一种基于声子晶体管道的复合型消声筒的制作方法

本发明涉及船用空调通风管道消音技术领域，具体涉及一种基于声子晶体管道的复合型消声筒。

背景技术：

船舶空调通风系统是用来创造良好的舱内空气环境，保证舱内空气的温度和湿度在一定范围内波动，并提供高品质的空气，以满足船员舒适性和身体健康的需要。但空调通风系统的设置也不可避免带来噪声，这主要是因为空调通风系统运行时，系统中的空气处理设备、离心风机、布风器等设备以及风管和阀件都会因其内部空气的通过而产生噪声，而噪声会影响船员日常生活和工作，并会对人体产生生理、心理的影响和危害，所以必须对通风管道实施降噪处理。

声子晶体的一个重要特征是具有声波带隙，即声子晶体是由两种或两种以上弹性介质组成的具有周期结构和弹性波带隙特性的功能材料或结构。声波在声子晶体中传播时，受其内部周期结构的作用，形成特殊的带隙。带隙频率范围的声波船舶被抑制，因此声子晶体在降噪方面具有广阔的应用前景。

技术实现要素：

发明目的：本发明目的是提供一种基于声子晶体管道的复合型消声筒，解决了船舶空调通风管道中的噪声问题。

技术方案：本发明一种基于声子晶体管道的复合型消声筒，该消声筒由依次交替排列的穿孔阻性消声筒和声子晶体消声筒组成，所述穿孔阻性消声筒和声子晶体消声筒固定密封连接，从而形成复合式的消声筒；

所述穿孔阻性消声筒包括由外向内且同心设置的第一环形骨架、吸声材料层和微穿孔板，所述第一环形骨架呈网格状，所述吸声材料层覆在第一骨架的内侧，所述微穿孔板与吸声材料层的内侧胶接在一起且微穿孔板上设有若干呈环形阵列分布的通孔；所述声子晶体消声筒包括呈网格状的第二环形骨架，所述第二环形骨架的每个网格中均设有声子晶体元胞单元，所述声子晶体元胞单元呈环形阵列分布，声子晶体元胞单元包括弹性薄膜和质量块，所述弹性薄膜通过施加预应力使其张紧固定粘贴于第二环形骨架的网格边框上，所述质量块胶接在张紧的弹性薄膜的外侧中心处；

所述穿孔阻性消声筒的通道和声子晶体消声筒的通道形成了复合式消声筒的消音通道。

进一步的，所述微穿孔板的厚度为0.5～1mm，其穿孔率为1～5％，微穿孔板的通孔孔径为0.6～1mm。微穿孔板通过选择不同的穿孔率和板厚不同的孔深用于控制消声筒的频谱性能，使其在需要的频率范围内获得良好的消声效果。

进一步的，所述吸声材料层的吸声材料为吸声棉，吸声材料层的厚度为10～15mm。

进一步的，所述弹性薄膜为硅胶薄膜，其厚度为0.1～0.3mm。硅胶薄膜粘贴在第二环形骨架的网格边框上，并进行一定的张紧拉伸，使硅胶薄膜拥有一定的预应力，由于硅胶薄膜和质量块之间的刚度差较大，在收到声压激励时，二者产生较强的相互作用，消耗能量。

进一步的，所述质量块为圆形，其半径为5～7mm，厚为1～2mm，材料为普通钢。

进一步的，所述第一环形骨架和第二环形骨架均为呈圆柱体结构，第一环形骨架和第二环形骨架均包括多组纵向连接筋和多组环形连接筋，所述纵向连接筋沿复合式消声筒的轴线方向分布，所述环形连接筋沿复合式消声筒的周向分布，所述纵向连接筋和环形连接筋相互垂直交叉共同形成呈网格状的环形骨架结构，纵向连接筋和环形连接筋的交叉点采用焊接固定。

进一步的，所述微穿孔板的长度与穿孔阻性消声筒的长度相同。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

1、本发明中通风管道中的噪声通过微穿孔板、吸声材料层及声子晶体元胞单元的综合作用，在10～5000hz宽频段内能够降低10～15db；

2、本发明中可通过改变声子晶体消声筒中的质量块的大小，拓宽降噪的频率范围；

3、本发明中穿孔阻性消声筒与声子晶体消声筒交替组合在一起能更充分地降低管道噪声；

4、本发明中消声筒为插入式，插入到管道中即可实现降噪的目的，安装方便。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明的声子晶体元胞单元示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：

如图1和图2所示，本发明一种基于声子晶体管道的复合型消声筒，该消声筒由依次交替排列的穿孔阻性消声筒1和声子晶体消声筒2组成，穿孔阻性消声筒1和声子晶体消声筒2固定密封连接，从而形成复合式的消声筒，更能充分地降低通风管道的噪声；穿孔阻性消声筒1的通道11和声子晶体消声筒2的通道(图中未视出)形成了复合式消声筒的消音通道，同时可以根据降噪的需要改变穿孔阻性消声筒1和声子晶体消声筒2的数量，达到更好的消音效果；

穿孔阻性消声筒1包括由外向内且同心设置的第一环形骨架12、吸声材料层13和微穿孔板14，第一环形骨架12呈网格状，吸声材料层13覆在第一骨架12的内侧，吸声材料层13的吸声材料为吸声棉，吸声材料层13的厚度为10～15mm，微穿孔板14与吸声材料层13的内侧胶接在一起且微穿孔板14上设有若干呈环形阵列分布的通孔141，微穿孔板14的厚度为0.5～1mm，其穿孔率为1～5％，微穿孔板14的通孔141孔径为0.6～1mm，微穿孔板14的长度与穿孔阻性消声筒1的长度相同；微穿孔板14通过选择不同的穿孔率和板厚不同的孔深用于控制消声筒的频谱性能，使其在需要的频率范围内获得良好的消声效果；

声子晶体消声筒2包括呈网格状的第二环形骨架21，第二环形骨架21的每个网格中均设有声子晶体元胞单元22，声子晶体元胞单元22呈环形阵列分布，声子晶体元胞单元22包括弹性薄膜221和质量块222，弹性薄膜221通过施加预应力使其张紧固定粘贴于第二环形骨架21的网格边框上，质量块222胶接在张紧的弹性薄膜221的外侧中心处；其中，弹性薄膜221为硅胶薄膜，其厚度为0.1～0.3mm，质量块222为圆形，其半径为5～7mm，厚为1～2mm，材料为普通钢，可通过改变声子晶体消声筒中的质量块222的大小，拓宽降噪的频率范围；通过将硅胶薄膜粘贴在第二环形骨架21的网格边框上，并进行一定的张紧拉伸，使硅胶薄膜拥有一定的预应力，由于硅胶薄膜和质量块222之间的刚度差较大，在收到声压激励时，二者产生较强的相互作用，消耗能量，达到降噪的效果；

本发明当设置2个穿孔阻性消声筒1和声子晶体消声筒2时，通风管道中的噪声通过穿孔阻性消声筒1的微穿孔板14、吸声材料层13及声子晶体元胞单元22的综合作用，在10～5000hz宽频段内能够降低10～15db；如果适当增加穿孔阻性消声筒1和声子晶体消声筒2的数量，还能够将通风管道的噪声降的更低，而且多组声子晶体消声筒2中质量块222的大小发生改变，能起到拓宽降噪的频率范围的效果；

其中，第一环形骨架12和第二环形骨架21均为呈圆柱体结构，第一环形骨架12和第二环形骨架21均包括多组纵向连接筋4和多组环形连接筋3，纵向连接筋4沿复合式消声筒的轴线方向分布，环形连接筋3沿复合式消声筒的周向分布，纵向连接筋4和环形连接筋3相互垂直交叉共同形成呈网格状的环形骨架结构，纵向连接筋4和环形连接筋3的交叉点采用焊接固定；

将复合式消声筒直接插入船舶空调通风管道中，即可实现降噪的目的，安装方便；气流通过穿孔阻性消声筒1时，微穿孔板14及吸声材料层13主要对中高频噪声进行降噪；通过声子晶体消声筒2时，受到弹性薄膜221和质量块222结构的作用，产生局部共振，消耗能量到达降噪的目的，主要作用频率为低频。