聲子晶體在船舶海工減振降噪領域的研究進展

王體濤，田立群，馬維良

（上海船舶設備研究所，上海 200231）

0 引言

機械振動是一種非常普遍的物理現象，廣泛存在于船舶海工、機械動力、儀器設備、航空航天、交通運輸等各個領域之中。從國防工業中的戰機、潛艇、軍艦、導彈等武器裝備，到日常生活中常見的高鐵、汽車等交通工具，均存在不同程度的振動問題。共振和疲勞破壞等振動問題對國民經濟造成了巨大損失，抑制有害振動、實現減振降噪日益成為科研和工程人員密切關注的重要課題。

在軍事領域，聲隱身性能是艦艇重要的考核指標之一，使用聲學覆蓋層實現聲隱身是先敵發現目標和維護艦艇自身安全的關鍵技術（見圖1）。劇烈的振動與噪聲會破壞艦艇等武器裝備的隱蔽性，大大降低其戰場生存能力。此外，武器裝備上安裝有大量精密的儀器儀表，過大的振動與噪聲會降低其精度和性能，進而對武器裝備的戰技性能造成負面影響。

圖1 敷設聲學覆蓋層的潛艇

在民用、生活和生態領域，控制和治理振動噪聲污染已經成為當今世界各國倍加重視的焦點問題之一。以船舶與海洋工程為例，測量船在使用傳感器、測量設備進行海洋通信、定位和搜索時（見圖2），通常需要通過水下減振降噪技術吸收過濾掉其他頻段的噪聲，從而獲得更優質的所需頻段的聲波信號。振動與噪聲對生態環境造成了巨大的影響，船舶、聲吶以及水下工程產生的噪聲經常會影響海洋生物的聽覺，造成其覓食、生殖行為的改變，甚至會引起生物器官的病變進而促使其自殺。……