一种阻抗增强穿孔蜂窝板水下吸声超材料结构.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CN111696503A(43)申请公布日2020.09.22(21)申请号202010485688.2B32B25/04(2006.01)(22)申请日2020.06.01B32B15/20(2006.01)B32B15/095(2006.01)(71)申请人西安交通大学B32B15/06(2006.01)地址710049陕西省西安市咸宁西路28号B32B15/04(2006.01)申请人南京航空航天大学B32B7/12(2006.01)(72)发明人辛锋先卢天健段明宇于晨磊B32B3/26(2006.01)(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任B32B3/12(2006.01)公司61200代理人高博(51)Int.Cl.G10K11/172(2006.01)G10K11/168(2006.01)B32B33/00(2006.01)B32B27/40(2006.01)B32B27/06(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种阻抗增强穿孔蜂窝板水下吸声超材料结构(57)摘要本发明公开了一种阻抗增强穿孔蜂窝板水下吸声超材料结构，蜂窝层芯内间隔设置有多个蜂窝共振腔单元，每个蜂窝共振腔单元内部的侧壁和底面上设置有阻尼内衬层，蜂窝层芯的顶部设置有穿孔上面板，穿孔上面板上对应蜂窝共振腔单元周期性的开有小孔，蜂窝层芯的底部设置有下面板，穿孔上面板、蜂窝层芯和下面板连接形成阻抗增强穿孔蜂窝板水下吸声超材料结构。本发明具有优异的低频宽带吸声性能以及良好的承载性能和轻量化性能。在设计方面具有更多的可调结构参数，可根据实际工况需求进行相应调节，结构简单，易于制造。CN111696503ACN111696503A权利要求书1/1页1.一种阻抗增强穿孔蜂窝板水下吸声超材料结构，其特征在于，包括蜂窝层芯(2)，蜂窝层芯(2)内间隔设置有多个蜂窝共振腔单元，每个蜂窝共振腔单元内部的侧壁和底面上设置有阻尼内衬层(3)，蜂窝层芯(2)的顶部设置有穿孔上面板(1)，穿孔上面板(1)上对应蜂窝共振腔单元周期性的开有小孔，蜂窝层芯(2)的底部设置有下面板(4)，穿孔上面板(1)、蜂窝层芯(2)和下面板(4)连接形成阻抗增强穿孔蜂窝板水下吸声超材料结构。2.根据权利要求1所述的阻抗增强穿孔蜂窝板水下吸声超材料结构，其特征在于，每个小孔对应蜂窝层芯结构中的一个蜂窝共振腔单元，小孔的直径为1.5～5mm。3.根据权利要求1所述的阻抗增强穿孔蜂窝板水下吸声超材料结构，其特征在于，小孔的形状包括圆形，三角形、方形、花瓣形或不规则形。4.根据权利要求1或2或3所述的阻抗增强穿孔蜂窝板水下吸声超材料结构，其特征在于，小孔在穿孔上面板(1)上交替排布。5.根据权利要求1所述的阻抗增强穿孔蜂窝板水下吸声超材料结构，其特征在于，蜂窝层芯(2)的内边长为25～45mm，蜂窝层芯(2)的厚度为25～45mm。6.根据权利要求1或5所述的阻抗增强穿孔蜂窝板水下吸声超材料结构，其特征在于，蜂窝层芯(2)的形状包括方形蜂窝，圆形蜂窝、三角形蜂窝、六方蜂窝或多尺寸多形状的混杂蜂窝。7.根据权利要求1所述的阻抗增强穿孔蜂窝板水下吸声超材料结构，其特征在于，阻尼内衬层(3)的厚度为1～3mm。8.根据权利要求1或7所述的阻抗增强穿孔蜂窝板水下吸声超材料结构，其特征在于，阻尼内衬层(3)采用粘弹性材料制备而成。9.根据权利要求1所述的阻抗增强穿孔蜂窝板水下吸声超材料结构，其特征在于，穿孔上面板(1)采用结构钢制成，厚度为1.5～2.5mm。2CN111696503A说明书1/5页一种阻抗增强穿孔蜂窝板水下吸声超材料结构技术领域[0001]本发明属于声学超材料技术领域，具体涉及一种阻抗增强穿孔蜂窝板水下吸声超材料结构。背景技术[0002]声学超材料是一种人工周期性复合结构，具有不同于天然材料的超常规声学特性，如声聚焦、负折射、单向透射、声隐身等。此外，深亚波长尺度结构对低频声波的完美吸收也是声学超材料的重要特殊性质之一。在空气声学中，通过空间缠绕或层级穿孔的结构设计，可以实现基于亥姆霍兹共振原理的完美吸收。通过具有不同几何参数的多个单元的并行连接，其中一些结构也表现出宽频带吸收能力。但在水声学中，由于水的近似不可压缩性和相对较小的粘性，依赖于空气的粘性能量耗散的超材料将不再适用。此外，在相同频率下，水中的声波波长是空气的4倍以上，这使得通过小尺寸结构实现低频的完全吸收变得更加困难。[0003]传统的水下吸声材料/结构，例如具有周期性排布的空腔的吸声覆盖层、局域共振型声子晶体、阻抗渐变型吸声覆盖层等材料/结构，其基体大多为橡胶或聚氨酯，实际工作时需粘贴在水下装备的钢制外壳上，一方面增加了结构重量