一种用于低频隔振自平衡手性超材料管路
本发明涉及一种新型用于低频隔振的自平衡手性超材料管路，具体涉及一种用于低频隔振自平衡手性超材料管路，本发明应用于舰船领域。
背景技术：
1、随着科学技术的发展与人类生活水平的提高，潜艇等舰船系统中使用了大量的泵类结构，而管路输送作为泵类结构关键连接环节也大量应用在舰船领域中，
2、低频隔振的自平衡手性超材料管路，其运用于船舶及潜艇输送介质的管路系统的减震隔振，主要“垫”于输送介质的管路底部，使得输送介质的管路振动幅度减小，同时其特殊的手性超材料结构管路有很好的隔振吸声作用，管路系统在输送能量介质的过程中，由于流体流速的作用，将导致管路结构产生振动和噪声问题，这种管路系统的流致振动与流致噪声将对管路输送稳定性产生不利影响。因此，很有必要开发管路系统的减振降噪技术研究，以解决船舶海水管路系统的能量输送技术稳定性问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决实际产品中管路振动大、噪声响的问题，进而需要提供一种用于低频隔振自平衡手性超材料管路。
2、本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：
3、一种用于低频隔振自平衡手性超材料管路，它包括管路连接结构，具有弹性的橡胶套和一组手性超材料结构骨架；管路连接结构沿轴向方向设置，一组手性超材料结构骨架沿轴向安装在管路连接结构上，具有弹性的橡胶套包裹在一组手性超材料结构骨架上并安装在管路连接结构上。
4、进一步地，管路连接结构包括两个圆盘、两个法兰、多个法兰固定杆和多个连接杆；两个法兰相对平行设置，且两个法兰通过多个沿径向均布设置的法兰固定杆固定连接，两个圆盘相对设置在两个法兰的两侧，每个法兰相对设置的一个端面上沿径向均布设有多个连接杆，且每个连接杆通过空心壳体间隙活动设置在法兰的端面上，每个连接杆的另一端穿过对应设置的法兰并与远离设置的圆盘固定连接。
5、进一步地，空心壳体为圆形空心壳体，连接杆为圆形杆体，且圆形杆体的一端加工有圆柱形凸起，每个连接杆的圆柱形凸起设置在对应空心壳体内，且连接杆在空心壳体上沿空心壳体轴向移动，连接杆在空心壳体上设有移动间隙，空心壳体焊接固定在对应法兰的端面上。
6、进一步地，法兰固定杆的两端焊接固定安装在两个法兰上，空心壳体的一端加工有圆形通孔，连接杆上圆柱形凸起的圆形直径大于空心壳体上圆形通孔的直径，空心壳体上圆形通孔的直径大于连接杆的圆形杆体直径，圆柱形凸起的长度小于空心壳体沿轴向方向的深度。
7、进一步地，一组手性超材料结构骨架包括两个第一手性超材料结构骨架和四个第二手性超材料结构骨架；两个第一手性超材料结构骨架沿轴向焊接固定连接构成第一手性超材料结构骨架单元，每两个第二手性超材料结构骨架沿轴向焊接固定连接构成第二手性超材料结构骨架单元，第一手性超材料结构骨架单元和两个第二手性超材料结构骨架单元安装在管路连接结构上，且第一手性超材料结构骨架单元位于两个第二手性超材料结构骨架单元之间设置。
8、进一步地，每个第二手性超材料结构骨架单元设置在一个圆盘和一个法兰之间，且第二手性超材料结构骨架单元焊接固定在圆盘和法兰上，第一手性超材料结构骨架单元设置在两个法兰之间，且第一手性超材料结构骨架单元焊接固定在两个法兰上，第二手性超材料结构骨架单元的中心线、第一手性超材料结构骨架单元的中心线、圆盘的轴线和法兰的轴线重合设置。
9、进一步地，具有弹性的橡胶套为圆形套体，具有弹性的橡胶套包裹在第一手性超材料结构骨架单元和两个第二手性超材料结构骨架单元上，且具有弹性的橡胶套两端密封安装在两个圆盘的端面上。
10、进一步地，具有弹性的橡胶套包括第一手性超材料结构骨架单元管段和两个第二手性超材料结构骨架单元管段；第一手性超材料结构骨架单元管段设置在两个第二手性超材料结构骨架单元管段之间，且第一手性超材料结构骨架单元管段与两个第二手性超材料结构骨架单元管段密封连通，第二手性超材料结构骨架单元管段的外径小于第一手性超材料结构骨架单元管段的外径，第二手性超材料结构骨架单元管段的内径小于第一手性超材料结构骨架单元管段的内径，第二手性超材料结构骨架单元管段的外径大于第一手性超材料结构骨架单元管段的内径，位于第二手性超材料结构骨架单元管段一端的外圆面上与第一手性超材料结构骨架单元管段连接处加工有法兰嵌装槽。
11、进一步地，具有弹性的橡胶套是由天然橡胶材料制成，通过对天然橡胶灌制在两个圆盘之间的一组手性超材料结构骨架上。
12、进一步地，圆盘、连接杆、法兰、第二手性超材料结构骨架单元、第一手性超材料结构骨架单元、法兰固定杆、空心壳体均是由40cr制成。
13、本发明的有益效果：
14、一、本发明管路实现了在特定工作频域范围内的减振降噪目的。能够保证连接的密封性与连接的可靠性，同时具有极为广泛的应用范围。
15、二、本申请的管路自平衡性的是因本管路本身具有一定的刚度，所以在一定内压的情况下连接杆2杆头是悬空于空心壳体7的，故在一端固定而另一端自由的情况下可以维持住另一端面悬空的情况，即实现其端面位置的自平衡。
16、三、本申请隔振效果是通过减振降噪前沿的声子晶体设计的一款以手性结构为基础单元的周期结构，其接管在该种手性结构的耦合共振及bragg散射效应下可以实现管路的减振降噪。
17、四、本申请的手性超材料管路相比于常规管路，本发明突出的特点为其采用了周期超材料微结构设计，可抑制轴向振动在低频段的传递特性。该管路结构可以用于低频减振隔振的实际工程中，发明的管路构型不限放置方向，只要是需求轴向管路隔振降噪的工况，均可以满足，具有一定的普适性。
18、五、本申请管路的自平衡效果可以根据实际所需的端面位移效果做相关的改动，其自平衡端面位移情况主要由其自身材料决定的刚度影响以及所充内压的影响，实际运用下可以改变其内压或者材料来调整出合适的悬浮高度以适应其端面的上下波动。
技术特征：
1.一种用于低频隔振自平衡手性超材料管路，其特征在于：它包括管路连接结构，具有弹性的橡胶套和一组手性超材料结构骨架；管路连接结构沿轴向方向设置，一组手性超材料结构骨架沿轴向安装在管路连接结构上，具有弹性的橡胶套包裹在一组手性超材料结构骨架上并安装在管路连接结构上。
2.根据权利要求1所述一种用于低频隔振自平衡手性超材料管路，其特征在于：管路连接结构包括两个圆盘(1)、两个法兰(3)、多个法兰固定杆(6)和多个连接杆(2)；两个法兰(3)相对平行设置，且两个法兰(3)通过多个沿径向均布设置的法兰固定杆(6)固定连接，两个圆盘(1)相对设置在两个法兰(3)的两侧，每个法兰(3)相对设置的一个端面上沿径向均布设有多个连接杆(2)，且每个连接杆(2)通过空心壳体(7)间隙活动设置在法兰(3)的端面上，每个连接杆(2)的另一端穿过对应设置的法兰(3)并与远离设置的圆盘(1)固定连接。
3.根据权利要求2所述一种用于低频隔振自平衡手性超材料管路，其特征在于：空心壳体(7)为圆形空心壳体，连接杆(2)为圆形杆体，且圆形杆体的一端加工有圆柱形凸起，每个连接杆(2)的圆柱形凸起设置在对应空心壳体(7)内，且连接杆(2)在空心壳体(7)上沿空心壳体(7)轴向移动，连接杆(2)在空心壳体(7)上设有移动间隙，空心壳体(7)焊接固定在对应法兰(3)的端面上。
4.根据权利要求3所述一种用于低频隔振自平衡手性超材料管路，其特征在于：法兰固定杆(6)的两端焊接固定安装在两个法兰(3)上，空心壳体(7)的一端加工有圆形通孔，连接杆(2)上圆柱形凸起的圆形直径大于空心壳体(7)上圆形通孔的直径，空心壳体(7)上圆形通孔的直径大于连接杆(2)的圆形杆体直径，圆柱形凸起的长度小于空心壳体(7)沿轴向方向的深度。
5.根据权利要求1所述一种用于低频隔振自平衡手性超材料管路，其特征在于：一组手性超材料结构骨架包括两个第一手性超材料结构骨架和四个第二手性超材料结构骨架；两个第一手性超材料结构骨架沿轴向焊接固定连接构成第一手性超材料结构骨架单元(5)，每两个第二手性超材料结构骨架沿轴向焊接固定连接构成第二手性超材料结构骨架单元(4)，第一手性超材料结构骨架单元(5)和两个第二手性超材料结构骨架单元(4)安装在管路连接结构上，且第一手性超材料结构骨架单元(5)位于两个第二手性超材料结构骨架单元(4)之间设置。
6.根据权利要求2或5所述一种用于低频隔振自平衡手性超材料管路，其特征在于：每个第二手性超材料结构骨架单元(4)设置在一个圆盘(1)和一个法兰(3)之间，且第二手性超材料结构骨架单元(4)焊接固定在圆盘(1)和法兰(3)上，第一手性超材料结构骨架单元(5)设置在两个法兰(3)之间，且第一手性超材料结构骨架单元(5)焊接固定在两个法兰(3)上，第二手性超材料结构骨架单元(4)的中心线、第一手性超材料结构骨架单元(5)的中心线、圆盘(1)的轴线和法兰(3)的轴线重合设置。
7.根据权利要求6所述一种用于低频隔振自平衡手性超材料管路，其特征在于：具有弹性的橡胶套为圆形套体，具有弹性的橡胶套包裹在第一手性超材料结构骨架单元(5)和两个第二手性超材料结构骨架单元(4)上，且具有弹性的橡胶套两端密封安装在两个圆盘(1)的端面上。
8.根据权利要求1或7所述一种用于低频隔振自平衡手性超材料管路，其特征在于：具有弹性的橡胶套包括第一手性超材料结构骨架单元管段和两个第二手性超材料结构骨架单元管段；第一手性超材料结构骨架单元管段设置在两个第二手性超材料结构骨架单元管段之间，且第一手性超材料结构骨架单元管段与两个第二手性超材料结构骨架单元管段密封连通，第二手性超材料结构骨架单元管段的外径小于第一手性超材料结构骨架单元管段的外径，第二手性超材料结构骨架单元管段的内径小于第一手性超材料结构骨架单元管段的内径，第二手性超材料结构骨架单元管段的外径大于第一手性超材料结构骨架单元管段的内径，位于第二手性超材料结构骨架单元管段一端的外圆面上与第一手性超材料结构骨架单元管段连接处加工有法兰(3)嵌装槽。
9.根据权利要求8所述一种用于低频隔振自平衡手性超材料管路，其特征在于：具有弹性的橡胶套是由天然橡胶材料制成，通过对天然橡胶灌制在两个圆盘(1)之间的一组手性超材料结构骨架上。
10.根据权利要求8所述一种用于低频隔振自平衡手性超材料管路，其特征在于：圆盘(1)、连接杆(2)、法兰(3)、第二手性超材料结构骨架单元(4)、第一手性超材料结构骨架单元(5)、法兰固定杆(6)、空心壳体(7)均是由40cr制成。
技术总结
一种用于低频隔振自平衡手性超材料管路，本发明涉及一种新型用于低频隔振的自平衡手性超材料管路，本发明的目的是为了解决实际产品中管路振动大、噪声响的问题，它包括管路连接结构，具有弹性的橡胶套和一组手性超材料结构骨架；管路连接结构沿轴向方向设置，一组手性超材料结构骨架沿轴向安装在管路连接结构上，具有弹性的橡胶套包裹在一组手性超材料结构骨架上并安装在管路连接结构上。本发明应用于舰船领域。
技术研发人员：刘春川,卓佳真,廉杰,詹恒鑫,马文生
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23