螺旋桨空化噪声对潜艇航行隐蔽性影响分析

潜艇的螺旋桨噪声与潜艇的航速、下潜深度以及螺旋桨的特征尺度密切相关,是潜艇水下的重要噪声源。为此,定性分析潜艇螺旋桨的噪声来源,进而对螺旋桨的空化噪声特性进行定量仿真分析和实验验证。在此基础上,结合战术背景和水文条件对潜艇攻击中的搜索目标、接敌占位和攻击后的撤离规避等环节提出了具体可行的潜艇小噪声操纵控制方案,得出的结论对于减少潜艇螺旋桨空化噪声、保持潜艇声隐蔽操纵方法的作战运用具有重要的参考价值和指导意义。     

潜艇遥控自航模螺旋桨噪声测量分析方法

本文在噪声（1）的基础上提出了一种新的潜艇模型螺旋桨的噪声测量方法，文中较为详细地表述了基于短时傅立叶变换技术应用潜艇遥控自航模进行螺旋桨噪声的测量分离过程。作为实验的第一步，文中还给出了潜艇遥控自航模航行时的噪声测量结果，螺旋桨噪声的分离工作将在下一步完成。     

潜艇噪声与综合降噪技术的应用

介绍潜艇噪声的危害和来源,阐述降低潜艇的机械噪声、螺旋桨噪声、水动力噪声等三个主要噪声的技术措施。     

推力轴承基座对艇体振动及其辐射噪声的影响

利用FEM/BEM方法计算了实尺度单壳体潜艇在螺旋桨激振力作用下的结构振动和水下声辐射特性.分析比较了两种推力轴承基座形式(法兰盘式基座和普通基座)对潜艇在螺旋桨激励下振动与噪声性能的影响.结果表明,安装法兰盘式推力轴承基座能在除28 Hz附近降低潜艇辐射噪声,最大降低25 dB左右.普通推力轴承基座形式只将螺旋桨脉动推力加载到与其相连的艇体结构上,引起纵向振动和横向振动,其壳体的法向振动较强烈;而法兰盘式推力轴承基座可以将螺旋桨脉动推力沿周向均匀地加载到艇体上,它主要引起纵向振动,只有艇体首尾处有法向振动,因而,噪声较低.     

艇桨一体的螺旋桨激振力和水动力噪声数值预报

[目的]螺旋桨噪声和水动力噪声是潜艇噪声控制的重点和难点,因此有必要开展艇桨一体的螺旋桨激振力和水动力噪声预报研究。[方法]以SUBOFF潜艇和DTMB 4383桨为计算对象,结合大涡模拟湍流模型和无限元方法,分析潜艇非均匀伴流场中螺旋桨激振力的变化规律,以及螺旋桨对潜艇表面压力场的影响。采用ACTRAN声学计算软件对艇桨一体的水动力噪声性能进行数值预报。[结果]计算结果表明:螺旋桨激振力的各个分量具有相同的脉动频率,脉动峰值以一阶叶频处为主,同时水平力脉动和垂直力脉动大于推力脉动;潜艇艏部、指挥台、艉翼及螺旋桨叶梢部位均存在局部高压区,这是水动力噪声的主要贡献点;艇桨一体的水动力噪声主要集中在低频段,随着频率的增加,其蝶形分布更加明显;与无桨全附体潜艇相比,带桨潜艇特征点的声压值急剧增加,对其辐射声场的影响较大。[结论]研究成果可为艇桨一体的螺旋桨设计提供参考建议。     

舰艇螺旋桨水下噪声预测

螺旋桨空化噪声是舰艇最主要的辐射噪声源。文章分析了螺旋桨噪声平坡形谱曲线的特点,给出源声级谱级曲线的衰减指数值,分析了特征频率和峰值谱级的影响因素。由螺旋桨空化状态下两个特征航速对应的部分频段内的噪声谱级计算式拟合得到水面舰船螺旋桨空化后任意可达航速下的噪声谱曲线。结合叶梢周向速度一定时特征频率处谱级与螺旋桨直径的函数关系和频率一定时叶梢周向速度变化引起的特征频率处谱级变化量,得到潜艇螺旋桨无空化状态下特征频率处谱级,在空化状态下,还需要加上螺旋桨进入尖锐谱峰区和转速进一步升高引起的声级增加量,从而得到了潜艇在任意航态下整个频带内螺旋桨噪声谱级的计算式。利用已有数据对计算式进行了检验,计算声级误差小于4dB。计算中用到的叶梢初生空泡数和判定是否出现窄带调噪声要通过空泡筒试验确定。     

舵对螺旋桨线谱噪声的影响

为比较不同舵形状时潜艇螺旋桨的线谱噪声变化规律,建立非均匀流场中螺旋桨线谱噪声的频域预报方法,通过CFD方法数值模拟X形舵和十字舵潜艇的非均匀速度场,对两种流场条件下七叶侧斜桨的辐射线谱噪声进行数值预报。结果表明,X形舵潜艇所产生的线谱噪声幅值比十字舵时要大,尤其体现在高阶叶频处。     

潜艇螺旋桨轴承降噪技术研究进展

潜艇螺旋桨轴承在低速时容易发出异常噪声,对潜艇声隐身性能影响很大,国内外对这一潜艇降噪的关键技术进行了长期深入的研究.引起螺旋桨轴承异常噪声的因素很多,如轴承材料性能、轴承结构、轴与轴承表面状况、轴与轴承间的对准情况、水温、水质特性等.本文主要针对国内外潜艇螺旋桨轴承所用材料、轴承结构、试验装置、润滑机理等方面进行系统...     

潜艇自噪声检测中亟待研究的课题——如何排除海洋环境噪声的影响

现代潜艇随着声学设计的深入研究，潜艇的声隐身性能不断的提高，潜艇的声纳平台区自噪声也逐渐降低，在本艇声纳工作频段范围内，海洋环境噪声在某些场合下的量级与声纳部位的自噪声级相当。因此，如何排除海洋环境噪声对实艇自噪声检测分析的影响，是亟待研究的问题。     

舰船低频噪声声场分布的有限元仿真研究

舰船的低频噪声主要来源于机械噪声和螺旋桨噪声,噪声会大大降低舰船和螺旋桨的隐蔽特性,降低作战能力,因此,有必要针对舰船和潜艇的低频噪声声场进行研究与分析,实现降噪、抑制噪声的目的。本文在进行舰船低频噪声声场仿真分析时,采用应用范围非常广的Sysnoise软件,通过建立舰船噪声声场的有限元模型、边界条件、声场特征参数等,完成舰船低频噪声的仿真。     

一种新型潜艇前置导叶螺旋桨的开发和试验研究

潜艇前置导叶螺旋桨是CSSRC为提高潜艇快速性和降低螺旋桨噪声而开发的一种新装置。它由螺旋桨和安装在尾附体与螺旋桨之间一适当位置上的导叶组成。利用尾附体、主艇体和导叶间的相互作用来调节螺旋桨的来流，使螺旋桨的能量损失、不定常力和辐射噪声减小。本研究表明，这种新装置可以提高潜艇最大航速0.3～0.5节，降低螺旋桨辐射噪声2～4分贝。     

基于Lighthill声类比理论的螺旋桨噪声性能研究

论文基于Lighthill声类比理论和傅立叶变换结合声学软件Actran开展螺旋桨噪声性能的分析研究。以E779A螺旋桨模型为对象,进行了螺旋桨噪声性能的数值模拟,分析了不同位置处声压谱和声功率谱的特性、噪声随距离变化的衰减特性、不同进速系数下的声压级云图等;最后,分析了非均匀进流、螺旋桨空化、进速系数等对螺旋桨噪声的影响。本文主要的研究工作是对螺旋桨噪声性能的预报研究,对今后船舶工程螺旋桨的设计研究有着重要的指导意义。     

艇桨耦合状态螺旋桨水动力与噪声数值预报方法研究

本文给出了基于大涡模拟(LES)与Powell涡声理论的艇桨耦合状态螺旋桨水动力与噪声数值预报方法.首先描述了LES方法与Powell涡声理论及其声学远场解;然后利用LES结合滑移网格计算了AU5-65螺旋桨敞水工况的水动力,得到了推力系数、扭矩系数与敞水效率,给出了螺旋桨梢涡、叶根涡、毂涡的流动结构空间分布,又计算了SUBOFF潜艇带AU5-65螺旋桨自航工况水动力,获得了实效伴流分数、推力减额与相对旋转效率等自航因子,分析了螺旋桨在艇后旋转时的涡旋结构,并将敞水与自航水动力计算结果与试验结果进行了对比分析,验证了流动计算方法的可靠性;最后,在对流动声源数值计算的基础上,对敞水与自航工况下的螺旋桨噪声进行了数值预报,并与试验结果进行了对比分析,分析了声压谱谱型与幅值,辨识了艇桨耦合流动对于螺旋桨噪声的影响,验证了数值预报方法的适用性与可靠性.     

从平台角度看潜艇声特征信号

潜艇在设计阶段就注重降噪是最为有效的。潜艇的特征信号要求可通过设想潜艇未来的作战情况来确定。从这些要求出发，可确定满足特征信号要求的艇上机械设备的噪声指标的预分配和一套噪声控制程序。构成声特征信号的5个主要辐射噪声的声源为：（1）机械噪声；（2）螺旋桨／推进噪声；（3）艇体的谐振；（4）流体噪声；（5）空化噪声。前三种噪声主要为线谱噪声，在辐射频谱上形成线谱。后两种噪声源为宽带噪声。大多数机械噪声的频率在10Hz到1kHz之间，艇体谐振产生的噪声频率一般在10Hz和60Hz间。但可能大到2kHz，螺旋桨噪声通常低于100Hz，而空泡和流体噪声最大可超过10kHz。     

潜艇辐射噪声水平指向性测量方法

当前潜艇水下辐射噪声测试主要还是以水声测量技术为主要手段。本文探讨了1种新的测量潜艇水下辐射噪声水平指向性的方法,思路新颖,简单实用,工程可行性强,能全面准确地获得潜艇辐射噪声在单频和频带内的水平指向性。通过测量分析潜艇水下辐射噪声的指向性,能深刻理解潜艇水下辐射噪声场空间分布的规律,初步判定潜艇辐射噪声源的部位及其频率特性,为潜艇声隐身技术的发展和水中兵器的研制提供科学依据和有利支撑。     

潜艇管路系统振动噪声控制技术的现状与发展

当螺旋桨噪声、水动力噪声和设备机座机械噪声被有效抑制后,管路系统便成了"安静型"潜艇的主要噪声源,有效控制管路系统振动噪声是潜艇实现安静化的重要环节。主要介绍了振动噪声被动控制和主动控制在潜艇管路系统中的研究进展,针对振动噪声被动控制措施在低频场控制中存在的不足,以及主动控制技术的快速发展,探讨了未来潜艇管路系统振动噪声控制的发展趋势,提出了一些建议,以期为提高我国潜艇隐身性能提供一定的借鉴作用。     

艇后大侧斜螺旋桨负载噪声数值分析

为研究艇后非均匀流场中大侧斜螺旋桨无空泡负载噪声的分布规律,文章采用“CFD+BEM”法,以SUBOFF潜艇后某大侧斜桨为研究对象,首先稳态计算均匀进流下螺旋桨敞水特性,模拟系数值与实验误差在3%以内,验证了CFD数值计算的可信性。然后采用大涡（LES）模拟,对“艇+桨”进行三维非定常数值模拟,计算得到桨表面声偶极子数据后,通过距离加权平均法映射到声网格节点上,将噪声源直接分布在桨叶表面上进行积分来预报螺旋桨的低频线谱噪声。采用边界元法基于扇声源理论通过FW-H声类比方程分别在1 kHz以内对桨盘面、轴向纵剖面及10倍桨半径球场的噪声进行频域求解。研究表明：桨盘面和轴向纵剖面上声指向均呈8字形,但受螺旋桨自身旋转及大侧斜的存在,指向性不唯一;球场声场显示,轴向声辐射面较大,声辐射强,径向辐射面小且辐射较弱;特征点的计算结果显示,高阶叶频声压级明显比一阶叶频低,这与物理现象相符,将特征点处结果与已发表文献进行对比,吻合性良好,并对存在的差异作出了合理的物理解释。该文为螺旋桨噪声预报介绍了一种可行的新方法。     

基于双基地模型的鱼雷自噪声仿真预报

鱼雷自噪声直接影响了自导系统的有效探测距离和定向精度,而在水下航行时螺旋桨辐射噪声是其自噪声的主要声源。本文针对螺旋桨噪声在海洋中经散射产生的自噪声,提出了一种基于声散射模型的理论研究方法,推导自噪声平均强度。仿真分析体积、海面散射及鱼雷散射自噪声强度随螺旋桨噪声形成的辐射噪声、声吸收系数、散射系数、航深等参数的变化关系。考虑雷长,分析其影响,建立精确的理论模型。仿真结果表明,变化规律与客观事实和经验数据吻合,表明了该模型的正确性和有效性,为鱼雷自噪声预报提供了新的途径。     

水下航行器水动力噪声分离预报

近年来,水下航行器的声隐蔽性受到广泛关注,而有关其水动力噪声的研究却较少。将水动力噪声分为壳体流噪声、壳体流激振动噪声、螺旋桨流噪声和螺旋桨流激振动噪声4类,采用大涡模拟(LES)结合Light-hill声类比混合计算方法,对水下航行器的水动力噪声进行分离预报。首先,采用已有文献数据验证该混合声学计算方法的有效性。随后,对水下航行器壳体和螺旋桨三维流场的流噪声和流激振动噪声进行数值模拟和分析。结果表明,4类噪声均与速度呈非线性关系。在上游段,螺旋桨流激振动噪声为主要噪声;在下游段,壳体流噪声所占比例最大。在低速时,由壳体激发的水动力噪声是主要噪声;随着航速的增大,由螺旋桨激发的水动力噪声占总噪声的比例逐渐增加;总体水动力噪声能量随航速的增大而增大。     

艇后大侧斜螺旋桨负载噪声数值分析（英文）

为研究艇后非均匀流场中大侧斜螺旋桨无空泡负载噪声的分布规律,文章采用"CFD+BEM"法,以SUBOFF潜艇后某大侧斜桨为研究对象,首先稳态计算均匀进流下螺旋桨敞水特性,模拟系数值与实验误差在3%以内,验证了CFD数值计算的可信性。然后采用大涡(LES)模拟,对"艇+桨"进行三维非定常数值模拟,计算得到桨表面声偶极子数据后,通过距离加权平均法映射到声网格节点上,将噪声源直接分布在桨叶表面上进行积分来预报螺旋桨的低频线谱噪声。采用边界元法基于扇声源理论通过FW-H声类比方程分别在1 k Hz以内对桨盘面、轴向纵剖面及10倍桨半径球场的噪声进行频域求解。研究表明:桨盘面和轴向纵剖面上声指向均呈8字形,但受螺旋桨自身旋转及大侧斜的存在,指向性不唯一;球场声场显示,轴向声辐射面较大,声辐射强,径向辐射面小且辐射较弱;特征点的计算结果显示,高阶叶频声压级明显比一阶叶频低,这与物理现象相符,将特征点处结果与已发表文献进行对比,吻合性良好,并对存在的差异作出了合理的物理解释。该文为螺旋桨噪声预报介绍了一种可行的新方法。