一种立体折叠型水下吸声超材料结构制造技术

本发明专利技术公开了一种立体折叠型水下吸声超材料结构，包括穿孔面板，穿孔面板下方设置有壁板，壁板组成了立体折叠型背腔通道，穿孔面板的穿孔对应了立体折叠型背腔通道的截面中心，壁板上固定有一层阻尼内衬层。穿孔面板、壁板和阻尼内衬层连接形成立体折叠型水下吸声超材料结构。本发明专利技术具有优异的宽带低频吸声性能以及超薄的亚波长结构尺寸。在设计方面具有更多的可调结构参数，可根据实际工况需求进行相应调节，结构简单，易于制造。易于制造。易于制造。

【技术实现步骤摘要】
一种立体折叠型水下吸声超材料结构


[0001]本专利技术属于声学超材料
，具体涉及一种立体折叠型水下吸声超材料结构。

技术介绍

[0002]随着我国海洋事业的不断发展，对水下装备的吸声性能提出了更高的要求。传统的水下吸声材料或结构，包括多孔水下吸声材料、微粒填充型水下吸声材料、局域共振型水下吸声材料及多孔水下吸声材料等，虽然在中高频段有优良的吸声性能，但其在低频段的吸声性能较差，且结构体积较大，与声波波长相当。相比传统吸声材料，近年来兴起的水声吸声超材料，包括局域共振水声吸声超材料和非共振型水声吸声超材料，有更好的声学性能。局域共振水声吸声超材料能将结构的共振吸声频率降低两个数量级，但当频率低于500Hz时，其低频吸声性能较差。非共振型水声吸声超材料能实现较宽频带上的高效吸声，但其低频段吸声性能仍不足。
[0003]综合来看，上述结构在水下普遍存在低频吸声性能不佳、结构厚度大的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种立体折叠型水下吸声超材料结构，解决传统水下吸声结构在普遍存在低频吸声性能不佳、结构厚度大的问题。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种立体折叠型水下吸声超材料结构，包括立体折叠型的背腔通道，背腔通道的一侧阵列设置在穿孔面板上，另一侧固定在需要声学处理的水下装备上，每个背腔通道内设置有对应的阻尼内衬层，穿孔面板上对应背腔通道的截面中心处设置有穿孔。
[0007]具体的，背腔通道为长方体结构，包括壁板，两个壁板高低交叉布置形成四个相互连通的通道，两个壁板的四周设置有侧板。
[0008]进一步的，背腔通道的截面长度为5～30mm，宽度为5～30mm。
[0009]进一步的，壁板的厚度为1～2mm。
[0010]具体的，背腔通道的总高度为20～100mm。
[0011]具体的，穿孔的直径为1～5mm。
[0012]具体的，穿孔的形状为圆形，三角形、方形、花瓣形或不规则形。
[0013]具体的，阻尼内衬层的厚度为1～7mm。
[0014]具体的，阻尼内衬层采用粘弹性材料制备而成。
[0015]具体的，穿孔面板的厚度为0.2～4mm。
[0016]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0017]本专利技术一种立体折叠型水下吸声超材料结构，通过焊接或胶接穿孔面板、壁板，形成立体折叠型背腔通道，并在立体折叠型背腔通道的四周侧壁上粘贴阻尼内衬层，改善了
结构的声阻抗特性，提高了结构的低频吸声性能。立体折叠型背腔通道的设计能在不降低低频吸声性能的前提下，减小结构的厚度，保证了结构的亚波长尺度的超薄特性，解决了传统水下吸声结构在普遍存在低频吸声性能不佳、结构过厚的问题，穿孔面板的穿孔对应了立体折叠型背腔通道的截面中心，每个穿孔都对应有一个结构单元，声波能通道穿孔进入背腔通道，进而实现吸声。
[0018]进一步的，壁板的壁厚为1～2mm，壁板组成的立体折叠型背腔通道的截面的长度为5～30mm，宽度为5～30mm，立体折叠型背腔通道的总高度为20～100mm，通过调节立体折叠型背腔通道的尺寸能够调节结构的峰值吸声频率。
[0019]进一步的，阻尼内衬层固定于壁板上，采用粘弹性材料制备而成，厚度为1～7mm，阻尼内衬层的厚度决定了额外增加的声阻和声容的大小，对结构的声阻抗特性会产生影响，通过合理设计可以实现特定频率的优异吸声效果。
[0020]进一步的，穿孔面板采用结构钢制成，厚度为0.2～4mm，穿孔面板的厚度决定了穿孔的高度，控制着结构的共振吸声特性。
[0021]进一步的，穿孔的形状包括圆形，三角形、方形、花瓣形或不规则形，穿孔在穿孔面板上交替排布，穿孔的直径为1～5mm，通过调节穿孔的孔径、形状，能够调节结构的吸声性能。
[0022]综上所述，本专利技术具有优异的低频吸声性能以及深亚波长结构尺寸。在设计方面具有更多的可调结构参数，可根据实际工况需求进行相应调节，结构简单，易于制造。
[0023]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0024]图1为本专利技术水下吸声超材料的示意图；
[0025]图2为本专利技术结构单元的分解图；
[0026]图3为本专利技术三个实施例在10～1500Hz内的吸声系数示意图。
[0027]其中：1.穿孔面板；2.壁板；3.阻尼内衬层。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0030]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0031]应当理解，在本专利技术说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本专利技术。如在本专利技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
[0032]还应当进一步理解，在本专利技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0033]在附图中示出了根据本专利技术公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0034]本专利技术提供了一种立体折叠型水下吸声超材料结构，通过焊接或胶接穿孔面板、壁板，形成立体折叠型背腔通道，并在立体折叠型背腔通道的四周侧壁上粘贴阻尼内衬层，改善了结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种立体折叠型水下吸声超材料结构，其特征在于，包括立体折叠型的背腔通道，背腔通道的一侧阵列设置在穿孔面板(1)上，另一侧固定在需要声学处理的水下装备上，每个背腔通道内设置有对应的阻尼内衬层(3)，穿孔面板(1)上对应背腔通道的截面中心处设置有穿孔。2.根据权利要求1所述的立体折叠型水下吸声超材料结构，其特征在于，背腔通道为长方体结构，包括壁板(2)，两个壁板(2)高低交叉布置形成四个相互连通的通道，两个壁板(2)的四周设置有侧板。3.根据权利要求2所述的立体折叠型水下吸声超材料结构，其特征在于，背腔通道的截面长度为5～30mm，宽度为5～30mm。4.根据权利要求2所述的立体折叠型水下吸声超材料结构，其特征在于，壁板(2)的厚度为1～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛锋先，周鑫栋，王啸尘，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：