潜艇主要噪声源分离技术综述
关于潜艇机电设备振动噪声检测验收的建议
增刊
胡宗成: 关于潜艇机电设备测量 参数 为 16 ~ 10 000 H z 频 率范 围 内 1 / 3oct 机脚振动加速度级。当设备主干扰频率低于 16 H z时 , 下限频率向下延伸。 空气噪声测量参数为 31 . 5 ~ 8 000H z频率范围 内 1 / 1oct声压级 或者 25 ~ 10 000 H z 频 率范围 内 1 / 3oct 声压级, 具体根据噪声源特性确定。 ( 2) 测量条件 机电设备必须处于战时使用工作工况下。如果 这种工作工况在测量时无法知道, 则可以在额定工作 状态下进行测量。 为了对弹性安装的机电设备进行机脚振动加速 度级的测量 , 试验室的基座原则上应采用以下规定的 基座: 与潜艇船体基座一样 ; 用 240 mm 高的工字钢并通过在设备支承点 范围附加连接板加固的标准的试验室基座 ; ! 如果有充分理由及技术原因既不按 也不按 在试验室建造一个基础 , 也可选择一个任意的、 由 型钢 (例如工字钢或者槽钢 ) 构成的基座 , 但必 须测 定设备支承位置的输入阻抗。 空气噪声测量则应在自由声场内进行。 1 . 2 美国关于潜艇机电设备出厂噪声振动测量验收 要求 ( 1) 测量参数和频率范围 振动测量参数为 10~ 10 000 H z频率范围内 1 / 3oct振动加速度 级, 当 设备 主干 扰频率 低于 10 H z 时 , 下限频率向下延伸。 空气噪声测量参数为 31 . 5~ 8 000 H z频率范围 内 1 / 1oct声压级, 也可以根据要求扩展频率范围。 ( 2) 测量条件 安装要求 设备应按其正常的船上安装姿态取向。设备应 进行弹性安装而不考虑服役中该设 备将如何安装。 模拟基座和设备公共机架通常应为与船上安装所用 的相同。所装 设备竖 向振 动的固 有频 率不 得超 过 11 H z或 1 /4 最低扰动频率两者中较低的一个。完整 的组件应由大块刚性地板支承 , 最好使用钢筋混凝土 或铸造金属地板 , 以防止设备与地板间的相互影响。 安装基础 承装模拟基座所要求的任何基础、 台架等, 应保 证所装模拟基座能为该组件与弹性安装架为其设计 的基础提供隔振。基础的固有频率不应低于 25 H z , 其固定的基础固有频率不应位于机械或设备的基本
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。
舰船辐射噪声连续谱特征提取方法研究
舰船辐射噪声连续谱特征提取方法研究舰船辐射噪声是指由舰船发射的各种信号引起的噪声，包含了连续谱、多普勒频移、非平稳等特征。
因此，对于舰船辐射噪声的连续谱特征提取是研究该噪声的重要方向之一。
目前，针对舰船辐射噪声的连续谱特征提取方法主要包括短时傅里叶变换（STFT）、小波变换、希尔伯特-黄变换（HHT）等。
其中，STFT是一种广泛应用的方法，在频域上对信号进行分析，但存在时间分辨率与频率分辨率难以同时得到高精度的问题。
小波变换则在时间与频率分辨率上有良好的表现，但对于非平稳信号的处理效果不佳。
HHT方法利用了时频局部特性提取信号的瞬时频率与瞬时振幅，但对于噪声信号中的模态干扰较敏感，且需要对噪声信号进行多次分解才能得到连续谱特征。
近年来，基于深度学习的方法也开始被应用于舰船辐射噪声的连续谱特征提取中。
卷积神经网络（CNN）是一种有效的方法，可通过训练数据集提取舰船辐射噪声中的连续谱特征。
同时，循环神经网络（RNN）也可应用于信号的处理中，具有良好的时序处理能力，可提取信号中的周期性特征。
总的来说，舰船辐射噪声连续谱特征提取方法涵盖了多种方法，选择合适的方法需根据实际情况进行确定。
对于信号分析领域相关人员来说，需要结合实际应用情况对不同方法进行探讨，提出更有效的方法以满足实际需要。
要进行数据分析，首先需要明确具体的研究方向和目的。
以船舶建造行业为例，以下是一些可能涉及的数据：1. 船舶建造数量、种类、规模等：可以通过查阅船级社等机构发布的统计数据，获取船舶建造数量以及各个国家在船舶建造领域的市场份额，再结合各类大型船舶订单的情况进行分析和预测。
同时，也可以收集不同类型和规模船舶建造的成本和周期等数据，以及其中涉及到的各种零部件和材料的供需情况等信息。
2. 船舶设计与性能数据：船舶性能考核主要包括各项技术指标、机电设备效率以及船舶的安全性等。
这些数据包括船舶设计参数、试航数据等。
还有船舶使用数据，如商业船舶的负载率、航路等数据。
流致噪声机理及预报方法研究综述_王春旭
收稿日期：2015-06-19网络出版时间：2016-1-1914:55基金项目：国家部委基金资助项目作者简介：王春旭（通信作者），男，1981年生，博士，高级工程师。
研究方向：潜艇声隐身技术。
E-mail ：260848719@吴崇建，男，1960年生，博士，研究员。
研究方向：潜艇声隐身技术引用格式：王春旭，吴崇建，陈乐佳，等.流致噪声机理及预报方法研究综述［J ］.中国舰船研究，2016，11（1）：57-71.WANG Chunxu ，WU Chongjian ，CHEN Lejia ，et al.A comprehensive review on the mechanism of flow-induced noise and related prediction methods ［J ］.Chinese Journal of Ship Research ，2016，11（1）：57-71.0引言流致噪声在航海、航空领域受到高度的关注，它不仅造成飞机、直升机舱室乘员感观和心理上的不适，还严重影响水下作战平台（如潜艇）的隐蔽性。
基于广泛的工程背景需要，自上世纪40年代末，流致噪声机理、预报与控制方法的研究非常活跃，并取得了丰硕的成果，很多流致噪声问题机流致噪声机理及预报方法研究综述王春旭，吴崇建，陈乐佳，邱昌林，熊济时中国舰船研究设计中心，湖北武汉430064摘要：从自由湍流噪声、壁面湍流噪声、转子噪声和空腔流动4个方面对流致噪声机理及预报方法进行综述。
对目前工程应用中的3个主要流致噪声预报方法，即Lighthill 声比拟理论、Kirchhoff 方法和涡声理论的基本原理及适用性进行详细讨论，并对流致噪声数值模拟方法进行总结。
其中，Lighthill 声比拟理论属噪声源先验理论，虽方便应用但不能描述声流相互作用基础问题；Kirchhoff 方法在运用的过程中虽不需要确切获知源的属性，但声源区的计算精度很重要；涡声理论在声流相互作用等领域有着良好的研究前景。
潜艇辐射噪声测量方法
58.8
58.6
58.5 58.4
58.4
对 A1、A2 子阵组成的倍频程和 A3、A4 子阵组成的倍频程做类似仿真，得到同样结果。
本文在撰写过程中，得到王广恩教授的悉 心指导，在此致以深切的谢意。
４ 结束语
采用频率加权的方法在多个倍频程内实 现恒定束宽波束形成，解决了噪声测量中的波 束频率畸变影响，得到的束宽可覆盖 2.5kHz~20kHz 频段，从而较好地实现了潜艇倍 频程宽带辐射噪声的测量。
３ 波束形成
全频带测量。本文主要介绍宽带恒定束宽线阵 1
的原理和研究结果。
２ 测量用线列阵的概述
测量用的线列阵应满足以下条件：（1）基 阵波束图的主瓣宽度必须在测量的距离上完全 覆盖噪声源，例如对直径 10m 的潜艇，在 100m 处测量束宽至少应达到 5.7°；（2）基阵必须有 足够的信噪比增益，一般说来 DI＞10 dB 是需 要的；（3）基阵波束图的旁瓣级应足够低，一 般说来主旁瓣比应达到-30dB。
本文只是线列阵测量系统中一些相关技 术的研究，作为一个完整系统，不论在硬件还 是软件上都还要做深入细致的工程化工作才能 最终形成一个可用的测量系统。
参考文献
[1] C.Noel-C.Viala,G.Goullet-M.Alombet and O.Gerard Underwater Tragectography system for measurment of submarine radiated noise Proceedings of the Fourth European conference on underwater Acoustics.
21 个水听器形成四层嵌套子阵，每个子阵含有
9 个按 λ / 4 间隔均匀布置的水听器。水听器组
国外潜艇降噪技术
国外潜艇降噪技术摘要：介绍潜艇主要噪声源分类，有针对性地阐述降低潜艇机械噪声、螺旋桨噪声和水动力噪声的技术现状，论述潜艇降噪技术的发展趋势。
关键词：潜艇噪声降噪措施1 引言降噪是舰艇研发的重点工作之一，也是潜艇隐蔽性的设计核心。
为适应未来海战的需求，美、俄、法、德、英等海军强国大力开展潜艇综合降噪技术研究。
我国要借鉴其研制的成功经验，提高潜艇研制的整体水平。
同时，应加快潜艇减振降噪隐身测试试验场的建设，不仅可以有效发现潜艇噪声问题，而且可以对降噪改进措施进行合理评价，进一步促进潜艇降噪技术发展。
2 潜艇主要噪声源分类2.1 按噪声来源分类潜艇的主要噪声源，包括机械噪声、螺旋桨噪声、水动力噪声、空气噪声等[1]。
2.1.1 机械噪声潜艇的各种机械装置，如主机、副机、辅机、电机、减速装置、泵、空气压缩机等，以及管路系统，在运转过程中，因冲击、碰撞、摩擦和运动不平衡等原因，产生振动并通过各种途径将其传至艇体，引致艇体壳板的弯曲振动，最后以声波形式传播，形成机械振动噪声，是潜艇自噪声的一种。
这种噪声，传播到舱内，引起舱室空气噪声；传播到水中，构成潜艇的辐射噪声。
2.1.2 螺旋桨噪声螺旋桨噪声包括空泡噪声和非空泡噪声。
空泡噪声即螺旋桨运转所生成的空泡破碎，频谱覆盖20Hz到50000Hz，是主要的高频噪声；非空泡噪声包括来流对桨叶的桨拍噪声，和桨叶受来流激励而共振的单频声。
此外，螺旋桨还诱导艇体振动，产生噪声。
2.1.3 水动力噪声艇体周围的高速水流，使艇体附近的流压出现极不规则的变化即涡流，产生水动力噪声。
例如：海上高速行驶时的首波与尾流就是两个重要的水动力噪声源；高速水流在流经艇体突出部分、上层建筑的情况下产生水动力噪声；潜艇下潜和上浮时，因舰桥、艇体及上层建筑的某些空间进水或排水的情况下也会产生水动力噪声。
2.1.4 空气噪声空气噪声主要包括舱室空气噪声和柴油机水下排气等噪声。
3 潜艇降噪技术现状潜艇动力装置和机械设备产生振动是不可避免的。
国外舰船噪声测试技术
国外舰船噪声测试技术邱卫海;刘文帅;王秀波【摘要】Ship radiated noise measurement plays an important role in assessing and improving ship sound invisibility.This paper presented a summary for technology of ship radiated noise measurement in foreign countries, discussed two dominating measuring ways-moving and stationary measuring ways, four types of measuring systems-single acoustic pressure hydrophone system, vector hydrophone system,line array system and volume array system, and we also provided typical applications of these measuring ways and systems.And we also provided main analysing methods of ship noise in foreign countries.%舰船噪声测试是评价和改善舰船声隐身性能的重要手段.本文描述了国外舰船噪声测试技术的主要测试方式--活动式和固定式,典型测试系统--单水听器、矢量水听器、直线阵和体积阵测试系统,介绍了各种测量方式和测试系统在国外的典型应用情况以及国外舰船噪声的主要分析方法.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2011(033)004【总页数】4页(P147-150)【关键词】舰船噪声;测试技术【作者】邱卫海;刘文帅;王秀波【作者单位】海军某型号办公室,北京,100841;大连测控技术研究所,辽宁,大连,116013;大连测控技术研究所,辽宁,大连,116013【正文语种】中文【中图分类】TB5660 引言舰船是各国海军战略威慑力量的重要组成部分。
潜艇的噪声与隐蔽简介
橡塑资源利用22潜艇的噪声与隐蔽简介原晓城 姬燕飞 王红梅（天津市橡胶工业研究所有限公司，天津，300384）摘要：介绍了潜艇噪声的来源和消声隐身原理，针对不同的噪声来源，介绍解决方案及发展方向。
关键词：潜艇；噪声；隐身；1 前言在潜艇发展史中，每隔一段时间就会出现影响潜艇发展进程的关键技术，包含艇壳设计、静音方法的创新、声学覆盖层的使用、斯特林发动机在潜艇上的应用、新型电池的应用和压水反应堆的可靠性及小型化等技术[1]。
随着反潜技术进步提升，不同发展阶段都会给潜艇的隐蔽性和降噪声带来新的挑战。
影响潜艇隐身性的主要因素主要包括： I 、结构线型：结构大小、形状和反射特性决定声纳反射截面；II 、辐射噪声是否得到抑制：外壳体和外附体（如水平舵和垂直舵）的流体噪声、螺旋桨噪声及内部机械噪声；III 、磁性特征：航行中造成的对地磁场的影响及微弱电流；IV 、红外特征：推进系统的热废气和热冷却水留下的热踪迹；V 、核辐射特征：核潜艇放射源造成的海水核辐射特征；VI 、生物场痕迹：航行造成的生物光尾迹可达成百上千米，核动力热废水造成的浮游生物死亡形成的海洋色调变化；VII 、水面暴露特征和无线电暴露特征：潜艇浮出水面和通气管状态航行容易被声纳等捕捉到，无线电联络也可以被先进设备探测到[2]。
2 噪声的来源及主要降噪技术原理海洋的背景声音约为100分贝，资料显示美国海狼级攻击核潜艇噪声为95分贝，新型的弗吉尼亚级（图1）为90分贝。
通过艇内隔声降噪、艇外涂覆吸声涂层和反雷达波材料、采用新型推进装置优化艇体结构等可以降低噪声达到隐身目的。
经推算，噪声每降低20分贝，可使己方被动声纳探测距离增大一倍。
作者简介：原晓城（1980~），男，天津市橡胶工业研究所有限公司高级工程师，主要从事特种橡胶制品配方设计及加工工艺设计。
潜艇的噪声与隐蔽简介23图1 美国“弗吉尼亚级”攻击型核潜艇由于潜艇需要长时间潜伏在海底，衡量其战斗力强弱有两大指标：一是隐蔽性，二就是携带武器的性能。
船舶管路系统的振动噪声控制文献综述
船舶管路系统的振动噪声控制文献综述：船舶管路系统在运行过程中可能会遭遇多种类型的振动和噪声问题，这些问题来源于不同的物理现象和机制。
据朱韬等（2023）的研究，设备振动传递是其中一个主要原因，如泵等动力设备在运转时产生的周期性振动会直接传递到管路系统，从而引起管路振动。
刘学广等（2024）指出，管内流体压力脉动同样是一个重要的因素，当流体经过阀门、弯头等部件时，由于流道面积突变或流道方向突变，流体状态发生急剧变化，产生空化现象，诱发管内流体的水动力噪声。
冯兆缘等（2023）提及，管内流体涡流共振则是在特定条件下，管内流体流动与管路结构相互作用，产生共振现象，导致管路振动。
此外，船舶管路系统中高频振动主要由动力设备传递的振动和管内流体激励作用引起，如流体流动过程中的湍流和空化现象，这些振动具有中高频特征，可能对船舶上的声纳系统造成干扰，对此，林焰等（2023）提出了基于协同差分进化算法的船舶分支管路布局优化设计方法。
针对这些振动问题，研究者们提出了不同的控制策略和方法。
如朱韬等（2023）的船舶管路安装工艺减振试验研究，刘学广等（2024）的基于镜像修正FxLMS控制算法的船舶管路振动主动控制，以及林焰等（2023）的基于AM软件二次开发的船舶管系一体化设计和基于协同差分进化算法的船舶分支管路布局优化设计。
这些方法旨在改变阀件结构以减小对流体的干扰，控制由此产生的管路振动噪声。
殷志壮（2023）和王军伟（2023）分别在其研究中提出了船舶管路综合布置的要点，指出优化管路系统布置、固定位置优化、使用低噪声设备及阀件、增加消声器、增加管路弹性连接件、敷设阻尼材料等措施，这些方法虽然成本较高，但在降低振动噪声方面具有一定效果。
降低流速也是有效的措施，因为流动状态改变形成的压力差直接与流速有关，流速越大产生的压力差越大。
船舶管路系统的振动噪声控制是一个复杂的问题，需要针对不同的振动原因采取不同的控制策略和方法。
全附体潜艇流噪声数值计算
万方数据
第９期
全附体潜艇流噪声数值计算
面，直接向水下辐射流噪声。流噪声强度随航速增 加而迅速增加，辐射声功率正比于航速的５—７次 方…，其重要性越来越得到潜艇设计人员的重视。
目前，对于流噪声的研究，主要通过试验测量和 对测鼍数据进行分析得到相应流噪声的特征一。Ｊ。 计算模拟方面主要是理论声学加边界元方法 （ＢＥＭ）”１。针对潜艇流噪声，文献［５］采用自航模 型试验，配合有效的信号处理方法，得到潜艇流噪声 时域信号。文献［６］应用了计算流体力学（ＣＦＤ）软 件，计算得到潜艇指挥台围壳湍流转捩点的位置和 脉动压力强度，结合指挥台围壳振动模态，加载流体 平均作用力，分析了流动引起潜艇指挥台围壳的噪 声。文献［７］采用Ｆｌｕｅｎｔ软件计算潜艇流动特性， 同时基于内嵌福茨·威廉姆一霍金斯方程（ＦＷ－Ｈ方 程）求解流噪声，得到与试验相同量级的结果。
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｎａｖａｌ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｍａｒｉｎｅ Ｐｏｗｅｒ，Ｎａｖａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ ４３００３３，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｆｌｕｉｄ ｄｙｎａｍｉｃｓ（ＣＦＤ）ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈ· ｏｄ（ＢＥＭ）ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｐｒｅｄｉｃｔ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｎｏｉｓｅ ｏｆ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｗｉｔｈ ｆｕｌｌ ａｐｐｅｎｄａｇｅｓ．Ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｓｏｕｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｌｅｖｅｌ ａｔ ｔｙｐｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｐｏｉｎｔ ａｎｄ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ａ ｇｅｏｍｅｔ－ ｔｉｃ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｗｉｔｈ ｆｕｌｌ ａｐｐｅｎｄａｇｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ’ｓ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｒｅｇｉｏｎ ｄｉｓｃｒｅｔｉｚａｔｉｏｎ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｇｒｉｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ ｓｔｅａｄｙ ｆｌｏｗ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｍａ— ｆｉｎｅ ｗａｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ａｄｏｐｔｉｎｇ Ｒｅｙｎｏｌｄｓ ｔｉｍｅ－ａｖｅｒａｇｅｄ ｍｅｔｈｏｄ（ＲＡＮＳ）．Ｔｈｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｈｕｌｌ ｃｏｉｎｃｉｄｅｓ ｂｅｔｔｅｒ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｄａｔａ ｉｎ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ．Ａｆｔｅｒ ｔｈａｔ， ｔａｋｅｎ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔｅａｄｙ ｆｌｏｗ ａｓ ｉｎｉｔｉａｌ ｖａｌｕｅｓ，ｔｈｅ ｕｎｓｔｅａｄｙ ｆｌｏｗ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｗａｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ｓｏｕｎｄ ｄｉｐｏｌｅ ｓｏｕｒｃｅｓ ｗｈｉｃｈ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｉｎｐｕｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｅｌｅｍｅｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｆａｒ—ｆｉｅｌｄ ｗａｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｓｏｌｖｉｎｇ Ｆｆｏｗｃｓ Ｗｉｌ－ ｌｉａｍｓ—Ｈａｗｋｉｎｇｓ（ＦＷ—Ｈ）ｅｑｕａｔｉｏｎ ｉｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅｓｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｏｕｎｄ ｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｕｎｄ ｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ３ Ｄ ｓｏｕｎｄ ｆｉｅｌｄ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇｒｅａｔｅｓｔ ｎｏｉｓｅ ａｒｅａ ｃｏｍｅｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｒｅｇｉｏｎ ｉｎ ｆｌｏｗ．
水下脉冲噪声源定位原理与方法研究
水下脉冲噪声源定位原理与方法研究1. 引言介绍水下脉冲噪声源定位的意义和应用背景，阐述定位问题的重要性，并概述论文研究的主要内容。
2. 相关技术及方法介绍常用的水下脉冲噪声源定位技术和方法，包括迭代最小二乘法、延迟和和二维位置交叉定位法等。
对上述方法的原理、优缺点进行详细分析和比较。
3. 基于FDOA的定位算法介绍一种基于频率差测量的水下脉冲噪声源定位算法，通过测量不同水听器上的脉冲信号到达的频率差异来估计信号源的位置。
该算法不需要测量传播速度，且测量误差较小、定位精度较高。
4. 实验研究设计一组实验验证基于FDOA的定位算法的有效性和准确性。
在实验过程中，通过模拟水下环境，采集脉冲信号，并利用水听器对其进行定位。
同时也使用常规定位方法作为对照组，比较两种方法的性能指标。
5. 结论和展望总结论文研究的成果，分析基于FDOA的水下脉冲噪声源定位算法的优势和局限性，并提出未来研究方向和进一步优化该算法的可能性。
1. 引言水下脉冲噪声源定位技术在海洋勘探、水下搜救、海上交通管理等领域有着广泛的应用。
定位技术的基本问题是确定信号源的位置，因此对水下脉冲噪声源进行定位，是提高水下勘探效率和保障人员安全的重要手段。
定位水下脉冲噪声源的方法主要有三种：迭代最小二乘法、延迟和和二维位置交叉定位法、基于FDOA的算法。
这三种方法各有优缺点，本文着重分析基于FDOA的算法。
本文主要目的在探究水下脉冲噪声源定位问题，并提出一种基于频率差测量的定位算法，该算法基于FDOA（Frequency Difference Of Arrival）原理，通过测量不同水听器上的脉冲信号到达的频率差别来计算定位源位置的可能区域，从而实现水下脉冲噪声源的定位。
本文将在以下章节中逐一探讨相关问题。
第二章将介绍目前已有的水下脉冲噪声源定位技术，包括迭代最小二乘法、延迟和和二维位置交叉定位法等，分析其优劣点，并着重介绍基于FDOA的方法。
第三章将详细阐述基于FDOA原理的定位算法，包括其原理、流程和数学模型。
美国核潜艇推进系统减振降噪技术发展分析
设 备
机 械 装 置 噪 声 机 理
流 体 噪 声 机 理
，
２ 降噪 技 术 发 展
１ ） 推 进 器 技 术
转子偏心距 ， 轴 圆度不 够 ， 稳 定 蒸 汽 流 动 轴 承 和 转 子 之 间 的 摩 擦 以 蒸 汽 与 涡 轮 蒸 汽 轮 机 及 轴 承 上 冲 击 力 叶片间 的相互 影 响， 流 体 激 轴 颈 轴 发 谐 振 腔 承滑油 膜不稳定 相 关 设 备 中 的 蒸 汽缸 、 轮 汽 沸 腾 和 凝 结 齿 和 腹 板谐 振 等
摘 要 ： 简要介绍潜艇 中的噪声源 ， 从推 进器技术 、 浮筏减振技术 、 自然循 环压水堆技术和 电力推 进技术 ４个
方 面 对 美 国核 潜 艇 推 进 系 统 减 振 降 噪技 术 进 行 梳 理 ， 得 到减 振 降 噪 技 术 发 展 历 程 ， 并从中得到有益启示 。
关 键词 ： 美国 ； 核 潜艇 ； 推 进 系统 ； 减振 降噪 中图分 类 号 ： Ｔ Ｐ ３ ０ １ ． ６ 文献 标识 码 ： Ａ
第３ ５卷 第 ７期
２ ０ １ ３年 ７月
舰
船
科
学
技
术
Ｖｏ １ ． ３ ５， Ｎｏ ． ７
Ｓ ＨＩ Ｐ Ｓ ＣＩ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮ０Ｌ ０ＧＹ
Ｊ ｕ １ ．，２ ０１ ３
美 国核 潜 艇 推 进 系 统减 振 降 噪 技 术 发 展分 析
王 汉 刚
（ 海军 ９ ９ １工程 办公 室 ， 北京 １ ０ ０ ８ ４ １ ）
针对 上 述 噪 声 源 ，美 国海 军 采 取 了 多 种 措 施 ， 如 ：发展 自然 循环 压水 堆 ，中低 航速 时 主泵不 工 作 ；
舰船管路振动噪声控制措施综述
舰船管路振动噪声控制措施综述摘要：每一个大型舰船内部的管路布置都是十分复杂的，就其功能来说，包括传递动量流和质量流以及能量流，进而实现其作用的发挥。
另外由于管道的存在，也让噪声可以传播了。
首先很多机械设备通过管路直接连结整个舰船的结构，这就给噪声的传播带来了便利。
另一方面来说，很多泵系统工作都存在着一些间歇性，在所以液体压力流量脉动以及结构振动都难免产生噪声。
关键词：噪声控制；振动控制；管路振动对于舰船来说，管路的振动是舰船产生噪声的重要原因，这些结构噪声的存在可以通过管路传递到舰船的各个位置上，而管路导致的振动也往往会造成很多负面影响，例如军舰会失去其隐蔽性，而民用传播也会因为噪声而给舒适性带来影响，所以从这个件角度来看，其影响是很大的，应该重视起来，采取相应的手段加以解决。
一、关于控制振动噪声的方式（一）针对振动源以及噪声源进行控制正常来说，管道振动和噪声的产生的来源都是舰船上的机械设备，而管路噪声来源分为两个类别，一方面是管路系统自己产生振动而引起噪声，另一方面是机械设备引起噪声通过管路传播。
前者包括各类风机和压缩机以及泵所产生的振动情况，由于其进行工作的原理，管路内部的气体和液体的压力并不是均衡的，所以就会引起结构震动的情况。
而间接振动的来源往往是舰船上的机械设备，机械设备产生的振动通过连接装置传递给管路系统，这种情况下，管路系统直接和噪声源进行连接，一方面造成了严重的噪声问题，另一方面也给管路系统带来了很大的影响，所以针对振动源进行控制是最能治标治本的手段。
（二）在中间环节进行隔离在中间的连接环节采取一些隔离措施，防止噪声和振动转移到其他部位，很多情况下，由于机械运行条件比较苛刻，所以对于机械的振动以及噪声问题难以进行彻底解决，此时就可以在传播途径上采取相应的措施来降低噪声，这在工程中已经被广泛应用，并且行之有效。
当前来看，经常用到的措施有采用弹性连接、选用阻尼材料、给管道添加消音器和滤波器等等。
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。
声纳接收阵技术发展综述
• 78•本文综述了接收阵技术发展历程，关键技术，对比不同接收阵的优缺点，以及未来的发展趋势。
声纳接收阵，由一定数量规模的水听器组成，排列形成水听器阵列，以获得更好的增益。
为适应潜艇作战使用，减少暴露风险，常常在潜艇上装备各种类型的声纳接收阵。
本文对国内外声纳接收阵技术发展做了简要综述。
1 国内外潜艇声纳接收阵发展历程国外潜艇上装备常见的声纳类型有艇艏声纳，舷侧声纳和拖曳声纳等。
美国核潜艇的艇艏声纳有AN/BQS-6声纳、AN/BQS-13声尾部进行收放。
后续TB-29声纳声学段有13段，整个声学段长度为634m ，每个声学段长度为48.8m ，包含32个声通道。
TB-33光纤细线拖曳线列阵声纳，与传统压电陶瓷水听器相比，灵敏度更高，自噪声更低、体积更小，重量更轻，抗干扰性更强。
2 当前接收阵的关键技术随着消声瓦的应用、潜艇动力系统的不断升级，潜艇的隐身技术快速发展，低噪声潜艇的辐射噪声声源级已接近于海洋环境噪声。
这给拖曳线列阵声纳探测潜艇等水下目标带来很大的困难。
拖曳线列阵的关键技术如水听器、成阵技术和信号处理技术等迫切需声纳接收阵技术发展综述中国船舶重工集团公司第七一五研究所 翁金辉表1 美国潜艇各声纳系统艇艏阵列表系统AN/BQQ-1AN/BQQ-2AN/BQQ-5AN/BQQ-6AN/BQQ-10艇艏阵BQS-6、BQR-7BQS-6、BQR-7BQS-11/12/13DNA、BQR-7BQS-13DNA、BQR-7BQS-13、BQR-7另：AN/BQS-9型艇艏阵是装备于俄亥俄级核潜艇的艇艏阵声纳纳和AN/BQR-7声纳等，被动工作频率基本在1k-5kHz 左右。
目前国内外的舷侧阵有四种方式，美国的宽孔径阵，英、法国家的207舷侧阵，三点被动测距阵，即204基阵形式，以及其他阵型。
如AN/BQG-5被动测距舷侧阵装备于美国海狼级潜艇和洛杉矶级改进型潜艇。
舷侧阵声纳可以弥补被动拖曳线列阵声纳在探测左右舷目标噪声方位时的模糊性问题。
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。