潜艇管路系统振动噪声控制技术的研究

文章介绍了潜艇管路系统振动噪声的传播途径和主要的控制方法,针对管路振动辐射噪声中低频线谱难以消除的问题,着重阐述了主动控制技术在管路振动隔离中的应用现状。并结合目前实际情况,对管路系统减振降噪工作提出建议。     

潜艇机械噪声控制技术综述

机械噪声是潜艇低速巡航时最主要的噪声源,有效控制机械噪声是潜艇实现安静化的首要环节。本文从潜艇机械设备选用评估、设备布置与弹性安装、管路系统布置和设计、基座和壳体设计、消声瓦隔声处理等几个方面评述国内外潜艇机械噪声控制技术的现状及存在的主要问题,并提出实现机械噪声定量设计与控制的关键问题。     

潜艇机械噪声控制技术的现状与发展

机械噪声是潜艇低速巡航时最主要的噪声源,有效控制机械噪声是潜艇实现安静化的首要环节.本文从潜艇机械设备选用评估、设备布置与弹性安装、管路系统布置和设计、基座和壳体设计、消声瓦隔声处理等几个方面评述国内外潜艇机械噪声控制技术的现状及存在的主要问题,并提出实现机械噪声定量设计与控制的关键问题.     

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。     

管路-圆柱壳耦合振动功率流与声辐射特性研究

管路-内含铺板圆柱壳耦合结构是潜艇、鱼雷等水下航行器装备中的典型结构,为研究管路与圆柱壳结构耦合振动噪声传递的特性,论文采用阻抗综合法,利用耦合点处力与位移连续条件,建立管路-支撑-圆柱壳耦合结构振动计算模型。管路采用考虑流固耦合以及剪切变形的"十四方程"理论,从振动功率流传播视角研究管路系统向内含铺板圆柱壳振动传递的特性,并用边界元软件计算耦合结构远场辐射声功率。计算结果表明:充液管路各簇振动功率流分布与幅值随频率、管路支撑位置而变化,且管路系统输入功率流与耦合系统远场辐射声功率相关。研究结果可为管路系统从能量流角度进行振动控制提供参考。     

舰船管路系统振动和噪声源机理分析

管路系统振动和噪声是影响舰船声隐身特性的主要原因之一.本文根据舰船管路系统的布置特点,分析了舰船管路系统中主要的振动和噪声源.论述了泵、阀门和管内两相流在管路系统中引起的各种振动和噪声的特点以及它们的产生机理,并依据管路系统振动和噪声的产生特点,给出了相应的解决思路,为舰船振动和噪声的治理以及管路系统减振降噪提供了理论基础,为指导舰船管路系统减振降噪工作的开展提供了依据.     

水下航行器线谱振动噪声研究进展

水下航行器噪声的线谱分布特征是其被探测、识别的重要信息,直接决定其在复杂海洋环境中的生存力和战斗力。本文围绕水下航行器线谱振动噪声展开回顾总结,系统梳理水下航行器线谱振动噪声的形成机理、频谱特性以及噪声传递路径;研究水下航行器振动声辐射预报方法,频域上基于SEA,FEM预报稳态声场,时域上基于波动理论分析瞬态声场;从被动控制、主动控制、其他控制等角度,分析近年来国内外线谱振动噪声控制进展;给出了噪声智能识别监测系统、基于态势感知的噪声快速预报技术、噪声动态控制技术一体化的未来发展趋势。     

圆柱壳振动噪声研究与控制的研究综述

圆柱壳是潜艇、飞机、火箭以及轨道列车的主要结构,对圆柱壳振动噪声的研究与控制具有重要军事、政治与经济利益.本文对关于圆柱壳振动噪声的研究与控制工作进行了分析与归纳,并对未来的研究趋势进行了合理预测.     

流固耦合作用下的注水管路流激振动噪声数值模拟

大压差工况下,船舶内部液舱自流注水时管路振动噪声问题突出。采用有限体积法离散大涡模拟的流体控制方程,计算分析典型工况下注水系统管内流场。考虑管内液体对管道结构振动的影响,计算注水管路的"湿模态"。以管路壁面流体压力脉动作为激励源,基于有限元法对流固耦合作用下管道结构的振动和流激振动辐射噪声进行数值模拟。对阀门上下游不同监测点的流激振动噪声频谱进行分析,探究管路流激振动噪声产生、传播和衰减规律。分析结果表明:注水系统管道结构流激振动噪声沿管道传播基本无衰减;流激振动噪声频带较宽,主频率为80 Hz;管道结构的流激振动噪声整体幅值较大,需要采取增加弹性管卡等措施进行治理。     

船舶管路系统振动控制研究

船舶管路系统振动噪声控制问题依然有待解决,极大影响船舶的声学性能。本文通过实船测试和理论分析提出一种新的管路系统被动控制技术。首先对调谐质量阻尼器进行理论建模,分析了质量比、阻尼因子、频率比等调谐质量阻尼器参数对其性能的影响;然后通过船管路系统振动测试确定了重点控制对象和重点控制频率,并据此对调谐质量阻尼器进行参数优化和结构设计;最后通过有限元分析软件Ansys进行了振动抑制效果的验证,结果表明管路系统振动被有效抑制。     

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。     

潜艇管路系统固液耦合动力特性研究

根据Hamilton 原理,推导了管路固液耦合振动微分方程,通过Galerkin法,计算出了管路系统振动固有频率的近似解析式.研究表明,潜艇管路系统振动固有频率随内流流速的增大而降低,随压强的增加而略有提高.因充液输送管路内脉动的随机性,并用ANSYS 对其进行了动力特性研究,探测其共振响应.     

潜艇均衡系统自流注水调节阀稳态噪声试验研究

本文模拟建立了潜艇均衡系统自流注水试验系统,对不同假海压力、不同系统流量、不同出口背压及串联2台调节阀时自流注水稳定过程振动噪声进行研究。结果表明:潜艇均衡注水振动噪声随着假海深度的增大而增大;空气噪声随流量调节阀开度的增大而增大,在流量调节阀开度为60°-70°之间,振动加速度及水动力噪声产生峰值;在出口背压为0-0.5 MPa之间时,振动噪声值均大于无背压状态,峰值为0.2 MPa;串联2台流量调节阀可大幅降低自流注水振动噪声。     

减小常规潜艇排水量的技术途径分析

潜艇排水量大小与其总体性能密切相关,随着潜艇技术的发展,存在潜艇排水量不断增加而导致其总体性能降低的问题。为提升潜艇的综合作战能力,需有效控制排水量。德国212A型和俄罗斯"拉达"级等世界先进常规潜艇的排水量及其变化趋势分析结果表明,当今具代表性的世界先进常规潜艇的正常排水量约为1 500～1 700 t;通过对组成常规潜艇排水量的载荷进行分解分类,分析了各类载荷占常规潜艇排水量的比例(载荷系数),得出常规潜艇排水量的载荷权重(结构重量约占40%,动力装置约占20%～30%)。通过对影响潜艇排水量的主要因素的分析,提出以总体优化设计技术为手段,以动力装置和船体结构为重点的排水量控制途径。     

低噪声控制阀优化设计及试验验证

控制阀在舰船管路系统中运行时受流体激励产生振动噪声,抑制阀门节流口空化及降低阀内流动脉动是低噪声控制阀设计的关键。该文基于计算流体动力学方法,以某型分层迷宫式控制阀为对象,进行了低噪声的优化设计。优化设计方案采取了一系列有利于抑制空化、均匀流场并降低流动脉动措施,包括应用双层渐变开孔阀套、入流整流装置、阀芯吸振装置、出流导流装置等。优化设计方案的流动计算分析结果表明,优化设计方案有利于降低振动噪声源。通过对普通控制阀、分层迷宫式控制阀和新型低噪声控制阀台架试验对比结果表明,相同水力状态下新型低噪声控制阀水动力噪声、振动响应和空气噪声皆显著降低,优化设计方案得到了试验验证。     

基于信息融合的高精度潜艇深度测量方法研究

潜艇深度的测量主要基于海水压力信息，通过低通滤波器去掉波浪的影响，但降低了潜艇深度的动态测量精度。本文将测得的海水压力信息与潜艇惯导系统测得的垂向加速度信息融合，通过理论推导获得潜艇深度的高精度测量方法。通过对中大型潜艇的仿真分析，以及对测量精度的分析讨论，证明本方法是可行的。     

潜艇艉轴及电机激振对电机基座加速度的影响

电机振动为潜艇噪声的重要振源,掌握其特性对于优化艇体结构设计有着重要的意义。采用结构有限元耦合流体边界元的附加质量阻尼算法,对潜艇的2种不同位置激振的工况进行水下振动计算,并对数值计算结果进行了比较和分析。从离散频率的加速度值和功率两个层面上初步讨论了低频段内艉轴激振力与电机激振力对电机基座上加速度的影响。结果表明：在艉轴激振力比电机激振力大一个数量级的情况下,艉轴激振力对电机基座加速度的影响远小于电机激振力对其的影响,因而可以忽略。在实艇航行中,当艉轴与电机激振力同时存在的情况下,确保了电机振动特征信号测量的准确性。     

TiO2光催化空气净化技术在潜艇中的应用

潜艇大气环境质量是保持潜艇战斗力的重要因素之一.目前,我国潜艇的空气净化设备存在能耗高、噪声大、操作温度高等缺点.TiO2光催化技术是近年来新兴的一种净化技术,可快速清除空气中的有害气体,且具有无毒、操作简单、噪声小、能耗低等优点.本文简述了TiO2光催化剂降解有机物的原理,分析了光催化方法净化潜艇空气的可行性,设计了净化潜艇空气的流程,介绍了催化剂载体制作及纳米TiO2负载催化剂载体煅烧方法.     

国外非传统艇型及结构潜艇技术发展 与总体设计思想分析

非传统潜艇具有利于搭载特殊作业任务模块等特点,现在已有越来越多的新型潜艇设计思路被提出。文中较为详细地介绍了国外非传统潜艇技术发展动态,阐述了非传统潜艇在大潜深、浅水水域航行和舷间空间利用方面的独特优势。文中探讨了非传统潜艇的技术特点和发展方向,并分析了非传统潜艇需要解决的关键技术,给出了作者的一些初步结论和见解。