一种无人潜航器低频宽域减振装置

本发明属于水下自主航行器，尤其涉及一种无人潜航器低频宽域减振装置。

背景技术：

1、随着无人潜航器（uuv）向高性能、长航时及高隐身方向发展，对其声学侦察灵敏度的要求日益提高。水下自主航行器的自噪声主要来源于推进系统、电机及舵机等执行机构产生的机械振动，这些振动沿航行器壳体及内部支撑结构向艏部声学载荷区域传递，形成强烈的近场干扰，严重限制了水听器对远距离微弱目标的探测能力。目前，水下航行器的声学治理已成为提升其综合作战效能的核心，如何切断振动从动力源向声学接收端的传递路径，构建全频域、多维度的声波阻断界面，已成为水下无人探测装备领域的研究焦点。

2、然而，现有的减振降噪手段在应对潜航器低频宽域噪声时存在显著局限性。一方面，传统的单级弹性隔振器或阻尼层往往仅对高频振动有效，对于能量大、穿透力强的低频结构噪声，由于缺乏足够的附加质量与非线性耗散机制，难以实现深度衰减；另一方面，常规隔振部件通常安装于舱内，与外部壳体分立，在深海高压工况下极易因材质刚度漂移或结构失稳而丧失减振性能，且难以解决沿蒙皮传播的侧向辐射声。此外，现有技术缺乏有效的流固耦合消能结构，无法在紧凑的空间内兼顾结构强度与宽频带的振动吸收。因此，迫切需要一种能够与航行器壳体共形、具备多级阻抗匹配及流固耦合特性的低频宽域减振装置，以消除现有结构中存在的“声桥”并提升声学隐身性能。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的低频振动衰减能力不足、深海高压环境下减振性能不稳定、以及减振装置与潜航器壳体分立导致无法阻断侧向声辐射和流体诱导噪声等问题，本发明提供了一种无人潜航器低频宽域减振装置。

2、本发明是这样实现的，一种无人潜航器低频宽域减振装置，其特征在于，包括筒段、端盖、弹性结构和液体介质；筒段为中空结构，所述筒段的内部设有沿周向对称分布的多个腔室；端盖设置于所述筒段的轴向两端，并与所述筒段围设形成封闭的所述腔室；弹性结构设置于所述腔室内并与所述端盖连接；液体介质填充于所述腔室内并浸没所述弹性结构。

3、本发明提供的一种无人潜航器低频宽域减振装置，相较于现有技术，具有以下显著的优点和技术效果：

4、首先，本发明通过设置中空结构的筒段并在其内部周向对称分布多个腔室，构建了具备空间对称性的多路径减振构型。这种结构设计使得减振装置能够直接接入潜航器的结构序列中，不仅能够承担必要的机械载荷，还通过腔室形成的非连续物理界面，从结构源头上打破了振动沿连续金属壳体传播的路径。周向对称分布的腔室确保了装置在径向各方位动力学特性的一致性，有效抑制了航行器在转向、俯仰等动态工况下因载荷波动引起的偏载传振问题，解决了现有技术中减振结构难以适应复杂动态环境及侧向声辐射阻断能力不足的技术难题。

5、其次，本发明在封闭腔室内引入弹性结构与液体介质的流固耦合体系，显著提升了对低频振动的衰减能力。浸没在液体中的弹性结构利用液体的附加质量效应，在不增加物理空间的前提下降低了系统的固有频率，使其能够精准俘获并抑制推进系统等产生的低频特征噪声。同时，液体介质在质量块振动过程中产生的剪切阻尼效应，提供了远高于传统干式隔振器的能量耗散率，实现了低频与宽频振动能量的高效吸收。这种流固耦合机制克服了现有技术中单纯依靠弹性元件导致低频衰减能力不足以及频带狭窄的问题。

6、最后，本发明采用液体介质充填并由端盖密封的整体式设计，增强了装置在深海极端环境下的性能稳定性。这种设计确保了装置从浅水到深水全海深范围内均能维持稳定的阻尼特性和频率响应。此外，通过筒段与端盖的直接组装密封，实现了减振装置与潜航器机体的功能集成，避免了传统舱内隔振器与壳体分立而产生的空腔共振及流体诱导振动，大幅提升了潜航器在实际工况下的声学隐身效能。

7、在上述技术方案中，优选的，所述筒段由减振材质制成，所述筒段的轴向两端均设有金属面环，所述金属面环通过硫化工艺与所述筒段固定连接，以在振动传播路径上形成多级阻抗变化区域。

8、在上述技术方案中，优选的，所述金属面环上设有孔特征，所述端盖上设有圆柱凸台，所述圆柱凸台与所述孔特征紧密嵌套配合并密封。

9、在上述技术方案中，优选的，所述腔室为2至8个之间的偶数个，且沿所述筒段的周向均匀对称分布，以使装置在径向不同方位上的动力学特性保持一致。

10、在上述技术方案中，优选的，所述弹性结构包括弹性元件和质量块，所述弹性元件固定在所述端盖上并与所述质量块固联，所述质量块在惯性作用下与所述液体介质产生剪切及压力波动耦合。

11、在上述技术方案中，优选的，所述弹性元件为弹簧或金属弹片。

12、在上述技术方案中，优选的，所述端盖包括位于所述筒段两侧的第一端盖和第二端盖；所述弹性结构分别安装于所述第一端盖和所述第二端盖上，以在同一所述腔室的两端形成轴向双端吸振布局。

13、在上述技术方案中，优选的，位于所述第一端盖上的弹性结构与位于所述第二端盖上的弹性结构具有不同的刚度参数或质量参数，以形成多个差异化调谐点并拓宽衰减频带。

14、在上述技术方案中，优选的，所述端盖上设有连通所述腔室的充液口，所述充液口通过密封螺纹堵头进行密封。

15、在上述技术方案中，优选的，所述减振装置的一端通过连接件与潜航器主体连接，另一端通过声学载荷固定架与水听器连接。

16、综上所述，本技术方案进一步通过异质材料硫化工艺与嵌套密封构造，在保障深海高压下结构可靠性的同时利用阻抗失配抑制结构声传递；结合腔室的中心对称布局与内部流固耦合吸振机制，利用液体附加质量与黏性阻尼实现了对低频线谱噪声的精准捕获与高效耗散；通过轴向双端差异化调谐设计，进一步拓宽了有效减振带宽，确保了航行器在复杂机动工况下艏部声学载荷探测环境的极端稳定。

1.一种无人潜航器低频宽域减振装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的无人潜航器低频宽域减振装置，其特征在于，所述筒段由减振材质制成，所述筒段的轴向两端均设有金属面环，所述金属面环通过硫化工艺与所述筒段固定连接，以在振动传播路径上形成多级阻抗变化区域。

3.根据权利要求2所述的无人潜航器低频宽域减振装置，其特征在于，所述金属面环上设有孔特征，所述端盖上设有圆柱凸台，所述圆柱凸台与所述孔特征紧密嵌套配合并密封。

4.根据权利要求1所述的无人潜航器低频宽域减振装置，其特征在于，所述腔室为2至8个之间的偶数个，且沿所述筒段的周向均匀对称分布，以使装置在径向不同方位上的动力学特性保持一致。

5.根据权利要求1所述的无人潜航器低频宽域减振装置，其特征在于，所述弹性结构包括弹性元件和质量块，所述弹性元件固定在所述端盖上并与所述质量块固联，所述质量块在惯性作用下与所述液体介质产生剪切及压力波动耦合。

6.根据权利要求5所述的无人潜航器低频宽域减振装置，其特征在于，所述弹性元件为弹簧或金属弹片。

7.根据权利要求5所述的无人潜航器低频宽域减振装置，其特征在于，所述端盖包括位于所述筒段两侧的第一端盖和第二端盖；所述弹性结构分别安装于所述第一端盖和所述第二端盖上，以在同一所述腔室的两端形成轴向双端吸振布局。

8.根据权利要求7所述的无人潜航器低频宽域减振装置，其特征在于，位于所述第一端盖上的弹性结构与位于所述第二端盖上的弹性结构具有不同的刚度参数或质量参数，以形成多个差异化调谐点并拓宽衰减频带。

9.根据权利要求1所述的无人潜航器低频宽域减振装置，其特征在于，所述端盖上设有连通所述腔室的充液口，所述充液口通过密封螺纹堵头进行密封。

10.根据权利要求1所述的无人潜航器低频宽域减振装置，其特征在于，所述减振装置的一端通过连接件与潜航器主体连接，另一端通过声学载荷固定架与水听器连接。