[发明专利]一种超低频抗冲击超材料隔振装置

说明书

技术领域

本发明属于减振降噪技术领域，特别涉及超材料隔振技术。

背景技术

随着人们对舱室舒适性要求的提高以及精密仪器设备的广泛使用，船舶舱室的减振降噪问题越来越受到重视。特别是在精密仪器系统中，能否有效隔离系统在低频段或超低频段上的微幅振动，对于提高系统的运行性能极为重要。超材料隔振装置是利用超材料技术设计得到的隔振器，通过对材料关键物理尺寸上进行有序结构设计，使其获得传统隔振器所不具备的超低频抗冲击的超常物理性质，即能在保持较大承载能力的前提下尽可能地降低刚度，从而实现超低频隔振。其特点是能利用现有的基材，通过人工设计的方法来控制隔振器的阻抗，从而有效地提高隔振系统超低频段的隔振效果，这对于降低船舶舱室的低频段辐射噪声具有重要意义。

传统隔振系统大多是采用弹簧或者橡胶制作而成的隔振器，其一般为线性隔振系统。若要降低系统的固有频率，就要以降低系统的刚度或增大系统的质量为代价，然而在实际的工程设计中，考虑到隔振系统的稳定性，系统的最小刚度和最大质量都是有限值的，因此传统线性隔振器难以实现超低频隔振。荷兰Loggers公司为海军研制的一种用于舰船辅机的球形橡胶隔振器，其只能实现固有频率为5～9Hz的低频隔振性能。此外，在《舰船用隔振器系列型谱》(第一版)中所列出的橡胶隔振器，其主要核心部件均为橡胶，隔振性能完全由橡胶本身决定，因而设计该类型隔振装置通常要涉及到橡胶材料自身的研发，增加了隔振器的设计难度和周期。而气囊隔振器工程上可实现较低频率的隔振，但其正常工作需要额外配备一套辅助装置，且更低的固有频率会使得气囊腔室体积与位移过大而导致位置控制的不稳定，致使气囊无法正常工作，因此气囊隔振器也难以实现超低固有频率的隔振性能。

发明内容

本发明的目的是：提供一种超低频抗冲击超材料隔振装置，不仅能够实现超低频隔振性能，而且还能够通过自身自适应变形而实现抗冲击性能，解决低频段的辐射噪声难以得

到有效控制的问题。

本发明的技术方案是：一种超低频抗冲击超材料隔振装置，它包括：超材料隔振件，下定位盖，上定位盖，内限位壳体，外限位壳体，下螺栓组，上螺栓组；

超材料隔振件由多个六边形的二维单胞结构紧密排列形成多孔平面结构后沿法向拉伸设定距离后得到，其中位于边界的单元均为二维单胞结构的一半；

下定位盖左右两端设有安装孔，上表面中间位置设有与超材料隔振件底面相配合的“回”形凸台槽，且在“回”形凸台槽中心设有方形通孔；

上定位盖为方形结构，其下表面设有与超材料隔振件顶面外侧相配合的凸缘，且正中央设有与下定位盖方形通孔相配合的方形凸台，其上表面正中央设有方形凸台，方形凸台中心处设有螺纹通孔；

内限位壳体环绕超材料隔振件一周，内限位壳体的顶部与上定位盖相连，在内限位壳体内表面的中上部位设有两个以上压片，压片能够插入到超材料隔振件顶部边界单元的孔穴中；

外限位壳体环绕内限位壳体一周，外限位壳体的底部与下定位盖相连，在外限位壳体内表面的中下部位设有两个以上压片，压片能够插入到超材料隔振件底部边界单元的孔穴中；

超材料隔振件位于上定位盖和下定位盖之间，通过上定位盖下表面的凸缘及下定位盖上表面的“回”形凸台槽进行定位，且超材料隔振件的上表面与上定位盖的下表面胶粘在一起，超材料隔振件的下表面与下定位盖的上表面胶粘在一起；上定位盖和下定位盖二者之间通过中间位置的方形凸台和方形通孔进行配合。

有益效果:

(1)在上定位盖和下定位盖的共同作用下，可以保证超材料隔振件只能够在垂向上进行运动；在内限位壳体和外限位壳体的共同作用下，可以实现超材料隔振件在垂向上的限位，即超材料隔振件在外力作用下只能够在一定行程范围内上下运动，同时还可以保证超材料隔振件不会因外力过大而导致“脱胶”现象的发生。

(2)本发明利用超材料技术，对超材料隔振件的关键物理尺寸上进行有序结构设计，实现隔振装置的阻抗和刚度的定量化设计，理论上可以实现任意低的频率范围；使得超材料隔振装置在线弹性变形段能够承载较大的静载荷，而在超低频隔振段能够实现隔振系统的超低频隔振效果。

(3)本发明中所设计的超材料隔振装置具有抗冲击能力强，能够提高隔振系统的安全性。当外部施加载荷的大小远大于隔振装置的额定载荷时，超材料隔振件中的孔穴在弹性屈曲变形下堆积在一起形成密实区，进入抗冲击段，使得超材料隔振件的刚度陡然增大而实现自适应保护功能，从而保证隔振装置不被破坏，确保系统能够正常工作。本发明中的超材料隔振件不受基材的限制，适应性广。