利用传递函数预测舰船机械振动引起的声特征信号

为满足水面舰艇和潜艇声隐身的作战要求，需进行多方面的研究。辐射噪声在潜艇和反潜舰艇的隐身中起着重要的作用。尤其是机械振动产生的辐射噪声，是敌方的声传感器用来对目标舰艇进行探测和识别的一个主要声源。为了实现舰艇要求的作战性能，在设计的最初阶段，采用可靠的方法预测辐射噪声以确定潜艇或反潜舰艇的声学特性非常重要。我们采用了一种利用由每一噪声源和水下辐射噪声之间的关系所定义的传递函数作为可靠方法的预测技术。     

舰船水下辐射噪声的控制分析

水面舰船的声隐身性能是衡量舰船作战能力的一项重要战技指标。控制舰船水下辐射噪声水平、降低舰船的水下辐射噪声,不仅能提高水面舰船的隐身性,还能提高舰船的生命力和战斗力。介绍了国内外的水下辐射噪声控制情况,针对我国水面舰船水下辐射噪声的控制,提出了发展建议。     

国外潜艇声隐身技术的现状及发展方向

潜艇的声隐身性能是衡量潜艇作战能力的一项重要指标,降低潜艇水下辐射噪声和声目标强度,不仅能提高潜艇的隐身性,还能提高潜艇实施先敌攻击的能力。文章系统的介绍了国外潜艇声隐身领域取得的成果及影响声隐蔽性的因素,提出了该技术领域的发展建议。     

美国海军研究署探讨鱼雷隐身研究方案

据美国海军研究署报道 ,鱼雷的隐身方案的目标是开发支撑远程安静鱼雷的噪音控制技术。主要研究工作是降低现役鱼雷和下一代鱼雷的辐射噪声 ,推迟潜在目标的报警 ,以保护发射平台。同时 ,为了改进传感器性能也必须降低传感器自噪声。研究结果将会改进鱼雷的效能 ,增大杀伤概率 ,并降低对抗装置的杀伤概率。他们正在研究切实可行的降噪建模方案和噪声控制技术。焦点集中在耐用和可承受的噪声控制技术上。噪声控制技术采用了常规的被动控制、主—被动混合控制、全主动控制 ,并对新颖的水声设计方案倍感兴趣。鱼雷隐身研究方案有两类任务 :(1)噪声机理和建模 ;(2 )噪声控制技术。噪声机理和建模的内容包括鱼雷噪声产生机理的鉴定、噪声源和组成部分的量化 ,以及建模与仿真。噪声源和组成部分包括动力装置、推进器、齿轮箱、电机和泵产生的机械噪声及排气、流体和紊流边界层产生的流体噪声。噪声控制技术将研究一种辐射噪声的预测能力和噪声控制方法。在了解这些噪声产生和辐射机理的基础上 ,必须发展噪声建模和仿真能力。从系统上看 ,噪声建模和仿真将放在主要噪声组成部分和选择合适的噪声控制方法。该噪声控制技术的研究将包括诸如常规被动控制、主—被动混合控制、全主动...     

隐身与特征信号管理——能力、技术与费用

隐身概念是所有海上作战行动的一项重要内容，除了应用于大型平台外，它还应用于武器和其他分系统。但随着技术的进步，作战需求的改变和新型采办手段的出现，以及减少全系统费用需要的压力，实现隐身的复杂性也增加了。为了确保隐身的效率和效果，特征信号需要一套综合方法来综合考虑采办周期中所有的因素。有效的平台特征信号管理，包括特征信号的预测、缩减、交互作用机理和测量，可以通过适当的需求设定和对技术发展的理解来达到。最终目标是确保隐身管理得到好处，能在作战能力的提高与所需的费用上取得平衡。     

舰船振动噪声的快速预报技术

为了快速预报舰船的机械噪声,采用有限元/边界元法,分析研究不同船型、不同的基座结构及其布置方案以及船体外壳肋骨的不同布置形式对振动传递特性和水下声辐射特性的影响.在此基础上,提出一种舰船机械噪声快速预报方法,并且结合设备振动测试结果,对某舰船在不同工况下的辐射噪声进行了预报.     

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。     

结构振动与水下声辐射的近似计算方法

本文从严格的理论公式入手，结合工程实际问题，逐步简化，推导出由结构振动计算远场声辐射，由结构振动估算水中声辐射的声 级，以及由近场噪声确定远场噪声或声源级的近似公式，并进行了试验验证。     

内部含基座的加筋双层壳振动与声辐射计算

研究内部含基座的加筋双层壳振动声辐射问题。壳体的振动方程用Fltigge壳体理论描述，壳体与基座结构通过接触面上离散的节点耦合，基座对壳体的振动传递力用有限元方法计算，然后将其引入壳体振动方程，最后求解双壳体声一流体一结构耦合方程，计算结果用辐射声功率和表面振动均方速度级的形式表示。结果表明：基座降低了壳体的振动及声辐射，增加基座面板厚度以及基座长度均能有效降低壳体的辐射噪声，这对水下结构的减振降噪设计具有重要的指导意义。     

监测与控制声特征信号的传感器和作动器网络

在新潜艇发展过程中，降低潜艇的可探测性是需着重考虑的一个因素。当潜艇下潜时。主要由以下几个方面的原因而被探测到：无线电发射（雷达、无线电）、雷达信号及声信号。声特征信号明显是最重要的方面，因此，安静性是潜艇设计的一个主要研究方向。推进装置和辅机的设计及运转工况在很大程度上决定了潜艇的声特征。为了监测潜艇辐射噪声和机械设备的状态，并对噪声与振动进行主动控制，美国海军开发了许多自噪声监测系统和控制系统。商用高速网络技术的发展，如ATM-SONET和光纤信道（Fibre Channel）技术促进了可监测舰艇辐射噪声和机械设备状态，并对噪声与振动进行主动控制的高速传感器和作动器网络的研制。与以前的舰艇监测系统相比，这些新的商用网络结构较简单，花费也不多，而性能更好。本文讨论了采用ATM-SONET网络的全舰监测1024信道传感器网络的设计，也讨论了采用光纤信道网络进行噪声与振动主动控制的256信道传感器和作动器网络的设计。     

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。     

敷设分层梯度声学覆盖层的加肋圆柱壳声辐射特性研究

单壳体潜艇敷设声学覆盖层应具有机械噪声、水动力噪声和声目标强度控制的多功能特性,为此需要解决两个基本问题：其一,提高机械噪声低频控制效果;其二,实现覆盖层的多功能兼容性。本文从降低机械激励壳体声辐射角度出发,采用模态叠加法,建立无限大理想水介质中分层梯度声学覆盖层与有限长加肋圆柱壳的声振耦合及声辐射模型,基于声学覆盖层模态传递函数特性,计算分析声学覆盖层分层梯度分布及厚度、层数等参数对加肋圆柱壳辐射噪声影响的特征和规律,给出分层梯度声学覆盖层的特征声阻抗渐变参数分布并与敷设均匀声学覆盖层降噪特性比较。研究结果表明：加肋圆柱壳敷设内层至外层声阻抗逐渐递增,各分层取慢波速的声学覆盖层,具有比均匀声学覆盖层更有效地降低外表面振动位移的特性,可明显增加降噪效果,并扩展低频降噪范围。声学覆盖层的优化应增加声阻抗的内分层失配和外分层适配的效应,有利于降低加肋圆柱壳低频声辐射,并可兼顾降低声目标强度。     

利用经验模态分解-最小均方算法进行舰船辐射噪声仿真信号线谱分析

舰船等海上作业平台会产生各种各样的振动,这些船体上的振动以辐射的方式传入海水中,形成舰船辐射噪声,分析和提取舰船辐射噪声信号在军事领域和海洋探测领域等具有重要意义。本文在小波变换处理噪声信号的基础上,利用经验模态分解-最小均方算法对舰船辐射噪声进行仿真信号线谱分析,取得良好的降噪效果。     

船舶三维声弹性计算法研究

船舶本身和水介质声弹之间的耦合会产生振动,成为影响船舶航行的水下辐射噪声之一。通过研究船舶三维声弹性可以有效的预报船舶在海洋环境中的噪声,能够加快声隐身问题的研究。本文利用近似Green函数,在Pekeris声波导模型的基础上计算有限水深中的船舶三维声弹性,在计算过程中简化了Green函数,加快了计算效率和提高了收敛性。     

潜艇承修工厂振动噪声控制条件建设方案设计

随着海军转型建设和新军事变革的不断推进,舰船装备综合保障工作要与新时期海军的使命任务相适应。舰艇主承修工厂修理振动噪声控制条件建设是决定舰艇维修保障过程中,声隐身性能能否保持在较高水平的重要因素。以舰艇作战需求为牵引,以修理工厂振动噪声控制能力建设为重点,通过控制修理工厂装设备修理过程中的振动噪声性能,使维修后的舰船声隐身性能能够恢复到较好水平。     

水面与水下舰船的隐身

减少舰船信号特征包括两个方面：一个技术上是否便于实现；二是需要多少费用。这决定了是否应用这些技术成果。作战研究（ＯＲ）技术可用来量化减少信号特征的相关关系。对作战研究模型是如何将航速和噪声之类舰船平台特征（在反潜战范围内）综合进行了研究。过去，这曾支持了荷兰海军Ｍ型护卫舰对这些方面的需求。使舰船自身安静化（减少自噪声）的目的是优化舰的探测性能（另一方面是避免被敌方潜艇发现或触发声水雷）。强调从反潜     

潜艇综合指挥室模块的新功能

现代潜艇平台正呈现出许多新的特点和性能，其中包括模块化指挥室建造、水动力性能的改进、辐射噪声的降低和监视传感器数量的增加，从而增加了作战使用性能。     

混沌方法在舰船辐射噪声分析中的应用研究

为了检测舰船辐射噪声中的非线性特征，本文采用混沌、分形理论从信号产生的机理、相空间轨迹、分形维数和Lyapunov指数等4个方面着重研究了舰船辐射噪声的混沌现象。研究结果表明舰船辐射噪声信号中确实存在混沌现象，且不同类别的信号具有不同的非线性特征，该结果将为水声信号处理、水下目标检测和识别提供新的理论方法。     

机械和螺旋桨振动噪声作用下的物探船水下辐射噪声数值预报

探讨了考虑机械噪声和螺旋桨噪声共同作用下物探船水下辐射噪声有效计算方法,采用基于结构有限元-声学边界元的声固耦合模式直接一体化计算水下总辐射噪声级。建立了某物探船整船三维结构有限元模型以及流体声学边界元模型。在船体总振动响应分析基础上,将螺旋桨噪声以点声源的形式与机械振动源同时输入到统一声学环境中求解,对物探船水下辐射噪声进行数值预报,给出了物探船辐射噪声指向特性,并比较了两类噪声源一体化计算方法与直接叠加合成方法在物探船水下辐射噪声计算结果的差异。研究表明,采用机械噪声与螺旋桨噪声直接叠加合成总辐射声级的方法在工程精度上可接受,但一体化计算是更合理的处理方式。     

基于信息相似性的振动噪声源主要传递路径应用研究

鉴于实船振动噪声的产生、传递的复杂性,采用单一的信息处理方法很难实现其主要传递路径的识别,为此,本文综合了多种成熟型算法,以信号频域相似性程度来实现振动噪声源主要传递路径的判别。以某双体船作为平台,安装数量已知、传递路径清晰的激励源,开展海上锚泊状态下组合单机试验;通过采用多种信息分析方法,对同步获取的声与振动信息进行分析,实现了不同方法在振动噪声源主要传递路径识别问题上的综合分析思路。基于这一分析思路,以双体船某正常航行工况为例,通过对设备振动至声的综合测试数据的分析,实现了振动噪声源主要传递路径的判别。研究结果表明,基于多种相干函数的信息相似性分析方法可以有效获取振动噪声源主要传递路径识别。