水声耐压反声材料的研制

　　1 前言

　　声纳是潜艇上极其重要的水声设备,它可完成对水下目标的探测、定位、跟踪、识别、水下导航等任务,是潜艇的水下耳目。所有的现代化舰艇都装有不同形式的声纳,其声纳性能的好坏将直接影响舰艇的安全性和战斗力。反声障板作为提高声纳基阵用的主要材料之一,其作用是改变声纳的指向性并能提高声纳的抗干扰能力,以提高声纳系统的灵敏度,此外还能对基阵架的噪声进行有效隔离。

　　在声纳设备的水下分机中,声障板几乎是不可缺少的主要部件之一。上世纪从60年代开始,国内外的水声工作者对压力不敏感的PC材料一直在进行开发和应用研究,到70年代末,开发了预压缩聚氨酯泡沫塑料,其声学性能稳定,能满足300m水深潜艇反声障板的要求;日本和德国都研究了一硬质开孔聚氨酯泡沫塑料为芯材,在120°C温度下浇注一层聚氨酯橡胶防水层制成的复合结构,可以耐很高的压力;俄罗斯为了拓宽频段,提高耐压性,采用钛合金板材与聚氨酯泡沫复合制成了耐压反声障板。

　　2 制备耐压反声材料的基本原理[1]

　　作为反声材料,要求其声压反射系数尽可能的高,透射系数尽可能的低。关于声压反射系数是这样定义的:在两种介质分界面处,反射声波与入射声波的声压比称为声压反射系数,两种声传播介质的特性声阻抗(ρc)相差越大,失配越显著,反射系数越高,反声效果越好。所以我们可以把材料的声阻抗作为选材的一个特性参数,在声阻抗比海水低的材料中,富含空气的泡沫塑料的声阻抗比海水阻抗低的多,因此可以选用这类材料制作反声器件。反声障板中起反声作用的是反声障板芯材,所以为提高反声性能,芯材的特征声阻抗应尽可能小,故可把芯材制成密度较低的泡沫材料,而芯材密度太低,其耐静水压性能不能满足要求,若使材料能满足300m水深潜艇反声障板的要求,则要求泡沫材料的压缩强度在3.7MPa以上,同时具有较低的声速。通过配方与工艺研究,研制了一种具有低密度、高压缩强度,同时具有较低声速的聚氨酯泡沫作为反声障板芯材。

　　3 实验部分

　　3.1 原料

　　聚醚多元醇、发泡剂、交联剂、异氰酸酯、有机锡、胺、开孔剂,均为工业品。

　　3.2 设备

　　反应注射成型机,打压罐,烘箱。

　　3.3 聚氨酯泡沫板的制备

　　按照特定的配方配成聚氨酯组合料(A、B两种组分),分别加入反应注射成型机的2个料罐中搅拌均匀,然后在模具中注射成型。待泡沫体熟化后,出模进行预压缩等工艺,最后调整泡沫的密度使其达到要求的密度。

　　4 结果与讨论