敷設(shè)氣囊的充水圓柱殼的聲輻射特性*

段嘉希，周其斗，鄭　晗

(海軍工程大學(xué) 艦船工程系， 湖北 武漢　430033)

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敷設(shè)氣囊的充水圓柱殼的聲輻射特性*

段嘉希，周其斗，鄭晗

(海軍工程大學(xué) 艦船工程系， 湖北 武漢430033)

摘要：為降低充水圓柱殼受內(nèi)部點(diǎn)聲源激勵(lì)時(shí)的水下輻射噪聲，在其外殼上敷設(shè)氣囊，形成氣囊圓柱殼。為指導(dǎo)氣囊圓柱殼的設(shè)計(jì)，將充水裸圓柱殼和充水氣囊圓柱殼分別簡(jiǎn)化為單、雙層無限長(zhǎng)隔板。比較隔板、氣體與水的波阻抗，分析氣體聲速與層厚對(duì)雙層無限長(zhǎng)隔板在平面聲波入射時(shí)的低頻聲輻射的影響機(jī)理。分析表明，聲速小的氣體和適當(dāng)?shù)臍鈱雍穸瓤梢越档碗p層障板的輻射噪聲。采用聲無限元法計(jì)算氣囊圓柱殼的水下聲輻射，結(jié)論與對(duì)隔板的機(jī)理分析吻合。優(yōu)化設(shè)計(jì)出的充水CO2氣囊圓柱殼的水下輻射聲功率與遠(yuǎn)場(chǎng)輻射聲壓明顯低于充水裸圓柱殼。

關(guān)鍵詞：氣囊圓柱殼；隔板；輻射聲功率；聲速；無限元法

聲學(xué)覆蓋層是常用的降低水下航行體振動(dòng)與輻射噪聲的設(shè)備，通常由多層功能各異的復(fù)合材料[1-2]制成，對(duì)覆蓋層降低結(jié)構(gòu)聲輻射性能的研究始于層合板，Kerwin[3]對(duì)由“基結(jié)構(gòu)-黏彈性層-約束層”組成的層合板的彎曲特性進(jìn)行了理論與研究，提出了復(fù)剪切模量的概念。實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)約束層厚度遠(yuǎn)小于基結(jié)構(gòu)厚度且復(fù)剪切模量的虛部遠(yuǎn)小于實(shí)部的層合結(jié)構(gòu)，可采用該理論分析其彎曲特性。Berry等[4]將該成果拓展到了有限結(jié)構(gòu)，對(duì)浸在重質(zhì)流體中，四周簡(jiǎn)支的覆蓋解耦材料的彎曲平板的動(dòng)力學(xué)與聲學(xué)響應(yīng)進(jìn)行了理論研究。……