船體結(jié)構(gòu)聲波動特性及阻波技術(shù)應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，隨著現(xiàn)代探測設(shè)備和武器向高精度、遠(yuǎn)距離發(fā)展，艦船的暴露和被命中率大幅提高，生存力和戰(zhàn)斗力受到嚴(yán)重威脅。艦船聲隱身技術(shù)是通過系統(tǒng)地應(yīng)用多種技術(shù)來控制艦船聲場，改變艦船聲目標(biāo)特性，同時也提高本艦對目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)、跟蹤和打擊力。因此，聲隱身技術(shù)是提高現(xiàn)代艦船的生存力和戰(zhàn)斗力的有效手段。
　　艦船主機(jī)、輔機(jī)等眾多機(jī)械設(shè)備的氣閥、活塞連桿等在摩擦、沖擊等交變應(yīng)力作用下產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)噪聲，通過基座—艇體—流場的結(jié)構(gòu)振動噪聲主傳遞途徑以彈性波的

2、方式向外傳遞。然而，機(jī)械動載荷作用產(chǎn)生的振動不是立刻影響到艇體的，振動的傳播需要一定的時間，并必須通過一定的通道。因此，結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析從本質(zhì)上講是一個波動問題。
　　艦船結(jié)構(gòu)聲傳遞機(jī)理與阻抑特性研究，是一個涉及結(jié)構(gòu)振動聲輻射和彈性波控制的交叉領(lǐng)域的研究課題。本文從典型船體板梁結(jié)構(gòu)入手，以敷設(shè)聲學(xué)覆蓋層的加筋雙殼為研究對象，旨在探索典型艦船結(jié)構(gòu)中的波動特性。在頻散特性、聚能效應(yīng)、功率流傳播和聲輻射分析基礎(chǔ)上，開展了典型艇體動力艙段

3、的振動波控制技術(shù)研究。
　　首先，基于波型轉(zhuǎn)換及阻抗失配原理，系統(tǒng)分析了有限尺度的多種典型船舶連接結(jié)構(gòu)的波動特性，討論了流體負(fù)載對其波動特性的影響規(guī)律，對比了各種連接結(jié)構(gòu)的阻波性能，給出了具有高傳遞損失特性的艦船連接結(jié)構(gòu)形式。
　　當(dāng)前艦船結(jié)構(gòu)噪聲控制中僅僅著重于彎曲波一種波形的分析，具有一定的局限性。突破薄板理論的局限，本文將船體板、梁的運(yùn)動用波動方程描述成行波，結(jié)構(gòu)振動被描述成向不同方向傳播的波，給出計及剪切變形的船體梁

4、的多模式頻散特性，在此基礎(chǔ)上探索了寬頻激勵下船體結(jié)構(gòu)中的“能量聚集”效應(yīng)。
　　加肋雙殼結(jié)構(gòu)一般是由梁、平板、柱殼等構(gòu)件組成，研究其結(jié)構(gòu)頻散及動力機(jī)械輸入功率流特性對于控制設(shè)備—基座—?dú)んw—流場的結(jié)構(gòu)聲主傳遞途徑具有重要的理論及工程應(yīng)用價值。以流場中敷設(shè)聲學(xué)覆蓋層的有限長加筋雙層圓柱殼為研究對象，開展敷設(shè)覆蓋層的雙殼結(jié)構(gòu)頻散及輸入功率流特性研究，分析靜水壓力、聲學(xué)覆蓋層、不同邊界條件對雙殼結(jié)構(gòu)頻散特性的影響規(guī)律，探索艇體結(jié)構(gòu)在螺旋

5、槳及推進(jìn)電機(jī)聯(lián)合激勵下的能量聚集現(xiàn)象。
　　隨著安靜型機(jī)電設(shè)備技術(shù)和減振隔振技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)用，機(jī)械噪聲得到了有效控制，使得對空氣聲激勵殼體振動和聲輻射的研究更加重要。依據(jù)動力艙室的多源激勵特性，分析了激勵力和內(nèi)部聲源聯(lián)合作用下雙層圓柱殼聲輻射特性，研究了艦船艙室結(jié)構(gòu)透射、輻射噪聲復(fù)合特性及噪聲主導(dǎo)分量。在此基礎(chǔ)上，初步給出了風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、泵等設(shè)備直接輻射空氣噪聲引起的艇體水下噪聲的工程估算方法，并給出了空氣噪聲工程控制建議。
　

6、　船體本身的結(jié)構(gòu)突變對結(jié)構(gòu)噪聲的傳播的阻礙作用有限，因此要想達(dá)到對結(jié)構(gòu)噪聲的較大的隔聲量，必須采取行之有效且裝配工藝合理的措施?；诓▌永碚摰姆治鎏幚矸椒ǎ懻撟枵褓|(zhì)量偏心布置、阻振質(zhì)量固定方式對其隔振特性的影響，分析船體結(jié)構(gòu)中彈性復(fù)合材料夾層對聲振動傳遞的阻抑特性，初步給出基座結(jié)構(gòu)隔振度與阻振質(zhì)量參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式。提出了在船體結(jié)構(gòu)剛性隔振的基礎(chǔ)上聯(lián)合應(yīng)用彈性夾層的新型復(fù)合阻波技術(shù)。
　　基于敷設(shè)聲學(xué)覆蓋層的加肋雙層圓柱殼的頻散、聚