潛艇機械噪聲控制技術的研究分析

摘要：我國在實現經濟快速發展和社會建設大力推進的同時，必須重視對于國內外局勢的掌控能力，因此壯大國防力量是實現我國繁榮昌盛的必經之路。潛艇技術作為國防建設的重要內容，其機械噪聲控制水平對于潛艇的整體性能和作戰能力具有非常大的影響，本文在大量實踐和查閱文獻的基礎上研究了控制潛艇機械噪聲各個環節的技術水平，以期為我國潛艇事業的快速發展提供借鑒。

關鍵詞：潛艇；機械噪聲；控制技術

當前的國際環境處于風云變幻的發展狀態，全球一體化既增強了國家之間的交往，縮短了地域之間的距離，同時也造成了大量的國際摩擦。在運用和平外交手段解決國際問題的同時，必須增強國防力量尤其是制海權和制空權，從而有效保證我國的主權和領土權益。潛艇是海軍的主戰力量，由于具有高度的隱蔽性和突發攻擊能力，使其在多項軍事行動中具有顯著的優勢，成為現代國防必須加快建設的重點領域，而解決潛艇機械噪聲問題則是提升潛艇整體性能的強有力保障。

1.潛艇噪聲產生因素分析

從潛艇自身結構以及運行環境來看，導致潛艇噪聲的因素有以下三個方面：第一是潛艇主體機械振動產生的噪聲，這也是潛艇噪聲的最主要來源，具體內容包括機械設備和管路系統通過基座與非支撐構件激勵潛艇振動向水中輻射的噪聲以及潛艇艙室內空氣振動引發的噪聲并向水中投射因此的次生噪聲，此外冷卻水管中的流體脈象同樣能夠向水中輻射噪聲；第二是潛艇螺旋槳運轉時各部分構件造成的噪聲，主要有旋轉噪聲、尾渦噪聲、湍流噪聲、空氣噪聲，當螺旋槳旋轉時會產生很大的脈動壓力，其中大部分壓力通過軸承系統對潛艇艙體形成激勵進而產生噪聲；第三是潛艇自身與水流之間相互作用產生的噪聲，根據流體力學以及聲學理論，當水流經過潛艇艙體表面尤其是突出體、附件以及空腔時更容易發出噪聲。

綜合來看，潛艇噪聲是引發潛艇機械噪聲的主要因素，這種因素能夠對處于低速巡航狀態的潛艇造成極為不利的影響，因此要實現潛艇安靜化運行首先就要解決潛艇機械噪聲問題。雖然引發潛艇機械噪聲的途徑和噪聲的形式比較多樣，但是從聲源理論、聲音傳播理論以及聲接受理論可以知道，控制潛艇機械噪聲的原理與工業噪聲控制原理具有一致性，也即是從控制聲源和聲傳播途徑入手，具體措施包括開發和運用低噪聲設施，隔絕振動，減小振動，改進振動以及激勵力傳播材料等。

2.潛艇機械噪聲控制技術

潛艇機械噪聲控制系統包含兩個方面，第一是聲源控制，第二是噪聲傳播途徑控制，基于這兩方面的考慮，本文從潛艇設備的選用、布置、安裝、基座設計、結構阻尼、振動隔離、彈性阻尼以及消聲瓦屏蔽等方面進行全面的論述。

降噪設備的選用是控制潛艇機械噪聲的基礎措施，選用的設備振動系數和噪聲量級越低，就越能夠實現潛艇的安靜化運行。對于設備降噪效果產生重要影響的因素為激勵力特性的表征參數，在計算這一參數時，要設定嚴格的計算方法和測試環境，比較常用的方法有互易原理以等效力方法，

在選擇完成合適的降噪設備之后要進行設備布置和彈性安裝，為了降低直接激勵，應該將設備安裝到艙室隔壁，在條件允許的情況下還可以將設備與甲板相連，并注意在設備布置過程中盡量減少對耐壓殼體的壓力，可以使用切向受力方式完成安裝，這種安裝方式能夠有效增強機械噪聲在傳遞過程中的耗損，從而降低了水中投射。此外還應注意要統一安裝動力機械設備，這樣可以有效簡化聲學處理流程。

基座的殼體的振動控制在很大程度上決定了設備的降噪效果，因此要堅持以下三個原則：第一是避免或者盡量降低基座的振動與機械設備激勵產生共振；第二是在保證機械運行和動力設備安裝的前提下，要充分加厚基座板面；第三是在設置基座傳遞函數值時要保持在合適的范圍。在基座和客體振動控制中要明確設備、基座、水中振動和噪聲的定量關系，從而確定潛艇運行噪聲的目標值以及激勵特征，這一過程通常要靠對支撐結構的聲學設計量的推算來完成。

3.發展潛艇機械噪聲控制技術的幾點建議

從目前的研究成果和理論建設來看，我國的潛艇機械噪聲控制技術存在很多有待完善的地方，尤其是要加強潛艇噪聲傳播理論和基礎試驗的研究力度，并重點發展以下幾個方面：第一是建立和完善潛艇機械噪聲的評價體系，并通過基礎理論建設逐步完善評估方法的確立，從而增強潛艇機械噪聲控制技術設計開發的目的性，拓寬設計和優化空間；第二是加強對于潛艇模型的研究，嚴格根據實體潛艇設計出能夠客觀評估降噪效果的多維化潛艇模型，并通過計算機技術對降噪效果進行預測，減小開發設計的盲目性；第三是完善跟蹤設施的開發，并提升信息反饋技術和計算能力；第四是結合現代制造工藝，大力開發降噪材料，將新型元器件與潛艇進行有機的結合。

4.結論：

我國的潛艇聲隱身技術發展相對較晚，其基礎理論建設以及實驗研究仍具有很多薄弱環節，因此強化潛艇性能實現潛艇安靜化的戰略目標必須做好全局性的規劃，協調發展理論層面、技術層面、材料科學層面等方面的研究，力爭建設一套具有高性能和現代科學技術支持的潛艇機械噪聲控制體系。

參考文獻：

[1]孫琳.基于DSP的窄帶主動噪聲控制系統實現[D].哈爾冰：哈爾濱工業大學，2011

[2]成瑋，張周鎖，何正嘉等.基于獨立分量分析的潛艇振源貢獻量定量計算方法[J].機械工程學報，2010（07）

[3]謝基榕，沈順根，吳有生.推進器激勵的艇體輻射噪聲及控制技術研究現狀[J].中國造船，2010（04）

[4]張振海，朱石堅，樓京俊.多自由度隔振系統線譜控制技術研究[J].艦船科學技術，2011（01）