水下航行体两种降噪艉附体形式的应用研究-李孟捷,江国金,熊传志(26)
基于仿生的船体防污减阻协同作用及其进展
基于仿生的船体防污减阻协同作用及其进展随着人们对海洋环境和生态保护意识的逐渐提高,船舶防污减阻技术愈发受到关注。
仿生学是一种以自然界生物体结构、功能和生态系统为蓝本,研究新材料、新结构、新系统和新思想的综合性交叉科学。
近年来,越来越多的科研人员将仿生学应用于船体防污减阻技术,并获得了一定的进展。
减阻技术是提高船舶速度、降低燃油消耗的有效手段。
在仿生学的研究中,海洋生物的身体表面被证明可以降低水流阻力,从而实现减阻的目的。
最具代表性的研究是对鲨鱼皮肤的仿生。
鲨鱼皮肤的表面由数以百万计的细小锥形结构组成,这些锥形结构可以使水流更加流畅地贴在鲨鱼身体表面,从而减少了水的阻力。
仿生学家将鲨鱼皮肤表面的锥形结构应用于船体表面,发现可以大幅度降低水流阻力,从而使船体速度得到提高,同时减少燃油消耗。
除了减阻技术,防污技术也是船体保护的重要手段。
船底长期暴露在海水中,会受到来自贝藻类、海洋微生物等生物的污染,这些生物依附在船底表面形成附着生物群落,导致船体表面光滑度降低,增加水流阻力,同时也会降低船体的耐腐蚀性能,直接威胁船舶的安全。
在仿生学的研究中,海洋生物的身体表面被证明具有防污的能力。
例如在贝类壳体表面的微观结构中,存在高度分层有序的钙化后的有机物层,这种有机物层上的微观结构可以减少贝类表面被附着的生物数量和吸附能力,从而减少污染的发生。
仿生学家将贝类壳体表面的微观结构应用于船体表面,发现可以减少船底附着生物的数量和生物的吸附能力,从而实现了防污的目的。
仿生技术在船体防污减阻技术中的应用,不仅可以提高船体的性能,同时还可以减少环境污染。
例如,使用仿生技术可以减少船底附着生物的数量,从而减少生物的损伤和死亡,对于海洋环境的保护具有积极的作用。
在仿生技术的研究中,存在一些挑战和问题,例如如何将仿生技术与传统船体构造相结合、仿生技术的可靠性和强度等问题。
此外,仿生技术的应用需要跨学科的交流和合作,包括材料学、生物学、机械学等多个学科。
水下航行器声振特性的统计能量法研究
Research on Vibration and Acoustic Radiation of the Submarine Structure with SEA Method
TONG Zong-peng , WANG Guozhi , Z HANG Zhiyi , HUA Hong-xing ( 1. State Key L aboratory of Vibration , Shock & Noise , Shang hai Jiao T ong University , Shanghai 200240 , China) ( 2. Dept . of Mechanical Eng . East China Shipbuilding Inst itute , Zhenjiang 212003 , China) Abstract : Based on t he submarine st ructure , t he vibration and acoustic radiation behavior of the submarine is st udied wi th SEA method . In t his paper , a f luid -st ructural coupling model , including shell structure , vibration isolator , engine and w ater , is created . Accelerat ion level and radiated acoustic pressure are calculated using different structural parameters of vibration isolato r and cy linder shell . T he result s of vibration t ransmission and acoustic radiation in broad f requency band f or t he submarine is obtained by analysis and experiment . T he analy sis method can be furt her used fo r acoustic predict ion and desig n of a real submarine . Key words : vibration and w ave ; subm arine ; acoustic radiation ; SEA ; acoustic prediction
水下航行体声隐身材料的研究
第38卷第#期1青岛科技大学学报(自然科学版)1__V〇1.38N a6 2017年12月J o u r n a l o f Q in g d a o U n i v e r s i t y o f S c ie n c e a n d T e c h n o lo g y(N a t u r a1S c ie n c e E d i t i o n)D e c. 2017文章编号:1672-6987(2017)06-0067-08#!O I: 10.16351%.1672-6987.2017.06.011水下航行体声隐身材料的研究孙卫红,高孔军,刘波(中国人民解放军91872部队,山东青岛266012)摘要:水下声隐身材料是水下航行体避免被敌声呐发现、实现隐身性能的关键所在。
介绍了吸声材料的理论和声学模型的研究现状、吸声材料制备进展以及吸声性能测试方法,并对水声吸声材料的发展趋势进行了展望。
重点围绕吸声材料的结构设计、结构优化、吸声模型建立、声学计算、吸声性能仿真、性能预测、实验应用等方面展开了讨论;对一些主要声学结构材料和声学结构进行了概述。
关键词:声隐身;水声吸声材料;水声;声学模型;吸声性能测试中图分类号:TQ 330.38文献标志码:A引用格式:孙卫红,高孔军,刘波.水下航行体声隐身材料的研究[J].青岛科技大学学报(自然科学版&2017,38(6): 67-7G.SUN Weihong,GAO Kongjun,LIU Bo.Research of underwater vehicles acoustic stealthymaterials[J],Journal of Qingdao University of Science and Technology(Natura1Science Edition),2017,38(6):67-74.Research of Underwater Vehicles Acoustic Stealthy MaterialsS U N W e ih o n g,G A O K o n g ju n,L I U Bo(T r o o p s91872o f P L A&Q in g d a o266012,C h in a)A b s tra c t:U n d e rw a te r a c o u s tic s te a lth m a te ria ls are v e ry im p o r ta n t f o r u n d e rw a te r v e h ic le s.B ecause th e v e h ic le s c o u ld a v o id to be fo u n d b y e n e m y s o n a r,a n d th e s te a lth p e rfo rm a n c ec o u ld be a c h ie v e d.T h e re c e n t p ro p re s s of u n d e rw a te r a c o u s tic a b s o rp tio n th e o rie s a n d aco ustic m o d e ls,p ro g re s s f o r p r e p a r a tio n,a n d te s t m e th o d s o f u n d e rw a te r a c o u s tic m a te ria ls w e rein tro d u c e d.M e a n w h ile,th e d e v e lo p m e n t tre n d s o f u n d e rw a te r a c o u s tic a b s o rp tio n m a te ria lin th e fu tu r e w e re p e rs p e c te d.A c o u s tic c o n fig u r a tio n d e s ig n a n d o p tim iz a tio n,a c o u s tic m o de lin g,a c o u s tic s c a lc u la tio n s,a c o u s tic p e rfo rm a n c e s im u la tio n,p e rfo rm a n c e p r e d ic tio n,e xp e rim e n ta l a p p lic a tio n s w e re la u n c h e d d iscu sse d im p o r t a n tly.A n d som e o f th e m a jo r s tr u ctu r a l a c o u s tic m a te ria ls a n d u n d e rw a te r a c o u s tic s tru c tu r e w e re in tro d u c e d.K e y w o rd s:a c o u s tic s t e a lt h y;u n d e rw a te r a c o u s tic a b s o rp tio n m a te r ia ls;u n d e rw a te r aco ust i c;a c o u s tic m o d e ls;a c o u s tic p e rfo rm a n c e te s t水下航行体的声隐身一直是世界各国研究的热 身材料的基材主要是使用黏弹性高分子材料,如丁点领域,吸声材料是水下航行体避免被敌声呐发现、基橡胶、丁苯橡胶、聚丁烯橡胶、氯丁橡胶、聚硫橡胶实现隐身性能的关键所在。
基于模态试验的舰船振动噪声预报研究
基于模态试验的舰船振动噪声预报研究王飞;王国治;李豪杰【摘要】以某舰船模型为对象,利用双通道频谱分析仪,采用宽频带的快速正弦扫描激励方法,对上述船模进行模态试验分析,同时利用模态分析软件的参数识别功能,结合三维数据转换程序,识别出该船模的各阶固有频率,振型以及阻尼参数,并以图表、曲线等形式给出相应的结果.通过试验研究与振动特性分析,得到了一些有价值的结论.在此基础上,运用模态试验确定该舰船模型的水下声辐射效率,从而对舰船的水下噪声预报进行了尝试.【期刊名称】《江苏科技大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2007(021)004【总页数】6页(P18-23)【关键词】舰船;振动;模型试验;模态分析;噪声预报【作者】王飞;王国治;李豪杰【作者单位】江苏科技大学,机械与动力工程学院,江苏,镇江,212003;江苏科技大学,机械与动力工程学院,江苏,镇江,212003;江苏科技大学,机械与动力工程学院,江苏,镇江,212003【正文语种】中文【中图分类】U661.440 引言随着声隐身性能要求的提高,舰船的振动噪声问题越来越受到重视。
振动过大不但会造成舰船结构的损坏,而且影响舰船的隐蔽性。
采用先进的减振降噪措施,提高舰船的战斗力已成为各主要海军强国的发展目标[1]。
在舰船的减振降噪中,现代模态试验分析技术改变了过去凭经验的传统作法,可以快速地识别出结构的模态频率、振型、阻尼等模态参数,建立结构的动态模型,使人们比较直观地了解舰船结构各阶模态振动的规律[2]。
此外,舰船水下噪声预报的精确程度直接影响到舰船声隐身性能指标,早期纯理论噪声预报的方法,其结果与实船测试结果相比误差太大,现在大多采用数值拟合的半理论半经验数学模型方法来预报舰船的噪声[3],且大多应用柱状筒状结构的研究。
为了研究某舰的结构振动规律及噪声控制,本文利用相似性原理制作模型,并将该舰船水下结构看成是平板结构,利用模态试验确定其声辐射效率,从而可通过模态试验的方法实现对该舰船的噪声预报。
水下航行体两种降噪艉附体形式的应用研究
宜 昌测试 技 术研 究所 , 湖北 宜 昌4 4 3 0 0 3
摘 要 : 为 降 低 水 下 航 行 体 的 螺 旋 桨 噪声 , 研 究 两 种 降 噪 艉 附体 形 式 的 降 噪效 果 。首 先 分 析 水 下 航 行 体 马 蹄 涡 的形 成 原 因 , 认 为 马 蹄 涡 对 桨 盘 面处 伴 流 产 生 了不 利 影 响 。 研 究 增 加 艉 翼 过 渡 和安 装 消 涡 整 流 片 两 种 控 制 马 蹄 涡 的方 法 , 分 析 其 削 弱 马 蹄 涡 强 度 的 原 理 。将 这 两 种 方 法 应 用 于 某 无 人 水 下 航 行 体 ( U U V) , 开 展 实 际 航 行 状 态 下 的 噪 声 测 量 试 验 。结 果 显 示 : 设置艉翼过渡使 U U V航 行 噪 声 总 声 源 级 降 低 了 2 . 4 ~ 4 . 4 d B , 设 置 消 涡 整 流 片
Appl i c at i o ns o f Two Ty pe s o f De no i s i ng St e r n Appe nda ge s
o n Un d e r wa t e r Ve h i c l e s
L I Me n g j i e , J I A NG G u o j i n, X I ONG C h u a n z h i
a n d i t i s s e e n t h a t t h e s e h o r s e s h o e v o r t e x e s ma y e x e r t a d v e r s e e f f e c t s o n t he wa k e a t t h e p r o p e l l e r d i s c
自主水下航行器自噪声控制及实验验证
自主水下航行器自噪声控制及实验验证自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)是一种可以根据预设任务,在水下自主航行的无人潜水器,具有自主航行、自主导航、自主探测的功能[1–4]。
近年来随着AUV能源、导航、自动控制技术等方面的提升,AUV作为移动测量平台逐渐被应用于海洋环境监测、水下目标识别、水底地形探测等领域[5–7]。
由于AUV平台较小,其自噪声严重制约搭载于平台的声呐系统性能。
如何有效控制AUV的自噪声,对于平台声呐系统实现最佳性能具有重要实际意义。
AUV的自噪声主要由航行器舵机等产生的机械噪声、螺旋桨噪声和水动力噪声几部分组成[8–9]。
文中的AUV典型航速为3kn,航速较低,噪声主要由机械振动、螺旋桨噪声产生[10],本文主要对舵机等转动产生的机械噪声、螺旋桨噪声进行分析。
通过AUV平台与声呐系统一体化控噪设计,利用机械降噪、隔振材料、智能控制等手段,对AUV进行系统性噪声控制。
1.1 自噪声分析本文AUV推进系统采用单推进器、4个舵机驱动的方式,其结构如图1所示。
推进器电机固定于舱体内部,通过联轴器、传动轴驱动螺旋桨转动,产生推力;4个舵机固定于舱体内部,通过轴杆驱动舵板转动,控制方向和升沉。
图1 AUV推进系统结构图首先在室内对推进器噪声、舵机噪声进行测试。
推进器噪声分为电机噪声、电机加传动轴的噪声,以及电机加传动轴和螺旋桨的噪声。
电机噪声指拆除传动轴和螺旋桨,只将电机固定在舱体内工作所产生的噪声;电机加传动轴噪声指电机接上传动轴后工作所产生的噪声;电机加传动轴和螺旋桨噪声指电机接上传动轴,并且安装螺旋桨后工作所产生的噪声。
为了测试不同部件的噪声,本文对这几部分噪声单独测试。
声学测量设备为麦克风和一套数据采集系统,其中数据采集系统采样频率 52 kHz。
室内噪声测试结果已经做归一化处理。
图2为电机在不同转速下(分别为300,400和500r/min)的噪声,可以发现在15kHz附近有一个较强的单频信号,其频率值不随转速的改变而发生变化,其幅度会随着转速的增大而增大。
一种水下航行器推进器噪声主动控制方法[发明专利]
专利名称:一种水下航行器推进器噪声主动控制方法专利类型:发明专利
发明人:杨雨浓,王晴,王春旭,孙杨滨,彭茜蕤
申请号:CN202210274874.0
申请日:20220321
公开号:CN114664279A
公开日:
20220624
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:一种水下航行器推进器噪声主动控制方法,涉及水下航行器降噪领域。
该水下航行器推进器噪声主动控制方法包括以下步骤:分析水下航行器的推进器噪声源声场,确定需控制的频率范围;根据需控制的频率范围确定换能器的规格、尺寸;将水下航行器的推进器的螺旋桨位置设为原点,根据水下航行器的艉部结构特点和选定换能器的尺寸,通过仿真寻优确定换能器、水声信号传感器的布放位置和布放数量;将换能器和水声信号传感器按确定数量和位置布置于水下航行器艉部,对水下航行器的远场声源控制效果进行检测以判断噪声主动控制效果。
水下航行器推进器噪声主动控制方法能够有效的控制水下航行器推进器的低频线谱噪声。
申请人:中国舰船研究设计中心
地址:430064 湖北省武汉市武昌区张之洞路268号
国籍:CN
代理机构:湖北武汉永嘉专利代理有限公司
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水下航行器附体线型及布局对流噪声影响研究
第 19 卷 第 11 期 2019 年 11 月中国水运 China Water TransportVol.19 NovemberNo.11 2019水下航行器附体线型及布局对流噪声影响研究于李洋 1,周李姜 2(1.海军装备部,北京 100000;2.中国舰船研究设计中心,船舶振动噪声重点实验室,湖北 武汉 430064)摘 要:为了研究附体的形状及附体布局对水下航行器流噪声的影响,采用流体动力学仿真方法,研究了水下航行器光体模型及全附体模型的流噪声,通过对比航行器的不同围壳构型及尾翼安装形式条件下的仿真结果,研究附体线型及布局对航行器的流噪声影响。
计算结果表明,随着航速的增加,水下航行器的流噪声声压总级快速增大,围壳线型对水下航行器流噪声性能影响较大,整体接近扁平化的围壳有利于航行器流噪声的降低。
采用 X 型尾翼安装形式可以避开围壳对于水下航行器尾流的扰动,产生的流噪声也较小。
研究结果对水下航行器的附体的构型设计有一定的指导意义。
关键词:水下航行器;流噪声;围壳;尾翼中图分类号:U661.1文献标识码:A文章编号:1006-7973(2019)11-0009-03引言 水下航行器作为 21 世纪海军的利器,其最大优势就是 隐身,通过长时间隐藏在海底,可以对敌方发动出其不意的 攻击。
尽管通过光学途径很难探测到水下航行器,但是通过 现代声学方法却能相对容易地发现其行踪。
水下航行器会产 生各种各样的噪声,例如艇体的机械振动、螺旋桨运转噪声 以及流噪声等[1]。
对于不含附体的水下航行器,由于其具有 流线型的身体,一般流噪声较小。
但是现代水下航行器具有 各种各样的附体,增大流噪声从而暴露其位置。
为了尽量减小流噪声,研究水下航行器的不同附体对其 影响至关重要。
赵鹏伟[2]等利用 RNG κ–ε湍流模型研究不 同艇体半径,艇艏长度,艇艉长度对流场的影响,结果表明 缩短艇艏长度可降低艉部的湍流强度。
王影东[3]通过联合 CFD 技术和遗传算法优化水下航行器的声呐导流罩线型,优 化后的模型表面最大声功率级下降了 3.7dB。
改装舰艇艉部振动数值预报方法
改装舰艇艉部振动数值预报方法
梅永娟;曹志岗;杨德庆;金咸定
【期刊名称】《噪声与振动控制》
【年(卷),期】2013(000)002
【摘要】舰艇改装中需解决的问题之一就是预报改造后艉部振动是否满足军规及
使用要求,预报失误将导致整舰报废或者性能下降,有关通用预报技术流程待确立。
以某引进水面舰为例,从振动预报计算模型类型选择,航行状态及排水量确定,振动载荷调速试验处理,原船振动测试内容要求,动力学模型修正的内容,计算结果判断等,给出改装舰艇艉部振动数值预报通用方法及流程。
该方法和流程结合实验数据,对指导舰艇国产化改装有借鉴价值。
【总页数】5页(P173-177)
【作者】梅永娟;曹志岗;杨德庆;金咸定
【作者单位】中国舰船研究设计中心,上海 201108;中国舰船研究设计中心,上
海 201108;上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海 200030;上海交通大学
船舶海洋与建筑工程学院,上海 200030
【正文语种】中文
【中图分类】U661.44;TH132.41
【相关文献】
1.舰艇艉部纵向激励传递特性分析 [J], 冯国平;谌勇;黄修长;华宏星
2.双艉LNG船艉部搭载变形预报与实测分析 [J], 杨立志;刘凯
3.某科考船艉部舱段振动固有频率计算方法 [J], 刘西安;吴广明;李伟杰
4.双艉LNG船艉部搭载变形预报与实测分析 [J], 杨立志;刘凯;
5.某高速舰艇主机改装的艉部振动响应预报 [J], 金咸定;傅敬华;胡常云
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基于近场声全息的水下航行器噪声源定位方法
基于近场声全息的水下航行器噪声源定位方法姬庆;蒋培;孙玉绘【摘要】以水下航行器的噪声源定位为研究背景,综合论述了基于空间傅里叶变换的近场声全息技术的研究现状,重点研究了算法误差、重建稳定性和滤波方法,分析了近场声全息技术目前仍需解决的问题,并结合Patch近场声全息、矢量水听器等新技术给出了相应的建议,旨在为近场声全息应用到水下噪声源定位提供依据.【期刊名称】《鱼雷技术》【年(卷),期】2015(023)001【总页数】6页(P20-25)【关键词】水下航行器;噪声源定位;近场声全息(NAH);滤波【作者】姬庆;蒋培;孙玉绘【作者单位】海军工程大学兵器工程系,湖北武汉,430033;海军工程大学兵器工程系,湖北武汉,430033;海军工程大学兵器工程系,湖北武汉,430033【正文语种】中文【中图分类】JT630.34;TM525水下航行器是重要的工业技术集合体,但较大的辐射噪声可能会暴露其在布放、攻击过程中的位置信息,或使敌方在远距离外予以规避并进行反击。
准确地对水下航行器的噪声源进行定位是对其辐射噪声特性研究,提高声隐身性,攻击命中率的前提,也是利用现代声学诊断进行故障诊断的关键技术。
20 世纪80年代,近场声全息(near-field acoustic holography,NAH)的提出为可视化空间声场和定位噪声源提供了一种强力工具,该技术一经提出立刻成了各国学者研究的热点。
随着NAH技术理论的日趋成熟,NAH技术已应用到声源或振动体的测量与分析、噪声识别与定位、声场可视化等方面[1-3]。
将NAH技术应用于水下航行器的噪声源定位,有着重要的军事经济效益。
文中概括了基于空间傅里叶变换(spatial Fourier transform,SFT)的NAH技术发展和现状,提出了该技术现存问题和发展展望,旨在探讨NAH应用到水下航行器目标的声源定位识别研究中。
NAH技术相对于传统声全息技术和远场声全息技术而言,突破了由于测量距离远、无法记录“倏逝波”成分导致的重构分辨率不超过λ/2和不适宜与高分辨率场合的限制,所以在对目标声源定位及高精度声场重建方面有明显优势[4]。
潜艇水声对抗及水声对抗器材的应用
第5期指挥控制与仿真1031.2潜艇水声对抗的战术特点由于作战平台在作战环境、自身技术特点上的不同,使得其在战术背景和技术特点上呈现较大的差异。
例如,水面舰艇总是处于水面状态,所以面临来自各种平台的多种威胁;除了空中的飞机、导弹和火炮以外,水下多方向的声自导鱼雷对其也构成严重威胁。
但是,水面舰艇除了可以利用自身的探测器材实施报警外,还可利用其它平台的报警信息,使得其可以在更远的距离上对鱼雷或鱼雷的发射平台进行报警。
据报道,西方国家海军的水面舰艇能在10~20nm的距离上探测到巡航中的潜艇,能通过专用的被动式鱼雷报警声纳在大约8rim的距离上对潜艇发射的鱼雷发出预报警信号,并能在大约5nm距离上实现对敌鱼雷的识别报警【l。
2】。
可以看出,防御来袭鱼雷对水面舰艇来说也是决定生死攸关的重要问题,而且其面临的战术环境要求其能够在不同距离和不同方向上对来袭鱼雷实施多层次和多批次的水声对抗。
显而易见,就对抗的技术手段来说,远距离和多批次发射是水面舰艇水声对抗技术的主要特点。
在数公里的距离上,连续布放多个火箭助飞式声干扰器(声诱饵);在几千米的距离上布放远程深弹和自航式声诱饵;更近的距离上布放拦击网;使用拖曳式声诱饵正是凸现了这一战术特点。
潜艇所面I|缶的威胁主要来自空中的反潜飞机、水面舰艇和猎潜艇。
在作战过程中,潜艇可能已经遭到了敌方武器攻击,也可能正被敌方舰壳声纳进行探测和跟踪。
因此,在遭到敌方攻击时,需要摆脱武器的发现和攻击;或者在敌方反潜平台正在进行探测和跟踪时,摆脱其对潜艇自身的定位,是潜艇防御的主要目的。
然而,由于战术要求和自身技术特点上的限制,潜艇通常只能利用自身探测器材实施对来袭鱼雷或其发射平台的侦察和报警。
一般情况下,潜艇报警距离相对较近;而且,报警所能获得的只有来袭鱼雷或反潜平台的方位信息。
在自身机动能力有限的情况下,对鱼雷或发射平台的防御将是一项十分紧迫的任务。
不难看出,为了达到有效对抗的目的,除了需要潜艇进行必要的规避机动外,水声对抗器材的使用也是不可缺少的。
舰船瞬态噪声激励源传递路径识别方法研究
舰船瞬态噪声激励源传递路径识别方法研究余桐奎;时胜国;刘文帅;谌勇【摘要】为了有效地控制舰船瞬态噪声,主要从两个方面考虑:激励源和声传播,降低激励源能量,隔绝或减小振动、噪声和激励力的传递途径,而激励源传递路径识别的目的就是评判激励源振动能量传递的主次,进而为减隔振方案的实施提供依据.由于舰船瞬态噪声产生的方式和途径多种多样,加之机械噪声的干扰,致使瞬态噪声激励源及传递路径的判别难度较大,为此,通过开展线谱提取技术、主分量分解和短时相关函数等算法的研究,结合振动-声传递路径的物理模型,从信息相似程度的角度,形成舰船瞬态噪声激励源传递路径识别方法,通过仿真研究给出方法的理论可行性,并以实船为试验平台,开展复杂结构的瞬态激励源传递路径识别试验研究,利用建立的瞬态噪声激励源识别方法,构建激励源振动至辐射声的物理模型,采用从外往内逐层分解的分析方式,准确获取了瞬态激励源振动至辐射声的主要传递路径,验证了该方法的工程有效性和实用性.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2018(038)005【总页数】9页(P12-20)【关键词】声学;舰船;瞬态噪声;激励源;传递路径;短时相关函数【作者】余桐奎;时胜国;刘文帅;谌勇【作者单位】哈尔滨工程大学,哈尔滨 115000;大连测控技术研究所,辽宁大连116013;哈尔滨工程大学,哈尔滨 115000;大连测控技术研究所,辽宁大连 116013;上海交通大学振动冲击噪声研究所,上海 200240【正文语种】中文【中图分类】TB56;O427.5从作战效能角度出发,舰船的声隐身性能至关重要,良好的声隐身性能可以大大提高舰船的生存能力和威慑效果[1]。
随着对舰船振动噪声特性认识的深入以及各种减振降噪措施的应用和落实,我国舰船减振降噪基础研究与型号研制的工作成效逐步显现,使得舰船稳定航态下噪声的控制取得了长足的进展,但是,伴随研究的不断深入,发现另一类噪声却悄然凸现,这就是在舰船状态突然变化,如转向时的舵角改变、管道多相流体的脉动声辐射、武器发射前后的一系列动作等产生的噪声[2]。
水下航行体两种整流艉附体的数值模拟
水下航行体两种整流艉附体的数值模拟
李孟捷;王梦璇;陈雯
【期刊名称】《水雷战与舰船防护》
【年(卷),期】2015(023)002
【摘要】为降低水下航行体噪声,研究两种整流艉附体.分析水下航行体艉翼接合部马蹄涡影响螺旋桨伴流场的特征,认为马蹄涡对水下航行体噪声产生了不利影响.针对给定无人水下航行体(UUV)设计艉翼过渡和消涡整流片两种艉附体,运用CFD方法对应用两种艉附体的UUV流场进行数值模拟,结果显示两种艉附体对螺旋桨伴流场具有良好的改进效果.
【总页数】8页(P51-58)
【作者】李孟捷;王梦璇;陈雯
【作者单位】中国船舶重工集团公司第七一○研究所,湖北宜昌443003;中国船舶重工集团公司第七一○研究所,湖北宜昌443003;中国船舶重工集团公司第七一○研究所,湖北宜昌443003
【正文语种】中文
【中图分类】U661.3
【相关文献】
1.水下航行体分片式艉水平舵操纵性水动力试验
2.带附体水下航行体近底运动时引起的流场压力变化
3.水下航行体两种降噪艉附体形式的应用研究
4.非分离体水下航行数值模拟
5.基于两种螺旋桨建模方法的全附体船模斜拖试验数值模拟
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游艇舱室减噪声论文
毕业设计(论文)游艇舱室减噪声摘要游艇上过大的噪音会对艇上人员的身体造成危害。
对神经系统的影响:噪声长期作用于神经系统,可引起头昏、头痛、耳鸣,在脑力劳动时妨碍思想集中,工作能力下降,在超强噪声作用下,人的脑电波发生变化,动物试验可见脑电波节律紊乱可出现慢波,前庭神经和运动神经的时值也发生变化,这说明噪声对神经系统的影响特别显著。
噪声作用于神经系统后,对其它系统也发生影响,如消化系统的作用,可引起食欲下降,严重者可至溃疡病等。
本文对游艇主要噪声源进行分析,通过采取一系列有效的措施达到对噪声的控制,从而实现一定程度上的减噪。
噪声控制方法中噪声源控制是最根本和最有效的手段。
采用制振材料和防振材料相结合的综合措施。
制振是加入外力用以制止振动机能,而防振是减弱振动物的振动机能。
从声学上说,吸声相当于制振,而隔声则相当于防振。
制振是将制振材料直接粘贴或涂敷在钢板或型材上,把振动能转变为热能等形式予以消耗,从而达到降低噪声的目的。
防振材料可用以隔断激振力的传播,从而防止和抑制从振动源释放的通过固体(构架)传播的噪声。
关键词:;振动(Vibration);噪声控制(Noise Control)目录第1章绪论 (1)1.1研究背景1.2游艇噪声概述1.2.1噪声的物理量度1.2.2游艇噪声源1.2.3游艇噪声的传播途径1.3国内外振动噪声研究进展与发展趋势1.3.1国内外结构声研究进展1.3.2游艇结构声振分析及噪声控制研究进展1.4本文主要内容第2章游艇结构声及其分析方法 (8)2.1船体结构中产生的弹性波2.2游艇舱室噪声控制简介2.2.1隔声技术2.2.2吸声技术2.2.3消声技术2.2.4隔振2.2.5阻尼技术2.3游艇结构声分析方法2.3.1有限元法2.3.2统计能量法第3章结束语 (13)参考文献 (14)第1章绪论1.1研究背景1船舶在水上行驶时,船体结构振动是不可避免出现的现象。
2船体振动过大可导致船体结构疲劳破坏,将影响船上的仪器和设备的正常工作,降低使用精度,缩短使用寿命。
船舶水下电场数值模拟
船舶水下电场数值模拟谭浩;蒋治国;陈聪【摘要】In order to strengthen the degree of visualization in teaching,the boundary element analysis software BEASY was used on numerical simulation of underwater electric field caused by the corruption of a ship in the sea,and the potential distribution of the ship hull and underwater were calculated in two states which the hull in natural corrosion and in protection.The results show that corrosion on the hull and the electric field underwater could be effect by the outputcurrent of the cathodic protection system,using BEASY numerical simulation can make the parameters more intuitive to ship the ship underwater electric field,the change results can immediately follow parameter changes,helps to enhance students' understanding of the ship underwater electric field and the theoretical level.%为使教学中的可视化程度进一步加强,采用边界元分析软件BEASY对船舶在海水中由腐蚀产生的水下电场进行数值模拟分析,计算了船体在自然腐蚀和外加电流保护下两种状态下的船身电位分布和船体下方的电场分布.结果表明,对阴极保护系统的输出电流进行调控,能够对船身的腐蚀状况和水下电场信号的强度和分布产生影响,在合理设置的情况下能够抑制船身的腐蚀并减小水下的信号特征,采用beasy对船舶水下电场进行数值模拟能够使参数的调节更加直观,使得计算结果能够即时地跟随参数的变化而变化,有助于增强学生对船舶水下电场的认识和理论水平.【期刊名称】《实验室研究与探索》【年(卷),期】2017(036)008【总页数】4页(P60-63)【关键词】水下电场;边界元法;腐蚀电位;阴极保护;数值模拟【作者】谭浩;蒋治国;陈聪【作者单位】海军工程大学理学院,武汉430033;海军工程大学理学院,武汉430033;海军工程大学理学院,武汉430033【正文语种】中文【中图分类】U675.6船身不同金属结构之间因电化学反应产生的腐蚀电流会经海水从船壳流向螺旋桨并通过各种轴承、密封和机械线路从螺旋桨返回到船壳形成回路,因此,无论船舶静止或是运动,其周围海水中都存在电场[1]。
减振降噪技术在高速船舶上的应用
减振降噪技术在高速船舶上的应用随着人们对舒适性和噪音环境要求的提高,减振降噪技术在高速船舶上的应用越来越受到重视。
减振降噪技术通过改善船舶结构设计和安装噪音控制设备等手段,减少噪音的产生和传播,提高高速船舶的工作环境和旅客的舒适性。
高速船舶的减振降噪技术主要包括减少引擎振动、降低水动力噪声和隔离结构噪声等方面。
船舶引擎是噪音的主要来源,采用减振技术可以降低引擎振动,从而减少噪音的产生。
可以在引擎安装悬挂支架和阻尼器,减少振动的传递;通过改善引擎的设计和选用降噪材料,减少噪音的辐射。
高速船舶在航行过程中会产生水动力噪声,例如船体与水流的摩擦和船舶与船舶之间的撞击噪声等,可以通过改变船体形状、提高船舶的流线型设计和增加水下噪音吸收材料等手段,降低水动力噪声的产生。
隔离结构噪声是指船舶结构振动产生的噪声,可以通过增加隔音层和降噪材料等手段,减少结构振动的传递和噪音的辐射。
高速船舶的减振降噪技术还包括声源控制和声场控制两个方面。
声源控制主要通过改变噪音源的工作状态、调整噪音源工作时间和减少噪音源的数量等手段,减少噪音的产生。
可以采用低噪音引擎和低噪音螺旋桨等,降低引擎和螺旋桨的噪音辐射。
声场控制则是通过隔音技术和吸声技术等手段,改善船舶内部的声学环境。
可以在船舶内部设置隔音墙和隔音门,减少船舶内部噪音的传播和辐射;可以在船舶内部安装吸声材料和吸声板等,降低船舶内部噪音的反射和增加吸声效果。
减振降噪技术在高速船舶上的应用还包括智能化控制系统和船员的减振降噪培训。
智能化控制系统可以实时监测船舶的振动和噪音情况,通过控制引擎的工作状态和调整船舶的航行速度等,减少噪音的产生和传播。
船员的减振降噪培训也是非常重要的,他们需要了解减振降噪技术的原理和应用,熟练掌握减振降噪设备的使用和维护等,保障减振降噪技术的有效运行。
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流场的影响,提高艉流场的均匀度。
②b
主 艇 体 与 艉 翼 过 渡 连 接 形 式 的 研 究[9]表 明 ,
在艉翼前缘采取“长鼻子”过渡形式能有效提高艉
③b
部伴流场的均匀性,其模型如图 4 所示。与不采
①
取任何过渡的艉翼连接形式相比,CFD 结果显示
a—指挥台围壳; b—艉翼 图 3 桨盘面处轴向伴流等值线分布图 Fig.3 The axial wake contours at propeller disc plane
图 2 马蹄涡系 Fig.2 The horseshoe vortex system
用 ,验 证 其 降 低 噪 声 的 效 果 。 虽 然 在 实 际 应 用 中 需要根据特定的实艇尺度对附体形式进行一定的 匹配与优化,但其结果仍具有一定的普遍性。
在艉翼与主艇体结合部位形成的马蹄涡系强 烈影响着艉翼后方的流场形态。图 3 所示为 Huang 等[8]测 量 的 全 附 体 SUBOFF 潜 艇 模 型 桨 盘
的过程中不断被干扰,流动形式变得更复杂,使得
艉翼与主艇体结合部位的角区流动形态复
艉部伴流成为以湍流脉动、粘性效应和漩涡运动 杂,是马蹄涡的发源地。对角区流场的研究显示
为特征的复杂流场区域,导致桨盘面伴流严重不 了马蹄涡产生和发展的形式和过程[6]。图 1 所示
均匀,螺旋桨叶片作旋转运动时载荷冲击增大,产 为方形凸台/平板角区对称面的马蹄涡核显示图。
由 于 平 板 上 的 形 状 突 变 ,致 使 上 游 流 场 边 界 层 的 分 离 涡 量 不 断 在 角 区 累 积[7],产 生 了 强 烈 的 马 蹄 涡 核 。 随 着 流 线 的 进 一 步 发 展 ,空 间 马 蹄 涡 轴 也 随 之 伸 展 ,演 变 为 纵 向 涡 ,持 续 将 涡 量 输 运 至 下 游 ,形 成 马 蹄 涡 系(图 2),甚 至 在 下 游 发 生 脱落。
发 ,分 析 主 艇 体 与 附 体 结 合 部 位 的 流 场 形 态 及 其
对 艉 部 伴 流 场 的 影 响 特 征 ,探 究 两 种 艉 流 控 制 方
法,即设置艉翼过渡和消涡整流片,以削弱马蹄涡
对桨盘面处伴流场的影响。在理论研究的基础
上,将开展实艇试验,对加装了这两种装置的样机 进 行 实 际 的 航 行 噪 声 测 量 ,通 过 实 际 的 工 程 化 应
第8卷 第1期 2013 年 2 月
中国舰船研究 Chi中nese国Journ舰al of船Ship研Res究earch
doi:10.3969/j.issn.1673-3185.2013.01.005 网络出版地址:/kcms/detail/42.1755.TJ.20130116.1433.010.html
Abstract:To reduce the noise of underwater vehicle propellers,two types of denoising stern appendages are investigated. The formation of horseshoe vortexes by unmanned underwater vehicles is first analyzed, and it is seen that these horseshoe vortexes may exert adverse effects on the wake at the propeller disc plane. Then,the principles of two horseshoe-vortex-weakening devices,junction transition stern append⁃ ages and vortex control bafflers,are introduced. To test the denoising performance of the above two,the noise of a voyaging underwater vehicle is measured. The results show that the overall sound source level of UUV noise is reduced by 2.4-4.4 dB when stern appendages are added as junction transition,or 0.1-1.4 dB if vortex control bafflers are used. These observations successfully validate the denoising performance of the proposed methods and reveal their engineering applicability. Key words:Unmanned Underwater Vehicle(UUV);horseshoe vortex;denoising;stern appendages; noise measurement
平板
法 和 装 置 。 刘 志 华 等[1]提 出 了 设 置 消 涡 整 流 片 的 技 术 设 想 ,以 实 现 破 坏 马 蹄 涡 的 产 生 并 抑 制 马 蹄
图 1 马蹄涡核显示图 Fig.1 Visualization of horseshoe vortex core
涡 发 展 的 目 的 ,结 论 显 示 了 其 良 好 的 整 流 效 果 ; Davenport 和 李 新 汶 等 研 [2-3] 究 了 设 置 附 体 填 角 的 整流方法,其对不同填角形状的研究表明,合适的 填角能明显抑制马蹄涡的强度和尺度;Batcho[4]发 明 了 一 种 消 除 马 蹄 涡 的 附 体 装 置 ,通 过 在 上 游 设 置 附 体 ,使 其 产 生 与 原 马 蹄 涡 旋 转 方 向 相 反 的 漩 涡 ,从 而 起 到 抵 消 马 蹄 涡 的 作 用 ;张 楠 等[5]开 展 了
体 速 度 。 ③ 显 示 的 是 指 挥 台 围 壳 、艉 翼 等 附 体 和
Vol.8 No.1 Feb第. 280卷13
水下航行体两种降噪艉附体形式的应用研究
李孟捷,江国金,熊传志
宜昌测试技术研究所,湖北 宜昌 443003
摘 要:为降低水下航行体的螺旋桨噪声,研究两种降噪艉附体形式的降噪效果。首先分析水下航行体马蹄涡
的形成原因,认为马蹄涡对桨盘面处伴流产生了不利影响。研究增加艉翼过渡和安装消涡整流片两种控制马
声 ,研 究 者 们 提 出 了 增 大 螺 旋 桨 直 径 、降 低 转 速 、 增 加 叶 数 与 叶 面 积 、桨 叶 梢 部 根 部 卸 载 以 及 采 取 合 理 的 大 侧 斜 等 一 系 列 减 振 降 噪 措 施 ,均 取 得 了 良好的效果。但这些措施均是针对螺旋桨自身展 开 ,而 螺 旋 桨 的 噪 声 是 桨 与 进 入 螺 旋 桨 的 艉 流 场 两种因素共同作用的结果,因此,改善水下航行体 艉 部 桨 盘 面 处 伴 流 场 的 品 质 ,降 低 螺 旋 桨 伴 流 场
中图分类号:U661.1
文献标志码:A
文章编号:1673-3185( 2013 )01-26-06
Applications of Two Types of Denoising Stern Appendages on Underwater Vehicles
LI Mengjie,JIANG Guojin,XIONG Chuanzhi Yichang Testing Technique Research Institute,Yichang 443003,China
通信作者:江国金。
第1期
李孟捷等:水下航行体两种降噪艉附体形式的应用研究
27
的 周 向 不 均 匀 度 成 为 降 低 螺 旋 桨 噪 声 的 另 一 条 伴流场的影响非常直接,从而导致伴流场不均匀
思路。
度 显 著 增 加 ,螺 旋 桨 进 流 条 件 恶 化 。 桨 叶 剖 面 的
0引言
静 音 性 是 水 下 航 行 体 的 重 要 性 能 之 一 ,航 行 体 噪 声 的 降 低 不 仅 能 提 高 其 隐 身 性 ,而 且 有 助 于 提升其综合性能。螺旋桨噪声作为水下航行体的 三 大 噪 声 源 之 一 ,数 十 年 来 受 到 了 国 际 上 广 泛 的 关注。为了最大限度地降低螺旋桨的振动与噪
潜 艇 喷 流 技 术 研 究 ,其 结 果 表 明 潜 艇 喷 流 能 减 小
主 /附 体 结 合 部 的 马 蹄 涡 。 这 些 方 法 中 ,除 少 量 措
施 在 潜 艇 指 挥 台 围 壳 处 实 现 了 工 程 应 用 以 外 ,大
部分方法还仅停留在理论计算与模型试验阶段。
本文将从控制马蹄涡的形成与发展的角度出
一般水下航行体航行时其长度雷诺数远大于 来流速度和攻角在旋转的过程中急剧波动,在其
临界雷诺数,周围流场为湍流流场。各种附体在 升力随之变化的同时,叶表面的压力分布形式也
下游产生粘性尾流,而在主艇体与附体的接合部, 产生剧烈变化,这不仅造成了螺旋桨桨叶的振动
由于形状的突变,航行体表面湍流在生成与发展 噪声,还损害了螺旋桨的水动力性能。
1 水下航行体艉部伴流场的形成与 形态分析
面 处 轴 向 伴 流 等 值 线 分 布 图 ,它 是 表 征 航 行 体 螺 旋 桨 进 流 条 件 的 主 要 特 征 量 ,与 航 行 体 螺 旋 桨 的 振动噪声及水动力性能直接相关。
本 文 选 取 的 研 究 对 象 为 回 转 体 ,艉 翼 为 其 主
蹄涡的方法,分析其削弱马蹄涡强度的原理。将这两种方法应用于某无人水下航行体(UUV),开展实际航行状
态下的噪声测量试验。结果显示:设置艉翼过渡使 UUV 航行噪声总声源级降低了 2.4~4.4 dB,设置消涡整流片