專利名稱：一種火山石消聲瓦的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種火山石消聲瓦及制作方法，尤其是用火山石與合成橡膠制成的消聲瓦，屬于消聲、減振和降噪技術領域。
背景技術：
水下運動體在水下運動時，由于體積巨大、并且其結構呈現為圓柱狀剛體，因此對敵方的主動聲納探測信號存在著較強的反射，即目標強度高，很容易被敵方目標探測到，不利于己方的隱蔽性與安全性。另外，水下運動體在水下運動時，由于螺旋降的轉動、機械的往復振動及流體運動，往往會產生較強的輻射噪聲。若水下運動體的輻射噪聲級較高，很容易被敵方被動聲納探測到，不利于己方隱蔽性與安全性；同時水下運動體本身的自噪聲太高，還會嚴重影響自身聲納的探測作用距離。為解決水下運動體的消聲問題，通常做法是在水下運動體表面鋪設一層消聲瓦。消聲瓦是一種對水下運動體降噪十分明顯的一種措施，也是目前最行之有效的一種降低潛艇噪聲的方法，消聲瓦能夠有效地降低敵方的主動聲納探測信號的反射強度。目前各發達國家所裝備的新型常規潛艇及核潛艇，基本上都采用了不同形式的消聲瓦。但現有消聲瓦技術，在降低水下運動體的輻射噪聲與自噪聲方面還存在諸多不足，如，抑制水下運動體自身振動和隔離運動噪聲輻射的效果不夠理想，特別是對低頻聲波的吸收效果差效，水下運動體自身聲納工作環境和探測距離需要改善和提高。

發明內容
本發明的目的是提供一種火山石消聲瓦，它吸收主動聲納聲波、降低聲波反射強度、減少主動聲納探測距離的同時，通過利用火山石自身所具有的特性，減低水下運動體自身產生的振動，隔離水下運動體內各振動源通過艇體所產生的水下輻射噪聲,在降低本體噪音的同時，改善水下運動體聲納的工作條件，有效的提高水下運動體聲納的探測距離。本發明火山石消聲瓦的技術方案是:火山石消聲瓦由一個天然火山石空心框體(4)、數個放置在天然火山石空心框體(4)中的天然火山石圓錐體(5)及用于將天然火山石空心框體(4)與數個天然火山石圓錐狀(5)拼接組合體硫化封裝的合成橡膠塊(3)構成，天然火山石方形空心框體(4)上表面板外壁和下表面板外壁都具有一定弧度，天然火山石空心框體(4)的上表面板上開有數個通孔(7)，天然火山石圓錐體(5)的底部朝上放置到通孔
(7)內，天然火山石圓錐體(5)的錐底與天然火山石空心框體(4)的上表面板外壁相互保持平齊平整，天然火山石圓錐體(5)的錐頂部朝下放置，與天然火山石空心框體(4)的下表面板內壁接觸，合成橡膠塊(3)將放置有數個天然火山石圓錐狀(5)的天然火山石空心框體
(4)整體硫化封裝，形成一個火山石消聲瓦。所述天然火山石中的孔洞為自然形成的孔洞，孔洞大小呈自然分布而成且為不均勻狀，孔隙率在20-96%范圍。
所述的天然火山石空心框體(4)可直接采用天然火山石機械切割一次成型，或者將天然火山石切割為四塊方形板塊后相互拼接構成，或者將天然火山石切割為兩塊L形板相互拼接而成。天然火山石圓錐體(5)可是圓錐體形狀或者吸聲尖劈(8)形狀。所選用的天然火山石為英倫黑小孔火山石、英倫黑中孔火山石、瑪雅黑小孔火山石、雅典灰中孔火山石、羅馬灰微孔火山石或者歐尚灰大孔火山石中的一種或多種。所述的天然火山石特最好是產于云南省騰沖縣的火山石。所述的合成橡膠3內呈有無規則尺寸與形狀的孔洞。常規消聲瓦降噪原理是在水下運動體與海水之間產生阻抗匹配，使聲波能夠傳入消聲瓦內，通過消聲瓦材料的阻尼作用、以及瓦內空腔或填充物的作用，使聲波的波形發生變換，從而使聲波減弱或完全被吸收。本發明工作原理:依據然火山石空心框體4與合成橡膠3內的細小微孔的阻尼作用，以及圓錐體狀的然火山石空心框體中所形成的空腔作用，當主動聲納發出的聲波作用于本發明火山石消聲瓦時，然火山石空心框體4與合成橡膠3內的細小微孔和火山石圓錐體5所形成的空腔可以使高頻聲波及低頻聲波的波形發生改變形成剪切波，剪切波在大量的細小微孔中將其熱量消耗掉，從而使聲波減弱或完全被吸收，可以顯著降低探測方主動聲納聲波的反射強度，進而可降低探測方主動聲納的作用距離。當水下運動體自身產生的振動和水下運動體內機器噪聲作用于本發明火山石消聲瓦時，同樣原理，火山石可以顯著降低水下運動體的輻射噪聲與自噪聲，進而可降低探測方被動聲納的探測距離。本發明的目的在于提供一種能降低水下運動體的目標強度、降低其輻射噪聲與自噪聲，以減少水下運動體不被敵方目標所探測，到從而保證己方的隱蔽性與安全性。本發明有益效果是:`
①以火山石為主要原理制作的火山石消聲瓦，吸收了主動聲納的聲波，降低或消除了主動聲納的聲波的反射強度；
②以圓錐狀火山石之間所形成的空腔特別對低頻段的主動聲納的聲波，有著較強的吸收效果，可顯著降低或消除主動聲納的聲波的反射強度；
I以火山石制作的火山石消聲瓦，可有效抑制水下運動體自身產生的振動，隔離水下運動體內機器噪聲通過艇體向水中輻射的噪聲，降低水下運動體自噪聲；
所選的火山石本身為輕質材料，經硫化封裝后的火山石消聲瓦為正浮力或零浮力，不增加水下運動體的總重量；
￡不使用多孔金屬材料可達到同樣的消聲、減振及降噪效果，可節省大量的有色金屬資源；
I'為隱蔽型、安靜型的水下運動體的設計提供了依據。


下面結合本發明的附圖，進一步詳細說明其具體實施方式
。圖1是本發明火山石消聲瓦安裝在潛艇外表面的使用狀態示意圖。圖2是本發明火山石消聲瓦(2)的結構示意圖。
圖3為本發明空心框體(4)的俯視圖。圖4是圖2所示火山石消聲瓦(2) B-B方向剖開后的側視圖。圖5為本發明單個圓錐體(5)的結構示意圖。圖6為本發明單個吸聲尖劈(8)的結構示意圖。圖中各標號依次表示:1_水下運動體、2-火山石消聲瓦、3-合成橡膠、4-天然火山石空心框體、5-天然火山石圓錐體、6-空腔；7—通孔；8—吸聲尖劈。
具體實施例方式火山石消聲瓦由數個天然火山石圓錐體5、具有一定弧度及厚度的天然火山石空心框體4以及將它們相互拼裝硫化封裝為一整體結構的合成橡膠塊3組成。火山石分為圓錐狀結構或者吸聲尖劈8結構。火山石消聲瓦整體外形具有的弧度與水下運動體I表面弧度相一致(火山石消聲瓦的弧度根據水下運動體表面弧度確定)。所述火山石，特選云南省騰沖縣所產的火山石，其孔隙率為82-96%、厚度為20 30mm，消聲瓦的整體厚度為40 60_，長寬比為100:90 75。所述合成橡膠塊含有各種不同尺寸與形狀的孔洞(自然發泡形成的、無規則的孔洞)，厚度為40 60mm。硫化封裝采用常規的硫化封裝技術。天然火山石空心框體4的制作方式可以是:首先采用機械切割方式將天然火山石加工呈空心框體(4)，天然火山石吸聲尖劈或者圓錐狀，每個空心框體(4)上表面板外壁和下表面板外壁都具有一定弧度，
將火山石加工制造成空心框體4的方式有:
1)空心框體(4)可以將一塊帶開口的長方形板塊火山石、一塊沒有開口的長方形板塊火山石與兩塊方形板塊火山石通過榫頭或者燕尾槽相互拼接后，組成一個在長度方向具有一定弧度的長方形空心框；或者
2)空心框體(4)可以將一塊帶開口的L形板塊火山石、一塊沒有開口的L形板塊火山石通過兩塊長方形天然火山石面板、兩塊方形天然火山石側板相互拼接構成一個整體；或者
3)或者用機械切割模具，在天然火山石內外各切割一刀，直接制作一個空心框體(4)整
體，
在每塊長方形面板火山石、方形側板火山石或者L形板塊火山石的邊沿，預先開有用于相互連接榫頭或者燕尾槽，用于相互拼接連接，
天然火山石空心框體4其中一塊火山石的上表面板上開有數個通孔7，天然火山石圓錐體5的底部朝上放置到通孔7內，天然火山石圓錐體5的錐底與天然火山石空心框體4的上表面板外壁相互保持平齊平整，天然火山石圓錐體5的錐頂部朝下放置，與天然火山石空心框體4的下表面板內壁接觸，合成橡膠塊3將放置有數個天然火山石圓錐狀5的天然火山石空心框體4整體硫化封裝，形成弧度與潛艇外表面相一致的消聲瓦。將圓錐狀火山石()或者多個吸聲尖劈()插裝到開口處，圓錐狀火山石()大直徑的錐體底部與開口處的板塊表面平整/齊一致，圓錐狀火山石的錐尖部朝下，放置在長方形空心框的下部長方形板塊內壁上；
用合成橡膠3將裝上述裝有火山石圓錐狀5或者吸聲尖劈8)的長方形空心框通過硫化封方式封閉，最終形成一個外表面具有弧度的長方形火山石消聲瓦。實施例1:用于潛艇用的火山石消聲瓦，由具有一定弧度和厚度的天然火山石空心框體4、多塊天然火山石圓錐體5以及將它硫化封裝為一整體結構的合成橡膠3組成。天然火山石空心框體4為帶有一定弧度的塊狀天然火山石空心框體結構。天然火山石的孔隙率選用82%,天然火山石中的孔洞是自然形成、呈不均勻狀,孔徑可為0.5 mm至IOmm,厚度為20mm ;合成橡膠3有無規則尺寸與形狀的孔洞；火山石空心框體4長寬比為100:50的空心磚狀，火山石空心框體4的上下兩塊外表面的弧度與潛艇外表面弧度相一致，經合成橡膠3封裝后共同形成整體厚度為80_的火山石消聲瓦。本發明火山石消聲瓦是根據潛艇的形狀，選取合適的火山石機械切割并制成具有一定弧度和厚度的長寬比為100:50的空心磚狀；將多個圓錐狀火山石裝配放置到空心磚狀火山石上，天然圓錐狀火山石的底部裝朝上、頂部(錐尖部)朝下，用合成橡膠采用硫化封裝方式封裝，每塊火山石消聲瓦的外形具有的弧度與潛艇外表面相一致。再按照吸聲設計的需要，在潛艇殼體表面不同的位置，用環氧樹脂敷設于其殼體表面。實施例2:用于潛艇的火山石消聲瓦，由具有一定弧度和厚度的兩塊長方形火山石板、兩板方形山石板、六個火山石圓錐狀5以及將它硫化封裝為一整體結構的合成橡膠3組成。火山石消聲瓦為帶有一定弧度的塊狀結構。火山石的孔隙率為96%，其上孔洞自然形成、呈不均勻狀，孔徑可為0.2 _至5_，厚度為15_ ;合成橡膠有無規則尺寸與形狀的孔洞；火山石長寬比為100:50的空心磚狀，它的弧度與潛艇外表面弧度相一致，經合成橡膠封裝后共同形成整體厚度為70_的火山石消聲瓦。本發明火山石消聲瓦2是根據潛艇的形狀，選取合適的火山石并制成具有一定弧度和厚度的長寬比為100:50的空心磚狀；將多塊圓錐狀火山石放置裝配于空心框體的火山石上，火山石圓錐體的底部裝朝上、頂部朝下，硫化封裝于合成橡膠中，形成弧度與潛艇外表面相一致的火山石消聲瓦。再按照吸聲設計的需要，在潛艇殼體表面不同的位置，用環氧樹脂敷設于其殼體表面。實施例3:用于魚雷的火山石消聲瓦，由具有一定弧度和厚度的火山石4、多塊圓錐狀火山石5以及將它硫化封裝為一整體結構的合成橡膠3組成。火山石消聲瓦為帶有一定弧度的塊狀結構。火山石的孔隙率為96%，其上的孔洞是自然形成的、呈不均勻狀，其孔徑可為0.2 mm至2mm,厚度為5mm ;合成橡膠3有無規則尺寸與形狀的孔洞；火山石消聲瓦長寬比為100:50的空心磚形狀，它的弧度與魚雷外表面弧度相一致，經合成橡膠封裝后共同形成整體厚度為28mm的火山石消聲瓦。本消聲瓦是根據魚雷的形狀，選取合適的火山石并制成具有一定弧度和厚度的長寬比為100:50的空心框體；將多塊天然火山石圓錐體5放置裝配于天然火山石空心框體4內通孔7上，火山石圓錐體的底部裝朝上、頂部朝下，硫化封裝于合成橡膠3中，形成弧度與潛艇外表面相一致的火山石消聲瓦。再按照吸聲設計的需要，在魚雷殼體表面不同的位置，用環氧樹脂敷設于其殼體表面。因此該火山石制成的消聲瓦既可以顯著降低探測方主動聲納的聲波的反射強度，降低探測方主動聲納的作用距離，也可抑制水下運動體自身產生的振動，隔離水下運動體內機器噪聲向水下運動體輻射，顯著降低水下運動體自噪聲，達到降低探測方被動聲納作用距離的目的。
權利要求
1.一種火山石消聲瓦，其特征在于:火山石消聲瓦由一個天然火山石空心框體(4)、數個放置在天然火山石空心框體(4)中的天然火山石圓錐體(5)及用于將天然火山石空心框體(4)與數個天然火山石圓錐狀(5)拼接組合體硫化封裝的合成橡膠塊(3)構成，天然火山石方形空心框體(4)上表面板外壁和下表面板外壁都具有一定弧度，天然火山石空心框體(4)的上表面板上開有數個通孔(7)，天然火山石圓錐體(5)的底部朝上放置到通孔(7)內，天然火山石圓錐體(5)的錐底與天然火山石空心框體(4)的上表面板外壁相互保持平齊平整，天然火山石圓錐體(5)的錐頂部朝下放置，與天然火山石空心框體(4)的下表面板內壁接觸，合成橡膠塊(3)將放置有數個天然火山石圓錐狀(5)的天然火山石空心框體(4)整體硫化封裝，形成一個火山石消聲瓦。
2.根據權利要求1或2所述的火山石消聲瓦，其特征在于:所述天然火山石中的孔洞為自然形成的孔洞，孔洞大小呈自然分布而成且為不均勻狀，孔隙率在20-96%范圍。
3.根據權利要求1或2所述的火山石消聲瓦，其特征在于:所述的天然火山石空心框體(4)可直接采用天然火山石機械切割一次成型，或者將天然火山石切割為四塊方形板塊后相互拼接構成，或者將天然火山石切割為兩塊L形板相互拼接而成。
4.根據權利要求1或2所述的火山石消聲瓦，其特征在于:天然火山石圓錐體(5)可是圓錐體形狀或者吸聲尖劈(8)形狀。
5.根據權利要求1或2所述的火山石消聲瓦，其特征在于:所選用的天然火山石為英倫黑小孔火山石、英倫黑中孔火山石、瑪雅黑小孔火山石、雅典灰中孔火山石、羅馬灰微孔火山石或者歐尚灰大孔火山石中的一種或多種。
6.根據權利要求1或2所述的火山石消聲瓦，其特征在于:所述的天然火山石特最好是產于云南省騰沖縣的火山石。
7.根據權利要求1所述的火山石消聲瓦，其特征在于所述的合成橡膠3內呈有無規則尺寸與形狀的孔洞。
全文摘要
本發明涉及一種火山石消聲瓦，尤其是用火山石與合成橡膠制成的消聲瓦，屬于消聲、減振和降噪技術領域。火山石消聲瓦由天然火山石空心框體、數個放置在天然火山石空心框體中的天然火山石圓錐體及用于將天然火山石空心框體與數個天然火山石圓錐狀拼接組合體硫化封裝的合成橡膠塊構成，天然火山石方形空心框體上表面板外壁和下表面板外壁都具有一定弧度，所選用的火山石其孔洞為自然形成，呈不均勻狀；火山石消聲瓦的弧度與水下運動體表面弧度相一致，經合成橡膠塊封裝后共同形成消聲瓦。本發明既可吸收主動聲納的聲波、顯著降低主動聲納的聲波的反射強度，也可抑制水下運動體自身產生的振動，隔離水下運動體內機器噪聲向水下運動體輻射，顯著降低水下運動體自噪聲，降低探測方被動聲納作用距離等。
文檔編號G10K11/16GK103183120SQ20131008113
公開日2013年7月3日 申請日期2013年3月14日 優先權日2013年3月14日
發明者劉增力, 張亞琴, 全海燕, 楊秀梅, 文永進 申請人:昆明理工大學, 劉增力