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，研究了內部質量、龍骨、隔艙壁等艇體離散結構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、振特性以及相應的被動控制方法，主要研究內容包括：
　　(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，根據周向波數頻率譜結果，揭示了艇體內部質量布置、縱向龍骨對艇體聲輻射的影響規(guī)律，結合艇體表面均方振速、艇體聲輻射效率分析了隔艙壁數目對艇體聲學特性的影響。
　　(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，提出根據軸系有效模態(tài)質量占耦合系統(tǒng)百分比以確定軸系模態(tài)的方法，分析了軸系模態(tài)的聲貢獻量。計算結果表明艉軸承剛度對耦合系統(tǒng)動力學特性影響最大，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行簡化。
　　(3)在對槳-軸-艇耦合系統(tǒng)聲、振響應分析的基礎上，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)聲貢獻量分析方法，分析了對稱基座的降噪機理。分析結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，而且隔振器的設計應考慮軸系縱振共振區(qū)間和艇體縱振頻率之間的關系。
　　(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，通過實驗測試結果對數值計算結果進行了驗證，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