槳-軸-艇耦合系統(tǒng)聲、振特性及被動控制方法研究.pdf

1、潛艇聲隱身特性關(guān)乎潛艇的安全和作戰(zhàn)性能。螺旋槳、軸系和艇體作為潛艇的主要組成部分，對潛艇振動和聲輻射特性起著決定性作用。本文針對螺旋槳-軸系-艇體耦合系統(tǒng)開展理論仿真與實驗研究，研究了內(nèi)部質(zhì)量、龍骨、隔艙壁等艇體離散結(jié)構(gòu)對艇體聲輻射的影響，此外還研究了螺旋槳-軸系-艇體耦合系統(tǒng)聲、振特性以及相應(yīng)的被動控制方法，主要研究內(nèi)容包括：
　　(1)通過耦合有限元/邊界元方法建立一個水下加筋軸對稱艇體模型，研究其在簡諧力激勵下和在簡諧偶極子

2、激勵下的聲輻射特性。采用面板聲貢獻(xiàn)量法研究了不同幾何外形艏部艙段對艇體聲輻射的影響，根據(jù)周向波數(shù)頻率譜結(jié)果，揭示了艇體內(nèi)部質(zhì)量布置、縱向龍骨對艇體聲輻射的影響規(guī)律，結(jié)合艇體表面均方振速、艇體聲輻射效率分析了隔艙壁數(shù)目對艇體聲學(xué)特性的影響。
　　(2)建立螺旋槳-軸系-艇體耦合系統(tǒng)模型，并分析其聲、振特性。根據(jù)耦合系統(tǒng)聲功率譜、艇體表面均方振速譜和軸系均方振速譜，研究軸系振動與艇體聲輻射之間的關(guān)系。為了明確軸系振動對軸系-艇體耦合系

3、統(tǒng)聲輻射的影響，提出根據(jù)軸系有效模態(tài)質(zhì)量占耦合系統(tǒng)百分比以確定軸系模態(tài)的方法，分析了軸系模態(tài)的聲貢獻(xiàn)量。計算結(jié)果表明艉軸承剛度對耦合系統(tǒng)動力學(xué)特性影響最大，并提出降低艉軸承剛度以降低耦合系統(tǒng)聲輻射。分析了彈性螺旋槳對耦合系統(tǒng)聲輻射的影響，指出在簡諧激勵下螺旋槳振動能量主要通過軸系傳遞至艇體，并利用等效縮聚法對螺旋槳振動進(jìn)行簡化。
　　(3)在對槳-軸-艇耦合系統(tǒng)聲、振響應(yīng)分析的基礎(chǔ)上，提出對稱式基座和加裝軸系縱向隔振器兩種控制方式

4、。對稱基座可以有效降低耦合系統(tǒng)聲輻射，并引入模態(tài)聲貢獻(xiàn)量分析方法，分析了對稱基座的降噪機(jī)理。分析結(jié)果表明軸系縱向隔振器安裝在軸系與推力軸承之間控制效果最好，而且隔振器的設(shè)計應(yīng)考慮軸系縱振共振區(qū)間和艇體縱振頻率之間的關(guān)系。
　　(4)開展軸系-艇體耦合系統(tǒng)實驗研究。實驗分為空氣中振動測試和水下振動與聲輻射測試兩部分，通過實驗測試結(jié)果對數(shù)值計算結(jié)果進(jìn)行了驗證，此外還驗證了對稱基座對于軸系-艇體耦合系統(tǒng)聲輻射的抑制效果。
　　本文