大概很多人都不了解舰船的辐射噪声是什么原因造成的,但是舰船的噪声水平是舰船特别重要的指标,就行人们生活中的汽车噪声水平一样,大量舰船辐射噪声资料表明,舰船辐射噪声源分为三大类:机械噪声、螺旋桨噪声和水动力噪声,
机械噪声:
主机(柴油机、主电动机、减速器)
辅机(发电机、泵、空调设备)
螺旋桨噪声:
螺旋桨上或其附近的空化
螺旋桨引起的舰壳共振
水动力噪声:
水流辐射噪声
空腔、板和附件的共振
在支柱和附件上的空化
机械噪声
机械噪声指的是航行或作业舰船上的各种机械的振动,通过船体向水中辐射而形成的噪声。根据舰上各种机械产生噪声的机理,又可将机械噪声分为五类,如不平衡的旋转部件,重复的不连续性,如齿轮、电枢槽、涡轮机叶片等工作时产生的噪声。
由于各机械结构的运动形式不同,它们产生的水下辐射噪声的机理和性质也就不同,一般说来机械噪声是舰船辐射噪声低频段的主要成分。
螺旋桨噪声
螺旋桨也是机械,但产生噪声的机理和所产生噪声的频段不同于上述的机械噪声,所以将螺旋桨噪声单独列出,螺旋桨噪声是由旋转着的螺旋桨叶片与流体相互作用所产生的噪声,它由螺旋桨空化噪声、唱音和螺旋桨叶片速率谱噪声组成,这三种噪声产生的机理不同,其特性也不同。
空化噪声
螺旋桨在水中旋转时,当转速达到一定值时,叶片末端和表面会产生负压区,当负压达到足够高时,就会产生气泡,这种现象称之为空化,空化产生的气泡破裂时会发出尖的声脉冲,大量气泡破裂产生的噪声是一种很响的咝咝声,即所谓的空化噪声。这种噪声往往是舰船辐射噪声高频段的主要成分。
空化现象只在舰船达到一定航速时才会产生,此时,船的高频辐射噪声突然增大,这个航速称为舰船临界航速,二战时期,研究人员曾对航行在潜望镜深度的潜艇进行过测量,根据大量研究数据得出了螺旋桨空化噪声与航速间的关系,临界航速在3~5节之间。航速低于临界航速时,此时基本不会出现空化现象,因此空化噪声级很低,一旦航速大于临界航速,空化就骤然发生,所以空化噪声就急剧增大,增值可达20~50dB,当航速继续增加时,由于空化已经很充分,基本达到了饱和,所以空化噪声渐趋平稳。
唱音
螺旋桨噪声的另一重要的成分是所谓的“唱音”,它是由于涡流扩散激励螺旋桨叶片共振而产生的,是100~1000Hz频率范围内的低频强线谱。螺旋桨设计中,是不允许产生唱音的,但工业设计的舰船,仍不免少数船只在某些工况下产生唱音。
水动力噪声
水动力噪声是船体与海流有相对运动时,船体表面产生的噪声,是水流动力作用于舰船的结果。水动力噪声机理为:
水流冲击会激励部分壳体振动,也可能激励某些结构产生共振,如前面提到的螺旋桨叶片的共振,甚至还会引起壳体上某些凹穴腔体的共鸣产生辐射噪声;
由端流跗面层产生的流动噪声也是一种水动力噪声,称为流噪声。这是粘滞流体的特性,即使在无凹穴或光顺的物体上也会产生噪声;
航行舰船的船艘,船尾的拍浪声、船上主要循环水系统的进水口和排水口处发出的噪声也属于水动力噪声。
一般情况下,舰船水动力噪声在强度上往往被机械噪声和螺旋桨噪声所掩盖。但在特殊的情况下,如当结构或空腔被激励成强线谱噪声的谐振源时,水动力噪声有可能出现在线谱范围内,成为主要噪声源。
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