【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于减振降噪领域，具体涉及一种基于声学黑洞效应的楔形卷簧减振结构及其制作方法。
技术介绍
1、随着社会的发展和科技的进步，大型动力设备正常工作产生较大的振动和辐射噪声需要进行减振降噪处理。振动是结构中由于边界的多次反射产生的驻波,噪声是结构振动向空气中辐射的波动能量，因此，对结构中的波动行为进行操控是实现结构减振降噪的一种有效手段。传统的舰船舱室地板、壳体以及动力设备支撑筏架节采用双层板结构，传统的结构两层板之间通常采用肋板连接，不仅笨重而且减振效果差，因此传统的减振技术已经不能满足相关设备的极高的减振需求。
2、声学黑洞效应的实质，即是通过结构自身阻抗的改变，使得弯曲波在结构中传播时的相速度和群速度发生变化，从而在结构局部区域实现弯曲波的汇聚。目前实现声学黑洞效应的主要方式是将结构的厚度按照一定的幂律函数进行裁剪，利用弯曲波在变厚度结构中的传播特性，当结构厚度按一定幂函数减小时，弯曲波的相速度和群速度也相应的减小。理想情况下，当结构边缘厚度减小为零时，结构中的波速可减小到零，此时波不会发生反射，所有的波动能量都集中在结构的边缘位置。在黑洞边缘位置粘贴阻尼层或阻尼材料，可以达到高效的能量吸收或减振降噪的目的。传统声学黑洞结构通过对被控对象剪裁来实现减振降噪目的，这样不可避免地降低了结构的刚度和强度，在一些关键结构设计中不能适用。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于声学黑洞效应的楔形卷簧减振结构及其制作方法，将能量向楔形卷簧元件的中
2、实现本专利技术目的的具体技术方案为：
3、一种基于声学黑洞效应的楔形卷簧减振结构，包括上面板、下面板和楔形卷簧元件；
4、所述上面板和下面板之间设置多个楔形卷簧元件。
5、进一步的，所述楔形卷簧元件包括外套筒、楔形卷簧、液体阻尼、黏弹性阻尼材料和封板；
6、所述楔形卷簧同轴套装在所述外套筒内部，所述外套筒通过封板密封；
7、所述楔形卷簧的间隙中填满液体阻尼，封板和楔形卷簧之间填充黏弹性阻尼材料。
8、进一步的，所述楔形卷簧由楔形薄片绕高度方向螺旋卷曲而成。
9、进一步的，所述楔形薄片的形状上下对称，其高度延水平方向渐减：
10、
11、其中，h(x)表示楔形薄片的高度随水平x轴的坐标变化而变化，x2为设置的楔形薄片长度，x1为楔形薄片声学黑洞部分起始长度，ε、m为楔形薄片的楔形参数，m≥2。
12、进一步的，所述楔形卷簧的外壁与外套筒的内壁中心处固连，同时与外套筒的顶面和底面均保持一定距离。
13、进一步的，所述楔形卷簧元件的外径为d，其在上面板和下面板之间均匀阵列设置，各个楔形卷簧元件之间的横纵间距相等，间距设置为楔形卷簧元件的外径d的0.5倍至2倍之间。
14、进一步的，所述液体阻尼采用减振器油，所述黏弹性阻尼材料采用丁基橡胶。
15、进一步的，所述封板为漏斗形薄壳体，包括上封板和下封板，分别设置在楔形卷簧的顶部和底部。
16、本专利技术还提供一种上述基于声学黑洞效应的楔形卷簧减振结构的制作方法，包括以下步骤：
17、步骤1、根据所需减振的频率确定楔形薄片的尺寸，将楔形薄片绕高度方向螺旋卷曲形成楔形卷簧，使上下呈现阶梯状漏斗形凹弧面；
18、步骤2、将楔形卷簧的最外圈与外套筒内壁连接固定，在楔形卷簧的阶梯状漏斗形凹弧面的中心区域通过胶粘或者硫化的方式填充黏弹性阻尼材料，在楔形卷簧的间隙中填满液体阻尼，并使用封板将楔形卷簧元件的底部和顶部封装；
19、步骤3、在上面板和下面板之间阵列布置若干楔形卷簧元件，并按照自下而上的顺序将下面板、楔形卷簧元件和上面板固定。
20、相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：
21、(1)本专利技术的楔形卷簧元件利用声学黑洞的聚波效应将能量向楔形卷簧元件的中心聚集，一方面通过阻尼材料将振动能量转化为热能耗散；另一方面在结构间隙中注入液体阻尼，结合卷簧的结构特点，可以利用卷簧自身结构摩擦在振动传递过程中消耗能量；
22、(2)与传统的减振结构相比，本专利技术可以通过楔形卷簧的尺寸、数量等参数，实现指定频率的减振，特别是在低频段能够形成较宽的减振带隙，打破了传统减振结构的单频带、窄频带的局限，同时具有良好的低频减振效果；
23、(3)与传统声学黑洞结构相比，本专利技术的楔形卷簧结构对于非完美声学黑洞的截断边缘反射问题给出了“摩擦耗能”与“振动能转变为热能耗散”并行的能量耗散的方法。
24、下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。
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1.一种基于声学黑洞效应的楔形卷簧减振结构，其特征在于，包括上面板(1)、下面板(2)和楔形卷簧元件(3)；
2.根据权利要求1所述的基于声学黑洞效应的楔形卷簧减振结构，其特征在于，所述楔形卷簧元件(3)包括外套筒(3-1)、楔形卷簧(3-2)、液体阻尼(3-3)、黏弹性阻尼材料(3-4)和封板(3-5)；
3.根据权利要求2所述的基于声学黑洞效应的楔形卷簧减振结构，其特征在于，所述楔形卷簧(3-2)由楔形薄片绕高度方向螺旋卷曲而成。
4.根据权利要求3所述的基于声学黑洞效应的楔形卷簧减振结构，其特征在于，所述楔形薄片的形状上下对称，其高度延水平方向渐减：
5.根据权利要求2所述的基于声学黑洞效应的楔形卷簧减振结构，其特征在于，所述楔形卷簧(3-2)的外壁与外套筒(3-1)的内壁中心处固连，同时与外套筒(3-1)的顶面和底面均保持一定距离。
6.根据权利要求1所述的基于声学黑洞效应的楔形卷簧减振结构，其特征在于，所述楔形卷簧元件(3)的外径为D，其在上面板(1)和下面板(2)之间均匀阵列设置，各个楔形卷簧元件(3)之间的
7.根据权利要求2所述的基于声学黑洞效应的楔形卷簧减振结构，其特征在于，所述液体阻尼(3-3)采用减振器油，所述黏弹性阻尼材料(3-4)采用丁基橡胶。
8.根据权利要求2所述的基于声学黑洞效应的楔形卷簧减振结构，其特征在于，所述封板(3-5)为漏斗形薄壳体，包括上封板(3-5-1)和下封板(3-5-2)，分别设置在楔形卷簧(3-2)的顶部和底部。
9.根据权利要求1-8任意一项所述楔形卷簧减振结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的楔形卷簧减振结构的制作方法，其特征在于，所述步骤1中根据所需减振的频率确定楔形薄片的尺寸的过程为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于声学黑洞效应的楔形卷簧减振结构，其特征在于，包括上面板(1)、下面板(2)和楔形卷簧元件(3)；
2.根据权利要求1所述的基于声学黑洞效应的楔形卷簧减振结构，其特征在于，所述楔形卷簧元件(3)包括外套筒(3-1)、楔形卷簧(3-2)、液体阻尼(3-3)、黏弹性阻尼材料(3-4)和封板(3-5)；
3.根据权利要求2所述的基于声学黑洞效应的楔形卷簧减振结构，其特征在于，所述楔形卷簧(3-2)由楔形薄片绕高度方向螺旋卷曲而成。
4.根据权利要求3所述的基于声学黑洞效应的楔形卷簧减振结构，其特征在于，所述楔形薄片的形状上下对称，其高度延水平方向渐减：
5.根据权利要求2所述的基于声学黑洞效应的楔形卷簧减振结构，其特征在于，所述楔形卷簧(3-2)的外壁与外套筒(3-1)的内壁中心处固连，同时与外套筒(3-1)的顶面和底面均保持一定距离。
6.根据权利要求1所述的基于声...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，罗贤成，马正刚，丁雷，赵珂，万海峰，杨慧莹，姚洁，梁源辉，徐利娟，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一六研究所，
类型：发明
国别省市：
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