自噪聲是指裝在艦艇、聲吶浮標和其他各種船隻上的水聽器不可避免地會接收到由於這些裝載體以及聲吶設備本身所產生的噪聲。
基本介紹
- 中文名：自噪聲
- 外文名：Since the noise
- 學科：信息工程
- 領域：工程技術
簡介,聲吶,自噪聲特徵及其預報方法研究,自噪聲控制技術研究,
簡介
自噪聲是指裝在艦艇、聲吶浮標和其他各種船隻上的水聽器不可避免地會接收到由於這些裝載體以及聲吶設備本身所產生的噪聲。它與水聽器的指向性、安裝方式及其在船上的位置關係很大。它是艦用聲吶的一個重要干擾背景，降低自噪聲是提高聲吶作用距離的途徑之一。自噪聲可分為本艦噪聲和設備噪聲兩類。一般本艦噪聲比設備噪聲嚴重得多。
聲吶
聲吶是利用聲波在水中的傳播特性，探測海洋中目標的方向、位置和特徵的設備。在船舶航行狀態，為了避免水流對聲吶基陣的衝擊，減小湍流和抑制空化，不使基陣受到“偽聲”的直接干擾，通常在聲吶基陣外面配置具有良好水動力性能的外罩，稱為聲吶罩。聲吶工作時所受到的聲干擾，是聲吶罩內的自噪聲，降低自噪聲級，可以提高聲吶檢測信號的能力，增大聲吶的工作距離。
自噪聲特徵及其預報方法研究
理論及試驗研究表明：高航靆和高頻段，艏部聲吶自噪聲以水動力噪聲分量為主，低航速和低顆段，自噪聲以機橫噪聲和螺旋槳噪聲分量為主，三種噪聲對自操聲影響的程度以及航速和叛率範圍，取決於船舶的類型、噸位、外形和結構設計、設備布置以及聲吶罩位置等諸多因素。自噪聲的預報除了定量地佑算自噪聲的量毀大小以外，還有深一層的意義，就是通過預報掌不同噪聲源對自噪聲貢獻的大小，確定控制自噪聲的措施及其量化的技術指標。
將聲吶部位自噪聲機械分量的預報定位方法定位在利用實艇單機自噪聲測量數據的分析處理之上，用潛艋釩械設備船體基座處1/30振動加速度譜級和實艇單機自噪聲測量值，利用最小二乘法，導出機械振動至聲吶部位自噪聲的傳遞函式，利用此傳遞函式進行聲吶部位自噪聲機械分量的預報。從研究的可行性和工程實用性角度看，傳遞函式法是較為實用的方法。
預報旋槳直接產生的輻射噪聲及螺旋槳激艇體並通過軸系傳遞至艇體的振動是十分困難的，而且難以測量和驗證。實際上螺旋槳激勵艇體傳遞振動的同時，艇體也會產生輻射噪聲，對聲吶平台區自噪聲產生影響，這更增加了問題的複雜性。為了使聲吶部位自噪聲螺旋槳分量的預報變得可行，通過澘艇艉部墚旋槳自噪來推算聲吶部位自噪聲螺旋槳分量。
聲吶罩內水動力噪聲的預報是一個流體、結構和聲場相互作用的問題。流體運動產生的端流脈動壓力作用在彈性結構上，彈性結構產生振動，其作用就像一個轉換效率較高的換能裝置，將水動力能量有效地轉換為聲能，在聲吶罩內外形成聲場，聲場又反作用於結構，使結構和聲場相互合。因為湍流脈動壓力是隨機的物理參數，在它的作用下聲吶罩結構振動和輻射聲場都是隨機物理量，所以在建立聲吶自噪聲預報的數學模型時，需要採用統計分析方法。艏部聲吶和舷側陣聲吶自噪聲的預報方法包括彈性平板一矩形腔模型、半解析半試驗方法、統計能量法和波數法。考慮到水中物體低速運動時，邊界層湍流脈動壓力的直接聲輻射也可以忽略不計。因此，聲吶自噪聲的預報，基本上以罩壁結構受湍流脈動壓力激勵產生的噪聲為主。實際上，通過聲吶自噪聲的水動力分量的計算以及計算結果與實船測試數據的比較，也可以評估聲吶自噪聲中機械分量和螺旋漿分量的作用。
自噪聲控制技術研究
盧吶自噪聲具有多聲源特徵，其控制應該多個方面綜合考慮，才能實現最佳整體聲學效果。通過一些總體布置方面的措施，渚如聲吶基陣附近不布放或儘量少布放設備、選用振動和空氣嗓聲小的設備、設備採用彈性安裝和壁隔聲安裝、罩內設定隔聲和吸聲障板等，可以比較容易地控制機械噪聲對聲吶自噪聲的影響。聲吶自噪聲的控制技術，內容包括艦部聲吶罩線形的低噪聲設計方法、聲吶罩結構和材料的低噪聲設計技術、舷側陣柔性塗復層技術以及水下聲障板設計技術。
水面艦艇球鼻艏聲吶罩和潛艇艏部廬吶罩，其表面流動處於層流向湍流變化的雷諾數範圍內，也是主要艦載聲吶的安裝部位，有可能也有必要進行低噪聲線型設計。聲吶罩設計的基本要求就是首先保證其有足夠的動態和靜態強度，為了平衡聲吶罩的強度、透聲以及噪聲性能，聲吶罩較多地採用蔣殼加肋結構形式。
選合適的聲吶罩結構和材料的目的，是為了降低罩壁結構在水動力隨機力激勵下的動態回響，減小水動力能量通過殼壁振動向聲能轉化的效率。而隔離機楲噪聲和螺旋槳噪聲通過水介質傳遞到聲吶罩內的隔聲技術，則是基於“阻抗失配”原理，在聲吶單非透聲界面或者噪聲的傳播途徑上設定，其聲阻抗與水的特徵阻抗相差很大的，並且具有一定阻尼的隔聲或反聲障板聲吶降低噪聲設計，主要是針對水動力噪聲的控制技術，要降低機械噪聲和螺旋槳噪聲的影響，則需要採取新的措施。這些措施可以概括為：聲吶罩內部非透聲界面上布置吸聲材料或吸聲結構、敷設阻尼材料、設定反聲或隔聲障板。
