CN113488018A - 一种可弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构及应用 - Google Patents

一种可弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构及应用 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种可弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构及应用，该结构包括两个柔性薄膜和空心玻璃微珠层，空心玻璃微珠层位于两个柔性薄膜之间，空心玻璃微珠层为空心玻璃微珠均匀涂覆在柔性薄膜上制得，其厚度大于单个空心玻璃微珠粒径的10倍以上。解决了传统的声反射结构都是采用了以金属板为基础的复合结构，具有刚性特点，一次成型后就不能再改变其形状；另外利用传统的声反射结构制作成较大的声学反射体后，较大的体积也会带来运输、保存和使用上的不便的技术问题。本发明具有柔性特点，易于改变反射面形状；在运输和保存时，可进行弯曲折叠，不占地；采用空心玻璃微珠密度小，粒径一般在微米量级，具有重量轻的优点。

Description

一种可弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构及 应用
技术领域
本发明涉及一种可弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构及应用，属于水声发射结构技术领域。
背景技术
水下声学材料包括吸声材料、透声材料和反声材料等，为了更好的达到所需目的，弥补单一材料或复合材料声学性能的不足，还会进行结构设计，包括吸声结构、透声结构和反声结构等。其中反声材料和反声结构是为了增强声波的反射系数，例如水下角反射体或水下角反射器中的反射面、声呐换能器基阵中换能器阵元后面安装的反声障板等。为了增大反射系数，一般采用金属板作为声反射结构，此时的反射系数与金属板厚度、声波频率有关，当频率降低时板的厚度需要增大。
因此在专利“一种水下真空角反射器”(申请号：201921428243.X)中将反射板设计为两层金属板周沿密封固定连接的真空腔结构；专利“一种具有空气腔的水声角反射器”(申请号：201821924045.8)中将反射板设计为两层金属板周沿密封固定连接的、内部设有加强筋的空气腔结构；专利“一种具有泡沫夹层的水声角反射器”(申请号：201821924053.2)中将反射板设计为两层金属板中间设置为轻质泡沫塑料层；专利“一种复合空腔声障板”(申请号：201910514351.7)中采用钢材薄板焊接成空气腔的空腔障板。这些传统的声反射结构都是采用了以金属板为基础的复合结构，具有刚性特点，一次成型后就不能再改变其形状；另外利用传统的声反射结构制作成较大的声学反射体后，较大的体积也会带来运输、保存和使用上的不便。
发明内容
本发明为了解决上述背景技术中提到的传统的声反射结构都是采用了以金属板为基础的复合结构，具有刚性特点，一次成型后就不能再改变其形状；另外利用传统的声反射结构制作成较大的声学反射体后，较大的体积也会带来运输、保存和使用上的不便的技术问题，提出一种可弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构及应用。
本发明提出一种可弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构，包括两个柔性薄膜和空心玻璃微珠层，所述空心玻璃微珠层位于两个柔性薄膜之间，所述空心玻璃微珠层为空心玻璃微珠均匀涂覆在柔性薄膜上制得，其厚度大于单个空心玻璃微珠粒径的10倍以上。
一种可弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构，包括两个柔性薄膜和分层式空心玻璃微珠层，所述分层式空心玻璃微珠层位于两个柔性薄膜之间，所述分层式空心玻璃微珠层包括空心玻璃微珠层和另一种粒径的空心玻璃微珠层，所述空心玻璃微珠层和另一种粒径的空心玻璃微珠层交替排列，采用的空心玻璃微珠粒径不同。
优选地，所述柔性薄膜的材质为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯。
优选地，所述空心玻璃微珠通过喷涂或涂抹方法均匀涂覆在柔性薄膜上。
优选地，所述空心玻璃微珠为中空密闭正球形、粉末状的玻璃微球。
优选地，所述空心玻璃微珠粒径为15～135μm。
优选地，所述空心玻璃微珠的抗压强度其1.7～124Mpa。
优选地，所述空心玻璃微珠的密度为0.12～0.6g/cm3。
本发明所述的可弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构及应用的有益效果为：
(1)本发明具有柔性特点，易于根据需要改变反射面形状；
(2)本发明在运输和保存时，可进行弯曲折叠，不需占用较大空间；
(3)本发明采用空心玻璃微珠密度小，粒径一般在微米量级，因此空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构具有重量轻的优点；
(4)本发明的加工制造工艺简单，所用的主要材料空心玻璃微珠价格便宜，因此相对于传统加工钢板或空气腔钢板等，具有成本低的优点；
(5)本发明所述的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构是薄层结构，易于裁剪。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1是本发明所述的可弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构的示意图；
图2是本发明的分层式空心玻璃微珠层的示意图；
其中，1-柔性薄膜，2-空心玻璃微珠层，3-另一种粒径的空心玻璃微珠层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
具体实施方式一：参见图1说明本实施方式。本实施方式所述的可弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构，包括两个柔性薄膜1和空心玻璃微珠层2，所述空心玻璃微珠层2位于两个柔性薄膜1之间，所述空心玻璃微珠层2为空心玻璃微珠均匀涂覆在柔性薄膜1上制得，其厚度大于单个空心玻璃微珠粒径的10倍以上。
如图1所示为本发明空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构示意图，包括两侧的柔性薄膜1和空心玻璃微珠层2。两侧的柔性薄膜1材质优选聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及其它树脂制成的具有一定拉伸强度的柔性薄膜。空心玻璃微珠通过喷涂或涂抹等方法将其均匀涂覆在柔性薄膜1上，厚度大于空心玻璃微珠粒径的10倍以上，形成空心玻璃微珠层2。再将另一个柔性薄膜紧密均匀粘贴在空心玻璃微珠层上，形成两侧是柔性薄膜、中间是空心玻璃微珠层的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构。
所述空心玻璃微珠为中空密闭正球形、粉末状的玻璃微球。所述空心玻璃微珠粒径为15～135μm，抗压强度其1.7～124Mpa，密度为0.12～0.6g/cm3。
本发明所述的弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构的工作原理为：
本发明采用空心玻璃微珠密度小，粒径一般在微米量级，因此空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构具有重量轻的优点，空心玻璃微珠价格便宜，因此相对于传统加工钢板或空气腔钢板等，具有成本低的优点。
声波入射到两介质分界面时，当两个介质的特性阻抗相差非常大时，入射到界面上的声波绝大部分能量会被界面反射，例如声波从水中入射到空气界面，水的特性阻抗为1.5×106瑞利，空气的特性阻抗为420瑞利，此时水/空气界面可认为是绝对软界面，反射系数近似为-1，声波能量完全返回到水中。空心玻璃微珠是粒径在微米量级的空心薄壁球，整体成粉末状，将其均匀涂覆成平面时，相对于声波波长来说可认为是一个平面，涂覆的层状结构是由大量空心玻璃微珠球组成，整体密度远低于水的密度，因此其特性阻抗虽然比空气大，但仍远小于水的特性阻抗，可以很好的反射声波。
不同粒径大小的玻璃微珠其密度、抗压强度均不同。粒径大时，密度小，抗压强度小；粒径小时，密度大，抗压强度大。因此本发明空心玻璃微珠夹层的声反射结构在水下使用时，当在浅水时，可采用粒径大的玻璃微珠，密度小，声反射系数相对较大；当在深水时，可采用粒径小的玻璃屋主，密度大，声反射系数相对有所减小。
具体实施方式二：参见图2说明本实施方式。本实施方式所述的可弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构，包括两个柔性薄膜1和分层式空心玻璃微珠层，所述分层式空心玻璃微珠层位于两个柔性薄膜1之间，所述分层式空心玻璃微珠层包括空心玻璃微珠层2和另一种粒径的空心玻璃微珠层3，所述空心玻璃微珠层2和另一种粒径的空心玻璃微珠层3交替排列，采用的空心玻璃微珠粒径不同。其他结构与具体实施方式相同。
如图2所示，可选择不同粒径大小的空心玻璃微珠进行分层式涂覆在柔性薄膜1上，每层的厚度可以相同，也可以不同。形成两侧是柔性薄膜1、中间是分层式空心玻璃微珠层的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构。
在实际使用时，根据使用场合的水深选择对应抗压强度的空心玻璃微珠。空心玻璃微珠具有一定的抗压强度，如果把由粒径大的空心玻璃微珠制作的声反射结构在深水使用时，将会造成空心玻璃微珠的破裂，使得声反射结构的反声性能下降，且不可恢复。因此选定空心玻璃微珠后，根据其抗压强度值，只能在小于这个抗压强度的水深中使用。
特别地，利用本发明空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构制作的水下声学角反射体、水下声障板，均属于本发明专利的保护范围。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构，其特征在于，包括两个柔性薄膜(1)和空心玻璃微珠层(2)，所述空心玻璃微珠层(2)位于两个柔性薄膜(1)之间，所述空心玻璃微珠层(2)为空心玻璃微珠均匀涂覆在柔性薄膜(1)上制得，其厚度大于单个空心玻璃微珠粒径的10倍以上。
2.一种可弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构，其特征在于，包括两个柔性薄膜(1)和分层式空心玻璃微珠层，所述分层式空心玻璃微珠层位于两个柔性薄膜(1)之间，所述分层式空心玻璃微珠层包括空心玻璃微珠层(2)和另一种粒径的空心玻璃微珠层3，所述空心玻璃微珠层(2)和另一种粒径的空心玻璃微珠层(3)交替排列，两层采用的空心玻璃微珠粒径不同。
3.根据权利要求1或2所述的可弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构，其特征在于，所述柔性薄膜(1)的材质为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯。
4.根据权利要求1或2所述的可弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构，其特征在于，所述空心玻璃微珠通过喷涂或涂抹方法均匀涂覆在柔性薄膜(1)上。
5.根据权利要求1或2所述的可弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构，其特征在于，所述空心玻璃微珠为中空密闭正球形、粉末状的玻璃微球。
6.根据权利要求1或2所述的可弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构，其特征在于，所述空心玻璃微珠粒径为15～135μm。
7.根据权利要求1或2所述的可弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构，其特征在于，所述空心玻璃微珠的抗压强度其1.7～124Mpa。
8.根据权利要求1或2所述的可弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构，其特征在于，所述空心玻璃微珠的密度为0.12～0.6g/cm3。
9.一种如权利要求1或2任一项所述的可弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构的应用，其特征在于，所述可弯曲折叠的空心玻璃微珠夹层式柔性声反射结构用于制作水下声学角反射体和水下声障板。
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