[發明專利]基于波型轉換的曲梁結構周期浮筏

無效

• 申請號: 201210215097.9
• 申請日: 2012-06-26
• 公開（公告）號: CN102748423A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 黃修長;徐時吟;華宏星;張志誼
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F16F15/02
• 分類號: F16F15/02;B63G8/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

技術領域

本發明涉及一種用于艦船和潛艇的減振、降噪裝置，更具體的說，涉及一種基于曲梁結構波型轉換和周期結構阻帶特征的浮筏隔振裝置。

背景技術

潛艇作為海軍裝備的一個重要門類，由于其良好的隱蔽性、機動性、突擊性，可以出色完成戰略威懾和戰術對抗的任務，因而備受各國海軍青睞。隱蔽性是決定其生存和突擊能力的主要因素。特別是，隨著聲納系統趨于低頻﹑大功率的方向發展，其作用距離越來越遠；而且隨著電子技術和信號處理技術的迅猛發展，聲納系統對水下目標的識別和跟蹤能力大大提高；這樣，只有盡量降低潛艇的水下聲輻射，才有可能提高其隱蔽性，同時擴大其聲納探索距離，這對于提高潛艇的生存能力和作戰能力是至關重要的。

潛艇的隱蔽性的關鍵技術指標是潛艇噪聲。潛艇噪聲分為機械噪聲、螺旋槳噪聲和水動力噪聲等三大噪聲源，其主要噪聲源特性為強線譜和弱連續譜的疊加。機械噪聲本質上為純頻噪聲，其頻譜為線譜，頻率范圍是10Hz～1000Hz，主要包括主、輔機運轉，管道噪聲和空氣噪聲。試驗表明，潛艇在電力推進工況下，低速航行時的噪聲主要來自機械噪聲，約占總輻射噪聲級的70%左右，主要來源于潛艇內部的主、輔機和軸系的運轉通過浮筏、基座傳遞并激勵殼體，引起殼體振動并向周圍水介質中輻射噪聲。作為減振/隔振平臺，浮筏是目前對機械設備振動進行集中隔離的最好途徑。浮筏隔振裝置是將整艙內所有的機械設備彈性或剛性安裝在一個公共的浮筏筏體上，筏體彈性支撐或懸掛在殼體結構上，通過機械絕緣和減振的方法來減小機械振動，從而降低潛艇的輻射噪聲。針對潛艇和艦船上的機組設備的浮筏隔振裝置，由于受到質量約束和尺寸約束等原因，需要在小質量小尺寸下實現盡量大的振動衰減。目前的浮筏隔振裝置主要由平板焊接而成，按照結構形式分，主要有平板箱型浮筏，V型浮筏和復雜V型浮筏。這些浮筏沒有充分利用浮筏中各個子結構之間的衰減機制，質量和剛度分布不合理，無法形成寬頻帶的振動衰減。

發明內容

本發明針對上述現有技術中存在的技術問題，提供一種基于波型轉換的曲梁結構周期浮筏，該浮筏裝置綜合應用了周期結構產生的阻帶通帶機制和曲梁所具有的彎曲波和縱波耦合、波型轉換的機理，使得浮筏裝置中的質量和剛度參數優化分布，增加了浮筏裝置中的振動衰減效果，使其隔振性能得到顯著提高。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種基于波型轉換的曲梁結構周期浮筏，主要由上面板、中間的多個曲梁周期結構以及下面板構成，多個曲梁周期結構并排設置在所述面板的長度和寬度方向上，在長度和寬度方向形成周期性；在所述面板的厚度方向上，曲梁周期結構是由多層小面板-曲梁組成的周期結構，振動沿著該厚度方向經曲梁進行傳播時，會發生波的傳遞和轉換，并形成周期結構的阻帶特征，使得振動得到極大的衰減；所述各個曲梁周期結構的小面板與上、下面板相連。

所述上、下面板在各個曲梁周期結構之間焊接有加強筋，以阻擋振動沿著上、下面板面內的傳遞。

所述小面板上設有橡膠墊，用以調整小面板與上、下面板的距離，并起到減振作用。

所述橡膠墊的厚度為2～3mm。

所述曲梁的彎曲角度可以是120°～240°之間的任意角度。

所述小面板是各種形狀的質量塊。

所述曲梁和小面板的材料可以是金屬材料、金屬-橡膠-金屬或金屬-多孔金屬-金屬組成的三明治材料。

所述曲梁和小面板之間可以采用螺栓連接，也可以采用焊接。

從波的傳播理論可知，彈性波在周期性結構中傳播時會形成特殊的阻帶和通帶結構。當彈性波的頻率處于阻帶范圍內時，彈性波及振動是不允許傳播的。利用這個機理，將浮筏裝置設計成沿著振動傳播方向的多層周期結構，可以得到具有寬頻段隔振效果的隔振結構。

通過對曲梁的研究表明，曲梁具有徑向剛度和切向剛度耦合及波型轉換的特性，較易傳播的彎曲波在經過曲梁之后會轉化成不易傳播的縱波，并且在曲梁與其他結構的結合處，會形成反射機制，使得各種波被反射而不傳遞。在設計周期結構時，利用曲梁作為彈性元件來傳遞載荷，這樣可以增加衰減。并且由于彎曲變形和徑向變形共同提供靜剛度和動剛度，可以實現較低頻段內的寬頻帶隙，增加浮筏隔振裝置的低頻段隔振性能和寬頻帶的隔振性能。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2（a）～圖2（c）是本發明分別沿A-A、B-B、C-C三個方向上的的剖面圖；

圖3是上、下面板的結構示意圖；

圖4（a）、圖4（b）分別是曲梁周期結構的曲梁和小面板的結構示意圖。