【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及吸声降噪设备领域，具体涉及一种水下低频宽带吸声的装置，尤其涉及一种含有空腔涡状分布复合结构的吸声覆盖层。
技术介绍
1、水下低频宽带强吸声、高阻尼去耦材料对于水下航行器的隐蔽性至关重要。近几十年来，在水下航行器表面贴覆声学覆盖层逐渐发展成为水下消声的有效手段，覆盖层的作用包括降低目标强度和抑制辐射噪声。不同于空气声学，水下的低热黏性和复杂的海洋环境对水下声学覆盖层提出了更为苛刻的要求。
2、吸声问题的本质是如何将弹性能高效地转化为热能或其他形式能量，一般的典型模型由含有周期性分布内孔的橡胶涂层组成。嵌入聚合物黏弹性材料中的不同形状的腔体设计一直是研究的重点，如球形、盘形和锥形空腔。然而，内部仅含有单一空腔的声学覆盖层吸收带宽较窄，但具有材料厚度限制的宽带吸声对于水下声学覆盖层是必要的。解决这个问题的一个方法是使用嵌有多个混合尺寸空腔的橡胶基体，通过重叠每个单腔的吸收带，从而加宽吸收频谱的总带宽。但如何设计出兼顾低频、宽带、高效吸收且能耐一定静水压力的吸声覆盖层仍是目前研究的热点。
3、因此，针对空腔谐振型吸声覆盖层低频大波谷、窄带吸声的局限性，以圆柱腔型吸声覆盖层为研究对象，提出一种水下复合结构吸声覆盖层，是本专利技术亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供的一种含有空腔涡状分布复合结构的吸声覆盖层，解决了低频宽带高吸声性能及耐静水压力的技术难题。
2、为了实现上述技术目的，本专利技术主要采用
3、一种含有空腔涡状分布复合结构的吸声覆盖层，包括，
4、基层：所述基层与水下航行器的壳体表面相贴合；
5、吸声层：位于所述基层表面上方，设置为空腔结构；
6、圆柱形散射体：位于所述吸声层内基层的上方，沿涡状线由内至外非等高分布，且每个圆柱形散射体由圆柱空腔构成。
7、在本专利技术的较佳实施方式中，所述吸声覆盖层还包括金属环壁，所述金属环壁分布在所述圆柱形散射体外部，并居中布置在吸声层内基层的上方，与所述吸声层上下表面相互平行，且吸声层、圆柱形散射体和金属环壁形成一体结构。
8、进一步的，所述金属环壁包括位于所述圆柱形散射体外部的环形壁及位于所述环形壁外部的双层矩形壁，所述环形壁和矩形壁等高设置。
9、更进一步的，所述金属环壁材料为钢材料。
10、在本专利技术的较佳实施方式中，相邻所述圆柱形散射体沿涡状线切线方向之间的夹角为34°。
11、进一步的，所述圆柱形散射体的直径为4mm，且沿涡状线由内至外分布的圆柱形散射体高度分别为10、11、12、13、14、15、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18、20、22、23.5、28、29、30、31、32、34、35、36、38、39、39.5、41mm，涡状线以起始半径6mm，螺距12mm，圈数2.6为基础绘制。
12、在本专利技术的较佳实施方式中，所述吸声层材料为丁基橡胶或聚氨基甲酸酯，所述圆柱形散射体材料为钢材料或锌材料，所述基层材料为钢材料。
13、进一步的，所述钢材料密度为7800kg/m 3，杨氏模量为210gpa，泊松比为0.3。
14、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
15、1、所述吸声层基于不同大小尺度空腔的谐振频率不同，改变空腔的空间位置分布，利用涡状线可参数化设计便于后续设计改进的特点，在水平面内将空腔沿涡状线布置，使其整体呈现出由内至外步步螺旋升高的形式，结合内嵌金属环壁和空腔的组合方式，两个结构协同耦合，有效改善了空腔型覆盖层吸声系数曲线中的中、低频波谷。
16、2、通过不同结构之间的协同耦合，合理设计使得吸声系数在不同频段上相互弥补，进而达到拓展吸声带宽的目的。同时，结构中金属环壁的存在使得覆盖层具有较高的耐静水压能力，结构在0～2.5mpa静压下，频率在1 000hz以上吸声系数都保持在0.8以上；
17、3、本专利技术的吸声覆盖层其吸声系数仿真计算结果在660hz～15khz频段内超过0.8，平均吸声系数达0.94以上，并且在898～4500hz范围内的吸声系数接近1，可认为是完美吸声，实现了小尺度结构对长波长声波的控制；
18、4、本专利技术所述吸声覆盖层结构简单、材料易获得，与橡胶混合成型工艺简单，加工方便、成本低；
19、5、通过改变吸声层内嵌散射体的材料、几何尺寸及形状等参数可以改变吸声性能，改变金属环壁的材料与厚度可以改变整体结构的力学性能，适应不同场合下的要求。
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1.一种含有空腔涡状分布复合结构的吸声覆盖层，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的含有空腔涡状分布复合结构的吸声覆盖层，其特征在于，所述吸声覆盖层还包括金属环壁，所述金属环壁分布在所述圆柱形散射体外部，并居中布置在吸声层内基层的上方，与所述吸声层上下表面相互平行，且吸声层、圆柱形散射体和金属环壁形成一体结构。
3.根据权利要求2所述的含有空腔涡状分布复合结构的吸声覆盖层，其特征在于，所述金属环壁包括位于所述圆柱形散射体外部的环形壁及位于所述环形壁外部的双层矩形壁，所述环形壁和矩形壁等高设置。
4.根据权利要求3所述的含有空腔涡状分布复合结构的吸声覆盖层，其特征在于，所述金属环壁材料为钢材料。
5.根据权利要求1所述的含有空腔涡状分布复合结构的吸声覆盖层，其特征在于，相邻所述圆柱形散射体沿涡状线切线方向之间的夹角为34°。
6.根据权利要求5所述的含有空腔涡状分布复合结构的吸声覆盖层，其特征在于，所述圆柱形散射体的直径为4mm，且沿涡状线由内至外分布的圆柱形散射体高度分别为10、11、12、13、14、15、15、
7.根据权利要求1所述的含有空腔涡状分布复合结构的吸声覆盖层，其特征在于，所述吸声层材料为丁基橡胶或聚氨基甲酸酯，所述圆柱形散射体材料为钢材料或锌材料，所述基层材料为钢材料。
8.根据权利要求4或7所述的含有空腔涡状分布复合结构的吸声覆盖层，其特征在于，所述钢材料密度为7800kg/m 3，杨氏模量为210GPa，泊松比为0.3。
...【技术特征摘要】
1.一种含有空腔涡状分布复合结构的吸声覆盖层，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的含有空腔涡状分布复合结构的吸声覆盖层，其特征在于，所述吸声覆盖层还包括金属环壁，所述金属环壁分布在所述圆柱形散射体外部，并居中布置在吸声层内基层的上方，与所述吸声层上下表面相互平行，且吸声层、圆柱形散射体和金属环壁形成一体结构。
3.根据权利要求2所述的含有空腔涡状分布复合结构的吸声覆盖层，其特征在于，所述金属环壁包括位于所述圆柱形散射体外部的环形壁及位于所述环形壁外部的双层矩形壁，所述环形壁和矩形壁等高设置。
4.根据权利要求3所述的含有空腔涡状分布复合结构的吸声覆盖层，其特征在于，所述金属环壁材料为钢材料。
5.根据权利要求1所述的含有空腔涡状分布复合结构的吸声覆盖层，其特征在于，相邻所述圆柱形散射体沿涡状线切线方向之间的夹角为34°...
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