[发明专利]一种局域共振声学覆盖层

说明书

本发明公开了一种局域共振声学覆盖层，凹孔蜂窝基体可隔声降噪，内部分布式嵌入局域共振单元，其单元共振频率可控制，同时分布式的嵌入方式可设计，从而满足覆盖层具有良好的降噪效果，特别是对于特定外激频率的声波。对提高水下结构的声隐身能力和减振降噪具有重要作用。

技术领域

本发明涉及覆盖层领域，具体为一种局域共振声学覆盖层。

背景技术

舰船作为重要的海上战斗力已成为各国军事发展的主要组成。水下探测主要依靠探测声场的变化。因此，降低自身的辐射噪声和声反射特性就成为水下结构声隐身的主要措施。声学覆盖层作为水下运动体最外侧的声学防护层，通常具有吸声、隔声、抑振或抗冲击等功能，是目前唯一能够同时有效对抗主、被动探测的关键技术。

声学覆盖层通常是含有各种空腔结构如球形、圆柱形空腔，的黏弹性复合结构，这类声学覆盖层主要以吸收探测声波为主，同时兼具其它如隔声、减振性能。水平排列凹孔蜂窝并在空腔内分布式嵌入局域共振单元的局域共振声学覆盖层具有优良的的隔声和耐冲击等特点，不仅可以很好地降低自身噪声向外辐射，还能一定程度上提高水下结构物对瞬时冲击条件下的安全性能。与传统的球形、圆柱形覆盖层相比，局域共振声学覆盖层对特定的外激频率的声波具有独特的降噪功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种局域共振声学覆盖层，以满足覆盖层具有良好的降噪效果，特别是对于特定外激频率的声波。对提高水下结构的声隐身能力和减振降噪具有重要作用，以克服现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种局域共振声学覆盖层，其特征在于：包括凹孔蜂窝橡胶基体，在凹孔蜂窝橡胶基体的空腔内分布式地嵌入了局域共振单元，在凹孔蜂窝橡胶基体上表面设置覆盖层上包覆表面，在凹孔蜂窝橡胶基体下表面设置覆盖层下包覆表面。

优选的，所述凹孔蜂窝橡胶基体为具体负泊松比的凹孔蜂窝结构，该凹孔蜂窝橡胶基体的蜂窝空腔的中心线与弹性波或声波传播方向相垂直。

优选的，凹孔蜂窝橡胶基体为具有超弹性的橡胶材料，局域共振单元包括阻尼材料如软橡胶或弹性泡沫的阻尼材料和如合金钢或铁制成的金属振子。

优选的，由阻尼和振子组成的局域共振单元的固有共振频率可控制。

优选的，该覆盖层上包覆表面由耐高温、耐腐蚀的高分子树脂制成。

优选的，该覆盖层下包覆表面由粘接性能好耐变形的强力胶制成。

本发明隔离耗散振动弹性波或声波能量的机理简述如下：

（1）由于覆盖层中有大量的凹孔蜂窝空腔，空腔中的空气阻抗与覆盖层的基体材料阻抗相差很大，阻抗失配效应导致弹性波或声波在传播过程中有一部分被隔离掉；

（2）弹性波或声波传播到蜂窝空腔结构的转角处，由于结构的不连续性导致弹性波或声波产生反射，不断的反射增加了它们在覆盖层中的传播路径，这就意味着消耗更多的振动或声波能量；

（3）当外激频率与局域共振单元的共振频率吻合或接近时，结构中的弹性波能被阻断导致无法传播；

本发明中由于包含凹孔蜂窝空腔结构和局域共振单元，与传统声学覆盖层相比，其具有更好的声波和弹性波耗散能力，特别是共振频率可设计的局域共振单元对于特定外激频率的声波降噪性能优良。

本发明的优点是加工简单便于敷设，设计灵活，可根据要求设计出不同频宽的覆盖层。

附图说明

图1为本发明局域共振声学覆盖层三维示意图；

图2为覆盖层横截面示意图；

图3为本发明局域共振声学覆盖层分解装配示意图；

图4为覆盖层敷设于舰船表面示意图。