本發(fā)明屬于減振降噪技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及超材料隔振技術(shù)。
背景技術(shù):隨著人們對(duì)艙室舒適性要求的提高以及精密儀器設(shè)備的廣泛使用,船舶艙室的減振降噪問(wèn)題越來(lái)越受到重視。特別是在精密儀器系統(tǒng)中,能否有效隔離系統(tǒng)在低頻段或超低頻段上的微幅振動(dòng),對(duì)于提高系統(tǒng)的運(yùn)行性能極為重要。超材料隔振裝置是利用超材料技術(shù)設(shè)計(jì)得到的隔振器,通過(guò)對(duì)材料關(guān)鍵物理尺寸上進(jìn)行有序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使其獲得傳統(tǒng)隔振器所不具備的超低頻抗沖擊的超常物理性質(zhì),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(shí)現(xiàn)超低頻隔振。其特點(diǎn)是能利用現(xiàn)有的基材,通過(guò)人工設(shè)計(jì)的方法來(lái)控制隔振器的阻抗,從而有效地提高隔振系統(tǒng)超低頻段的隔振效果,這對(duì)于降低船舶艙室的低頻段輻射噪聲具有重要意義。傳統(tǒng)隔振系統(tǒng)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(tǒng)。若要降低系統(tǒng)的固有頻率,就要以降低系統(tǒng)的剛度或增大系統(tǒng)的質(zhì)量為代價(jià),然而在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中,考慮到隔振系統(tǒng)的穩(wěn)定性,系統(tǒng)的最小剛度和最大質(zhì)量都是有限值的,因此傳統(tǒng)線性隔振器難以實(shí)現(xiàn)超低頻隔振。荷蘭Loggers公司為海軍研制的一種用于艦船輔機(jī)的球形橡膠隔振器,其只能實(shí)現(xiàn)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(shè)計(jì)該類型隔振裝置通常要涉及到橡膠材料自身的研發(fā),增加了隔振器的設(shè)計(jì)難度和周期。而氣囊隔振器工程上可實(shí)現(xiàn)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(huì)使得氣囊腔室體積與位移過(guò)大而導(dǎo)致位置控制的不穩(wěn)定,致使氣囊無(wú)法正常工作,因此氣囊隔振器也難以實(shí)現(xiàn)超低固有頻率的隔振性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)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?qū)崿F(xiàn)超低頻隔振性能,而且還能夠通過(guò)自身自適應(yīng)變形而實(shí)現(xiàn)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(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)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(nèi)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(gè)六邊形的二維單胞結(jié)構(gòu)緊密排列形成多孔平面結(jié)構(gòu)后沿法向拉伸設(shè)定距離后得到,其中位于邊界的單元均為二維單胞結(jié)構(gòu)的一半;下定位蓋左右兩端設(shè)有安裝孔,上表面中間位置設(shè)有與超材料隔振件底面相配合的“回”形凸臺(tái)槽,且在“回”形凸臺(tái)槽中心設(shè)有方形通孔;上定位蓋為方形結(jié)構(gòu),其下表面設(shè)有與超材料隔振件頂面外側(cè)相配合的凸緣,且正中央設(shè)有與下定位蓋方形通孔相配合的方形凸臺(tái),其上表面正中央設(shè)有方形凸臺(tái),方形凸臺(tái)中心處設(shè)有螺紋通孔;內(nèi)限位殼體環(huán)繞超材料隔振件一周,內(nèi)限位殼體的頂部與上定位蓋相連,在內(nèi)限位殼體內(nèi)表面的中上部位設(shè)有兩個(gè)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(huán)繞內(nèi)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(nèi)表面的中下部位設(shè)有兩個(gè)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(guò)上定位蓋下表面的凸緣及下定位蓋上表面的“回”形凸臺(tái)槽進(jìn)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(guò)中間位置的方形凸臺(tái)和方形通孔進(jìn)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(jìn)行運(yùn)動(dòng);在內(nèi)限位殼體和外限位殼體的共同作用下,可以實(shí)現(xiàn)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(nèi)上下運(yùn)動(dòng),同時(shí)還可以保證超材料隔振件不會(huì)因外力過(guò)大而導(dǎo)致“脫膠”現(xiàn)象的發(fā)生。(2)本發(fā)明利用超材料技術(shù),對(duì)超材料隔振件的關(guān)鍵物理尺寸上進(jìn)行有序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)隔振裝置的阻抗和剛度的定量化設(shè)計(jì),理論上可以實(shí)現(xiàn)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?qū)崿F(xiàn)隔振系統(tǒng)的超低頻隔振效果。(3)本發(fā)明中所設(shè)計(jì)的超材料隔振裝置具有抗沖擊能力強(qiáng),能夠提高隔振系統(tǒng)的安全性。當(dāng)外部施加載荷的大小遠(yuǎn)大于隔振裝置的額定載荷時(shí),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(shí)區(qū),進(jìn)入抗沖擊段,使得超材料隔振件的剛度陡然...