潛艇機(jī)械噪聲控制技術(shù)的研究分析

摘要：我國(guó)在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和社會(huì)建設(shè)大力推進(jìn)的同時(shí)，必須重視對(duì)于國(guó)內(nèi)外局勢(shì)的掌控能力，因此壯大國(guó)防力量是實(shí)現(xiàn)我國(guó)繁榮昌盛的必經(jīng)之路。潛艇技術(shù)作為國(guó)防建設(shè)的重要內(nèi)容，其機(jī)械噪聲控制水平對(duì)于潛艇的整體性能和作戰(zhàn)能力具有非常大的影響，本文在大量實(shí)踐和查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上研究了控制潛艇機(jī)械噪聲各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)水平，以期為我國(guó)潛艇事業(yè)的快速發(fā)展提供借鑒。

關(guān)鍵詞：潛艇；機(jī)械噪聲；控制技術(shù)

當(dāng)前的國(guó)際環(huán)境處于風(fēng)云變幻的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，全球一體化既增強(qiáng)了國(guó)家之間的交往，縮短了地域之間的距離，同時(shí)也造成了大量的國(guó)際摩擦。在運(yùn)用和平外交手段解決國(guó)際問(wèn)題的同時(shí)，必須增強(qiáng)國(guó)防力量尤其是制海權(quán)和制空權(quán)，從而有效保證我國(guó)的主權(quán)和領(lǐng)土權(quán)益。潛艇是海軍的主戰(zhàn)力量，由于具有高度的隱蔽性和突發(fā)攻擊能力，使其在多項(xiàng)軍事行動(dòng)中具有顯著的優(yōu)勢(shì)，成為現(xiàn)代國(guó)防必須加快建設(shè)的重點(diǎn)領(lǐng)域，而解決潛艇機(jī)械噪聲問(wèn)題則是提升潛艇整體性能的強(qiáng)有力保障。

1.潛艇噪聲產(chǎn)生因素分析

從潛艇自身結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行環(huán)境來(lái)看，導(dǎo)致潛艇噪聲的因素有以下三個(gè)方面：第一是潛艇主體機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲，這也是潛艇噪聲的最主要來(lái)源，具體內(nèi)容包括機(jī)械設(shè)備和管路系統(tǒng)通過(guò)基座與非支撐構(gòu)件激勵(lì)潛艇振動(dòng)向水中輻射的噪聲以及潛艇艙室內(nèi)空氣振動(dòng)引發(fā)的噪聲并向水中投射因此的次生噪聲，此外冷卻水管中的流體脈象同樣能夠向水中輻射噪聲；第二是潛艇螺旋槳運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各部分構(gòu)件造成的噪聲，主要有旋轉(zhuǎn)噪聲、尾渦噪聲、湍流噪聲、空氣噪聲，當(dāng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的脈動(dòng)壓力，其中大部分壓力通過(guò)軸承系統(tǒng)對(duì)潛艇艙體形成激勵(lì)進(jìn)而產(chǎn)生噪聲；第三是潛艇自身與水流之間相互作用產(chǎn)生的噪聲，根據(jù)流體力學(xué)以及聲學(xué)理論，當(dāng)水流經(jīng)過(guò)潛艇艙體表面尤其是突出體、附件以及空腔時(shí)更容易發(fā)出噪聲。

綜合來(lái)看，潛艇噪聲是引發(fā)潛艇機(jī)械噪聲的主要因素，這種因素能夠?qū)μ幱诘退傺埠綘顟B(tài)的潛艇造成極為不利的影響，因此要實(shí)現(xiàn)潛艇安靜化運(yùn)行首先就要解決潛艇機(jī)械噪聲問(wèn)題。雖然引發(fā)潛艇機(jī)械噪聲的途徑和噪聲的形式比較多樣，但是從聲源理論、聲音傳播理論以及聲接受理論可以知道，控制潛艇機(jī)械噪聲的原理與工業(yè)噪聲控制原理具有一致性，也即是從控制聲源和聲傳播途徑入手，具體措施包括開(kāi)發(fā)和運(yùn)用低噪聲設(shè)施，隔絕振動(dòng)，減小振動(dòng)，改進(jìn)振動(dòng)以及激勵(lì)力傳播材料等。

2.潛艇機(jī)械噪聲控制技術(shù)

潛艇機(jī)械噪聲控制系統(tǒng)包含兩個(gè)方面，第一是聲源控制，第二是噪聲傳播途徑控制，基于這兩方面的考慮，本文從潛艇設(shè)備的選用、布置、安裝、基座設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)阻尼、振動(dòng)隔離、彈性阻尼以及消聲瓦屏蔽等方面進(jìn)行全面的論述。

降噪設(shè)備的選用是控制潛艇機(jī)械噪聲的基礎(chǔ)措施，選用的設(shè)備振動(dòng)系數(shù)和噪聲量級(jí)越低，就越能夠?qū)崿F(xiàn)潛艇的安靜化運(yùn)行。對(duì)于設(shè)備降噪效果產(chǎn)生重要影響的因素為激勵(lì)力特性的表征參數(shù)，在計(jì)算這一參數(shù)時(shí)，要設(shè)定嚴(yán)格的計(jì)算方法和測(cè)試環(huán)境，比較常用的方法有互易原理以等效力方法，

在選擇完成合適的降噪設(shè)備之后要進(jìn)行設(shè)備布置和彈性安裝，為了降低直接激勵(lì)，應(yīng)該將設(shè)備安裝到艙室隔壁，在條件允許的情況下還可以將設(shè)備與甲板相連，并注意在設(shè)備布置過(guò)程中盡量減少對(duì)耐壓殼體的壓力，可以使用切向受力方式完成安裝，這種安裝方式能夠有效增強(qiáng)機(jī)械噪聲在傳遞過(guò)程中的耗損，從而降低了水中投射。此外還應(yīng)注意要統(tǒng)一安裝動(dòng)力機(jī)械設(shè)備，這樣可以有效簡(jiǎn)化聲學(xué)處理流程。

基座的殼體的振動(dòng)控制在很大程度上決定了設(shè)備的降噪效果，因此要堅(jiān)持以下三個(gè)原則：第一是避免或者盡量降低基座的振動(dòng)與機(jī)械設(shè)備激勵(lì)產(chǎn)生共振；第二是在保證機(jī)械運(yùn)行和動(dòng)力設(shè)備安裝的前提下，要充分加厚基座板面；第三是在設(shè)置基座傳遞函數(shù)值時(shí)要保持在合適的范圍。在基座和客體振動(dòng)控制中要明確設(shè)備、基座、水中振動(dòng)和噪聲的定量關(guān)系，從而確定潛艇運(yùn)行噪聲的目標(biāo)值以及激勵(lì)特征，這一過(guò)程通常要靠對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的聲學(xué)設(shè)計(jì)量的推算來(lái)完成。

3.發(fā)展?jié)撏C(jī)械噪聲控制技術(shù)的幾點(diǎn)建議

從目前的研究成果和理論建設(shè)來(lái)看，我國(guó)的潛艇機(jī)械噪聲控制技術(shù)存在很多有待完善的地方，尤其是要加強(qiáng)潛艇噪聲傳播理論和基礎(chǔ)試驗(yàn)的研究力度，并重點(diǎn)發(fā)展以下幾個(gè)方面：第一是建立和完善潛艇機(jī)械噪聲的評(píng)價(jià)體系，并通過(guò)基礎(chǔ)理論建設(shè)逐步完善評(píng)估方法的確立，從而增強(qiáng)潛艇機(jī)械噪聲控制技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的目的性，拓寬設(shè)計(jì)和優(yōu)化空間；第二是加強(qiáng)對(duì)于潛艇模型的研究，嚴(yán)格根據(jù)實(shí)體潛艇設(shè)計(jì)出能夠客觀評(píng)估降噪效果的多維化潛艇模型，并通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)降噪效果進(jìn)行預(yù)測(cè)，減小開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的盲目性；第三是完善跟蹤設(shè)施的開(kāi)發(fā)，并提升信息反饋技術(shù)和計(jì)算能力；第四是結(jié)合現(xiàn)代制造工藝，大力開(kāi)發(fā)降噪材料，將新型元器件與潛艇進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。

4.結(jié)論：

我國(guó)的潛艇聲隱身技術(shù)發(fā)展相對(duì)較晚，其基礎(chǔ)理論建設(shè)以及實(shí)驗(yàn)研究仍具有很多薄弱環(huán)節(jié)，因此強(qiáng)化潛艇性能實(shí)現(xiàn)潛艇安靜化的戰(zhàn)略目標(biāo)必須做好全局性的規(guī)劃，協(xié)調(diào)發(fā)展理論層面、技術(shù)層面、材料科學(xué)層面等方面的研究，力爭(zhēng)建設(shè)一套具有高性能和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)支持的潛艇機(jī)械噪聲控制體系。

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