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《潜艇机械噪声控制技术的现状与发展概述_俞孟萨 (1)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第7卷第4期船舶力学Vol.7No.42003年8月JournalofShipMechanicsAug.2003文章编号:1007-7294(2003)04-0110-11潜艇机械噪声控制技术的现状与发展概述112俞孟萨,黄国荣,伏同先(1中国船舶科学研究中心,江苏无锡214082;2武汉船舶设计研究所,湖北武汉430064)摘要:本文从潜艇水下噪声产生和传播途径两个层面,介绍从机械设备选用、总体布置、弹性安装、基座设计、结构阻尼、隔声处理、弹性阻尼连接到消声瓦屏蔽的一系列机械噪声控制技术。关键词:潜艇;机械噪声;控制技术中图分类号:TB53U674.76文献标识码:A1前言从声学
2、的角度来看,潜艇是一个复杂的噪声源分布体,产生水下噪声的原因主要有三个方面:其一、机械设备和管系通过基座与非支撑件激励艇体振动并向水中辐射噪声,还包括舱室空气噪声向水中透射引起的噪声以及冷却水管中的流体脉动向水中的声辐射;其二、螺旋桨旋转运动产生的噪声,包括旋转噪声、湍流噪声、尾涡噪声和空化噪声,以及螺旋桨脉动压力通过轴系激励或直接激励艇体产生的噪声;其三、水流流经艇体表面以及突体、附体、空腔所产生的水动力噪声和湍流脉动压力激励艇体产生的噪声。机械设备产生的噪声是潜艇低速巡航时最主要的噪声源,控制和减小潜艇机械噪声是潜艇实现安静化的首要环节。我们知道,声源、声传播和声接收是声学研究
3、的三个基本内容。虽然潜艇机械设备产生水下噪声的途径是多种多样的,但其控制原理与工业噪声控制原则上是一致的,主要从声源和声传播两方面来考虑:选用低噪声设备;隔绝或减小振动、噪声和激励力的传递途径。采取多途径多方位的综合优化措施,全面提升机械噪声的控制水平,才能有效地实现潜艇的安静化。本文从潜艇水下噪声产生和传播途径两个层面,介绍机械设备选用、总体布置、弹性安装、基座设计、结构阻尼、隔声处理、弹性阻尼连接、消声瓦屏蔽等一系列机械噪声控制技术的现状和发展趋势。2机械设备的选用和评估低振动和低噪声机械设备的选用,是控制潜艇水下噪声的第一层面的技术。选用设备的振动和噪声量级越低,越有利于潜艇
4、的减振降噪设计和实现安静化目标。机械设备的安静性设计,决定于国家的工业基础和设计水平,以及材料和加工工艺。潜艇设计时,需要制定设备振动和噪声的最高限值,并在装艇以前严格测试,限制装艇设备振动和噪声的量级,对降低潜艇水下噪声可以起到有效的作用。机械设备的振动或激励力作为其激励特性的表征参数,应该有严格的测试方法和测试环境规定,否则会失去其作为设备声学评价参数的客观性。长期以来,人们一直致力于确定机械设备激励力的大[1-3]小,但其测量困难较大。过去比较实用的方法是采用互易原理和等效力方法测定激励力,其中等效力方法比较直观,即在机械附近I点施加等效力Fi,测量j点的响应后,定出i和j点
5、之间的传输导纳Bij,然后在机械运转时测量j的响应Vj,激励力则由下式给定:-1Fi=[B]{Vj}(1)收稿日期:2003-05-18作者简介:俞孟萨(1960-),男,中国船舶科学研究中心研究员。第4期俞孟萨等:潜艇机械噪声控制技术的现状,111如果进一步测出等效力与水中声场之间的传递函数[H],则可以由响应{Vj}计算水中声压:-1pk=[H][B]{Vj}(2)等效力方法中,测点的选取对结果的影响较大,且测点以外的振动难以正确评估。为了保证一定的精度,要求的测点数较多。实际上,近年来国外已经发展到将机械设备输入给艇体结构的功率作为表征设备激励特性的参[4-5]数。机械安装在
6、弹性结构上,机械输入给结构的功率为:1*121P=ReFV=FReB=V/ReB(3)222式中:F为激励力(或力矩),V为振动速度(或角速度),B=V/F为作用点导纳。若机械设备有N个安装点,则输入功率为:NN1*P=EReFiEBijFj(4)2i=1i式中Bij为结构点导纳,Bij(iXj)为结构传输导纳。它们的计算可参阅文献[4、6-8],输入功率包括每个作用点直接传输的功率和作用点之间耦合传输的功率。[5]Moorhouse在研究机械)))弹性安装)))基座系统的结构输入功率时,采用自由速度V0(freevelocity)计算输入功率:122P=V0Z12ReB(5)2式
7、中V0为机械设备的自由速度,Z12为弹性安装的传输阻抗。所谓自由速度,定义为机械设备自由悬置时机械振动的速度,它可以近似描述机械弹性安装时的[9][10]振动强度,最早由Breeuwer和Plunt提出。目前英、美、日、俄等国均采用此参数描述设备的振动强度,其测量的方法和结果可参见文献[11,12]。[13,14]Moorhouse等人的方法适用于弹性安装的机械设备,对于设备直接安装在基座上的情况,Yap采用互易原理,提出了间接测量法。将(3)式改写为:1*1*P=2
