[发明专利]一种阻尼内衬双层蜂窝穿孔板水下吸声超材料结构

说明书

本发明公开了一种阻尼内衬双层蜂窝穿孔板水下吸声超材料结构，从上至下包括依次连接的穿孔上面板、第一层蜂窝层芯、夹层穿孔面板、第二层蜂窝层芯和下面板，第一层蜂窝层芯和第二层蜂窝层芯内均设置有多个蜂窝共振腔单元，穿孔上面板上对应第一层蜂窝层芯结构的每个蜂窝共振腔单元周期性开设有第一孔，夹层穿孔面板上对应第二层蜂窝层芯的每个蜂窝共振腔单元周期性开设有第二孔；第一层蜂窝层芯的每一个蜂窝共振腔单元内设置有第一阻尼内衬层，第二层蜂窝层芯的每一个蜂窝共振腔单元内设置有第二阻尼内衬层。本发明具有优异的低频吸声性能以及良好的承载性能和轻量化性能，可根据实际工况需求进行相应调节，结构简单，易于制造。

技术领域

本发明属于声学超材料技术领域，具体涉及一种阻尼内衬双层蜂窝穿孔板水下吸声超材料结构。

背景技术

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，通过空间缠绕或双层穿孔的结构设计，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。

而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，另一方面承载性能较差，在深水载荷作用下易发生变形，从而削弱其吸声性能。综合来看，上述结构普遍存在低频吸声性能不佳、质量较重、承载性能差的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种阻尼内衬双层蜂窝穿孔板水下吸声超材料结构，解决传统水下吸声结构在普遍存在低频吸声性能不佳、质量较重、承载性能差的问题。

本发明采用以下技术方案：

一种阻尼内衬双层蜂窝穿孔板水下吸声超材料结构，从上至下包括依次连接的穿孔上面板、第一层蜂窝层芯、夹层穿孔面板、第二层蜂窝层芯和下面板，第一层蜂窝层芯和第二层蜂窝层芯内均设置有多个蜂窝共振腔单元，穿孔上面板上对应第一层蜂窝层芯结构的每个蜂窝共振腔单元周期性开设有第一孔，夹层穿孔面板上对应第二层蜂窝层芯的每个蜂窝共振腔单元周期性开设有第二孔；第一层蜂窝层芯的每一个蜂窝共振腔单元内设置有第一阻尼内衬层，第二层蜂窝层芯的每一个蜂窝共振腔单元内设置有第二阻尼内衬层。

具体的，第一孔的直径为2.5～4mm，形状包括圆形，三角形、方形、花瓣形或不规则形。

具体的，穿孔上面板的厚度为1.5～3.5mm。

具体的，第一层蜂窝层芯的厚度为25～40mm，第一层蜂窝层芯内每个蜂窝的内边长为25～40mm，蜂窝形状包括六方蜂窝，圆形蜂窝、三角形蜂窝、方形蜂窝或多尺寸多形状的混杂蜂窝。

进一步的，第二层阻尼内衬层的厚度为1～3mm，粘贴于第一层蜂窝层芯的每一个蜂窝共振腔单元侧壁上。

具体的，第二孔的直径为1.5～3mm，形状包括圆形，三角形、方形、花瓣形或不规则形。

具体的，夹层穿孔面板的厚度为1～3mm。

具体的，第二层蜂窝层芯的厚度为20～35mm，第二层蜂窝层芯内每个蜂窝内边长为25～40mm，蜂窝形状包括六方蜂窝，圆形蜂窝、三角形蜂窝、方形蜂窝或多尺寸多形状的混杂蜂窝。

进一步的，第二层阻尼内衬层厚度为2～4mm，粘贴于第二层蜂窝层芯每一个蜂窝共振腔单元的侧壁和底面上。