[发明专利]一种具有空间弯折复合去耦机理的大型水下平台降噪覆盖层

说明书

本发明属于大型水下平台降噪技术领域，涉及一种基于声学黑洞、多孔吸收材料、空间弯折结构单元的大型水下平台降噪覆盖层。所述空间弯折复合去耦覆盖层安装于大型水下平台的耐压壳上，噪声进入覆盖层上的声学黑洞单元，经过声学黑洞对声波的吸收和声学黑洞层上的微穿孔板结构对声波的耗散使噪声衰减，噪声进入覆盖层内部后由多孔吸收材料对声能进行宽频带的吸收和损耗，同时由于内部空间弯折结构增加声波在覆盖层内部传播距离以及低频声波与空间弯折结构的反射折射耗散声能，最终实现全频带范围的噪声消除。本发明基于声学黑洞理论，微穿孔板理论，多孔吸收材料理论和空间弯折理论设计覆盖层的总体结构布局，使其在较宽频带范围以及低频线谱具有良好的降噪效果。

技术领域

本发明属于大型水下平台降噪技术领域，涉及一种基于声学黑洞、多孔吸收材料、空间弯折结构单元的大型水下平台降噪覆盖层。

背景技术

大型水下平台包括水下平台及潜航器等，它能够完成水下勘探、侦测甚至是军事上的进攻防守等任务。在海洋开发日益重要的现在，水下平台越来越得到了各个国家的重视，无论是在民用还是在军用上，都扮演着重要的角色。从安全角度来看，大型水下平台会发出一定量级的噪声，导致附近海区声场强度增大，成为敌方水声探测设备的捕捉目标，所以水下平台良好的声隐身性能可使其不被敌方发现从而完成各项任务，是其生命线以及一项关键的技术指标。

水下平台的噪声主要来源于内部各种机械结构的运转，例如发动机、减速器等，这些结构产生的噪声会通过航行器的外壳辐射到外部，并通过水介质进行传播，对这些辐射噪声进行控制是增强声隐身性能的关键。控制水下平台辐射噪声主要有两种手段，第一种是采用低噪声的设备，如低噪声发动机、减速器等，但是由于动力、续航等方面的需要，现有的设备通常向大型化发展，其噪声也较大，因此难以从源头上进行控制。第二种控制辐射噪声的方法是控制其传播途径。由于航行器的噪声主要来源于其内部，这些噪声会通过航行器外壁传播到外部，因此对外壁进行处理是一种有效的控制噪声的手段。

目前，最常见的航行器噪声控制方式是在其外壁设置隔声装置，其原理是通过隔声起到降噪效果。根据隔声原理，一种结构的隔声效果与结构的厚度有关。通常情况下，一种结构的隔声效果在高频优于低频，厚度增加，低频隔声效果会有所提高。但是，通过提高结构厚度的方法来提高隔声量具有一定的上限，因为根据质量定律，结构厚度每增加一倍，隔声量提高6dB，这意味着隔声量的持续提高，需要非常厚的结构，这显然是不现实的。另外，由于低频声波的波长较大，而低频声辐射距离较远，是需要着重控制的频段，但是普通的结构所能起到的低频隔声效果相当有限。

综上所述，现有的大型水下平台降噪技术对于中高频存在一定的隔声效果，但还存在着较多的问题，特别是低频降噪效果差，亟需发展新型降噪技术与现有技术进行配合使用以进一步提高降噪效果。。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种具有空间弯折复合去耦机理的大型水下平台降噪覆盖层，该系统具有降噪频带宽，低频噪声显著、噪声量级高的特点，采用本发明的覆盖层能够有效降低大型水下平台的辐射噪声。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种具有空间弯折复合去耦机理的大型水下平台降噪覆盖层，安装于大型水下平台的耐压壳上，该覆盖层主要包括外壳单元、声学黑洞单元、空间弯折结构和多孔吸声材料单元；

所述外壳单元，为内部中空的长方体结构，其上表面中心处开通孔；所述声学黑洞单元，位于外壳上表面中心开孔处，用于吸收和汇聚大型水下平台所辐射的噪声，当弯曲波传递到声学黑洞区域时，声波在声学黑洞表面和外壳底部之间空气层中传播，由于声学黑洞弧度的变化，两者间的空气层厚度慢慢减少，波速也逐渐降低，最终将弯曲波局限在厚度接近为0的区域；

优选地，在所述声学黑洞单元处的外壳单元壳体上均布通孔，所述通孔使声学黑洞表面形成微穿孔板结构，进一步耗散声能；