槳-軸-艇耦合系統(tǒng)聲、振特性及被動(dòng)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(duì)潛艇振動(dòng)和聲輻射特性起著決定性作用。本文針對(duì)螺旋槳-軸系-艇體耦合系統(tǒng)開(kāi)展理論仿真與實(shí)驗(yàn)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(duì)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(dòng)控制方法，主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　(1)通過(guò)耦合有限元/邊界元方法建立一個(gè)水下加筋軸對(duì)稱艇體模型，研究其在簡(jiǎn)諧力激勵(lì)下和在簡(jiǎn)諧偶極子

2、激勵(lì)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(duì)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(duì)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(duì)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(dòng)與艇體聲輻射之間的關(guān)系。為了明確軸系振動(dòng)對(duì)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(jì)算結(jié)果表明艉軸承剛度對(duì)耦合系統(tǒng)動(dòng)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(duì)耦合系統(tǒng)聲輻射的影響，指出在簡(jiǎn)諧激勵(lì)下螺旋槳振動(dòng)能量主要通過(guò)軸系傳遞至艇體，并利用等效縮聚法對(duì)螺旋槳振動(dòng)進(jìn)行簡(jiǎn)化。
　　(3)在對(duì)槳-軸-艇耦合系統(tǒng)聲、振響應(yīng)分析的基礎(chǔ)上，提出對(duì)稱式基座和加裝軸系縱向隔振器兩種控制方式

4、。對(duì)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(duì)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(jì)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(kāi)展軸系-艇體耦合系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)分為空氣中振動(dòng)測(cè)試和水下振動(dòng)與聲輻射測(cè)試兩部分，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果對(duì)數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，此外還驗(yàn)證了對(duì)稱基座對(duì)于軸系-艇體耦合系統(tǒng)聲輻射的抑制效果。
　　本文