浅谈潜艇降噪技术

TNC · 发表于 2005-7-1 08:06

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张忠义 　 　　一、前言 　　　　目前反潜技术发展到比较高的水平，潜艇受到的威胁增加，但潜艇技术也同时获得长足的进步，尤其是噪 　　声治理得较好的潜艇仍是各国在战争中最具威胁力的武器。潜艇之所以有这样高的地位，就在于它的隐蔽性， 　　而影响潜艇隐蔽性的主要因素是辐射噪声。目前，探测潜艇的最有效的办法仍然是使用水声设备，尤其是被动 　　声纳。试验表明，艇的辐射噪声降低6分贝时，敌方被动声纳的作用距离将降低50％。因此，如何降低潜艇的 　　辐射噪声，提高潜艇的隐蔽性，更好地发挥其长处，是潜艇研制过程中最重要的课题之一。 　　二、国外潜艇的噪声现状 　　　　为了提高潜艇的隐蔽性，同时充分发挥其声纳的探测能力，各国海军均十分重视潜艇减振降噪研究和综合 　　治理工作。早在1930年，美国船舶局就成立了降低噪声的研究小组，制定了长期的研究规划。二次大战以后， 　　美海军从多种途径进行了降低潜艇噪声的研究。从60年代开始，美国和前苏联等国开始有计划的对潜艇减振降 　　噪工作进行重点研究，经过30多年的努力，潜艇的噪声级获得大幅度下降。其中美国潜艇降噪水平一直处于世 　　界领先地位，30多年来噪声总声级下降了40多分贝。据报道，80年代中期“洛杉矶”级攻击型核潜艇的噪声 　　已降低到118分贝(题图为“洛杉矶”级“火奴鲁鲁”号核潜艇)，目前正在建造的为21世纪初使用的“海狼” 　　级攻击型核潜艇(见图1)噪声级达到90～100分贝，已低于三级海况海洋背景噪声(110～120分贝)。前苏联潜 　　艇的安静性技术发展也较快，30多年来噪声总声级下降了30多分贝，成果十分显著，尤其是到了80年代初期， 　　前苏联又加工出了低噪声螺旋桨，使得新型的S、M和“鲨鱼”攻击型核潜艇以及K级常规潜艇的噪声均达到了 　　125～130分贝。前苏联的降噪工作虽然比美国起步晚，但降噪成果十分显著，其最新型潜艇噪声水平与美国 　　的差距正在缩小。此外，英、法、瑞典的潜艇都把噪声作为衡量潜艇性能的重要指标。 　　三、潜艇的主要噪声源及降噪措施 　　　　对潜艇进行降噪，首先必须找出潜艇的主要噪声源。一般情况下，潜艇噪声主要来自于机械噪声、螺旋桨 　　噪声和水动力噪声。这些噪声在潜艇的不同航速下，对潜艇的辐射总噪声有不同的影响。潜艇在电力推进 　　工况下，低速时噪声主要来自机械噪声，而中高速时螺旋桨噪声是主要噪声源。 　　　　1.机械噪声 　　　　机械噪声是由于潜艇内主、辅机和轴系的运转，以及与其相连的基座、管路和艇体结构的振动而引起的。 　　这种振动辐射到舱室引起舱室空气噪声，辐射到水中，构成潜艇的辐射噪声、自噪声。 　　　　对于上面提到的机械噪声，一般采取两种途径进行降噪处理。一方面是通过各设备的合理设计，减少各设 　　备的振动，即对噪声源的降噪处理，如采取措施降低柴油机的噪声等；另一方面，在传播途径上隔离和吸收噪 　　声，从而使得噪声向外辐射的能量尽量减少。由于噪声源是不可能消除的，因此如何在噪声传播途径上采取有 　　效措施来抑制噪声的传播成为降噪问题中的很重要的课题。 　　　　(1)隔振 　　　　隔振是降低艇上机电设备通过基座传递结构噪声的主要手段。对于主机设备，一般采用双层隔振技术，即 　　两层隔振的弹性材料间夹用中间物质，利用弹性元件的阻尼和中间物质的设计来抑制和衰减波的传播，获得较 　　好效果。如西德柴油机的双层隔振装置。对于辅机设备，如泵、电机、风机等，国外大量采用了“浮筏隔振降 　　噪技术”，即把多个不同的机械、设备以紧凑的空间布置安装在一个共同的筏体或筏架上，柔性地支撑或悬挂 　　在艇体结构上。一般浮筏装置的设计应注意以下几点：(1)设备、筏体及隔振器应布置得十分紧凑，充分利用 　　舱室的立体空间；(2)筏体通过适当的隔振器支撑在艇内甲板或隔壁上的强结构上，有动力的辅机通过隔振器 　　安装在筏体上，从而形成双层隔振；(3)筏体和隔振器的设计因不同的设备而异；(4)筏体上应尽量敷设阻尼材 　　料。 　　　　(2)阻尼 　　　　阻尼也是目前降噪的主要手段之一。即在艇设备基座和艇体外部敷设吸声、阻尼材料，尤其是在艇体外表 　　面敷设消声瓦。消声瓦的主要特点是可以吸收对方主动声纳发射的探测声波，而且可以抑制艇壳振动，隔离艇 　　内噪声向外辐射，因此敷设消声瓦可以大大提高潜艇的隐蔽性，改善本艇声纳的工作环境，提高其作用距离。 　　敷设消声瓦应注意以下几点：(1)在艇体设计时，充分考虑消声瓦的安装需要。艇体尽可能光顺，减少曲率的 　　突变和开孔。流水孔、可拆板、舾装件在结构上作适应性设计，以保证其上表面与消声瓦一致。(2)对于敷设 　　消声瓦要制定一套严谨的工艺措施，以保证粘贴的牢固性。(3)对消声瓦要有一套成熟、严格的维护保养规定。 　　　　2.螺旋桨噪声 　　　　螺旋桨噪声一般是潜艇中高速航行时的主要噪声源，即使在较低速度航行时，螺旋桨噪声也是潜艇的主要 　　噪声源。 　　　　与机械噪声不同，螺旋桨噪声产生在艇体外面，是由螺旋桨转动所引起的，即主要是由螺旋桨叶片振动和 　　螺旋桨空泡产生的。众所周知，潜艇的尾部是有伴流场存在的，而且伴流场在周向是不均匀的，这样螺旋桨叶 　　片在不均匀伴流场中工作就产生非定常的推力和转矩，这种载荷就引起螺旋桨叶、轴系的振动。螺旋桨的空泡 　　噪声是潜艇辐射噪声高频部分的主要成分。空泡的产生除了与潜艇的下潜深度及螺旋桨转速有关外，还与尾部 　　螺旋桨区域的伴流场是否均匀有关。 　　　　基于上述原因，降低螺旋桨噪音的最有效方法之一是采用七叶大侧斜螺旋桨，这在发达国家的潜艇中已经 　　普遍采用。虽然七叶大侧斜螺旋桨比传统的五叶桨在效率上有所降低，但由于它的大侧斜，使叶片的叶根和叶 　　梢不会同时到达伴流场的高压区或低压区，即不会造成整个桨处在高压——低压——高压的循环状态，因此有 　　效地抑制了螺旋桨的振动，从而降低了螺旋桨的噪声； 　　　　又因为它比五叶桨的叶数增加，使得承受推力的叶片面积增大，导致每一叶上的推力减少，从而延迟了空 　　泡的产生，达到降低噪声的目的。 　　　　3.水动力噪声 　　　　水动力噪声是由不规则或起伏的水流流过运动着的潜艇产生的。当不规则的水流流过艇体时，与之有关的 　　压力起伏，作为声波直接辐射出去。更为重要的是不规则或起伏的水流还可能激起艇体上某些空腔、板和附体 　　的共振，从而辐射声波，这是重要的水动力噪声源。在一般情况下，水动力噪声产生的辐射噪声并不重要，它 　　往往被机械噪声和螺旋桨噪声所掩盖。但是，在特殊情况下，如在结构部件、空腔等处被激励而出现共振时， 　　就会对潜艇的总噪声贡献很大。为了防止这种噪声线谱的出现，一般尽量减少突出体、舷外孔和舱口的数量， 　　对于艇上穴孔、指挥台围壳大开口采用覆盖或启闭装置，等等。

simon21 · 发表于 2005-10-18 10:02

<DIV class=quote>以下是引用TNC在2005-7-1 8:06:15的发言： 　　　　3.水动力噪声 　　　　水动力噪声是由不规则或起伏的水流流过运动着的潜艇产生的。当不规则的水流流过艇体时，与之有关的 　　压力起伏，作为声波直接辐射出去。更为重要的是不规则或起伏的水流还可能激起艇体上某些空腔、板和附体 　　的共振，从而辐射声波，这是重要的水动力噪声源。在一般情况下，水动力噪声产生的辐射噪声并不重要，它 　　往往被机械噪声和螺旋桨噪声所掩盖。但是，在特殊情况下，如在结构部件、空腔等处被激励而出现共振时， 　　就会对潜艇的总噪声贡献很大。为了防止这种噪声线谱的出现，一般尽量减少突出体、舷外孔和舱口的数量， 　　对于艇上穴孔、指挥台围壳大开口采用覆盖或启闭装置，等等。 </DIV>
这里还应该包括管道系统的流噪声问题吧

why_not · 发表于 2005-10-28 22:20

话题不错，但引的文章太老套了，没有怎么讨论啊

dangchh · 发表于 2006-4-15 10:18

国外噪声研究进展情况怎么样???能否详细介绍一下 相关网站有吗?

钱多多 · 发表于 2006-4-23 16:57

东西陈旧，没有新意，很多博士论文，硕士论文都是这样开头的

ewyg · 发表于 2006-4-25 13:00

确实没什么新东西，很多书和论文的前言里都有

simon21 · 发表于 2006-5-6 16:14

呵呵，大家可以自己创新嘛，新东西都让别人写了我们写什么

cleverking · 发表于 2006-9-20 00:07

还可以

navigator · 发表于 2006-9-23 03:44

90～100分贝不可能是带谱的辐射噪声

beetleszzm · 发表于 2006-9-27 16:44

感谢提供，了解下！

caizi2008 · 发表于 2007-4-7 09:57

感谢这种精神

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