潜艇典型结构的声振特性研究概况及声学设计构想

潜艇结构的振动与声辐射特性是声隐身研究的重点。对潜艇典型结构的声振特性研究现状进行综述,归纳总结典型结构声学设计的研究动态,论述开展结构声学设计的重要性和必要性,提出基于声学性能开展结构设计的流程及方法,为进一步研究潜艇结构声隐身设计提供参考。     

降低低频线谱的阻抗增强环肋圆柱壳结构设计

为降低水下航行体的低频线谱,对环肋圆柱壳进行了阻抗增强设计.基于模态分析理论分析了利用机械阻抗进行振声控制的机理,指出利用肋骨的不等截面、附加阻抗增强设计可以有效抑制圆柱壳的低阶"优势模态";根据阻抗失配和波型转换原理在肋骨腹板上添加振动阻尼物,采用波动理论分析了振动波传递特性,给出了具有高传递损失的阻抗增强肋骨设计方法.在上述基础上,提出一种阻抗增强环肋圆柱壳结构,对该新型肋骨加强圆柱壳振声性能进行了分析.结果表明提出的阻抗增强肋骨环肋圆柱壳不仅可以有效降低壳体振动均方速度,还大幅削弱了低频噪声线谱,具有较好的减振降噪效果.     

舱段的声振特性分析和舱壁的振动控制

为降低舱壁振动对圆柱壳舱段声振性能的影响,对舱壁展开结构声学设计,并采用阻尼减振理论措施。在舱壁表面敷设阻尼材料以减小结构振动响应;利用阻抗失配原理,在舱壁根部与壳体连接处添加贴板支撑垫以增大振动波传递损失。采用FEM/BEM法对改进舱壁前后舱段的声振性能进行数值计算,分析舱壁的振动控制效果。结果表明：舱壁敷设阻尼材料和添加贴板支撑垫不仅可有效降低舱段振动和声辐射,也进一步地隔离振动波向舱段壳体的传递,是一种较好的减振降噪措施。     

水下航行体垂向弯曲振动声辐射特性

垂向弯曲振动是水下航行体总振动的常见模式,控制弯曲振动是水下航行体设计中重要的一环。考虑声-结构耦合,基于FEM/BEM理论建立航行体弯曲振动声辐射分析的基本方程,计算水下航行体垂向弯曲振动固有频率和振动响应,研究弯曲振动引起的辐射声场特性;并以振动评价基准中的速度限制线作为激励,讨论航行体弯曲振动声辐射。结果表明：航行体垂向弯曲振动会产生较大的辐射噪声,1阶和2阶振动对总振动引起的辐射噪声贡献较大;欲降低低频线谱,须降低振动响应幅值;在结构振动控制设计中,不仅要从结构振动烈度的角度控制弯曲振动响应幅值,还应考虑结构声学性能,从控制弯曲振动引起的声辐射角度出发,补充提出设计指标。     

壳间新连接结构形式下双层圆柱壳声振性能分析

从衰减振动波传递入手,对双层壳间连接结构进行了声振设计。运用减振隔振原理和Snowdon隔振模型,提出具有高弹性、高阻尼的近似质量—弹簧—阻尼减振特性的橡胶—质量块新型壳间连接结构,并对双层壳声振特性进行了数值仿真分析,最后讨论了连接元件刚度、材料阻尼和中间质量块变化对双层壳声振传递特性的影响。研究表明：提出的新型壳间连接结构能有效降低双层壳振动声辐射;弹性连接元件的刚度、阻尼和附加中间质量变化对减振降噪效果有较大的影响。研究结果可供潜艇声隐身设计参考。     

SWATH船在砰击载荷作用下动态响应研究

针对SWATH在波浪中航行时,其湿甲板底部易遭受砰击从而引起船体振动的现象,对SWATH的砰击动态响应和强度进行了研究。利用SWATH在规则波中船波相对运动推导了随空间和时间变化的砰击载荷,采用有限元数值仿真,计算了SWATH湿甲板受砰击载荷作用的动态响应,分析了其位移和应力分布规律;并与静强度法砰击响应进行了比较,对湿甲板强度设计方法进行了探讨,为船舶结构设计提供参考