【摘要】：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(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。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(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)分為空氣中振動測試和水下振動與聲輻射測試兩部分,通過實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果對數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證,此外還驗(yàn)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。本文針對螺旋槳-軸系-艇體耦合系統(tǒng)振動與聲輻射特性開展了一系列理論與實(shí)驗(yàn)研究,明確了艇體內(nèi)離散結(jié)構(gòu)、軸系和螺旋槳對耦合系統(tǒng)的影響,提出若干控制方法,具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值。
【圖文】：

1.1 螺旋槳、邊界層和機(jī)械所引起的噪聲與航速關(guān)系as a function of ship speed due to propeller, boundary laye聲壓可以避免潛艇被聲吶發(fā)現(xiàn)，因此與近場聲艇的聲隱身性能更為重要。輻射噪聲的產(chǎn)生主，然后激勵傳遞至輻射體表面，，最終從輻射面通過控制激勵源、減小激勵傳遞和降低輻射面式進(jìn)行控制效率較高。由于流體介質(zhì)的存在，降低聲輻射，因此需對聲輻射效率高的“聲模槳-軸系-艇體聲振特性耦合模型，根據(jù)其“聲模艇聲輻射有著重要的意義。統(tǒng)振動與聲輻射研究進(jìn)展體、螺旋槳-軸系以及輔助機(jī)械、電子設(shè)備組成構(gòu)動力學(xué)、聲學(xué)和控制方法等領(lǐng)域，因此文獻(xiàn)

1]也有類似結(jié)論。從 Ekimov 和 Leb加 1 %的質(zhì)量會使聲功率增高 10-量系統(tǒng)，并利用 Monte Carlo 統(tǒng)計(jì) 等[64]和 Choi 等[53]采用波數(shù)變換法了螺旋波譜的概念，這一概念可以別是內(nèi)部結(jié)構(gòu)對整個系統(tǒng)的影響。體和非對稱艇體之間聲學(xué)響應(yīng)的差異。實(shí)驗(yàn)方法研究內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響的部結(jié)構(gòu)會使 Bloch Floquet 波減弱限元/邊界元模型，指出內(nèi)部彈簧方向和外載荷激勵方向有關(guān)。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U674.76

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本文編號：2692517