一种用于水下航行器辐射噪声测量的循环混响水池制造技术

本发明专利技术提供的是一种用于水下航行器辐射噪声测量的循环混响水池。包括混响水池，还包括由管路和水泵构成的水循环系统，所述的混响水池由工作段和测量段两部分组成，水循环系统的入水口和出水口设置在工作段，入水口和出水口处均安装导流装置，模型安装台位于工作段的中心，在入水口导流装置与模型安装台之间设置有稳流装置。本发明专利技术具有水池背景噪声低、测量段与工作段分区、可向水下航行器提供稳定均匀的伴流场、适于测量各型水下航行器的水动力噪声、水下混响法适用等特点，是测量水下航行器辐射噪声的专业的发明专利技术设备。

A circulating reverberation tank for measuring the radiated noise of underwater vehicles

【技术实现步骤摘要】
一种用于水下航行器辐射噪声测量的循环混响水池
本专利技术涉及的是一种混响水池，特别是一种循环混响水池。具体地说是一种用于水下航行器辐射噪声测量的循环混响水池。
技术介绍
水下航行器的噪声评价是水声学领域的重要研究方向，也是一个一直未得到有效解决的难题之一。合理评价水下航行器的噪声性能依赖于准确测量水下航行器的辐射噪声。目前，研究水下航行器的噪声性能主要有两种方案：一、在海洋或湖泊中测量水下航行器实体实际工作状况下的辐射噪声；二、在循环水槽或水池中测量水下航行器模型模拟状态下的辐射噪声。方案一中的海试等外场试验，存在试验成本高、自然环境声场复杂等不利因素，无法得到非常准确的测量结果；方案二存在如下几个未得到真正解决的问题：(1)现有的水筒(包括循环式和重力式)、循环水槽的工作段尺寸有限，往往被设计用于水下航行器缩比模型的水动力学试验研究，不具备对实尺度的水下航行器进行水动力学试验的条件；(2)现有的水筒、循环水槽的工作段既不满足水下自由场测量的条件，也不满足水下混响场测量的条件，即使是同一水下航行器缩比模型，同样的伴流场条件下，在上述不同设施间的噪声测量结果仍然差异较大；(3)在循环水槽内开展的水下航行器缩比模型试验，根据水动力学试验的需求只考虑了部分流体相似性准数，由此测得的辐射噪声，经过计算尺度效应后得出的实验结果与实体的实际测量结果相比，往往只在部分频段相似，不足以作为评价水下航行器噪声性能的标准；(4)现有的消声水池或混响水池无法模拟水下航行器工作状态下的流场环境，水下航行器在这些水池内的噪声测量结果与其实际工作状态下的辐射噪声之间的关系未知，因而也不能得出令人信服的结论。目前，水下声学测量的方法主要有在消声水池中直接测量和在混响水池中使用水下混响法测量两种。由于消声水池建造难度大、成本高，国内只有部分重点实验室拥有，而混响水池易于建造，多项实验研究表明，在混响水池环境中使用混响法测量水下复杂声源的辐射声功率具有很多优点，如测量过程可重复、测量结果可信度高、测试环境背景噪声较低、测试条件较容易满足、测量方法适用性广等，通过水下混响法测得的声源辐射声功率可以准确评价声源的声学性能。因此，使用水下混响法测量水下航行器在特定伴流场条件下的辐射噪声是切实可行的。检索发现：涉及到循环水槽的专利技术专利，主要适用于各类流体试验，如专利号CN202720106U的小型封闭式水平循环水槽装置，设计了一个由各段构成封闭的水流循环槽，可观察流场和试验模型，适用于进行流体力学基础试验等，不能用于测量流场中试验模型的辐射噪声；专利号CNIO5761596A的组合式水槽剪切流导流装置，可放置于不同水槽中产生符合不同实验要求的剪切流，适用于开展波流相互作用的实验研究，但不能用于声学测量研究；专利号CN206311301U的一种带有导流和整流装置的水平循环水槽，解决了环形水槽中横向环流影响试验精度的问题，可进行螺旋桨的敞水试验以及水下航行器等简单几何体的操纵性研究，但不能用于评价水下航行器等的噪声性能。关于使用混响法测量流噪声的专利技术专利，专利号CN205209631U一种用于混响法测量水下射流噪声的导流装置，在混响水箱内进行射流噪声测量时，可控制水面高度不变，但该装置并不能为水下航行器提供稳定均匀的伴流场，也不适用于测量水下航行器的辐射噪声。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可为水下航行器提供稳定均匀的伴流场，流速可调节，测量结果的准确性高的用于水下航行器辐射噪声测量的循环混响水池。本专利技术的目的是这样实现的：包括混响水池，还包括由管路和水泵构成的水循环系统，所述的混响水池由工作段和测量段两部分组成，水循环系统的入水口和出水口设置在工作段，入水口和出水口处均安装导流装置，模型安装台位于工作段的中心，在入水口导流装置与模型安装台之间设置有稳流装置。本专利技术还可以包括：1.所述的稳流装置是一块布满孔径一致、按蜂窝状均匀分布的圆孔板。2.所述的导流装置是分别安装于入水口处的导流管和安装于出水口处的引流管，所述的导流管和引流管均呈喇叭口状。3.水听器阵布置在测量段中。本专利技术研究设计了一种新型的水动力声学测量设备，即用于测量水下航行器辐射噪声的循环混响水池。本专利技术解决了目前缺乏专业的测量水下航行器辐射噪声的设备的难题。该循环混响水池可为水下航行器提供稳定均匀的伴流场，流速可调节，采用了隔振和减振措施降低水泵和管路系统对混响水池内声场的影响，工作段与测量段分离大大减弱了伴流场对水听器的直接影响，提高了测量结果的准确性。本专利技术的用于水下航行器辐射噪声测量的循环混响水池，是一种能够向水下航行器模型提供均匀伴流场、并测量其辐射噪声的专利技术设备，包括混响水池、管路系统、动力系统、导流装置、稳流装置、模型安装台。混响水池由工作段和测量段两部分组成，工作段的入水口和出水口处均安装了导流装置；在入水口导流装置与模型安装台之间，有稳流装置；模型安装台位于工作段的中心；管路系统在水池外部将入水口、水泵和出水口连通，并使用了减振和隔振措施；水泵推动混响水池内的水在工作段和管路内循环流动。本专利技术所述的水池为循环混响水池，水泵推动循环水池内的水在管路系统内循环流动，导流装置和稳流装置使得工作段内形成稳定均匀的伴流场；在测量段内布置水听器阵，使用水下混响法测量水下航行器的辐射噪声。本专利技术所述的导流装置是分别安装于入水口处的导流管和安装于出水口处的引流管。本专利技术所述的稳流装置是一块布满孔径一致、按蜂窝状均匀分布的圆孔板。具体工作状态为，水流通过管路系统从混响水池工作段入水口流入，经过导流装置和稳流装置，在水下航行器前形成稳定均匀的来流，再流经水下航行器从出水口汇入管路系统。在此过程中，在测量段布置水听器阵，多次测量一段时间内水下航行器的辐射噪声。本专利技术的优点具体说明如下：1、本专利技术将混响水池分为工作段和测量段两部分，有效消除了脉动压力源对水听器的直接作用，保证了水下航行器辐射噪声测量的准确性和可重复性。2、本专利技术在混响水池工作段入水口处安装导流装置，扩大了入水口水流的横截面积，在水下航行器前安装稳流装置，破坏了来流中的紊流和湍流，为水下航行器模型提供了一个稳定均匀的伴流场。3、本专利技术通过控制水泵的流量来调节循环混响水池工作段内流场的流速。4、本专利技术在管路系统中使用减振和隔振的设计，降低了水泵和管路系统的机械噪声对循环混响水池内声场的影响。5、本专利技术适用于使用水下混响法测量水下航行器在伴流场条件下的辐射噪声，测量方法简便，结果准确，可重复性高。本专利技术具有水池测量段和工作段分离、工作段伴流场稳定均匀、流速可调节、适于测量不同类型的水下航行器辐射噪声、水池内背景噪声低、填补了室内水下航行器辐射噪声测量设备的空白等优点。投入使用后，会极大地促进水声测量技术的发展，推动水下航行器噪声评估的标准化研究。本专利技术致力于解决在实验室可控条件下准确测量伴流场中的水下航行器的辐射噪声问题，设计了循环混响水池这一专利技术设备，包括工作段、测量段、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于水下航行器辐射噪声测量的循环混响水池，包括混响水池，其特征是：还包括由管路和水泵构成的水循环系统，所述的混响水池由工作段和测量段两部分组成，水循环系统的入水口和出水口设置在工作段，入水口和出水口处均安装导流装置，模型安装台位于工作段的中心，在入水口导流装置与模型安装台之间设置有稳流装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于水下航行器辐射噪声测量的循环混响水池，包括混响水池，其特征是：还包括由管路和水泵构成的水循环系统，所述的混响水池由工作段和测量段两部分组成，水循环系统的入水口和出水口设置在工作段，入水口和出水口处均安装导流装置，模型安装台位于工作段的中心，在入水口导流装置与模型安装台之间设置有稳流装置。


2.根据权利要求1所述的用于水下航行器辐射噪声测量的循环混响水池，其特征是：所述的稳流装置是一块布满孔径一致、按蜂窝状均匀分布的圆孔板...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚大晶，李琪，唐锐，高梓溶，白赫，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23