[发明专利]一种基于表面波减振机理声子晶体夹层结构的高效减振装置及方法

说明书

本发明提供了一种基于表面波减振机理声子晶体夹层结构的高效减振装置及方法，属于船舶减振降噪领域。解决现有减振装置低频减振效果差、减振频段涵盖窄、费效比高问题。它包括高阻尼承载面板、减振液囊、声子晶体夹层板和底板结构，底板结构与船体板连接，声子晶体夹层板固定在底板结构上，减振液囊设在声子晶体夹层板上，高阻尼承载面板装在减振液囊上；减振液囊包括液囊本体和液囊限位机构，液囊限位机构固定在声子晶体夹层板上，液囊本体设置在液囊限位机构围成的空间内，在液囊本体内充满流体介质；声子晶体夹层板包括上面板、下面板和声子晶体阵列，声子晶体阵列包括若干局域共振声子晶体。本发明适用于船舶机械设备运转时的有效减振。

技术领域

本发明创造属于船舶减振降噪技术领域，尤其是涉及一种基于表面波减振机理声子晶体夹层结构的高效减振装置及方法。

背景技术

机械噪声由机械设备运行所产生，作为船舶三大噪声源之一，它直接影响船舶的舒适性、经济性和使用寿命。船舶是一种由多个系统共同协作的大型结构，船舶的日常运转依赖于内部的诸多机械设备。虽然机械设备的种类不同，但是其固定方式基本都是一致的：各类机械设备通过一个或多个结构连接于船体板上，该结构即为基座结构。基座结构作为连接船体和机械设备的主要结构，是机械设备运行产生的振动传递至船体的主要通道，也是实现机械设备减振降噪的主要途径之一。近些年以来，专家学者对于船舶机械设备减振降噪进行了深入研究，主要通过基座结构参数动力学优化、研发高性能隔振器、设置吸振装置等方面降低船舶机械噪声水平。但是由于现有技术的局限性，很难将宽频段、低成本、高性能等优势结合起来。因此，基于能量分层理论和水波理论，设计一种基于表面波减振机理声子晶体夹层结构的高效减振装置具有一定的工程意义。

通过对现有文献及专利检索发现，与本发明类似的公开资料主要包括：1、局域共振声子晶体板的减振降噪研究(《船舶力学》2021,25)；2、基于声子晶体的船机减振特性研究(《重庆交通大学学报》2020,39)3、基于气囊式的三维声子晶体减振装置(中国发明：CN201810524316.9)4、一种局域共振型声子晶体减振装置及设备(中国发明：CN202210421694.0)。

文献1针对船舶设备及结构的振动噪声控制问题，提出一种附加圆柱型振子的声子晶体板结构，采用有限元方法、振动传递率以及隔声损失，分析了散射体几何参数及布置形式对隔振及隔声效果的影响，与本专利之间存在较大差异；文献2设计了一种结构为多元复合圆柱体周期排列的声子晶体板，通过COMSOL有限元软件分析，计算带隙特性、振动传输损耗以及隔音效果，但是本文所设计的声子晶体只对低频激励衰减作用较好存在一定效果，减震效果但仍有较大提升空间，同时该结构的强度仍有待考量；发明专利3公开了一种基于气囊式的三维声子晶体减振装置，将声子晶体概念运用于减振结构，将气囊附于金属材料散射体上形成二维声子晶体，再将其在第三维度排列形成三维声子晶体，将通过气囊的充放气控制散射体的连接刚度，调节减振频带区间，与本发明存在较大差异，且声子晶体由散射体和基体组合而成，不同材料之间的连接是一大难题，将大质量设备安装于上，结构强度难以保证；发明专利4公开了一种局域共振型声子晶体减振装置及设备，声子晶体的振子设置有质心调节件，质心调节件与安装在架体的升降机构连接，通过质心调节件调节振子的质心位置以实现声子晶体带隙的调节，与本发明存在较大差异。

综上所述，目前已公开可检索的文献、专利与本发明之间的差异较大，且在结构形式、结构强度、减振效果和经济成本等问题上存在一定限制。因此，本发明设计了一种基于表面波减振机理声子晶体夹层结构的高效减振装置，具备结构简单、减振性能好、加工难度小、经济成本低等特点，对于机械设备减振降噪具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种基于表面波减振机理声子晶体夹层结构的高效减振装置，以解决现有减振装置低频减振效果差、减振频段涵盖窄、费效比高的问题。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：