船舶典型结构损耗因子实验及应用

损耗因子是衡量系统阻尼特性并决定其振动能量耗散能力的重要参数,对船舶水下噪声预报分析具有重要影响。针对船舶结构特点,选取内底板、舱壁板和甲板等典型结构建立实验模型,基于瞬态衰减法,对船舶典型结构损耗因子进行测试,分析、掌握其特性规律。在此基础上,开展船舶典型结构损耗因子水下噪声预报应用研究,结果表明,损耗因子对船舶水下噪声预报具有较大影响,尤其高频段水下辐射噪声对损耗因子更为敏感,进行船舶水下噪声预报时需开展相关损耗因子测试。     

水下双层圆柱壳体结构辐射噪声实时预报方法研究

根据Sommerfeld辐射条件和统计能量假设定义了具有方向性特征的声辐射系数,再结合声辐射效率特性定义了新的参数声辐射因子。在外壳体表面速度实时重构理论基础上提出了用声辐射因子实现水下双层圆柱壳体结构辐射噪声实时预报的方法,还提出了有限长水下圆柱壳体结构声辐射因子的试验测量方法。水下声学试验研究表明该方法预报的辐射声压与实测值吻合较好,能满足水下噪声预报的实时性、远场指向性和工况适应性等计算要求。      

水下噪声及其控制技术进展和展望

本文主要介绍近年来船舶行业水下噪声研究进展情况，包括水下噪声形成机理和预报；水下噪声控制技术；水下噪声近代测量分析技术，并提出对水下噪声研究工作的展望。     

水下高速目标对转螺旋桨空化线谱频率理论预报

水下高速目标对转螺旋桨常工作在空化状态,其噪声线谱由前后桨相互作用及前后桨与船舶尾流场的相互作用引起。通过Goldstein的声相似方程,将空泡看作螺旋桨的一部分,对空化条件下水下对转螺旋桨的线谱频率进行了理论预报。推导出了远场条件下单极子源性质的声源所产生的声压表达式,得到了其线谱预报频率。对实测水下高速目标进行了线谱预报,通过比较发现预报值与实测线谱频率具有较高的吻合度。     

水下声学浮标南中国海海洋环境噪声实测分析*

海洋环境噪声是多种自然噪声和人为噪声的复杂组合,其谱级大小和频率组成是影响声纳系统探测性能的重要参数,由于海洋环境噪声时空域特性是非常复杂的,因此需要对海洋环境噪声进行长时间和大范围的观测才足以分析其特性。本文通过在多剖面水下浮标平台基础上集成声学测量系统,研制出了一种具有海洋环境噪声监测能力的水下声学浮标平台,该浮标平台可多次上浮、下潜,具备原位坐底和定深漂流两种工作模式,能够连续观测海洋环境噪声时长多达几个月。利用2019年8月在南海海区组织的多台水下声学浮标组网试验数据,分析了不同频率海洋环境噪声谱级随时间变化特性,数据处理结果符合海洋环境噪声典型变化规律,试验表明,水下声学浮标可作为一种潜在的优势水下无人移动平台,用于长期监测海洋环境噪声特性。     

船舶水下辐射噪声信号理论模型及仿真

分析典型船舶水下辐射噪声实验数据,获取船舶水下辐射噪声功率谱特征,阐明了准周期随机声脉冲序列信号模型作为船舶水下辐射噪声模型的合理性和普适性,在此基础上,引入爆炸衰减型余弦脉冲信号作为该模型的基本组成单元,给予理论分析,据以数值构建船舶辐射噪声,并与海上试验获取的商船辐射噪声数据进行对比,结果明显一致,证明了该方法的有效性和实用性.     

水下对转螺旋桨流致辐射噪声机理与预报方法*

水下对转螺旋桨流致辐射噪声的预报对于水下目标的特征提取和分类识别具有重要意义。由桨叶的旋转引起的湍流场是水下对转螺旋桨流致辐射噪声的源场。分述了水下对转螺旋桨湍流边界层脉动、旋转干涉效应和空化效应引发的水动力噪声机制和研究进展,比较了目前工程应用中的3种对转螺旋桨流致辐射噪声预报方法的特点。在分析对转螺旋桨流致辐射噪声数值预报难点的基础上,综述了对转螺旋桨流致辐射噪声计算方法的研究进展,指出间接数值模拟方法是工程中进行对转螺旋桨流致辐射噪声预报的有效方法。     

水下对转桨无空化噪声调制理论分析与试验研究

水下对转桨无空化噪声由流场-桨叶相互作用引起,调制特性是水下对转桨无空化噪声的重要特征,本文研究了水下对转桨无空化辐射噪声调制机理。首先利用广义声类比方法得到了无空化条件下水下对转桨的远场声压谱,建立了水下对转桨无空化噪声的调制模型,然后数值仿真了模型对转桨无空化噪声的功率谱和调制谱,最后在空泡水筒中进行了模型对转桨的无空化噪声测量试验,数值仿真结果和试验验证了调制模型的准确性。该模型对于水下对转桨无空化噪声调制特性预报及目标识别具有重要价值.      

喷管尺寸对水下喷气噪声特性影响的研究

水下排气噪声是一些水下武器的主要噪声源之一,其排放系统管路的喷口参数对喷气产生的辐射噪声有重要影响,特别是对喷口附近气液两相流动产生的噪声有较大影响.为了研究不同喷口结构对水下喷射流场形态和辐射噪声特性的影响,本文对3种不同直径喷管进行多种工况下的水下喷气噪声试验,并观测了喷气形成的两相流场,研究发现在射流状态下喷管直...     

基于Hilbert-Huang变换的水声信号特征提取及分类技术

水下目标噪声信号是一种典型的非线性非平稳随机信号，Hilbert-Huang变换较传统方法在处理此类信号时具有很大优势，据此本文提出了一种基于Hilbert-Huang变换的水下目标噪声特征提取方法。本文将环境噪声当作一类目标，利用上述方法对涉及两种航行船舶、海洋生物和海洋环境噪声的四类目标信号的特征进行了详细分析，最后对各类目标噪声信号进行了分类识别实验。实验结果表明基于Hilbert-Huang变换提取的特征对各类目标具有较好的可分性，达到了较高的识别率。     

Non-cavitating propeller noise modeling and inversion

Marine propeller is the dominant exciter of the hull surface above it causing high level of noise and vibration in the ship structure. Recent successful developments have led to non-cavitating propeller designs and thus present focus is the non-cavitating characteristics of propeller such as hydrodynamic noise and its induced hull excitation. In this paper, analytic source model of propeller non-cavitating noise, described by longitudinal quadrupoles and dipoles, is suggested based on the propeller hydrodynamics. To find the source unknown parameters, the multi-parameter inversion technique is adopted using the pressure data obtained from the model scale experiment and pressure field replicas calculated by boundary element method. The inversion results show that the proposed source model is appropriate in modeling non-cavitating propeller noise. The result of this study can be utilized in the prediction of propeller non-cavitating noise and hull excitation at various stages in design and analysis.     

Analysis on spatial difference of ocean ambient noise spectrum in the northern South China Sea

To study the spatial difference of ocean ambient noise in offshore China and reveal its generation mechanism, the difference between the noise level(NL) of two stations is compared based on long-term observation data collected in the same season. Considering the influence of underwater acoustic channels and the characteristics of noise sources, the transmission loss level(TL) from the port ship noise sources to the measuring station is analyzed and it shows a strong correlation between the transmission loss difference(TLD) and noise level difference(NLD) at the band of 50-500 Hz. At the same time, the analysis of ship noise source level(SL) presents a difference about 20 dB between the two ports, corresponding to the variation of the ship density before and during the fishing moratorium. The results prove that the ambient noise is closely related to ship noise sources at this frequency band, and the noise difference between the two stations results from the transmission loss and the ship noise sources.     

南海北部海洋环境噪声谱级空间差异性分析

为研究中国近海海洋环境噪声的空间差异性,揭示其形成原因,以同一海域同一季节两个测量站位的长期观测数据为研究对象,对比两个站位噪声谱级的差异.结合海洋信道和噪声源特性的影响,分析港口强噪声源到噪声采集站位的传播损失,发现在50~500 Hz频段传播损失差值和噪声谱级差值呈现较强相关性;对港口航船噪声源级的分析发现,该频段内源级相差20 dB左右,与休渔期前后航船密度差异相对应。试验分析和研究结果表明,南海北部海域50~500 Hz频段内海洋环境噪声与航船噪声源密切相关,两站位噪声空间差异由海区传播条件差异与航船噪声源级差异共同引起。      

舰船壳体结构噪声分离技术研究——非线性频谱特征及特征谱分离策略

为分离舰船壳体结构非线性系统的结构噪声,考虑其非线性及响应谱特征,将其理想成纯输入非线性系统,采用Volterra级数模型计算其广义频响函数,获得非线性频谱特征,提出非线性系统噪声源分析策略,并进行数值仿真和试验研究,其结果表明:非线性频谱特征合理存在;提出的非线性系统噪声源分析策略合理有效,可实现系统激励源和广义频响函数的参数估计。非线性频谱特征及提出的非线性系统噪声源分析策略,为深入开展舰船壳体结构噪声的非线性特征识别及其特征谱分离研究提供基础。      

舰船辐射噪声模拟发射系统的设计研究

本文依据典型舰船噪声的频谱特性规律,设计研制了一套舰船辐射噪声发射系统实验样机,包括信号结构设计、换能器选择配置、系统构成设计等,本噪声模拟发射系统具有100Hz～16kHz频带噪声的模拟发射功能,包括线谱、连续谱成分,频谱分配和谱线形式可调可控,信号总声源级动态范围达60dB。     

水声被动目标识别技术挑战与展望

低频水声探测和船舶减振降噪技术发展,使得传统水声目标识别技术性能逐渐下降。该文分析了声呐工作带宽、探测频率、船舶减振降噪给识别技术带来的挑战。针对低频声呐广泛使用的低频线谱识别,研究了低频线谱的识别能力问题;针对智能识别技术发展,研究了深度学习技术在船舶辐射噪声识别中的应用问题,并给出了数据试验结果,文章最后指出了水声被动目标识别技术亟需开展的研究内容和方向。     

航行船舶噪声源辐射部位定位实验研究

为了有效解决运动船舶目标噪声源辐射部位定位问题,通过采用短时积分,分频段能量融合、噪声源相对位置分析等方法克服目标运动的不利因素,提出采用高频段精确定位的常规聚焦波束形成声图法与中低频段精确定位的频域MVDR (MinimumVariance Distortionless Response)波束形成声图法相结合的定位方法。通过海试数据处理验证了该方法可以有效实现目标噪声源辐射部位近场高分辨定位。在进行大型船海试数据处理时,采用分频段、分时间段,并与船体结构布局相结合的方法,分别给出了主要的噪声源辐射部位(螺旋桨、推进电机+柴油发电机、泵舱)的位置,验证了该实验数据处理方法的实用性。