具有各向异性刚度的法兰

本公开涉及法兰，尤其涉及一种适用于水下航行器的具有各向异性刚度的法兰。

背景技术：

1、水下航行器是一种航行于水下的航行体。对水下航行器的振动和噪声进行控制，能够提高航行器的性能和导航精度、减小对海洋生态系统的干扰、提升水下勘探能力、提高水下航行器的隐蔽性。

2、但是，目前针对水下航行器减振降噪的现有技术，例如，利用减振装置和隔振材料的减振隔振技术、利用声学隔离措施的声学隔离技术、利用传感器和控制系统的主动降噪技术和涡流降噪技术，分别存在质量重、成本高、减振降噪效果差、能耗高等缺陷。

技术实现思路

1、为至少部分地克服上述提及的至少一种或者其它发明的技术缺陷，本公开的至少一种实施例提供一种具有各向异性刚度的法兰，通过设置多个具有各向异性刚度的微结构，使所述电机产生的弹性波沿所述法兰的周向传输，从而实现减振降噪的目的。

2、有鉴于此，本公开实施例提供了一种具有各向异性刚度的法兰，适用于水下航行器，所述水下航行器包括壳体和电机，所述法兰包括：外环，配置为与所述壳体连接；内环，配置为与所述电机连接；以及多个微结构，设置在所述外环和所述内环之间，多个所述微结构环形分布，每个所述微结构具有各向异性刚度，以使所述法兰具有各向异性刚度，从而使所述电机产生的弹性波沿所述法兰的周向传输。

3、可选的，每个所述微结构包括：主横梁，沿周向延伸；两根副横梁，分别设置在所述主横梁的两侧，并沿周向延伸；两对第一斜梁，分别连接在所述主横梁和所述副横梁之间，所述第一斜梁被配置为提高所述法兰的各向异性刚度；两对第二斜梁，分别连接在所述主横梁和所述副横梁之间，所述第二斜梁的宽度小于所述第一斜梁的宽度；以及至少一个主竖梁，连接在所述副横梁中的至少一根上，且位于远离所述主横梁的一侧，所述主竖梁沿径向延伸。

4、可选的，多个所述微结构形成三环层结构，所述三环层结构包括依次径向排布的外环层、中环层和内环层，外环层中微结构的尺寸大于中环层中微结构的尺寸，中环层中微结构的尺寸大于内环层中微结构的尺寸。

5、可选的，所述第一斜梁与所述主横梁的夹角为45°，所述第二斜梁与所述主横梁的夹角为45°。

6、可选的，所述主横梁的宽度大于所述副横梁的宽度。

7、可选的，所述第一斜梁与所述主横梁之间设置有圆角，所述第二斜梁与所述主横梁之间设置有圆角。

8、可选的，每对所述第一斜梁中的两个所述第一斜梁构成八字结构，每对所述第二斜梁中的两个所述第二斜梁构成倒八字形。

9、可选的，所述第一斜梁分别位于一对所述第二斜梁的两侧。

10、可选的，所述外环层、所述中环层和所述内环层分别包括24个微结构。

11、可选的，所述中环层相对于所述内环层绕中心轴转动7.5°，以降低所述中环层和所述内环层间的径向刚度。

12、根据本公开上述实施例的法兰，通过设置多个具有各向异性刚度的微结构，可以使所述法兰具有各向异性刚度。

13、根据本公开实施例，在电机工作过程中产生的弹性波传输至法兰后，由于法兰具有各向异性刚度的特性，会使弹性波沿所述法兰的周向传输，避免弹性波沿所述法兰的径向直接传输至水下航行器的壳体，进而减小水下航行器由电机引起的振动，从而可以实现水下航行器的减振降噪的目的。

技术特征：

1.一种具有各向异性刚度的法兰，其特征在于，所述法兰适用于水下航行器，所述水下航行器包括壳体和电机，所述法兰包括：

2.根据权利要求1所述的法兰，其特征在于，每个所述微结构包括：

3.根据权利要求1或2所述的法兰，其特征在于，多个所述微结构形成三环层结构，所述三环层结构包括依次径向排布的外环层、中环层和内环层，外环层中微结构的尺寸大于中环层中微结构的尺寸，中环层中微结构的尺寸大于内环层中微结构的尺寸。

4.根据权利要求1或2所述的法兰，其特征在于，所述第一斜梁与所述主横梁的夹角为45°，所述第二斜梁与所述主横梁的夹角为45°。

5.根据权利要求1或2所述的法兰，其特征在于，所述主横梁的宽度大于所述副横梁的宽度。

6.根据权利要求1或2所述的法兰，其特征在于，所述第一斜梁与所述主横梁之间设置有圆角，所述第二斜梁与所述主横梁之间设置有圆角。

7.根据权利要求1或2所述的法兰，其特征在于，每对所述第一斜梁中的两个所述第一斜梁构成八字结构，每对所述第二斜梁中的两个所述第二斜梁构成倒八字形。

8.根据权利要求1或2所述的法兰，其特征在于，所述第一斜梁分别位于一对所述第二斜梁的两侧。

9.根据权利要求3所述的法兰，其特征在于，所述外环层、所述中环层和所述内环层分别包括24个微结构。

10.根据权利要求3所述的法兰，其特征在于，所述中环层相对于所述内环层绕中心轴转动7.5°，以降低所述中环层和所述内环层间的径向刚度。

技术总结
本公开提供了一种具有各向异性刚度的法兰，该法兰适用于水下航行器，所述水下航行器包括壳体和电机，所述法兰包括：外环，配置为与所述壳体连接；内环，配置为与所述电机连接；以及多个微结构，设置在所述外环和所述内环之间，多个所述微结构环形分布，每个所述微结构具有各向异性刚度，以使所述法兰具有各向异性刚度，从而使所述电机产生的弹性波沿所述法兰的周向传输。

技术研发人员：张凯,范更新,陈建龙,左磊
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1