【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隐身斗篷，尤其是一种基于声学黑洞理论的水下声隐身超表面模型。
技术介绍
1、在水声领域，随着声纳探测向低频领域的不断发展，如何降低水下航行器的声散射，提高水下声隐身性能，成为一个亟待解决的问题。水声隐身技术的传统思想是通过消耗吸声材料吸收入射声波来减少声散射，从而实现水下声隐身的目的，例如在潜艇中经常用到的消声瓦等结构，在较高频段范围内具有极其优良的吸声特性。但由于其厚度增加的局限性，很难将吸声频率扩大到较低频段，在低频处降噪效果较差。
2、而声学黑洞的引入为声隐身的发展增添了新方向。声学黑洞是指当结构的厚度以幂指数衰减时，结构中的弯曲波速会逐渐衰减，在理想情况下弯曲波速可以减小到0，可实现声波零反射。早在1989年，krylov等人就研究了楔形的一维梁结构操控弯曲波的传播轨迹(krylov v v.conditions for validity of the geometrical acousticsapproximation in application to waves in an acute angle solid wedge[j].journal of soviet physics acoustics,1989,35:176–180)。王博涵等人通过研究内嵌声学黑洞薄板振动相关内容，结果表明通过一定合理范围进行调节声学黑洞区域的厚度变化以及幂律会改变局部模态参数(wang bohan,yang deqing,xia lifu.study onnumerical simulation metho
3、并且当下绝大多数声结构研究还是集中于空气当中，而有关于水下声学调节的理论和实验研究相对较少。因此，如何设计出结构简单、隐身效果好的水下声学结构也是一个亟待解决的问题。
4、为此我们提出一种基于声学黑洞理论的水下声隐身超表面模型。
技术实现思路
1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种基于声学黑洞理论的水下声隐身超表面模型，通过嵌入局域不均匀性结构来设计超表面，实现水下平面声波的表面波转化，达到水下声隐身的效果。
2、本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种基于声学黑洞理论的水下声隐身超表面模型，其特征在于，包括：
4、基体，其上端面上开设有多个水平连续分布的曲面，基体为金属材质，且基体的阻抗大于30倍水的阻抗；
5、曲面的曲率满足l＝2(x-w)2，其中，x为横轴坐标值，λ为入射声波波长；
6、嵌入结构，其嵌入到基体的曲面内，且与基体组合形成矩形结构，嵌入结构为柔性材质，其嵌入结构的阻抗接近于水的阻抗。
7、进一步的，所述嵌入结构1宽度w为λ，嵌入结构1高度h为λ2，嵌入结构与基体地板距离t为0.025m，嵌入结构与基体最右侧和最左侧距离p为0.015m～0.02m，
8、进一步的，所述基体选用钢，其声阻抗为水声阻抗的30倍以上。
9、进一步的，每个所述嵌入结构成一个周期，所述声学超表面至少包括3个周期。
10、进一步的，嵌入结构的材质为橡胶，其阻抗无限接近于海水。
11、本专利技术的有益效果如下：
12、本专利技术结构紧凑、合理，操作方便，本装置通过嵌入局域不均匀性结构来设计超表面，实现水下平面声波的表面波转化，达到水下声隐身的效果，结构简单。同时本装置通过调节结构宽度w波长λ的关系来调节声波转化，变化参量少。当结构宽度w与波长λ相同时，经超表面的散射声波角度满足θr＝acrsin(λw)，声波反射角θr＝90°。但实际上根据衍射级修正的广义斯奈尔定律可知，由于周期性结构对入射声波的衍射作用，在声损耗不大的情形下，会导致表面束缚模式所局域的声波能量会在空间中形成不同的衍射级次，造成声隐身失效。因此，要实现入射声波向表面波的完全转化，需要降低周期性结构对入射声波的衍射作用，而黑洞理论能在理想情况下，嵌入结构1能使声波在尖端处声速减小到0，从而极大降低周期性结构对入射声波的衍射作用，使表面束缚模式所局域的声波能量不再散射到空间中形成不同的衍射波；当波长λ不等于结构宽度w时，嵌入结构1不再使声波在尖端处声速减小到0，但仍具备超表面特性，可以在一定频率范围内产生异常反射现象。
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1.一种基于声学黑洞理论的水下声隐身超表面模型，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种基于声学黑洞理论的水下声隐身超表面模型，其特征在于：所述嵌入结构(1)宽度w为λ，嵌入结构(1)高度h为λ2，嵌入结构(1)与基体(2)地板距离t为0.025m，嵌入结构(1)与基体(2)最右侧和最左侧距离p为0.015m～0.02m。
3.如权利要求2所述的一种基于声学黑洞理论的水下声隐身超表面模型，其特征在于：所述基体(2)选用钢，其声阻抗为水声阻抗的30倍以上。
4.如权利要求2所述的一种基于声学黑洞理论的水下声隐身超表面模型，其特征在于：每个所述嵌入结构(1)成一个周期，所述声学超表面至少包括3个周期。
5.如权利要求2所述的一种基于声学黑洞理论的水下声隐身超表面模型，其特征在于：所述嵌入结构(1)的材质为橡胶，其阻抗无限接近于海水。
【技术特征摘要】
1.一种基于声学黑洞理论的水下声隐身超表面模型，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种基于声学黑洞理论的水下声隐身超表面模型，其特征在于：所述嵌入结构(1)宽度w为λ，嵌入结构(1)高度h为λ2，嵌入结构(1)与基体(2)地板距离t为0.025m，嵌入结构(1)与基体(2)最右侧和最左侧距离p为0.015m～0.02m。
3.如权利要求2所述的一种基于声学黑洞理...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，朱小敏，白亚强，陈伟政，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：
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