[發明專利]充液管道低頻鼓式主被動復合消聲系統

有效

• 申請號: 201610362385.5
• 申請日: 2016-05-26
• 公開（公告）號: CN106090521B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 靳國永;李峰;黃河;許瑋健;陳明飛;繆旭弘;王雪仁
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F16L55/033
• 分類號: F16L55/033
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種消聲系統，具體地說是充液管道消聲系統。

背景技術

充液管道在艦船領域有著廣泛應用，但管路系統的噪聲控制一直是困擾人們的難題。海水管路系統中泵、閥等元器件為主要噪聲源，其噪聲能量主要集中在低、中頻段，這樣就對水管路消聲器提出了寬帶低頻消聲的設計要求。針對波長較大的低頻噪聲，傳統的擴張管和共振腔式消聲器降噪效果有限且結構尺寸大，其安裝受艦船空間的限制；現有的主動消聲設備受壓電陶瓷低頻線性度不高的限制，其低頻降噪效果亦不是很理想。因此現有的充液管道消聲設備還不能達到理想的低頻寬帶消聲。

如一申請公布號為CN104500904A的發明專利“高壓充液管路一體化集成有源消聲器”公開了一種可用于高壓充液管路、基于管狀壓電陶瓷作動器的有源消聲器，主要包括圓筒形外殼，設置于外殼中間的基于管狀壓電陶瓷的作動器，上下游管段內側的傳感器，殼體與作動器管段之間的信號拾取和調理系統、功率放大系統、基于DSP的高速信號處理系統。它主要利用有源消聲來抵消低頻噪聲，但受壓電陶瓷作動器自身性能限制，低頻降噪帶寬不長、降噪效果有限。

發明內容

本發明的目的在于提供使向下游傳播的透射聲能量減少，實現低頻寬帶降噪的充液管道低頻鼓式主被動復合消聲系統。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明充液管道低頻鼓式主被動復合消聲系統，其特征是：包括上游外管封頭、矩形殼體、下游外管封頭、板式膜結構，矩形殼體的兩端分別與上游外管封頭和下游外管封頭相連，板式膜結構位于矩形殼體里并分別與上游外管封頭和下游外管封頭固定，板式膜結構與矩形殼體、上游外管封頭、下游外管封頭構成封閉的背腔，下游外管封頭連接下游管路，上游外管封頭上安裝第一水聽器，下游外管封頭上分別安裝水壓傳感器和以及向背腔填充氣體的壓力平衡裝置，下游管路上安裝第二水聽器。

本發明還可以包括：

1、板式膜結構外部設置主動控制系統，所述主動控制系統包括油殼、頂桿、缸套，缸套安裝在頂桿的外部，頂桿上套有與缸套相配合實現密封氣體的活塞環，頂桿的底端面作用在板式膜結構上，缸套的底端上設置斜切的回油孔，回油孔通過回油管連通油殼。

2、回油管的端部上安裝壓力電磁閥。

3、板式膜結構的彎曲剛度中心部分大于邊緣部分。

本發明的優勢在于：本發明突破了傳統被動消聲結構(穿孔管和共振腔)，利用柔性板式膜結構與封閉背腔形成的鼓式構型對入射聲波產生反射作用達到抗性降噪。充液流動的管路不存在截面突變結構，降低了阻力損失。進一步結合主動控制技術加強板式膜結構的振動以提高波反射，能夠實現從近似零開始的低頻范圍寬帶降噪。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為集成主動控制系統的結構示意圖；

圖3為作動器局部放大示意圖；

圖4為主動消聲流程框圖。

具體實施方式

下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述：

結合圖1-4，本發明的充液管道鼓式復合消聲系統，包括上游外管封頭1，矩形殼體2，下游外管封頭3，內管路板式膜結構7，穿過殼體設置于殼體外部的包含信號拾取及低通濾波、主動控制器、功率放大器、作動器的集成主動控制系統5，下游外管封頭的壓力平衡裝置10，配套的測量裝置水聽器6、9、水壓傳感器8。所述板式膜結構7與上游外管封頭1、下游外管封頭3采用螺栓11法蘭密封連接，與矩形殼體2和外管封頭1、3構成封閉的背腔。

本發明的充液管道鼓式復合消聲系統，在下游外管封頭3處安裝壓力平衡裝置10，相應在下游管段處安裝水壓傳感器8。所述壓力平衡裝置10向封閉背腔優選地填充空氣，保證內管路充液壓力與背腔靜壓基本平衡，減少板式膜結構的振動阻力。

本發明的充液管道鼓式復合消聲系統，入射聲波由剛性壁面的管路傳播到柔性板式膜結構7時，入射聲波作為脈動壓力負載作用在板式膜結構7上而激起板式膜片的橫向振動，膜片的振動會向兩側(管道內部和封閉背腔內部)輻射聲波，同時輻射聲波又作為脈動壓力載荷作用在振動的膜片兩側，這將導致膜片的振動與其兩側的聲場完全耦合在一起，形成鼓式構型的消聲結構。所述輻射聲波即認為是入射聲波的在柔性板式膜結構7處的反射聲波,使其與入射波干涉疊加而達到降噪目的。