从潜艇水下噪声频谱中分离出螺旋桨噪声的研究
船用大侧斜螺旋桨的噪声计算与分析
船用大侧斜螺旋桨的噪声计算与分析船用大侧斜螺旋桨是现代船体设计中必不可少的部分，其具有高效、节能、稳定的特点。
然而，在使用大侧斜螺旋桨的过程中往往会发出噪音，这种噪音不仅会影响船员的工作和休息，还会对海洋生态环境造成影响。
因此，如何对船用大侧斜螺旋桨的噪声进行计算和分析就成为了一个极其重要的问题。
首先，船用大侧斜螺旋桨的噪声来源主要有两个，一是由于滑行产生的水动力噪声，二是由于螺旋桨叶片运动过程中所产生的涡流噪声。
其中，涡流噪声是船用大侧斜螺旋桨噪音的主要来源。
因此，在计算和分析船用大侧斜螺旋桨噪声时，我们需要特别关注涡流噪声。
其次，船用大侧斜螺旋桨的噪声可以通过理论计算和实验测试进行测量。
理论计算可以使用CFD(Computational Fluid Dynamics)和BEM(Boundary Element Method)等软件进行，以确定螺旋桨叶片运动时涡流引起的压力脉动幅值和频率等参数，从而得出噪声指标。
而对于实验测试，则需要在船用大侧斜螺旋桨运行时采集声音信号，并采用数字信号处理技术进行分析，得出瞬时声压值和频谱等。
最后，为了降低船用大侧斜螺旋桨的噪音，我们可以采取以下措施：增加螺旋桨叶片的数量和宽度，改变叶片的几何形状，降低螺旋桨旋转的速度，采用静音材料等。
通过这些方式，我们可以有效地降低船用大侧斜螺旋桨的涡流噪声，提高船舶的舒适性和安全性。
综上所述，船用大侧斜螺旋桨的噪声计算和分析对于保障船员的安全和健康以及生态环境的保护都具有重要的意义。
只有通过科学的手段，对船用大侧斜螺旋桨的噪声进行准确的计算和分析，才能在减少噪声的同时，确保船舶的运行效率和稳定性。
为了深入研究船用大侧斜螺旋桨的噪声，我们需要进行相关数据的分析。
下面将列出一些可能与船用大侧斜螺旋桨噪声相关的数据，并进行分析。
1. 螺旋桨旋转速度：螺旋桨旋转速度越高，涡流噪声越大。
因此，降低螺旋桨旋转速度可以有效地降低涡流噪声。
螺旋桨噪声贡献分离模型的仿真研究
螺旋桨噪声贡献分离模型的仿真研究龙军【摘要】介绍一种从辐射噪声中分离出螺旋桨噪声的方法.根据螺旋桨噪声同航速的变化关系,将辐射噪声1/3 Oct谱级进行归一化处理,求得艇体函数,给出各工况下螺旋桨绝对声压谱.对分离算法进行建模仿真,重点讨论不同航速工况的选取和机械噪声随航速的增长规律这2个因素对分离结果的影响.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2014(036)004【总页数】3页(P114-116)【关键词】螺旋桨噪声;分离模型;归一化算法;艇体函数【作者】龙军【作者单位】大连测控技术研究所,辽宁大连116013【正文语种】中文【中图分类】P733.22隐蔽性是保证潜艇战斗力的关键因素，破坏潜艇隐蔽性的主要因素是辐射噪声。
潜艇的辐射噪声主要由机械噪声、螺旋桨噪声及水动力噪声构成［1］。
实现对其分离将有助于确定各噪声源的贡献量，从而能为潜艇的设计提供各噪声源有针对性控制的依据。
分离螺旋桨贡献的方法主要窄带线谱法和通过特性法等［2］。
本文主要建立一种螺旋桨噪声的贡献分离模型，并对其进行仿真研究。
螺旋桨对辐射噪声的贡献主要体现在直发声和桨轴激励艇体噪声。
在非空化条件下，螺旋桨直接辐射噪声随航速的变化规律是在低频段成6次方变化，高频段成5次方变化，在中频段由于西尔斯函数的减缩作用，其辐射噪声随转速成6～5次方变化［3］。
同时机械分量的增加强度——同航速的不大于2次方成比例。
结果是，在低航速时船只的声压脉动场由机械声源决定，在高航速时则由螺旋桨声源决定。
螺旋桨上的不定常力通过轴系向艇体传递，导致艇体的振动及其声辐射。
这与螺旋桨的直发声构成1对反相偶极子对［4］，其在远场的合成扰动可分离条件是h≥1，其中h=，l为船体长度，λ为水中声波波长。
对于实艇测量而言，考察的下限频率在10 Hz，满足可分离条件。
来自螺旋桨的扰动力频率同艇体的某一构件的固有频率谐振重合时，会对艇体产生的声压脉动分量进行共振放大。
何琳揭开潜艇降噪之谜
国家科技进步奖二等奖２项、发明专利３ 项，军队科技进步奖一等奖２项、二等奖
２项。荣立二等功１次，三等功２次。
２０１３．１２总第１７４期２９
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ万方数据
何琳:揭开潜艇降噪之谜
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 周方彤
中国科技奖励 China Awards for Science and Technology 2013(12)
主要的来源就是潜艇上的机械设备，
机械噪声是潜艇的第一大噪声源；第二
大噪声源就是螺旋桨，螺旋桨推动潜 艇前进会发出很大的噪声；第三大噪声 源是流噪声，即水流流过潜艇激发出
生，师从施引教授。从此，与潜艇减振
降噪技术结下不解之缘。
的噪声。在潜艇低速隐蔽航行时。螺旋 桨和流噪声很小，潜艇航行能达到的
最低噪声水平是由机械噪声决定的，
成了国防科技重点实验室。
如今何琳的创新团队科研模式已 经进入了良性循环，他门开展的所有技
轴系高精度动态对中的难题，在国内外 首次研制出动态对中精度在几丝到十 几丝的精度范围内，具有高安全机制
的第四代隔振装置。２０１２年何琳在香 港国际会议上介绍了这项技术。引起了 很大轰动。 解决了潜艇动力机械的高效隔振
器、中间基座、再一层减振器与艇体连 接。这是美国人的早期发明，何琳的导 师是国内最早跟踪研究这项技术的专 家。但是这个装置存在明显的局限性：
如果每一台设备都采用一个双层隔 振，势必会增加太多的重量，占用过多 的空间。美国很快就将这种技术发展
潜艇降噪研究
１９８１年，何琳以优异的成绩考上 了海军工程学院轮机工程专业的研究
技进步奖二等奖、军队科技进步奖一
先面临的问题就是国内缺乏与之匹配的 隔振器技术。“这个技术实际困扰着我
潜艇低噪声安静操纵控制技术
汇报人：文小库2023-11-20•潜艇低噪声安静操纵控制技术概述•潜艇噪声来源与安静性评估•低噪声潜艇设计与优化•潜艇安静操纵控制技术潜艇低噪声安静操纵控制技术概述01潜艇作为水下隐秘行动的利器，其隐蔽性至关重要。
低噪声安静操纵控制技术是提升潜艇隐蔽性的核心技术之一。
背景通过降低潜艇的噪声水平，提高其在水下的隐蔽性，增加敌方探测难度，从而确保潜艇执行任务的成功率和生存能力。
意义技术背景与意义近年来，国内在潜艇低噪声技术方面取得了显著进展，通过改进潜艇外形设计、采用新型推进器等方式降低噪声。
国外在潜艇低噪声技术方面的研究起步较早，通过大量实验和模拟分析，积累了丰富的经验和数据。
虽然国内在这方面取得了一定的成绩，但与国外先进水平相比，还存在一定差距，需要进一步加强研究和创新。
国内研究国外研究对比与差距国内外研究现状随着科技的不断进步，新材料、新工艺、新设计等方面将持续推动潜艇低噪声技术的创新发展。
创新驱动发展未来，将综合运用多种技术手段，如主动噪声控制、新型推进器技术等，以实现潜艇噪声水平的显著降低。
多元化技术手段人工智能、大数据等技术的引入，将有助于实时监测、分析和优化潜艇的噪声性能，提高潜艇的隐蔽性和生存能力。
智能化发展技术发展趋势潜艇噪声来源与安静性评估02潜艇的机械系统（如发动机、泵和传动装置）在运行过程中会产生噪声。
为了降低机械噪声，可以采用低噪声设计、减震隔振技术和主动噪声控制等方法。
机械噪声潜艇在水下航行时，水流与潜艇表面相互作用产生的噪声。
优化潜艇外形、减少水流湍流和采用吸声材料可以有效降低水动力噪声。
水动力噪声潜艇螺旋桨旋转时产生的噪声。
通过优化螺旋桨设计、采用先进的推进技术和降低螺旋桨转速，可以降低螺旋桨噪声。
螺旋桨噪声潜艇噪声来源分析声呐测量：使用声呐设备对潜艇进行水下噪声测量，评估潜艇在不同航速、深度和航行状态下的噪声水平。
专家评估：邀请声学领域的专家，根据潜艇的设计特点、噪声控制技术和实际测量结果，对潜艇的安静性进行综合评估。
潜艇辐射噪声的特征、强度描述方法以及一些误区
潜艇辐射噪声的特征、强度描述方法以及一些误区导读经常听大家在讨论潜艇噪声啊，那么潜艇噪声到底是什么样的，以及水声学专业上如何描述潜艇噪声强度的呢？下面我打算用尽量通俗的语言来略微讲解一下，希望不要太枯燥。
首先需要了解的基本名词和解释，如果你想真正看懂本文最好仔细看这几个名词，在谈到潜艇噪声的时候这几个名词会经常出现——当然对电子与信息工程、通信工程、雷达这种相关工程的亲以及我的同行水声工程出身的亲这几个名词可以忽略不看吧。
1、名词：(1)时域、频域：描述信号的空间，通俗的说时域就是信号的波形，频域就是信号波形经傅立叶变换后的形态。
除此之外，信号还可以经过不同变换在不同的信号空间内被描述，不过一般对信号的描述都在时域或频域空间内进行，其他各种域基本都是为了提取信号用的。
(2)带宽：信号在频域上的宽度，一般有3dB带宽，6dB带宽以及10dB 带宽多种，是指信号在频率上的能量下降到中心频率能量3dB(6,10)之内的频点间的宽度——必须注意这和搞电脑或者网络的带宽定义不同，网络的带宽在水声对应的称呼是信道最大容量。
(3)宽带、窄带：宽带是指带宽远大于频率下限的信号，而窄带一般是指带宽远小于频率下限的信号。
(4)线谱：简单而不严格的说，线谱就是单一频率的信号——实际上带宽极窄的信号也可以被称为线谱。
(5)调制谱：信号(宽带、窄带或线谱)因螺旋桨转动或其他因素将转动的能量周期性的乘到信号上，从时域上看是信号的包络，是一种幅度调制，和收音机的AM类似。
(6)谱级、频带级、总源级：这些都是描述声强度的量，谱级是指单一谱线(可以认为是1Hz带宽上)的信号强度，频带级是指某个给定带宽上信号的总强度，总源级是指信号的总强度。
对于没有频谱是平的白噪声而言，B带宽内的频带级是谱级加上10logB(7)倍频程：倍频程是频带划分的一种方式，如果F1/F2=2则称F1和F2之间是一倍频程，用OCT表示。
如果F1/F2=2^1/3则称F1和F2之间是三分之一倍频程，用1/3OCT表示。
螺旋桨激振力作用下船体振动及水下辐射噪声研究
螺旋桨激振力作用下船体振动及水下辐射噪声研究付建;王永生;丁科;魏应三【摘要】The finite element method (FEM) and boundary element method (BEM) are used to calculate the structure vibration and underwater radiated noise of ship structure caused by the propeller excita-tions. It is analyzed and compared that the influence of vibration and underwater radiated noise are caused by three direction forces (shaft, transverse and vertical). The study shows that the vibration response ap-pears line spectrum at axial passing frequency (APF), blade passing frequency (BPF), 2BPF and ship na-ture frequencies. The underwater radiated noise is the biggest excited by the transverse force, then is the vertical force, last is the shaft force. The biggest radiated noise power of ship hull by three forces is mainly excited by transverse force at BPF, then is excited by shaft force at APF. It mainly berceuses that the BPF of transverse force is approach with ship nature frequency.%利用有限元法和边界元方法分析比较了螺旋桨激振力三个方向分力（轴向、横向、垂向）分别作用以及同时作用时引起的船体结构振动与水下辐射噪声。
潜艇振动噪声的控制研究
文章编号:1006-1355(2006)05-0001-04潜艇振动噪声的控制研究孔建益,李公法,侯 宇,杨金堂,蒋国璋,熊禾根(武汉科技大学机械自动化学院,武汉430081) 摘 要:系统介绍了潜艇振动噪声的主要来源:机械噪声、螺旋桨噪声和水动力噪声,并从这三个方面详细论述了具体的控制方法。
指出螺旋桨噪声、水动力噪声和设备机座机械噪声被有效抑制后,管道系统便成为“安静型”潜艇的主要噪声源。
从管道的被动控制和主动控制两个方面论述了管道振动控制的研究现状,并对潜艇振动噪声控制的研究进行了展望。
关键词:振动与波;噪声;被动控制;主动控制;潜艇中图分类号:U674.76;U661.44 文献标识码:AR esearch on Vibration and Noise Controll of SubmarineKON G Jian 2yi ,L I Gong 2f a ,HO U Y u ,YA N G Ji n 2tang ,J IA N G Guo 2z hang ,X ION G He 2gen(College of Machinery and Automation ,Wuhan University ofScience and Technology ,Wuhan 430081,China ) Abstract :Machinery noise ,propeller noise and hydrodynamic noise ,the main vibration and noise resources of submarine are introduced systemically ,and concrete control methods are discussed from the above three aspects.Then the pipe system becomes the main noise resource of quite submarine ,when propeller noise ,hydrodynamic noise and machinery noise of facility base are controlled effective 2ly.The current status of vibration control is discussed from the two aspects of passive control and ac 2tive control of pipe.At last the future trends and advances of vibration and noise control of submarine are discussed.K ey w ords :vibration and wave ;noise ;passive control ;active control ;submarine 收稿日期:2005211227基金项目:湖北省机械传动与制造工程重点实验室开放基金;湖北省教育厅科研资助项目作者简介:孔建益(1961-),江西上饶人,教授博导。
潜艇推进系统静音技术研究进展
潜艇推进系统静音技术研究进展一、潜艇推进系统静音技术概述潜艇作为现代海力量的重要组成部分，其隐蔽性和生存能力是其战斗力的关键。
在现代海战中，潜艇的隐蔽性很大程度上取决于其噪声水平。
因此，潜艇推进系统的静音技术研究显得尤为重要。
潜艇推进系统静音技术主要是指通过各种技术手段降低潜艇在水下运动时产生的噪声，以减少被敌方探测到的可能性。
1.1 潜艇推进系统静音技术的重要性潜艇的静音技术对于提高其隐蔽性和生存能力至关重要。
在现代反潜作战中，声纳是探测潜艇的主要手段，因此降低潜艇噪声水平能够有效地规避敌方的探测。
此外，静音技术还能够提高潜艇的作战效能，使其能够在敌方防御薄弱的区域进行潜行，执行侦察、打击等任务。
1.2 潜艇推进系统的噪声来源潜艇推进系统的噪声主要来源于以下几个方面：- 螺旋桨：螺旋桨在旋转过程中与水流的相互作用会产生噪声。
- 机械传动系统：包括发动机、减速器等，这些部件在运转过程中会产生振动和噪声。
- 流体动力噪声：潜艇在水下运动时，其外形与水流的相互作用也会产生噪声。
- 其他噪声源：如冷却系统、液压系统等，这些辅助系统在工作时也会产生一定的噪声。
1.3 潜艇推进系统静音技术的研究目标潜艇推进系统静音技术的研究目标主要包括：- 降低螺旋桨噪声：通过优化螺旋桨设计，减少其与水流的相互作用产生的噪声。
- 降低机械传动系统噪声：通过改进机械设计和使用低噪声材料，减少机械传动系统的振动和噪声。
- 降低流体动力噪声：通过优化潜艇外形设计，减少流体动力噪声。
- 综合控制噪声：通过综合控制各种噪声源，实现潜艇推进系统的全面静音。
二、潜艇推进系统静音技术的研究进展2.1 螺旋桨静音技术螺旋桨是潜艇推进系统的主要噪声源之一。
为了降低螺旋桨噪声，研究人员采取了多种技术手段：- 优化螺旋桨设计：通过改进螺旋桨的叶片形状和数量，减少其与水流的相互作用产生的噪声。
- 使用高效螺旋桨：采用高效螺旋桨设计，减少螺旋桨的空泡现象，从而降低噪声。
舰船水下瞬态噪声特征分析方法研究
舰船水下瞬态噪声特征分析方法研究舰船水下瞬态噪声是指舰船运动或其他外界因素引起的突然或间歇性的噪声变化。
对于水下舰船噪声的特征分析，可以帮助我们了解舰船运动状态、识别异常声源以及改进水下噪声探测技术。
本文将介绍一种舰船水下瞬态噪声特征分析的研究方法。
首先，我们需要将水下瞬态噪声信号进行采集和处理。
可以使用水下声学传感器对水下瞬态噪声进行实时或离线采集。
采集的噪声信号可以使用数字滤波器进行预处理以去除不感兴趣的频率成分，同时通过调整滤波器的频带宽度来选择关注的频率范围。
接着，我们可以将水下瞬态噪声信号进行时频分析，以研究其时变性质。
时频分析是一种通过在时间和频率上同时分析信号的方法。
常见的时频分析方法包括短时傅里叶变换（STFT）、连续小波变换（CWT）和Wigner-Ville分布（WVD）等。
这些方法可以帮助我们研究噪声信号在不同时间和频率上的变化规律。
在时频分析的基础上，我们可以提取各种统计特征来描述水下瞬态噪声的特点。
常见的统计特征包括均值、方差、峰度和偏度等。
这些统计特征可以帮助我们定量地描述噪声信号的分布形态和分布特点。
此外，我们还可以通过相关分析来研究水下瞬态噪声与其他因素的关系。
例如，可以通过相关分析来研究水下瞬态噪声与舰船运动状态、海水环境因素以及水下活动的关系。
相关分析可以帮助我们发现噪声信号中潜在的因果关系，并进一步理解噪声的产生机制。
最后，我们可以使用机器学习方法对水下瞬态噪声进行分类和识别。
机器学习算法可以通过训练模型来自动学习和提取噪声信号的特征，从而实现对噪声信号的分类和识别。
常见的机器学习算法包括支持向量机（SVM）、随机森林（Random Forest）和深度学习方法等。
这些算法可以帮助我们自动分析和处理大量的水下噪声数据。
总之，舰船水下瞬态噪声特征分析是一项重要的研究任务。
通过采集、时频分析、统计特征提取、相关分析和机器学习等方法，我们可以全面地了解水下瞬态噪声的特征，并在水下噪声探测、目标识别和环境监测等方面提供有力的支持。
船舶螺旋桨空化噪声非均匀调制特性及其应用
船舶螺旋桨空化噪声非均匀调制特性及其应用螺旋桨是船舶的重要部件之一，可以提供驱动力和方向控制，但是在运行过程中也会产生噪声。
其中，空化噪声是一种比较突出的问题，对海洋环境和生态造成一定的影响，甚至可能对海洋生物造成伤害。
因此，研究船舶螺旋桨空化噪声的非均匀调制特性及其应用具有重要的现实意义。
船舶螺旋桨的空化噪声是由于水在螺旋桨表面的流动产生气泡，随后泡沫破裂造成的，这种噪声具有很强的非均匀性。
通常情况下，螺旋桨的叶片越薄、叶面半径越小，则空化噪声越强。
同时，对于不同的螺旋桨，其空化噪声的频谱特性也具有较大的差异。
因此，研究船舶螺旋桨空化噪声的非均匀调制特性，就需要对噪声产生的机理进行深入的研究。
目前，许多学者都在这方面做了很多的探索。
例如，在不同的螺旋桨转速和推进条件下进行实验研究，同时，运用计算方法对螺旋桨表面附着气泡的空化特性进行数值模拟。
研究发现，船舶螺旋桨的空化噪声存在周期性的调制现象，具体表现为噪声级随时间产生周期性的变化，这种调制现象主要与螺旋桨的转速、推进条件和船舶的航行状态有关。
此外，研究船舶螺旋桨空化噪声非均匀调制特性还可以为噪声控制和航行优化提供重要的参考。
对于控制噪声的方法，目前主要有两种：一种是直接对螺旋桨进行减噪改造，例如采用晶钢复合材料等来替代传统的铜质叶片；另一种是利用噪声的调制特性来进行控制，例如运用自适应控制等先进技术，根据噪声的调制规律来控制噪声的幅度。
而在航行优化方面，研究发现在一定范围内，适当地改变螺旋桨的转速和推进条件，可以达到最小化噪声的目的。
因此，对于船舶的航行管理，可以根据螺旋桨空化噪声的非均匀调制特性，制定相关的船舶航行规则和策略，争取尽可能少地影响到海洋生态环境。
总之，研究船舶螺旋桨空化噪声的非均匀调制特性及其应用具有重要的现实意义。
在今后的研究中，需要进一步提高研究的科学性和系统性，探索更加精细的实验方法，发展更为先进的控制技术，以推动相关领域的进一步发展，并为海洋环境的保护和航行安全的提升贡献力量。
舰船辐射噪声学习札记
舰船辐射噪声舰船辐射噪声包括：机械噪声、螺旋桨噪声以及水动力噪声。
其中螺旋桨辐射噪声对目标识别具有重要意义。
螺旋桨辐射噪声分为：空化噪声、螺旋桨叶片振动时产生的“唱音”。
“唱音”：由螺旋桨叶片排挤、切割水流引起的螺旋桨局部共振，是一种线谱噪声，设计好的螺旋桨可避免“唱音”。
空化噪声：空化的出现与深度以及螺旋桨的转速有关，空化噪声随深度的增加而降低，随螺旋桨转速的增加而增加。
由两部分构成：一、由紧靠桨叶区域的大量瞬态空泡的崩溃和反弹产生，其频谱是连续的；二、由螺旋桨附近区域中大量稳定空泡的周期性受迫振动产生，其频谱是离散的线谱。
高频时线谱成分趋于零，低频时线谱成分大于相应的连续谱；高频段连续谱随频率的平方下降，低频段连续谱随频率的平方而上升，在某一较低频率处出现谱峰。
螺旋桨空化噪声会产生幅度调制，通过解调处理的调制谱中存在许多离散线谱，位置对应着螺旋桨的轴频（基频）、叶频（轴频与叶片数的乘积）以及其谐波，利用这些离散线谱可估计螺旋桨的轴频和叶片数。
目标的螺旋桨不同则其对应的轴频也不相同，提取轴频可以为被动声纳目标检测和分类识别提供有力工作。
舰艇辐射噪声的宽带分量中有明显的振幅调制，通过解调可以得到低频线谱。
典型的辐射噪声谱形状如图所示。
图辐射噪声谱示意图舰艇辐射噪声的平均功率谱中既有连续宽带谱，又有离散频率的线谱。
这两种成份产生的机理不同，与深度的关系也不同。
舰艇噪声的宽带连续噪声谱分量主要是由螺旋桨空化噪声和机械噪声两部分构成。
螺旋桨噪声是由于螺旋桨旋转产生空化造成的，反映在舰艇噪声宽带连续谱的高频段。
螺旋桨空化噪声的功率谱在高频以6分贝/倍频程斜率下降，在低频功率谱曲线有正斜率，因此存在一个峰值。
对于舰船、潜艇这个峰值在100~1000Hz范围内。
以潜艇为例，这个峰值的位置随航速增加和深度减小而向低频方向栘动。
实际测量舰艇辐射噪声的连续宽带谱中有时不存在峰值，这是因为在低频端还有其它噪声源产生的噪声，如机械振动产生的噪声等。
水下航行器(UUV)噪声分析及降噪方法探讨
水下航行器（UUV）噪声分析及降噪方法探讨摘要：介绍了水下航行器（UUV）的各种噪声来源。
指出了UUV降噪的重要性。
对水下航行器的主要噪声进行了分析，提出了几种可行的降噪方法。
关键词：水下航行器；噪声分析；降噪方法0 引言水下航行器（UUV）是一个多噪声源的装置，如：螺旋桨噪声、动力装置噪声、壳体结构噪声、流噪声、排气噪声等。
UUV 需降低噪音，以便UUV 的传感器可以更加高效地工作，并且可以增加UUV 的隐蔽性。
由此可知无人水下航行器的隐蔽性对其作战效能是至关重要的。
而提高无人水下航行器的隐蔽性的关键是降低噪声。
无人水下航行器在水下航行时的主要噪声源总的说来有3类：流噪声，机械噪声和推进噪声。
流噪声有如湍流产生的噪声和空化噪声等。
机械噪声有振动噪声与摩擦噪声等。
推进噪声如螺旋桨的桨叶振动噪声等。
按照噪声对无人水下航行器的性能的影响，可以分为辐射噪声和自噪声。
机械噪声和流体与机械相互作用的噪声，是无人水下航行器辐射噪声的主要部分。
而无人水下航行器头部空泡噪声，湍流边界层流动噪声，属于自噪声，是影响水下无人运载器自导系统工作性能的主要噪声源。
辐射噪声影响水下无人运载器的隐蔽性，自噪声影响无人水下航行器的声呐探测距离和精度，影响水声通讯距离。
因此研究无人水下航行器的减振降噪技术十分必要。
目前在研的降低UUV噪音的方法有，采用机械隔离装置、吸声外壳涂层、低噪音推进电机和螺旋桨。
为提高本无人水下航行器的隐身作业能力，本文将重点探讨无人水下航行器的几种噪声，及其相应的降噪方法。
1 航行器的主要噪声1.1 机械噪声水下航行器推进系统主要包括：主推进电机、艉轴组件、联轴器、尾轴轴承、螺旋桨等，见下图。
水下航行器推进系统的辐射噪声主要包括：动力设备的机械噪声和螺旋桨噪声。
机械噪声主要是由动力装置的旋转部件，因制造加工偏差引起机械结构振动造成的，主要包括：主推进电机运转不平衡力和艉轴轴系零件链接耦合的不平衡、对中误差等因素。
潜艇振动噪声的控制研究
降 低潜 艇 机 械设 备 等 噪声 一 般 有 两个途 减 振 降 噪 是 将 机 械 设 ２ ｊ 备 安装在 浮筏 隔振 系统 上 ， 过 机 械 绝缘 和 减 振 的 通 方 法 来 减 小 机 械 振 动 ， 而 降 低 潜 艇 的 辐 射 噪 从
ａ ｅ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ． ｒ ｉｃ ｓ ｅ
Ｋｅ ｒ ｓ ｖｂ ａ ｉｎ ａ ｄ ｗａ ｅ ｎ ｉ ； ａ ｉｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ａ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓ ｂ ａ ｉ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉ ｒ ｔ ｎ ｖ ； ｏ ｓ ｐ ｓ ｖ ｏ ｔｏ ； ｃ ｉ ｏ ｔｏ ； ｕ ｍ ｒｎ ｏ ｅ ｖ
Ａｂ ｔａ ｔＭ ａｈ ｎ ｒ ｏｓ ，ｐ ｏ ｅｌｒｎ ｉ ｎ ｙ ｒｄ ｎ ｍｉ ｏｓ ，ｔ ｅｍａｎ ｖｂ ａｉｎ ａ ｄｎ ｉ ｓｒ ｃ ： ｃ ｉｅ ｙｎ ｉ ｅ ｒ ｐ ｌ ｏｓ ａ ｄ ｈ ｄ ｏ ｙ ａ ｃｎ ｉ ｅ ｅ ｅ ｈ ｉ ｉｒ ｔ ｎ ｏｓ ｏ ｅ
中图 分 类 号 ： ６ ４ ７ ； ６ １４ Ｕ ７ ．６ Ｕ ６ ．４ 文献 标 识 码 ： Ａ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｂ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ｎｏ ｓ ｎｔ ｏ ｌｏ ｕ ｍ ａ ｉ ｅ ｓ ａ ｃ ｎ Ｖｉ ｒ ｔｏ ｎ ｉｅ Ｃｏ ｒ ｌ ｆＳ ｂ ｒｎ
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舰船、潜艇、鱼雷的辐射噪声特性及其测量方法
舰船、潜艇、鱼雷的辐射噪声特性及其测量方法舰船、潜艇和鱼雷的辐射噪声，是被动声纳的声源信号。
舰船辐射噪声的危害：▪破坏了舰船的隐蔽性；▪可能引爆某些水中兵器；▪干扰本舰的水声设备(自噪声)。
舰船、鱼雷辐射噪声特点：噪声源繁多、集中，噪声强度大，频谱成分复杂。
1、舰船辐射噪声的声源级和噪声谱舰船辐射噪声声源级：在远场测得噪声级后，在修正传播损失，归算到离声源声中心1米处，并计算出1Hz带宽内的声强，则声源级(谱级)为：式中，Δf是换能器工作带宽，I0为参考声强，I N为距声源声中心1米处的噪声声强。
噪声谱基本类型：连续谱、线谱。
舰船辐射噪声为线谱和连续谱的迭加。
2、舰船辐射噪声源及其特性舰船辐射噪声源分为三大类：机械噪声、螺旋桨噪声和水动力噪声。
(1) 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。
(2) 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。
①螺旋桨空化噪声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。
空化噪声谱随航速和深度的变化关系工作在潜望镜深度的潜艇的宽带辐射噪声频谱特点：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(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：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。
空化噪声产生条件是航速大于舰船临界航速。
螺旋桨船舶振动辐射噪声分析
d p b (r ,,) j0 S 2 (x r )(x )e j( t k r)s inc o sd x 10
于是梁单位的实际纵向位移可以表示为于是梁单位的实际纵向位移可以表示为uxuxex编辑课件编辑课件66应用结构有限元理论分别将船体梁垂向应用结构有限元理论分别将船体梁垂向弯曲和纵向耦合振动水平弯曲和扭转耦合弯曲和纵向耦合振动水平弯曲和扭转耦合的振动的单元位移向量记为的振动的单元位移向量记为并将梁单位元内部的横向位移和转角位移并将梁单位元内部的横向位移和转角位移表达成梁单元节点的二次多项式关系将纵表达成梁单元节点的二次多项式关系将纵向位移表示成节点位移的线性关系从而可向位移表示成节点位移的线性关系从而可以得到任意节点位移下的梁单元应变势能和以得到任意节点位移下的梁单元应变势能和动能进而得到梁单元的刚度和质量矩阵
于是梁单位的实际纵向位移可以表示为
uc(x)u(x)e(x)
梁单位的实际横向位移可以表示为
c(x)(x)e(x)
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应用结构有限元理论，分别将船体梁垂向 弯曲和纵向耦合振动、水平弯曲和扭转耦合
的振动的单元位移向量记为
{ u e } { u 1 ,1 ,1 ,u 2 ,2 ,2 } ,{ u e } { 1 ,1 ,1 ,2 ,2 ,2 }
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振设计的第二个着眼点便是降低轴系子系 统或是船体固有频率处的共振峰值，其有 效途径之一便是采用动力吸振器或是位置 自适应的主推力轴承，位置自适应的主推 力轴承方案仍是建立在降低主推力轴承纵 向刚度的基础上，但通过调节主推进力轴 承在静载荷作用下的平衡位置以提供更低 的纵向动刚度。这些复杂的控制措施都还 需要进一步深入研究。
有源振动噪声控制技术在潜艇中的应用研究
文章编号:1006-1355(2005)02-0001-06有源振动噪声控制技术在潜艇中的应用研究姜荣俊,何 琳(海军工程大学振动与噪声研究所,武汉430033)摘 要:阐述了有源振动噪声控制技术中控制器、作动器和传感器三大关键技术的研究进展,基于有源结构声控制已逐步成为未来主动噪声控制的一个重要的发展方向,主要介绍了振动主动控制方面的研究进展。
从振动主动控制和噪声主动控制两个方面,介绍了振动噪声主动控制技术在舰船减振降噪中的应用现状,针对潜艇声隐身设计中被动振动噪声控制措施存在的不足及主动控制技术的发展现状,探讨了振动噪声主动控制技术在空间和有效载荷有限的潜艇中的应用前景,列举了未来潜艇声隐身设计中振动噪声主动控制技术可能的应用场合,以期为提高我国潜艇的隐身性能提供一定的借鉴作用。
指出其对于提高潜艇的声隐身性能的重要意义。
关键词:振动与波;噪声;主动控制;隐身;潜艇中图分类号:T B535 文献标识码:AApplication Research of Active Noise and VibrationControl Technology in SubmarinesJIANG Rong j un ,HE Lin(Institute of Noise &V ibration,Naval University of Engineering,Wuhan 430033,China) Abstract:T he latest research developments of the three key technologies of controller,actuator and sensor which are essential to the active noise and vibration control (ANVC)technologies are de scribed in this paper.For the active structure acoustic control is becoming an important direction in the active noise control technology development,more is put on the active vibration control technology.From active v ibration control and active noise control,the tw o aspects of ANVC technology ,the appli cation states of the ANVC technology in ship s noise and vibration reduction are also presented.Ac cording to the deficiencies of the passive noise and v ibration reduction measures and the rapid develop ments of the active controlling technologies,the outlooks of applying the ANVC technologies to the submarines noise and vibration controlling w hich w ith limited space and effective load are discussed.And the application occasions of ANVC technology in the future submarine acoustic stealth design are enumerated.So offer some references for improving the subm arine s acoustic stealth performances.T he end,the importance of the ANVC technology in improving the submarine s acoustic stealth level is put forw ard.Key words:v ibration and w ave;noise;active control;stealth;submarine收稿日期:2004 09 09;修改日期:2004 11 04作者简介:姜荣俊(1973-),男,江苏丹阳人,讲师,博士,主要研究噪声与振动。
潜艇尾部几何、时均流场、螺旋桨低频线谱噪声关系初步研究
潜艇尾部几何、时均流场、螺旋桨低频线谱噪声关系初步研究姚惠之、沈泓萃、朱锡清（中国船舶科学研究中心，江苏无锡）摘要潜艇尾部流场由于受到艇体、指挥台围壳、尾附体的影响，表现为空间分布的不均匀性和时间上的不稳定性，这种空间和时间上的变化引起了运转其中的推进器的非定常力、瞬变空泡和噪声辐射。
其中，螺旋桨低频线谱噪声除了与其自身几何密切相关外，还与上述前方来流有着密切的联系。
作者针对对潜艇性能影响显著的潜艇尾部线型采用参数设计方法设计了系列模型，基于采用热线风速仪测量建立的流场数据库，分析了潜艇桨盘面处时均尾流特征，并通过计算，讨论了尾流对螺旋桨低频线谱噪声的影响。
在此基础上，对潜艇尾部几何、流场和螺旋桨低频线谱噪声的相关关系进行了初步探讨，为低噪潜艇尾型设计和进一步深化研究打下了一定基础。
关键词：潜艇线型、系列设计、时均流场、螺旋桨线谱噪声、相关关系1 引言潜艇几何线型是考虑建造工艺、任务使命等诸多因素后性能权衡优化的结果，其形状的演变留下各个时期对其具体要求的痕迹。
当前，对潜艇安静性的要求不断提高，潜艇几何设计必然要适应于这一需要而发生一定的变化。
从八十年代开始，较系统地进行了潜艇线型设计和综合优化的研究工作，并逐步形成了可以逼近现代潜艇线型的艇体几何生成、流场预报、螺旋桨噪声预报和水动力综合性能分析方法，为潜艇性能预报和水动力学综合研究打下了良好的基础。
随着对降噪要求的不断提高，潜艇的水动力几何外形又成为进一步挖潜的重点。
由于当前潜艇是以水下航行为主的海上作战平台，因此其周围的水流对其各项水动力性能具有决定性影响。
一条可行的途径是以流场为桥梁，将潜艇几何和相关的水动力性能结合起来开展研究。
“2000——2035年美国海军技术”一书指出：“对于潜艇应着重发展隐身和构型等技术，它们都涉及外部水流的控制，目标是降低噪声、提高推进效率和艇的机动性以及降低水动力目标特征等。
……外部水流的控制可以通过改变潜艇壳体及其附体的形状，将推进器与壳体及其周围的水流场组合在一起研究来达到目的”。
潜艇流噪声与流激噪声有限元仿真建模研究
潜艇流噪声与流激噪声有限元仿真建模研究作者：冯亮刘宝柱刘明来源：《声学与电子工程》2019年第03期摘要为了研究流噪声以及流激噪声情况下水域中的换能器声学性能变化情况，以实现对换能器结构优化设计，避开流激噪声的共振频率，提高信噪比.仿真对比分析艇壳体在水流下的流噪声以及艇壳体与水流耦合下的流激噪声，结果显示同一频率下流激噪声的数值大于流噪声，靠近艇壳体壁面时二者数值上的差距较大，流激噪声随距离的衰减量大于流噪声。
关键词：流噪声;流激噪声;换能器;声学性能潜艇在水下运动时产生的噪声是暴露其存在的致命弱点，直接威脅到潜艇的安全，因此控制潜艇的噪声一直是研究的重点。
通常可以将潜艇产生的噪声分为三类：机械振动噪声、螺旋桨噪声和水动力噪声。
计算流体力学主要研究的是水动力噪声，主要包括流噪声、水流作用于潜艇引起的共振噪声、以及空化噪声等。
一般而言，水动力噪声的数值比机械振动噪声和螺旋桨噪声要低很多，但随着潜艇运动速度的提高，水动力噪声在潜艇总噪声中的比重会迅速增加。
潜艇的水动力噪声是由潜艇周围湍流边界层内的扰动、壁面上的脉动压力以及流体与固体的耦合作用导致的结构振动共同引起的。
其中，湍流边界层内的速度扰动和壁面脉动压力分别相当于四极子声源和偶极子声源，二者共同构成了流噪声;流体与固体的耦合作用会进一步产生流激噪声，导致噪声数值增大。
水动力噪声严重威胁了潜艇的隐蔽性，因此研究水动力噪声的产生与特性具有重要意义。
研究水动力噪声首先需要研究水动力噪声的起源。
潜艇周围的流场，尤其是湍流边界层内，存在着漩涡运动以及流体碰撞而导致的能量交换，由此产生的噪声即四极子噪声。
在低马赫数的情况下，四极子产生的噪声很小，可以忽略不计。
壁面上的脉动压力是偶极子声源的成因，而偶极子声源则是流噪声的主要成分。
在之前的研究中，潜艇结构都视为不会与流体发生耦合作用的刚性体，即流体压力不会引起潜艇结构的振动。
但实际的潜艇结构虽然加强了筋和环肋结构保证潜艇的刚度，在外部压力的作用下，潜艇结构会产生随时间变化的位移，进一步会引起振动噪声，它与偶极子噪声之和即为流激噪声，忽略振动噪声会导致数值模拟的结果偏小。
水下推进装置噪声控制技术研究
水下推进装置噪声控制技术研究一、水下推进装置噪声控制技术概述水下推进装置作为潜艇、水下机器人等水下航行器的关键组成部分，其噪声控制技术对于提高水下航行器的隐蔽性和生存能力具有重要意义。
水下推进装置噪声控制技术的研究，旨在通过各种技术手段降低装置在运行过程中产生的噪声，从而减少水下航行器被探测的风险。
1.1 水下推进装置噪声控制技术的重要性水下推进装置在运行过程中，由于机械摩擦、流体动力学效应等因素，会产生噪声。
这些噪声不仅影响航行器的隐蔽性，还可能对水下生态环境造成干扰。
因此，研究和应用噪声控制技术，对于提升水下航行器的性能和保护海洋环境具有双重价值。
1.2 水下推进装置噪声控制技术的应用场景水下推进装置噪声控制技术的应用场景广泛，包括但不限于以下领域：- 事领域：潜艇和其他水下作战平台的隐蔽性需求。
- 民用领域：水下探测与监测设备的环境适应性。
- 科研领域：深海探索和海洋生物研究的低干扰需求。
二、水下推进装置噪声控制技术的研究进展水下推进装置噪声控制技术的研究是一个多学科交叉的领域，涉及流体力学、声学、材料科学等多个学科。
近年来，随着科技的发展，该领域的研究取得了一系列进展。
2.1 噪声源识别与分析技术噪声源的准确识别是噪声控制的前提。
通过声学测量、信号处理等技术，可以对水下推进装置的噪声源进行定位和分析，为后续的噪声控制提供依据。
2.2 噪声控制材料与结构设计采用特殊的材料和结构设计可以有效降低噪声的产生。
例如，使用吸声材料、阻尼材料以及优化叶片形状等，可以在源头上减少噪声的产生。
2.3 流体动力学优化流体动力学的优化是降低水下推进装置噪声的重要途径。
通过优化水流路径、调整叶片角度等措施，可以减少水流对装置的冲击，从而降低噪声。
2.4 智能控制技术智能控制技术的应用，可以实现对水下推进装置运行状态的实时监控和调整，以适应不同的水下环境，减少噪声的产生。
三、水下推进装置噪声控制技术的未来发展随着技术的不断进步，水下推进装置噪声控制技术面临着新的挑战和机遇。
船舶噪声控制技术的研究进展
船舶噪声控制技术的研究进展在现代航运业中，船舶噪声问题日益受到关注。
过大的噪声不仅会影响船员的工作和生活质量，还可能对船舶的设备运行和结构安全产生不利影响，甚至对海洋生态环境造成一定的破坏。
因此，船舶噪声控制技术的研究具有重要的现实意义。
船舶噪声的来源较为复杂，主要包括机械噪声、螺旋桨噪声和水动力噪声等。
机械噪声通常由主机、辅机、各种泵和通风系统等设备的运转产生。
这些设备在工作时，由于部件的摩擦、撞击以及振动等，会向外辐射噪声。
螺旋桨噪声则是由于螺旋桨在旋转过程中与水流相互作用而产生的，包括空泡噪声、叶频噪声等。
水动力噪声则与船舶在水中的运动有关，如水流经过船体表面时产生的摩擦噪声等。
为了有效地控制船舶噪声，研究人员在多个方面取得了显著的进展。
在声源控制方面，通过优化机械设计来降低设备本身的噪声水平是一个重要的途径。
例如，对于船舶主机，可以采用先进的燃烧技术、优化气门正时和喷油策略等，以减少燃烧过程中的冲击和振动。
对于辅机和各种泵，可以选用低噪声的型号，或者通过改进安装方式和增加减震措施来降低其振动和噪声传递。
在螺旋桨的设计上，通过改进叶片的形状和分布，提高螺旋桨的加工精度，以及采用新型的螺旋桨材料，可以有效地降低螺旋桨噪声。
在噪声传播途径控制方面，采用隔振和吸声材料是常见的方法。
隔振技术可以将振动源与船体结构隔离，减少振动的传递。
例如，在主机和辅机的安装位置设置弹性支座或减震器，可以有效地降低振动向船体的传播。
吸声材料则可以吸收声波的能量，从而降低噪声的强度。
在船舶的舱室内部，使用吸音棉、泡沫塑料等吸声材料，可以改善舱内的声学环境。
此外，采用隔声结构也是一种有效的手段。
通过在船体结构中设置隔声层，如双层钢板中间填充隔音材料，可以阻挡噪声的传播。
在主动噪声控制技术方面，近年来也取得了一定的突破。
主动噪声控制是指通过电子设备和算法，产生与噪声相位相反的声波，从而实现噪声的抵消。
这种技术在船舶上的应用虽然还处于研究和试验阶段，但具有很大的发展潜力。