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《潜艇遥控自航模螺旋桨噪声测量分析方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第5卷第1期船舶力学Vol.5No.12001年2月JournalofShipMechanicsFeb.2001文章编号:1007-7294(2001)01-0055-07潜艇遥控自航模螺旋桨噪声测量分析方法何谟钦,王锡良,陈克勤,缪弋,沈泓萃(中国船舶科学研究中心,无锡214082)摘要:本文在文献[1]的基础上提出了一种新的潜艇模型螺旋桨的噪声测量方法,文中较为详细地表述了基于短时傅立叶变换技术应用潜艇遥控自航模进行螺旋桨噪声的测量分离过程。作为实验的第一步,文中还给出了潜艇遥控自航模航行时的噪声测量结果,螺旋桨噪声的分离工作将在下一步完成。关键词:噪声;螺旋桨;自航模;测量方法中图分类
2、号:TB52U674.76文献标识码:A1前言辐射噪声一直是衡量舰船战斗力及生存能力的主要性能之一,特别是潜艇的辐射噪声水平已经成为其最主要的作战性能指标。在潜艇的辐射噪声源的组成中,螺旋桨噪声占有极其重要的位置,因此在潜艇的研制过程中人们将愈来愈多的精力投向螺旋桨的设计技术。时至今日螺旋桨的设计不再只是考虑螺旋桨、主机及艇体在推进性能方面的匹配及优化;更重要的是要从声学设计的角度考虑螺旋桨和艇尾的优化组合设计。即要求考虑螺旋桨与艇体伴流分布的适配性和尾部结构与螺旋桨诱导脉动压力分布的适配性,使螺旋桨引起的水动力辐射噪声降为最小。为了达到上述目的,多种多样的低噪音螺旋桨设计方法应运而生,而对
3、这些设计方法的检验则需要可靠的噪声测量分析方法,包括模型试验方法和实艇实验方法。目前我国螺旋桨的声学优化设计仍停留在多方案简单对比,优选设计方案的阶段,其步骤是首先通过经验、理论分析或母型派生设计方法设计多个螺旋桨方案;加工螺旋桨模型;而后在空泡水筒中以给定的负荷系数和伴流分布进行螺旋桨模的噪声测量;将不同方案测量得到的结果进行比较和分析,从中挑选出噪声最低的最终方案。上述方法在目前设备条件下存在如下局限性:(1)空泡水筒的背景噪声属试验设备的固有特性,在其建成后随着时间的推移,其背景噪声指标将愈来愈不能满足实际使用的需要。(2)受空泡水筒尺度的影响,伴流场的模拟大多只能以假尾或网格而不是以
4、整个艇模进行模拟,伴流模拟精度大受影响,并且目前的伴流模拟只是单向度伴流分数模拟,而非三向度伴流分布模拟,这就是说不均匀来流导致的螺旋桨噪声并未得到必要的模拟。(3)水听器的布置也是受空泡筒尺度的影响,水听器不可能布置到一个能消除近场影响的地方,并且水听器的位置是相对固定,无法获得全方位的噪声特征。(4)空泡筒中测得的噪声信号存在很强的回声混响影响。[1]为了减小或摆脱上述在空泡水筒中进行螺旋桨噪声测量及评估的局限性,王锡良等人提出并试探了以潜艇遥控自航模进行螺旋桨噪声测量新方法。从其初步的工作进展和结果来看,有无运行螺旋桨时的噪声级差有一定的量级,可见利用潜艇遥控自航模进行潜艇螺旋桨辐射噪
5、声测量和分析,这种方法是可行的,虽然有许多深入的工作要完善。[1]本文作为工作的继续意在较为详细地讨论基于遥控自航模辐射噪声测量建立螺旋桨辐射噪声分离的分析处理方法。收稿日期:2000-10-10作者简介:何谟钦(1962-),男,中国船舶科学研究中心高级工程师。56船舶力学第5卷第1期2测量方法设计测量是在安静开阔的深水池中进行,自航模在遥控指令下作指定的定深、定向、定速的直线航行,在自航模的航道两边预先布置的水听器可以在自航模作指定的运行全过程进行噪声测量。通过所测得的信号进行数据处理,从而达到分离螺旋桨噪声的目的。假设潜艇遥控自航模作定深、定向、定速直线航行时的辐射噪声信号是平稳信号,
6、则在自航模的航道两边预先布置的水听器所测信号是非平稳信号,但它是有序二次型平稳信号。自航模安装有蓄电池、调速电机、无线遥控信号接受机、舵机、潜艇姿态测量系统和测量信号发射机。由此可见潜艇自航模的辐射噪声的主要成分可以分解为机械结构噪声、水流噪声、螺旋桨噪声组成,那么自航模航行时测量的噪声包括四个部分组成,即测量1:p′1=p′E©p′M©p′F©p′P(1)这里:p′1自航模运动时测量的噪声p′E背景噪声p′M机械噪声p′F流噪声p′p螺旋桨噪声为分离出螺旋桨噪声我们还安排下列附加的三次测量,它们分别是:测量2:自航模系泊试验,调整螺旋桨转速,使此时系泊螺旋桨的推力负荷系数与自航状态的推力负
7、荷系数相同,此时可以认为背景噪声,机械噪声和螺旋桨噪声等成分变化不大,但流噪声忽略不计。p′2=p′E©p′M′©p′p(2)测量3:自航模无桨叶系泊试验,螺旋桨被桨毂取代,在螺旋桨主轴上通过辅加装置在模型内部控制主机负荷,使电机的输出功率与自航状态的输出功率相同,此时可以认为背景噪声、机械噪声成分变化不大,但流噪声和螺旋桨噪声忽略不计。p′3=p′E©p′M(3)测量4:环境噪声测量是在模型完全静止的状态下
