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1、拖曳線列陣聲納中隔振模塊研究顧振福,劉孟庵,洪有財(cái),程宏軒(杭州應(yīng)用聲學(xué)研究所,浙江富陽311400)摘要:介紹了作為隔振模塊研究依據(jù)的拖纜抖動(dòng)特性的試驗(yàn)研究結(jié)果及隔振模塊理論分析方法,給出了隔振模塊有關(guān)參數(shù)變化對隔振量影響的理論值,提供了隔振模塊隔振量試驗(yàn)方法,某隔振模塊隔振量的測量結(jié)果以及裝與不裝隔振模塊情況下,聲陣的拖曳噪聲聲壓譜級的測量結(jié)果。關(guān)鍵詞:線列陣聲納;隔振模塊;流噪聲中圖分類號:TB56文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AStudyonvibrationisolationmodules(VIM)inatowedarraysonarGUZhen2fu,LIUMeng2an,HON
2、GYou2cai,CHENGHong2xuan(HangzhouAppliedAcousiticsResearchInstitute,Fuyang311400,China)Abstract:Inthetowedarraysonar,vibrationisolationmodules(VIM)areincorporatedbothaheadandasternofacousticmodulestominimizevibrationfromsternarrayswingandtowcableshaking.Inthispaper,towcablevibrationcharacte
3、risticsessentialforVIMresearchareobtainedexperimentallyandVIMtheoreticalanalysismethodsaregivenalongwiththeoreticalvaluesthatindicatevibrationisolationeffectsvaryingwithVIMparameters.Inaddition,experimentalmethodologyandexperimentaldataforasampleVIMareprovidedandexperimentaltowednoisespect
4、raofacousticmodulesbothwithandwithoutVIMarecompared.Keywords:towedarraysonar;vibrationisolationmodule;flownoice拖曳線列陣聲納具有遠(yuǎn)離拖船、噪聲低、可變深、可充分利用水文條件以及孔徑不受限制等優(yōu)點(diǎn),無論在軍工還是民用上都獲得了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。拖曳線列陣聲納在探測遠(yuǎn)距離信號或弱信號時(shí),對探測效果起重大制約因素的是流噪聲,因此在該類聲納研制中,抑制流噪聲是一個(gè)特別重要的問題。線列陣聲納的流噪聲機(jī)理主要有二:其一是湍流邊界層的脈動(dòng)壓力直接傳遞給陣中的水聽器,這是高波數(shù)的
5、流噪聲;其二是拖纜以一定角度拖著線列陣在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)拖纜的渦激振動(dòng)、不穩(wěn)定尾流引起的尾部擺動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)以及湍流邊界層壓力脈動(dòng)激起的護(hù)套壁振動(dòng),使陣產(chǎn)生膨脹、收縮振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲,這是低波數(shù)的流噪聲。因?yàn)檫@種振動(dòng)在護(hù)套內(nèi)的充填流體中傳播,直接作用在水聽器上,所以危害極大。在聲陣段前后插入性能優(yōu)良的隔振模塊,盡可能衰減振動(dòng),是抑制低波數(shù)流噪聲的有效途徑。1拖纜抖動(dòng)特性研究隔振模塊要隔離的是拖纜抖動(dòng)引入的振動(dòng),因此有必要研究拖纜的抖動(dòng)特性。1.1研究方法圓柱體在水中運(yùn)動(dòng)時(shí),尾流中發(fā)放的渦流激起圓柱體的振動(dòng)屬于水彈性耦合振動(dòng),是流體力學(xué)和結(jié)構(gòu)力收稿日期:2000210224基金項(xiàng)目:
6、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目(50039010)作者簡介:顧振福(1940-),男,上海人,研究員,主要從事海洋工程、設(shè)計(jì)、制造。66海洋工程第20卷學(xué)相關(guān)的邊緣學(xué)科,相當(dāng)復(fù)雜,許多問題還需要探索。研究采用模型試驗(yàn)方法,在水池中進(jìn)行多種不同拖速、傾角下的拖曳試驗(yàn),測量橫向和軸向振動(dòng)加速度。根據(jù)測量結(jié)果求出渦激振動(dòng)頻率及相應(yīng)振動(dòng)的大小。重點(diǎn)研究:Strouhal數(shù)和Re數(shù)、拖纜傾角的關(guān)系;振動(dòng)加速度與拖速、傾角的關(guān)系;不同導(dǎo)流方式振動(dòng)大小的對比。模型試驗(yàn)裝置如圖1所示。1.2試驗(yàn)結(jié)果1.1.1約化速度、渦激頻率圖1拖纜抖動(dòng)試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪疽鈭DFig.1Experimentalmod
7、eloftowcableflutteringVVSsinαVr=,f=sfnDD其中:Vr為約化速度,fs為渦激頻率,V為拖速,D為圓柱直徑,fn為圓柱體固有頻率,α為傾角,S為Strouhal數(shù),當(dāng)Re<105時(shí),S≈012。當(dāng)渦激頻率fs接近圓柱體固有頻率fn或固有頻率整數(shù)倍時(shí)產(chǎn)生頻率鎖定,鎖定的頻率寬度為±(25～30)%fs,產(chǎn)生鎖定的約化速度415
