[發明專利]一種超低頻抗沖擊超材料隔振裝置

有效

• 申請號: 201610123969.7
• 申請日: 2016-03-04
• 公開（公告）號: CN105650180B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 陳虹;趙志高;游卓;王磊;肖前進;何鵬;張安付;張滿弓;吳濤;王心亮
• 申請（專利權）人: 武漢第二船舶設計研究所
• 主分類號: F16F7/00
• 分類號: F16F7/00;F16F7/12;F16F15/02;F16F15/08
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 仇蕾安,李愛英

技術領域

本發明屬于減振降噪技術領域，特別涉及超材料隔振技術。

背景技術

隨著人們對艙室舒適性要求的提高以及精密儀器設備的廣泛使用，船舶艙室的減振降噪問題越來越受到重視。特別是在精密儀器系統中，能否有效隔離系統在低頻段或超低頻段上的微幅振動，對于提高系統的運行性能極為重要。超材料隔振裝置是利用超材料技術設計得到的隔振器，通過對材料關鍵物理尺寸上進行有序結構設計，使其獲得傳統隔振器所不具備的超低頻抗沖擊的超常物理性質，即能在保持較大承載能力的前提下盡可能地降低剛度，從而實現超低頻隔振。其特點是能利用現有的基材，通過人工設計的方法來控制隔振器的阻抗，從而有效地提高隔振系統超低頻段的隔振效果，這對于降低船舶艙室的低頻段輻射噪聲具有重要意義。

傳統隔振系統大多是采用彈簧或者橡膠制作而成的隔振器，其一般為線性隔振系統。若要降低系統的固有頻率，就要以降低系統的剛度或增大系統的質量為代價，然而在實際的工程設計中，考慮到隔振系統的穩定性，系統的最小剛度和最大質量都是有限值的，因此傳統線性隔振器難以實現超低頻隔振。荷蘭Loggers公司為海軍研制的一種用于艦船輔機的球形橡膠隔振器，其只能實現固有頻率為5～9Hz的低頻隔振性能。此外，在《艦船用隔振器系列型譜》(第一版)中所列出的橡膠隔振器，其主要核心部件均為橡膠，隔振性能完全由橡膠本身決定，因而設計該類型隔振裝置通常要涉及到橡膠材料自身的研發，增加了隔振器的設計難度和周期。而氣囊隔振器工程上可實現較低頻率的隔振，但其正常工作需要額外配備一套輔助裝置，且更低的固有頻率會使得氣囊腔室體積與位移過大而導致位置控制的不穩定，致使氣囊無法正常工作，因此氣囊隔振器也難以實現超低固有頻率的隔振性能。

發明內容

本發明的目的是：提供一種超低頻抗沖擊超材料隔振裝置，不僅能夠實現超低頻隔振性能，而且還能夠通過自身自適應變形而實現抗沖擊性能，解決低頻段的輻射噪聲難以得

到有效控制的問題。

本發明的技術方案是：一種超低頻抗沖擊超材料隔振裝置，它包括：超材料隔振件，下定位蓋，上定位蓋，內限位殼體，外限位殼體，下螺栓組，上螺栓組；

超材料隔振件由多個六邊形的二維單胞結構緊密排列形成多孔平面結構后沿法向拉伸設定距離后得到，其中位于邊界的單元均為二維單胞結構的一半；

下定位蓋左右兩端設有安裝孔，上表面中間位置設有與超材料隔振件底面相配合的“回”形凸臺槽，且在“回”形凸臺槽中心設有方形通孔；

上定位蓋為方形結構，其下表面設有與超材料隔振件頂面外側相配合的凸緣，且正中央設有與下定位蓋方形通孔相配合的方形凸臺，其上表面正中央設有方形凸臺，方形凸臺中心處設有螺紋通孔；

內限位殼體環繞超材料隔振件一周，內限位殼體的頂部與上定位蓋相連，在內限位殼體內表面的中上部位設有兩個以上壓片，壓片能夠插入到超材料隔振件頂部邊界單元的孔穴中；

外限位殼體環繞內限位殼體一周，外限位殼體的底部與下定位蓋相連，在外限位殼體內表面的中下部位設有兩個以上壓片，壓片能夠插入到超材料隔振件底部邊界單元的孔穴中；

超材料隔振件位于上定位蓋和下定位蓋之間，通過上定位蓋下表面的凸緣及下定位蓋上表面的“回”形凸臺槽進行定位，且超材料隔振件的上表面與上定位蓋的下表面膠粘在一起，超材料隔振件的下表面與下定位蓋的上表面膠粘在一起；上定位蓋和下定位蓋二者之間通過中間位置的方形凸臺和方形通孔進行配合。

有益效果:

(1)在上定位蓋和下定位蓋的共同作用下，可以保證超材料隔振件只能夠在垂向上進行運動；在內限位殼體和外限位殼體的共同作用下，可以實現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夠在一定行程范圍內上下運動，同時還可以保證超材料隔振件不會因外力過大而導致“脫膠”現象的發生。

(2)本發明利用超材料技術，對超材料隔振件的關鍵物理尺寸上進行有序結構設計，實現隔振裝置的阻抗和剛度的定量化設計，理論上可以實現任意低的頻率范圍；使得超材料隔振裝置在線彈性變形段能夠承載較大的靜載荷，而在超低頻隔振段能夠實現隔振系統的超低頻隔振效果。

(3)本發明中所設計的超材料隔振裝置具有抗沖擊能力強，能夠提高隔振系統的安全性。當外部施加載荷的大小遠大于隔振裝置的額定載荷時，超材料隔振件中的孔穴在彈性屈曲變形下堆積在一起形成密實區，進入抗沖擊段，使得超材料隔振件的剛度陡然增大而實現自適應保護功能，從而保證隔振裝置不被破壞，確保系統能夠正常工作。本發明中的超材料隔振件不受基材的限制，適應性廣。