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:A

Application Research of Active Noise and Vibration

Control Technology in Submarines

JIANG 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。

引 言

潜艇的声隐身技术是使敌方的声纳探测不到本艇位置或使敌方声纳的探测距离缩短的各种技术措施。这些措施包括降低水下辐射噪声和水声对抗两方面,其中降低潜艇水下辐射噪声是主要措施。潜艇辐射噪声的控制水平不仅关系到对敌舰艇的探测和攻击,也关系到本艇的安全问题。潜艇辐射噪声的来源主要有三个方面:机械噪声、螺旋桨噪声和水动力噪声[1]。针对这些噪声源,需要从源、传递、辐射这三个辐射噪声的基本环节对潜艇噪声进行综合治理。即从艇的外形、总体布局、设备选择、隔振措

施、管路降噪、材料使用及敷设消声瓦等各个环节实施一系列的减振降噪措施。目前在声隐身方面处于领先地位的美国、俄罗斯等国在它们的新型潜艇上广泛采用了各种减振降噪措施,综合分析这些技术主要有:浮筏、挠性软管、消声器、泵喷推进、电力推进、气幕降噪、消声瓦等[2-5]。但这些技术基本上还是被动的措施。不可否认,诸如浮筏、消声器此类的被动技术在一定程度上的确可以有效控制潜艇的自身噪声,但这是以增加必要的附加舱室和重量为代价的。

另一方面在潜艇降噪技术不断提高的同时,水声探测技术也有了长足的发展。特别是19世纪60年代低频搜索与测距技术(LOFAR)的出现,使得潜艇的低频特征信号暴露无遗[6,7]

。而目前广泛采用的被动减振降噪技术恰恰在低频方面存在缺陷。例