一种薄层低频水声隔声超材料.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113192479A(43)申请公布日2021.07.30(21)申请号202110464415.4(22)申请日2021.04.28(71)申请人中国人民解放军国防科技大学地址410073湖南省长沙市开福区德雅路109号(72)发明人赵宏刚王洋王超曹君晖温激鸿(74)专利代理机构长沙国科天河知识产权代理有限公司43225代理人赵小龙(51)Int.Cl.G10K11/162(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图6页(54)发明名称一种薄层低频水声隔声超材料(57)摘要本发明公开了一种薄层低频水声隔声超材料，包括两个盖板与隔声层，隔声层由呈阵列周期排列的隔声组件组成；隔声组件包括隔声单元与连接单元，隔声单元为中空的矩形柱结构，连接单元的数量为四个且设在隔声单元的四个角部，相邻的两个隔声单元之间通过连接单元相连；隔声单元的长边侧壁与盖板之间的夹角为0°～90°。该超材料能够在声波传播方向上获得更小等效声阻抗，与相同厚度的四方蜂窝结构隔声材料相比，隔声性能大幅提高。该超材料在200Hz‑2000Hz频率范围内平均隔声量大于20dB，而整体厚度仅为20mm。在轻质、薄层约束条件下，该超材料在低频段表现出优良的隔声效果，可应用于水下装备或其他领域的隔声降噪，具有良好的工程应用前景。CN113192479ACN113192479A权利要求书1/2页1.一种薄层低频水声隔声超材料，其特征在于，包括两个盖板以及位于两个所述盖板之间的隔声层；两个所述盖板相互平行，所述隔声层由m×n个呈阵列周期排列的隔声组件组成，其中，m≥1，n≥1；所述隔声组件包括隔声单元与连接单元，所述隔声单元为中空的矩形柱结构，所述连接单元的数量为四个且设在所述隔声单元的四个角部，相邻的两个隔声单元之间通过连接单元相连；所述隔声单元的长边侧壁与所述盖板之间的夹角为0°～90°。2.根据权利要求1所述薄层低频水声隔声超材料，其特征在于，所述连接单元包括延伸部与连接部，所述延伸部的一端与所述隔声单元相连，所述连接部设在所述延伸部的另一端；相邻的两个隔声单元之间通过连接部相连，所述延伸部、所述连接部与所述隔声单元的长边侧壁构成“Z”型结构。3.根据权利要求2所述薄层低频水声隔声超材料，其特征在于，所述隔声单元上长边侧壁的外型面为第一型面，所述隔声单元上短边侧壁的外型面为第二型面；所述延伸部具有第三型面与第四型面，所述第一型面与所述第三型面的一端通过第一过渡型面相连，所述第二型面与所述第四型面的一端通过第二过渡型面相连；所述第一型面与第三型面之间的拓扑夹角为α3，所述第二型面与第四型面之间的夹角为α1，其中，4.根据权利要求3所述薄层低频水声隔声超材料，其特征在于，所述连接部具有依次相连的第五型面、第六型面、第七型面、第八型面与第九型面；所述第五型面与所述第三型面的另一端相连，所述第九型面与所述第四型面的另一端通过第三过渡型面相连；所述第六型面与所述第五型面垂直，所述第七型面与所述第六型面垂直，所述第八型面与所述第七型面垂直；所述第九型面与所述第六型面之间的拓扑夹角为α2，其中，5.根据权利要求4所述薄层低频水声隔声超材料，其特征在于，所述隔声单元上与长边侧壁平行且经过隔声单元轴线的剖面为第一剖面，所述隔声单元上与短边侧壁平行且经过隔声单元轴线的剖面为第二剖面；所述第一剖面与所述第六型面之间的间距为a1，所述第七型面的宽度为a2，所述第五型面的宽度为a3，其中，0≤a3≤0.25mm；所述第二剖面与所述第七型面之间的间距为b1，所述第六型面的长度为b2，所述第八型面的长度为b3，其中，6.根据权利要求5所述薄层低频水声隔声超材料，其特征在于，所述隔声单元上长边侧壁的厚度为a4，所述隔声单元上短边侧壁的厚度为b4，其中，7.根据权利要求1至6所述薄层低频水声隔声超材料，其特征在于，所述盖板的厚度大2CN113192479A权利要求书2/2页于或等于0.1mm。8.根据权利要求1至6所述薄层低频水声隔声超材料，其特征在于，所述盖板与隔声层由金属材料或非金属材料制成，其材料的物理参数为：弹性模量E范围满足0.1GPa≤E≤220GPa，泊松比η范围满足0.2≤η≤0.5，密度ρ范围满足800kg/m3≤ρ≤12000kg/m3。3CN113192479A说明书1/5页一种薄层低频水声隔声超材料技术领域[0001]本发明涉及水下装备振动与噪声控制技术领域，具体是一种薄层低频水声隔声超材料。背景技术[0002]在水下装备表面贴敷隔声材料是能够抑制装备辐射噪声，提高其声隐身性能的一项重要技术。对于隔声材料而言，其隔声机理主要有以下两方面:(1)阻尼耗散隔声。通过材料内部的振动阻尼耗散或者散射声波吸收的方式