一种水下开孔流激噪声充液式主动控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种水下开孔流激噪声充液式主动控制装置，包括液腔、振动/脉动力监测传感器、控制箱及液压泵/阀；所述液腔镶嵌安装在水下开孔的前缘，所述振动/脉动力监测传感器安装于所述开孔上，所述控制箱与所述振动/脉动力监测传感器及液压泵/阀相连，所述液腔与所述液压泵/阀相连，所述控制箱根据振动/脉动力监测传感器的监测结果，控制液压泵/阀向液腔内充放液。该装置能够工作在水下的，结构简单、易于实现、可靠性高、安装方便、环境适应性强，可实现对水下开孔流激线谱噪声的主动控制。

An active control device of underwater opening flow induced noise filled with liquid

The invention provides an underwater opening flow induced noise liquid filled active control device, which comprises a liquid cavity, a vibration / pulse power monitoring sensor, a control box and a hydraulic pump / valve; the liquid cavity is embedded in the front edge of the underwater opening, the vibration / pulse power monitoring sensor is installed on the opening, and the control box is connected with the vibration / pulse power monitoring sensor and the hydraulic pump / valve, The liquid chamber is connected with the hydraulic pump / valve, and the control box controls the hydraulic pump / valve to fill and discharge liquid into the liquid chamber according to the monitoring results of the vibration / pulse power monitoring sensor. The device can work underwater, with simple structure, easy implementation, high reliability, convenient installation and strong environmental adaptability. It can realize the active control of underwater open hole flow excitation line spectrum noise.

【技术实现步骤摘要】
一种水下开孔流激噪声充液式主动控制装置
本专利技术属于振动噪声控制
，具体涉及一种水下流激噪声主动控制装置。
技术介绍
水下航行器开孔模型暴露在周围流场中，当流体剪切流经过时就会产生噪声。通过孔腔的剪切流不仅会产生压力的自持振荡，引起开孔附近压力周期性变化而产生线谱噪声，同时当剪切流运动和腔体的某些模态发生耦合振荡时，更会导致动载荷很大并加剧线谱的强度。水下开孔噪声虽然可通过采用启闭装置进行控制，但部分开孔由于安全性考虑，不允许封闭。数值计算表面，在开孔前缘设置导流罩可有效抑制开孔产生的流激噪声线谱，但由于新增导流罩装置，可能导致高航速下高频噪声升高。开孔处腔体的流体自持振荡是开孔流动发声的根源。流体介质在流经开孔后，在一定雷诺数下，开孔尾流会交替出现脱落涡，会常胜压力的自持振荡，从而产生噪声，即流体-动力振荡噪声。同时，由于自持振荡频率和结构/腔体固有频率接近，激励结构/腔体在固有频率下振动，更会产生强线谱噪声，即流体-空腔共鸣振荡和流体-弹性振荡噪声。但是，无论是哪种空腔自持振荡，其激励源都是沿着开孔的不稳定剪切流。因此，为了控制开孔流激振荡线谱噪声，关键在于实现对开孔剪切流动的控制。数值计算结果表明，在开孔前缘增加导流罩，可以破坏从前缘脱落的流体脉动向后缘撞击，从而显著改变开孔部位的流动状态，从而对流激开孔噪声线谱进行抑制。但导流罩的存在，扰动了开孔附近的流场，在一定航速下，可能导致高频噪声过高。因此急需采用主动控制的措施，兼顾低频线谱和高频噪声，对流激开孔噪声进行控制。近年来，在航空航天领域，针对空气介质，已有开孔流激振荡噪声主动控制装置的研究，但目前并未见到应用于水下开孔流激线谱噪声主动控制的报道。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种水下开孔流激噪声充液式主动控制装置，该装置能够工作在水下的，结构简单、易于实现、可靠性高、安装方便、环境适应性强，可实现对水下开孔流激线谱噪声的主动控制。实现本专利技术的技术方案如下：一种水下开孔流激噪声充液式主动控制装置，包括液腔、振动/脉动力监测传感器、控制箱及液压泵/阀；所述液腔镶嵌安装在水下开孔的前缘，所述振动/脉动力监测传感器安装于所述开孔上，所述控制箱与所述振动/脉动力监测传感器及液压泵/阀相连，所述液腔与所述液压泵/阀相连，所述控制箱根据振动/脉动力监测传感器的监测结果，控制液压泵/阀向液腔内充放液。进一步地，本专利技术所述液腔的表皮为具有一定伸展性和抗压性的橡胶皮，橡胶皮最大伸长率超过500％，最大承受压力超过4.5MPa。进一步地，本专利技术所述振动/脉动力监测传感器为干端振动传感器或湿端脉动压力传感器，当为干端振动传感器时，安装在水下开孔的内表面，当为湿端脉动压力传感器时，安装在水下开孔外表面预留的安装孔上；用于实时监测流激开孔产生的脉动压力或者振动线谱，并反馈至控制箱，控制箱根据振动/脉动力监测传感器的输入实时调整控制策略。进一步地，本专利技术所述控制箱为整个控制系统的中枢，根据振动/脉动力监测传感器采集的数据，进行实时判断，若有低频线谱产生则启动液压泵/阀，进行充液，当脉动线谱消失时，则停止充液；若高频噪声升高则抽出液腔内的液体，保证流激噪声在低频和中高频均处于较低水平。进一步地，本专利技术所述液压泵/阀为低噪声智能泵/阀，其开启状态和流量受控制箱控制，液压泵/阀采用双层隔振装置隔振，开启时不会产生强机械噪声。有益效果本专利技术水下开孔流激噪声主动控制装置，其结构形式简单，运动件少，可靠性高，且能兼顾低频线谱和高频脉动的控制，装置不工作时，不会引来额外的噪声，在深水高压环境中也能保证工作能力。附图说明图1为流激开孔噪声产生的机理图；图2为本专利技术扰乱流体激励的机理图；图3为本专利技术装置的示意图，(a)为液腔未充液时的状态，(b)为液腔未充液时的状态；图4为开孔增加充液液腔(相当于导流罩)前后脉动压力对比。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。开孔流激线谱噪声的机理如下：流体介质在流经开孔后，会在开孔前缘产生涡脱落，从前缘脱落的涡随着流体运动撞击开孔后缘，从而产生一个压力的反馈作用，这种压力反馈会影响前缘的涡脱落，在一定雷诺数下，会加剧前缘的涡脱落，进一步撞击开孔后缘，从而产生周期性噪声，如图1所示。同时，由于自持振荡频率和结构/腔体固有频率接近，激励结构/腔体在固有频率下振动，更会产生强线谱噪声，从而辐射出较强的噪声。因此，只要能扰乱开孔处形成的周期性振荡，就能从源头上降低开孔流激线谱噪声。本专利技术实施例一种水下开孔流激噪声充液式主动控制装置，它主要适用于降低流激开孔引起的低频线谱噪声，同时在高速时不会引起高频噪声的升高，如图3所示，包括液腔1、振动/脉动力监测传感器2、控制箱3及液压泵/阀4；所述液腔1镶嵌安装在水下开孔的前缘，所述振动/脉动力监测传感器2安装于所述开孔上，所述控制箱3与所述振动/脉动力监测传感器2及液压泵/阀4相连，所述液腔1与所述液压泵/阀4相连，所述控制箱3根据振动/脉动力监测传感器2的监测结果，控制液压泵/阀4向液腔内充放液。本实施例根据开孔结构流激噪声产生机理，如图2所示，将液腔1安装在开孔前缘。流激噪声强线谱的产生，主要是由于开孔前缘的涡撞击后缘并对前缘涡增益反馈作用产生，流激噪声强线谱产生时，附近流场必然呈现出周期性同相位振荡特性，此时干端振动传感器/湿端脉动压力传感器检测到周期性振动/脉动现象，传感器将这种现象反馈至控制箱，控制箱判定需消除低频流激线谱，开启液压泵/阀，使液腔充液，直至传感器数据显示低频线谱降低或消失。若随着航速增加，装置引起流场高频脉动异常，传感器高频数据偏高，则抽出液腔内液体，降低高频脉动。整个装置的控制原则是在控制低频线谱的前提下，尽量降低高频噪声。如图4所示，为开孔增加充液液腔(相当于导流罩)前后脉动压力对比。本专利技术实施例液腔内部为液压油/水等液体，外皮为具有一定伸展性和抗压性的橡胶皮，橡胶皮最大能伸长率超过500％，最大承受压力超过4.5MPa。本专利技术实施例振动/脉动力监测传感器为干端振动传感器或湿端脉动压力传感器，当为干端振动传感器时，安装在水下开孔的内表面，当为湿端脉动压力传感器时，安装在水下开孔外表面预留的安装孔上；用于实时监测流激开孔产生的脉动压力或者振动线谱，并反馈至控制箱，控制箱根据振动/脉动力监测传感器的输入实时调整控制策略。本专利技术实施例控制箱为整个控制系统的中枢，根据振动/脉动力监测传感器采集的数据，进行实时判断，若有低频线谱产生则启动液压泵/阀，进行充液，若高频噪声升高则抽出液腔内的液体，保证流激噪声在低频和中高频均处于较低水平。本专利技术实施例液压泵/阀为低噪声智能泵/阀，其开启状态和流量受控制箱控制，液压泵/阀采用双层隔振装置隔振，开启时不会产生强机械噪声。本专利技术水下开孔流激噪声充液式主动控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下开孔流激噪声充液式主动控制装置，其特征在于，包括液腔(1)、振动/脉动力监测传感器(2)、控制箱(3)及液压泵/阀(4)；所述液腔(1)镶嵌安装在水下开孔的前缘，所述振动/脉动力监测传感器(2)安装于所述开孔上，所述控制箱(3)与所述振动/脉动力监测传感器(2)及液压泵/阀(4)相连，所述液腔(1)与所述液压泵/阀(4)相连，所述控制箱(3)根据振动/脉动力监测传感器(2)的监测结果，控制液压泵/阀(4)向液腔内充放液。/n

【技术特征摘要】
1.一种水下开孔流激噪声充液式主动控制装置，其特征在于，包括液腔(1)、振动/脉动力监测传感器(2)、控制箱(3)及液压泵/阀(4)；所述液腔(1)镶嵌安装在水下开孔的前缘，所述振动/脉动力监测传感器(2)安装于所述开孔上，所述控制箱(3)与所述振动/脉动力监测传感器(2)及液压泵/阀(4)相连，所述液腔(1)与所述液压泵/阀(4)相连，所述控制箱(3)根据振动/脉动力监测传感器(2)的监测结果，控制液压泵/阀(4)向液腔内充放液。


2.根据权利要求1所述水下开孔流激噪声充液式主动控制装置，其特征在于，所述液腔(1)的表皮为橡胶皮，橡胶皮最大伸长率超过500％，最大承受压力超过4.5MPa。


3.根据权利要求1所述水下开孔流激噪声充液式主动控制装置，其特征在于，所述振...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翰钦，周刘彬，雷成友，鲁民月，吴书有，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42