学性能和声隐身性能。结果表明,潜艇非耐压结构的壳板采用夹层复合材料可以满足结构的力学要求,与钢结构相比声隐身能力大大提高。

可实现声隐身的梯度超表面设计及其损伤研究

设计了一种可实现声隐身的梯度超表面,采用有限元方法模拟计算域的声压和声强,通过比较完好梯度超表面和损伤梯度超表面两种情况下的声强,研究梯度超表面损伤对隐身性能的影响。通过研究,为隐身声学超材料的设计和工程应用提供了技术参考。

基于Peano分形的亚波长尺度声学超材料

基于Peano分形曲线设计了亚波长尺度的二维分形结构,该结构在特定频率范围内具有负质量密度和负体积模量,利用S参数法和传递矩阵的方法计算出等效质量密度和等效体积模量。基于有限元方法研究了分形结构在特定频率范围内声波的调控特性如近零密度传输、声隐身、声隧穿和波前整形等,分析了这些声特性与分形结构透射系数峰值频率的对应关系。基于3D打印技术制作了分形结构样品,实测的透射系数与计算分析结果有很好的一致性,说明了分析方法的有效性。结果表明,设计出的超材料有着特殊的声学参数,在[0,1 600]Hz内有多条带隙,可以用于低频下的滤波和声调控。

基于颗粒阻尼的水下吸声构件结构设计与性能研究

现代声呐探测技术的提高对水下吸声构件在低频声波的吸收性能提出了新的要求,而现有基于空腔、颗粒散射、声子晶体等结构的水下构件仍难以达到良好的吸声效果。针对以上需求,本研究设计了基于颗粒阻尼结构的水下吸声构件,通过在水下吸声阻尼聚合物中加入颗粒阻尼单元高效耗散机械能。通过离散元模型计算出颗粒材质、填充率、尺寸等参数对于单元耗散能量的影响,并进一步探究了颗粒阻尼单元在声激励下的运动规律与能量耗散效果,对于改进水下吸声构件以及提升其吸声效果提供一种参考。

水声超材料研究进展

水声材料的应用是潜艇等水下航行器实现声隐身及提升声探测性能的关键所在.近年来,随着声学超材料的蓬勃发展,各种类型的水声超材料也被提出.相比空气声,水中声波波长更长,传播损耗却小得多,故水声比同频率空气声更难以控制;此外,水介质的密度和声阻抗比空气介质大得多,常规金属不能再被视为刚性而变成弹性体,且水对结构的流体负载不能忽略,故水声超材料的设计和性能预测更为复杂.本文综述了近年来水声超材料的发展历程,主要针对吸收型、去耦型、聚焦型三类与潜艇声隐身和声探测密切相关的水声超材料,对其分类、基本特性、物理机理、研究动态等进行了详尽归纳和总结,并对其发展中面临的难题和趋势进行了探讨和展望.相比传统材料,水声超材料展现出众多超常声学特性,但仍存在低频宽带声波调控能力有限、不能有效兼顾大静压等环境要素、加工制造工艺不足等问题.未来研究中应着力克服上述不足,朝着低频宽带、全向、大平面尺度、亚波长厚度、轻量化、大耐压及多功能复合、环境适应性等方向发展,以更好地实现工程化应用.