CN218325967U

CN218325967U - 一种减振降噪用空间多层结构

Info

Publication number: CN218325967U
Application number: CN202222700212.3U
Authority: CN
Inventors: 高飞
Original assignee: AVIC First Aircraft Institute
Current assignee: AVIC First Aircraft Institute
Priority date: 2022-10-13
Filing date: 2022-10-13
Publication date: 2023-01-17
Anticipated expiration: 2032-10-13

Abstract

本申请属于飞机噪声控制领域，特别涉及一种减振降噪用空间多层结构。包括：连接件具有旋转对称性，L+1个连接件以及L层支承件，且L≥2，其中，L+1个连接件均同轴平行设置，相邻两个连接件之间斜向安装有n个长度相同的支承件，且n个长度相同的支承件中至少包括两种不同的横截面尺寸；相邻两个连接件之间的n个支承件沿同心圆周方向均匀排列，且不同的横截面尺寸的支承件之间进行交错布置；将相邻两个连接件之间的n个支承件定义为1层支承件，将连接件所在平面定义为R‑θ平面，垂直于R‑θ平面的方向为Z轴方向，则相邻两层支承件在Z轴方向上具有旋转角为θ或者θ的整数倍的旋转对称性。本申请能够达到振动与噪声控制的目的。

Description

一种减振降噪用空间多层结构

技术领域

本申请属于飞机噪声控制领域，特别涉及一种减振降噪用空间多层结构。

背景技术

在飞机振动与噪声控制领域，减振器是一种常见振动与噪声控制装置。这些减振器常见结构形式是弹簧-阻尼的结构形式。减振原理是减振器具有一定的刚度，在振动时会产生与振动位移成正比的恢复力；而且减振器具有阻尼，振动时也会产生与振动速度成正比的阻尼力，通过刚度和阻尼设计使两个力的矢量和为最小，而达到减振目的。

目前飞机上常见的减振形式是在连接件接头处安装减振器/隔振器。常用减振器/隔振器多是橡胶类材料，受温度影响较大，在高温环境中存在老化现象，必须经常更换，增加维护成本。另外与机体结构相比，减振器/隔振器承载特性较差，在某些情况下，减振器/隔振器的附加重量或尺寸可能导致其无法装机，从而影响飞机减振降噪的效果。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

实用新型内容

本申请的目的是提供了一种减振降噪用空间多层结构，以解决现有技术存在的至少一个问题。

本申请的技术方案是：

一种减振降噪用空间多层结构，包括：L+1个连接件以及L层支承件，且L≥2，其中，

所述连接件具有旋转对称性，L+1个所述连接件均同轴平行设置，相邻两个所述连接件之间安装有n个长度相同的支承件，所述支承件与所述连接件之间具有预定夹角，所述预定夹角不是90度，且n个长度相同的支承件中至少包括两种不同的横截面尺寸；

相邻两个所述连接件之间的n个支承件沿同心圆周方向均匀排列，且不同的横截面尺寸的支承件之间进行交错布置；

将相邻两个所述连接件之间的n个支承件定义为1层支承件，将所述连接件所在平面定义为R-θ平面，垂直于R-θ平面的方向为Z轴方向，则相邻两层所述支承件在Z轴方向上具有旋转角为θ或者θ的整数倍的旋转对称性，其中，

θ为相邻两个所述支承件所对的圆心角。

在本申请的至少一个实施例中，角度θ为整数。

在本申请的至少一个实施例中，所述连接件的结构形式为圆形、圆环形、正多边形、一字形、Y形、十字形、米字形中的一种。

在本申请的至少一个实施例中，所述支承件的结构形式为杆、管、弹簧以及梁中的一种或多种。

在本申请的至少一个实施例中，相邻两个所述连接件之间的n个支承件分成m组，每组包括k个完全相同的支承件，各组之间的支撑件结构形式相同，且横截面尺寸不同，其中，n＝m×k，m≥2，k≥1。

在本申请的至少一个实施例中，当所述连接件以及所述支承件均采用横截面形状为圆形的结构形式时，所述连接件的径向尺寸大于相邻两个所述连接件之间的n个支承件径向尺寸之和与π的商。

在本申请的至少一个实施例中，相邻两个所述连接件之间的n个支承件分成m组，每组包括k个完全相同的支承件，各组之间的支撑件结构形式不同，且横截面尺寸不同，其中，n＝m×k，m≥2，k≥1。

在本申请的至少一个实施例中，所述连接件以及所述支承件均为金属材质。

在本申请的至少一个实施例中，所述连接件与待减振降噪设备连接，所述待减振降噪设备包括发动机。

实用新型至少存在以下有益技术效果：

本申请的减振降噪用空间多层结构，利用弹性波在周期性结构中传播时，会产生弹性波带隙，在带隙频率范围内的弹性波不能在结构中传播。因此在一维周期性旋转对称结构中，通过对周期性结构参数进行设计，改变带隙频率范围，使外部激励振源和声源的主要频率落于带隙范围内，达到振动与噪声控制的目的。

附图说明

图1是本申请一个实施方式的减振降噪用空间多层结构示意图；

图2是本申请一个实施方式的从减振降噪用空间多层结构截取两层结构示意图；

图3是本申请一个实施方式的连接件示意图；

图4是本申请一个实施方式的减振降噪用空间多层结构与参考装置的传递率计算结果示意图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

下面结合附图1至图4对本申请做进一步详细说明。

本申请提供了一种减振降噪用空间多层结构，该减振降噪用空间多层结构为L层结构，包括：L+1个连接件以及L层支承件，且L≥2，其中，

连接件具有旋转对称性，L+1个连接件均同轴平行设置，相邻两个连接件之间安装有n个长度相同的支承件，支承件与连接件之间具有预定夹角，预定夹角不是90度，且n个长度相同的支承件中至少包括两种不同的横截面尺寸；

相邻两个连接件之间的n个支承件沿同心圆周方向均匀排列，且不同的横截面尺寸的支承件之间进行交错布置；

将相邻两个连接件之间的n个支承件定义为1层支承件，将连接件所在平面定义为R-θ平面，垂直于R-θ平面的方向为Z轴方向，则相邻两层支承件在Z轴方向上具有旋转角为θ或者θ的整数倍的旋转对称性，其中，

θ为相邻两个支承件所对的圆心角。即第i层的支承件沿Z轴旋转θ或者θ的整数倍能够与第i+1层的支承件完全重合。

本申请的减振降噪用空间多层结构，定义了圆柱坐标系，其中，连接件所在平面为R-θ平面，垂直于连接件的方向为Z轴方向。该多层结构最少包括2层，以保证沿Z轴方向最少构成一个旋转对称周期。层数越多或者沿Z轴方向周期越多，减振降噪效果越好。每层n个支承件需要按规定顺序排列，用于保证在Z轴方向上具有旋转对称性。本申请中每层支承件在R-θ平面上按顺序沿同心圆周方向排列，相邻两层支承件之间在R-θ平面上沿顺时针或者逆时针方向旋转角度为θ或者θ的整数倍，优选角度θ为整数。如图2所示，在第i层中，支承件X两端A和B的坐标可以表示为：X_A(R，

Z_i)，X_B(R，

Z_i+1)；则，在第i+1层中，支承件X两端A和B的坐标为：X_A(R，

Z_i+1)，X_B(R，

Z_i+2)；其中，j是不为0的整数，R为n个支承件所在同心圆的半径。

本申请的减振降噪用空间多层结构，连接件用于固定支承件，并与外部待减振降噪设备相连接，连接件形状的选择应具有旋转对称性。其中，外部需要减振降噪的结构包括发动机、以及其他APU等动力装置或者泵、电机等设备。同一个多层结构中采用完全相同的L+1个连接件，本实施例中，优选连接件的结构形式可以为圆形、圆环形、正多边形、一字形、Y形、十字形、米字形中的一种，或其他任意适当的结构形式。

本申请的减振降噪用空间多层结构，支承件用于承受外部载荷或者用于控制载荷传递，支承件与连接件不是垂直连接，而是斜向连接。该多层结构包括L层支承件，每层安装n个长度相同的支承件。同一层采用的n个支撑件可以结构形式相同但横截面尺寸不同，或结构形式不同。本实施例中，支承件的结构形式可以是杆、管、弹簧、梁或其他结构形式的可承载物体，横截面形状没有限制。

可以理解的是，每层布置的支承件的数量优选与连接件的结构形式相互匹配。例如，当连接件为正五边形时，每层布置5个支承件；当连接件为米字形时，每层布置8个支承件。支承件的两端分别与连接件的拐角或端部一一对应。

在本申请的优选实施方式中，可以将相邻两个连接件之间的n个支承件分成m组，每组包括k个完全相同的支承件，各组之间的支撑件结构形式相同，且横截面尺寸不同，其中，n＝m×k，m≥2，k≥1。本实施例中，当连接件以及支承件均采用横截面形状为圆形的结构形式时，例如，连接件为环形，支承件为圆柱，则连接件的径向尺寸D大于相邻两个连接件之间的n个支承件径向尺寸d_i之和与π的商，

在本申请的另一个优选实施方式中，相邻两个连接件之间的n个支承件分成m组，每组包括k个完全相同的支承件，各组之间的支撑件结构形式不同，且横截面尺寸不同，其中，n＝m×k，m≥2，k≥1。

在本申请的一个实施方式中，L层的多层结构包括L+1个连接件，每层由有n个支承件组成。每一层的n个支承件可以分成不相同的m组(分别计为a、b、…、m)，每组有k个完全相同的支承件(分别计为1、2、…、k)，n＝m×k，其中，m的最小数量是2，k最小数量是1。n个支承件等距均匀布置在一个圆周上，排列顺序为：a1、b1、c1、…、m1、a2、b2、c2、…、m2、a3、b3、c3、…、m3、……、ak、bk、ck、…、mk。相邻两个支承件所对的圆心角角度为

两层之间的旋转角为θ的整数倍。如图1所示，本实施例中，L＝6，n＝8，m＝4，k＝2，θ＝45°，j＝1，两层之间的旋转角是90°。本实施例中，连接件为环状正八边形结构，支撑件包括杆以及梁，4组之间的支撑件结构形式以及横截面尺寸均不相同，正八边形周长大于所有支承件径向尺寸之和。

本申请的减振降噪用空间多层结构，采用旋转对称结构具有承载特性，结构紧凑，可以实现承载、减振、降噪功能一体化设计，有效降低结构重量。连接件以及支承件使用的材料均为金属，没有橡胶类材料，不存在材料老化问题，可以有效提高连接装置的寿命，降低维护成本。

为了进行减振降噪效果对比，设计了参考装置。参考装置与本申请装置结构形式相同，区别在于参考装置各层的所有支承件截面尺寸完全相同。分别在本申请装置和参考装置顶端施加相同频带范围(100Hz-10000Hz)的动态位移载荷S_顶，可以计算得到底端的动态位移响应S_底，从而可以得到动态传递率为σ＝S_底/S_顶，可见传递率小于1具有减振作用；传递率越小，减振降噪效果越好。

如图4所示为本申请装置与参考装置的传递率计算结果。从图中可见，除少数频带外，本申请装置的传递率在绝大多数频率范围内均小于参考装置。

本申请的减振降噪用旋转对称装置，根据周期性结构存在带隙的特征，通过对周期性结构参数进行设计，达到振动与噪声控制的目的，振动噪声传递率的保守估计能够降低50％。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种减振降噪用空间多层结构，其特征在于，包括：L+1个连接件以及L层支承件，且L≥2，其中，

θ为相邻两个所述支承件所对的圆心角。

2.根据权利要求1所述的减振降噪用空间多层结构，其特征在于，角度θ为整数。

3.根据权利要求1所述的减振降噪用空间多层结构，其特征在于，所述连接件的结构形式为圆形、圆环形、正多边形、一字形、Y形、十字形、米字形中的一种。

4.根据权利要求3所述的减振降噪用空间多层结构，其特征在于，所述支承件的结构形式为杆、管、弹簧以及梁中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的减振降噪用空间多层结构，其特征在于，相邻两个所述连接件之间的n个支承件分成m组，每组包括k个完全相同的支承件，各组之间的支撑件结构形式相同，且横截面尺寸不同，其中，n＝m×k，m≥2，k≥1。

6.根据权利要求5所述的减振降噪用空间多层结构，其特征在于，当所述连接件以及所述支承件均采用横截面形状为圆形的结构形式时，所述连接件的径向尺寸大于相邻两个所述连接件之间的n个支承件径向尺寸之和与π的商。

7.根据权利要求4所述的减振降噪用空间多层结构，其特征在于，相邻两个所述连接件之间的n个支承件分成m组，每组包括k个完全相同的支承件，各组之间的支撑件结构形式不同，且横截面尺寸不同，其中，n＝m×k，m≥2，k≥1。

8.根据权利要求1所述的减振降噪用空间多层结构，其特征在于，所述连接件以及所述支承件均为金属材质。

9.根据权利要求1所述的减振降噪用空间多层结构，其特征在于，所述连接件与待减振降噪设备连接，所述待减振降噪设备包括发动机。