本發(fā)明屬于水下吸聲復(fù)合結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具體涉及一種具有環(huán)形內(nèi)插管多功能三角格柵水下吸聲結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、水下吸聲材料是一類特殊的聲學(xué)材料，可以用于吸收目標(biāo)頻段范圍內(nèi)的聲波，以減少反射的聲波，進(jìn)而避免被聲納探測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)。水下吸聲材料主要基體材料是粘彈性材料，粘彈性材料是一種具有粘性和彈性特性的復(fù)合材料，它能夠通過內(nèi)部的粘性損耗和彈性變形來消耗聲能。當(dāng)聲波穿過粘彈性材料時(shí)，材料內(nèi)部的分子鏈會(huì)相互摩擦，產(chǎn)生內(nèi)耗，從而將聲能轉(zhuǎn)化為熱能。但是，粘彈性材料耗散聲能的效率取決于其厚度以及聲波波長(zhǎng)，厚度較小或聲波波長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)，聲能耗散的效率較低，所以，在有限厚度下實(shí)現(xiàn)低頻聲波的吸聲是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

2、為了解決在有限厚度下對(duì)低頻聲波的吸收，比較成熟的方法是在粘彈性材料中添加密度較大的局域振子或設(shè)計(jì)亥姆霍茲諧振器。采用局域振子的局域共振器吸聲層，可以在實(shí)現(xiàn)在共振頻率處實(shí)現(xiàn)很好的吸聲效果，但缺點(diǎn)是局域共振器個(gè)振子之間的耦合機(jī)理較為復(fù)雜，很難實(shí)現(xiàn)寬帶吸聲效果；亥姆霍茲諧振器是由一個(gè)封閉的空腔和一個(gè)與之相連的狹窄通道組成。當(dāng)聲波的頻率與共振腔的自然頻率相匹配時(shí)，聲波會(huì)在腔體內(nèi)產(chǎn)生共振，從而增強(qiáng)能量的吸收，但承壓能力較差。所以，盡管水下吸聲材料的設(shè)計(jì)以取得較大的進(jìn)展，但對(duì)于有限厚度下實(shí)現(xiàn)高效耐壓的低頻吸聲性能仍是一個(gè)待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種具有環(huán)形內(nèi)插管多功能三角格柵水下吸聲結(jié)構(gòu)，用于解決傳統(tǒng)水下消聲覆蓋層低頻吸聲性能差，承壓能力差的技術(shù)問題。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供的一種具有環(huán)形內(nèi)插管多功能三角格柵水下吸聲結(jié)構(gòu)，包括呈陣列排布的多個(gè)元胞，所述元胞包括具有空腔的三棱柱體，所述三棱柱體的頂板上開設(shè)有開孔，所述開孔內(nèi)嵌有管道，所述管道內(nèi)嵌有支柱。

4、優(yōu)選地，所述三棱柱體的內(nèi)壁上設(shè)置有一層粘彈性材料。

5、優(yōu)選地，所述粘彈性材料的厚度為1~8?mm。

6、優(yōu)選地，所述管道與頂板的下表面連接。

7、優(yōu)選地，所述管道與頂板的下表面通過焊接或膠接連接。

8、優(yōu)選地，所述支柱與三棱柱體的底板上表面連接。

9、優(yōu)選地，所述支柱與三棱柱體的底板上表面通過焊接或膠接連接。

10、優(yōu)選地，所述開孔、管道和支柱同軸布置。

11、優(yōu)選地，所述三棱柱體的壁厚為0.5~4?mm，三棱柱體的高度為40~60?mm，三棱柱體的每個(gè)壁面的寬度為40~60?mm。

12、優(yōu)選地，所述管道的長(zhǎng)度小于三棱柱體的高度。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

14、本發(fā)明提供的一種具有環(huán)形內(nèi)插管多功能三角格柵水下吸聲結(jié)構(gòu)，在底板上開有若干三棱柱壁面，三棱柱壁面上覆蓋一層粘彈性材料，頂板是穿孔板并與管道連接，管道內(nèi)設(shè)置有同軸的支柱，形成具有環(huán)形內(nèi)插管的亥姆霍茲共振器。當(dāng)聲波的頻率與共振腔的自然頻率相匹配時(shí)，聲波會(huì)在腔體內(nèi)產(chǎn)生共振，覆蓋在三棱柱壁面上的粘彈性材料在聲波作用下產(chǎn)生壓縮振動(dòng)，粘彈性材料內(nèi)部的分子鏈會(huì)相互摩擦，產(chǎn)生內(nèi)耗，將大量聲能轉(zhuǎn)化為熱能，實(shí)現(xiàn)聲波的吸收；另一方面，在共振頻率激勵(lì)下，環(huán)形內(nèi)嵌管道內(nèi)的流體會(huì)產(chǎn)生沿著管道軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在水的粘滯阻力作用下，將聲能轉(zhuǎn)化為熱能，實(shí)現(xiàn)聲能耗散。除此之外，支柱的下表面與底板連接，支柱的上表面與頂板上表面共面，當(dāng)水下消聲層受到壓力載荷時(shí)，支柱可以分擔(dān)一部分的壓力，提升了結(jié)構(gòu)的承載性能。

15、進(jìn)一步的，頂板的厚度為2~4?mm，可以保證在激勵(lì)頻率作用下，頂板的剛度使頂板不隨著粘彈性材料一起振動(dòng)。

16、進(jìn)一步的，粘彈性材料覆蓋層的厚度與管道的直徑和長(zhǎng)度相關(guān)，兩者之間相互配合從而實(shí)現(xiàn)良好的吸聲性能。

17、進(jìn)一步的，為了保證結(jié)構(gòu)具有足夠的吸聲能力，三棱柱壁面的高度為40~60?mm。

18、綜上所述，本發(fā)明可用于制造水下消聲覆蓋層，具有優(yōu)異的低頻水下吸聲性能以及良好的承壓能力，結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)具有很大的可調(diào)性，可根據(jù)實(shí)際工況需求進(jìn)行選擇，具有廣泛的工程應(yīng)用前景。

19、下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.一種具有環(huán)形內(nèi)插管多功能三角格柵水下吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括呈陣列排布的多個(gè)元胞，所述元胞包括具有空腔的三棱柱體，所述三棱柱體的頂板上開設(shè)有開孔，所述開孔內(nèi)嵌有管道，所述管道內(nèi)嵌有支柱。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有環(huán)形內(nèi)插管多功能三角格柵水下吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述三棱柱體的內(nèi)壁上設(shè)置有一層粘彈性材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粘彈性材料內(nèi)襯的亥姆霍茲腔水下吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述粘彈性材料的厚度為1~8?mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有環(huán)形內(nèi)插管多功能三角格柵水下吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述管道與頂板的下表面連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有環(huán)形內(nèi)插管多功能三角格柵水下吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述管道與頂板的下表面通過焊接或膠接連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一具有環(huán)形內(nèi)插管多功能三角格柵水下吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述支柱與三棱柱體的底板上表面連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有環(huán)形內(nèi)插管多功能三角格柵水下吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述支柱與三棱柱體的底板上表面通過焊接或膠接連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有環(huán)形內(nèi)插管多功能三角格柵水下吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述開孔、管道和支柱同軸布置。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有環(huán)形內(nèi)插管多功能三角格柵水下吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述三棱柱體的壁厚為0.5~4?mm，三棱柱體的高度為40~60?mm，三棱柱體的每個(gè)壁面的寬度為40~60?mm。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘彈性材料內(nèi)襯的亥姆霍茲腔水下吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述管道的長(zhǎng)度小于三棱柱體的高度。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種具有環(huán)形內(nèi)插管多功能三角格柵水下吸聲結(jié)構(gòu)，包括呈陣列排布的多個(gè)元胞，所述元胞包括具有空腔的三棱柱體，所述三棱柱體的頂板上開設(shè)有開孔，所述開孔內(nèi)嵌有管道，所述管道內(nèi)嵌有支柱；本發(fā)明可用于制造水下吸聲層，具有優(yōu)秀的水下吸聲能力和承壓能力，通過調(diào)整結(jié)構(gòu)尺寸可以根據(jù)工況需求進(jìn)行選擇，具有廣泛的工程應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：辛鋒先,李明,蔡儲(chǔ)祥,王嘯塵
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10