简述：舰船辐射噪声源及其一般特性

简述：舰船辐射噪声源及其⼀般特性来源：节选⾃《⽔声学》⽔声⼯程学院声学教研室
舰船辐射噪声源分为三⼤类：
机械噪声：
主机：柴油机、主电动机、减速器
辅机：发动机、泵、空调设备
螺旋桨噪声：
螺旋桨空化
螺旋桨叶⽚振动
⽔动⼒噪声：
⽔流辐射噪声；
空腔、板和附件的共振；
⽀柱和附件的空化
机械噪声
机械噪声是航⾏或作业舰船上的各种机械的振动，通过船体向⽔中辐射⽽形成的噪声。

产⽣机理：
不平衡的旋转部件（电机电枢等）；
重复的不连续性（齿轮、涡轮机叶⽚等）；
往复部件（汽缸的爆炸）——产⽣线谱噪声，其成分是振动基频及其谐波分量
流体空化和湍流及排⽓（泵、管道、凝汽器等）；
机械摩擦（轴承等）——产⽣连续谱噪声。

结论：
舰船辐射噪声为强线谱加弱连续谱的迭加，与舰船航⾏状态及机械⼯作状态密切相关，⼀般较复杂、多变。

机械噪声是舰船辐射噪声低频段主要成分。

螺旋桨噪声
螺旋桨噪声：螺旋桨空化噪声和螺旋桨叶⽚振动辐射噪声。

螺旋桨空化噪声：
螺旋桨旋转时，叶⽚尖上和表⾯上产⽣空化。

螺旋桨空化噪声是舰船辐射噪声⾼频段主要成分，且为连续谱，其典型频谱如下图。

频谱特点：在⾼频段，谱级随频率以6dB/Oct斜率下降；在低频段随频率增⾼⽽增⾼；谱峰频谱特点：
（100Hz~1000Hz）随航速和深度⽽变化，当航速增加和深度变浅时，谱峰向低频移动。

原因：
原因：⾼航速和浅深度时，易产⽣空化⽓泡，产⽣低频噪声，使谱峰向低频端移动。

空化噪声产⽣条件：航速⼤于舰船临界航速。

空化噪声产⽣条件：
螺旋桨空化噪声与航速关系：
航速低于临界航速，空化噪声级很低（未发⽣空化）；
航速增⼤⾄临界航速，空化噪声级急剧增⼤（空化发⽣、发展）；
航速继续增⼤，空化噪声级基本趋于稳定（空化充分）。

螺旋桨空化噪声与航深关系：
航⾏深度增加，临界航速提⾼，空化噪声级增加。

螺旋桨空化噪声还与其它因素有关，例如螺旋桨损坏、加速、转向等因素。

⽔⾯舰船的螺旋桨空化噪声—航速关系不是S形，关系复杂。

螺旋桨唱⾳：
螺旋桨唱⾳是螺旋桨叶⽚拍击、切割⽔流⽽引起的，也称为旋转噪声，它为线谱噪声分量。

其频率：
n是螺旋桨叶⽚数；s是螺旋桨转速；m是谐波次数。

螺旋桨唱⾳是潜艇低频段（1~100Hz）噪声的主要成分。

频谱特性是声纳识别⽬标和估计⽬标速度的依据。

⽔动⼒噪声
⽔动⼒噪声是由不规则的、起伏的海流流过运动船只表⾯⽽形成的，是⽔流动⼒作⽤于舰船的结果。

产⽣机理：
⽔流激励壳体振动或壳体上某些结构（叶⽚、空⽳腔体等）共振；
湍流附⾯层产⽣的流噪声（粘滞流体特性）；
航船拍浪声（船⾸、船尾）、船上循环系统进⽔⼝和排⽔⼝的辐射噪声。

根据布洛欣采夫理论，⽔动⼒噪声强度主要与航速有关：
k为常数，v是航速，n是与航船⽔下线形等因素有关的⼀个量。

⼀般情况，舰船⽔动⼒噪声⼩于机械噪声和螺旋桨噪声。

舰艇的辐射噪声主要噪声源是机械噪声和螺旋桨噪声，⼆者贡献的⼤⼩取决于频率、航速和航深。

对于给定的航速和航深，存在⼀个临界频率，低于此频率时，谱的主要成分是机械和螺旋桨的线谱；⾼于此频率时，谱主要成分是螺旋桨空化的连续谱。

通常舰艇的临界频率为100Hz~1000Hz，取决于船的种类、航速和航深。

鱼雷的临界频率⽐较⾼（机械速度⾼）。

舰船噪声控制⽅法
降低舰船噪声，⼀⽅⾯提⾼舰船⾃⾝的隐蔽性，另⼀⽅⾯提⾼舰载声纳的作⽤距离，从⽽可以提⾼舰船的对抗能⼒。

按照控制对象的不同，可分为：
主动噪声控制——声源，是控制和降低舰船噪声最根本/最积极⽅法；措施——改进机械设计、采⽤合理的机械结构、改⾰⼯艺和操作⽅法、提⾼加⼯精度和装配质量等。

被动噪声控制——传播途径，措施——采取阻尼、隔振或减振的办法、采取吸声结构、对螺旋桨噪声采⽤屏蔽罩等。

机械噪声的控制
常规舰艇的主要源：主机、辅机；
常规舰艇的主要源：
核动⼒潜艇的主要源：齿轮变速箱、循环⽔泵等。

核动⼒潜艇的主要源：
控制措施：
设计合理的机械结构；
改善机械的⼯作状态；
避免结构共振；
完善机械制造⼯艺，提⾼加⼯精度；
提⾼安装精度，严格操作规程，注意维护保养。

螺旋桨噪声的控制
控制螺旋桨空化最根本办法是避免或推迟空化现象。

采取措施：
采⽤正反螺旋桨，减⼩尾流的旋转，降低⽔动⼒噪声；
增⼤螺旋桨盘⾯⽐，减⼩负荷强度；增⼤螺旋桨直径，减低螺旋桨转速，使负压区推迟出现或压差变⼩，推迟空化的产⽣；
增加螺旋桨叶⽚数，使⽔趋于均匀，负压减⼩，推迟空化产⽣；
螺旋桨叶⽚上⼤孔，改变螺旋桨的⼏何参数；
使船尾有良好线型，可以改善叶⽚上的压⼒、速度分布，推迟空化产⽣。

控制螺旋桨唱⾳根本办法：
增加桨叶阻尼，减⼩振动或改变螺旋桨的固有频率，避免共振；
采⽤⾼阻尼合⾦材料制造螺旋桨，可以消除螺旋桨产⽣唱⾳。

⽔动⼒噪声的控制
控制⽔动⼒噪声的措施：
改进舰船船体线型；保持⽔⾯舰船船体光滑，潜艇长宽⽐适当：7~8，艇外形呈⽔滴形、拉长⽔滴形；
减少艇体上不必要的开孔和突出物；
将艇体尾部与螺旋桨设计同轴的回转体，推迟空化产⽣。

为减⼩⽔动⼒噪声，⼀般声纳安装在流线型导流罩内，导流罩⽤橡胶制作，并⽤钢板加固。

设计要求：透声性能要好，有⾜够机械强度，良好的流线型。

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