模拟实船声边界的通海泵流噪声测试试验台架及其方法技术

本发明专利技术公开了一种模拟实船声边界的通海泵流噪声测试试验台架，包括通海泵和进口管路，所述通海泵通过基座搭设于湖泊的湖堤上；所述进口管路包括连通的水平段和竖直段，进口管路的水平段为测试段，其水平段出口与通海泵的进口连通，进口管路的竖直段入口伸入湖泊水面以下；在测试段内设置管路水听器。本发明专利技术还公开了一种模拟实船声边界的通海泵流噪声测试试验台架设计及安装方法。本发明专利技术的有益效果为：确定通海管路系统声学传递阻抗条件的关键影响参数和实船通海系统管口无限大辐射声场的边界条件，并基于此设计了一种试验台架，能够最大程度地模拟实船通海系统泵激发管路声传递的声学阻抗条件。传递的声学阻抗条件。传递的声学阻抗条件。

【技术实现步骤摘要】
模拟实船声边界的通海泵流噪声测试试验台架及其方法


[0001]本专利技术涉及船舶机械噪声控制领域，具体涉及一种模拟实船声边界的通海泵流噪声测试试验台架及其方法。

技术介绍

[0002]通海系统辐射噪声是影响船舶水下噪声的主要声学能量成分，通海系统内部声源众多，包括泵以及阀门、弯头、滤器等管路附件，其中泵是管路流噪声的主要的噪声源。
[0003]对于任意一个通海系统，泵的流量、扬程参数决定了叶片的流体载荷的大小，进而决定了泵流噪声声源的强度。泵流噪声的偶极子声源强度是通海泵本身的固有特征，依赖于泵的流量、扬程等功能参数，泵作为声源激发管路流噪声，噪声能量量级则由管路系统声传递的阻抗条件决定。
[0004]实船通海系统管路配置相对比较复杂，包括换热器、滤器、阀门、弯头、挠性接管等众多管路附件，但是最主要的特征是有限长度管路和通海口无限大声场边界。实船管路的各项配置均会影响通海系统的声阻抗，但是各项配置的影响差别非常大。通过前期台架试验数据分析发现，滤器、阀门、挠性接管对通海系统声阻抗的影响一般低于3dB，出口管路的换热器影响一般低于5dB，而管路直径的影响超过7.7dB、管路长度影响则超过10dB。可见管路的长度是影响通海系统声阻抗的关键因素。
[0005]目前，在船舶行业，针对泵流噪声特性测试，通常采用泵
‑
进出口管路(金属)
‑
超长进出口橡胶软管
‑
压力水罐的闭式试验台架，而且进出口管路(金属)的长度完全由试验场地条件决定，与实船管路的配置参数无关。可见，目前泵流噪声特性测试方法仅评估泵本身的声学特征，没有考虑实船管路长度、管口辐射边界条件等重要影响因素，因此测试得到的数据用于实船管路系统辐射噪声估算时，会造成很大的偏差，数据的工程适用性较差。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种测试结果准确可靠的模拟实船声边界的通海泵流噪声测试试验台架及其方法。
[0007]本专利技术采用的技术方案为：一种模拟实船声边界的通海泵流噪声测试试验台架，包括通海泵和进口管路，所述通海泵通过基座搭设于湖泊的湖堤上；所述进口管路包括连通的水平段和竖直段，进口管路的水平段为测试段，其水平段出口与通海泵的进口连通，进口管路的竖直段入口伸入湖泊水面以下；在测试段内设置管路水听器。
[0008]按上述方案，所述湖泊的深度不小于10m，宽度不小于100m，长度不小于1000m。
[0009]按上述方案，所述进水管道竖直段的浸水长度不小于1.5m。
[0010]按上述方案，所述测试段的长度≥2m。
[0011]本专利技术还提供了一种如上所述通海泵流噪声测试试验台架的设计及搭设方法，该方法包括如下步骤：
[0012]步骤一、确定通海管路系统声学传递阻抗条件的关键影响参数，关键影响参数包
括管路配置的长度和直径；
[0013]步骤二、确定实船通海系统管口无限大辐射声场的边界条件；
[0014]步骤三、根据关键影响参数，采用与实船管路的长度、直径保持一致的进口管路；根据边界条件，选择开阔湖泊作为台架搭建场地；
[0015]步骤四、搭设如上所述通海泵流噪声测试试验台架：湖泊的湖堤旁通过基座安装通海泵，连接通海泵和进口管路，进口管路的竖直段端口伸入湖泊水面以下；
[0016]步骤五、在进口管路的测试段内安装管路水听器。
[0017]本专利技术的有益效果为：本专利技术确定通海管路系统声学传递阻抗条件的关键影响参数和实船通海系统管口无限大辐射声场的边界条件，并基于此设计了一种模拟实船通海系统管路声传递阻抗的试验台架，能够最大程度地模拟实船通海系统泵激发管路声传递的声学阻抗条件，测试结果准确可靠，解决了传统闭式台架泵组流噪声测试结果在实船噪声评估中偏差较大的问题，为通海泵流噪声源特性准确测试提供了技术支撑。
附图说明
[0018]图1为本专利技术中通海泵流噪声测试试验台架的结构示意图。
[0019]图2为本专利技术中通海管路声学传递特性曲线谷值与管路长度关系。
具体实施方式
[0020]为了更好地理解本专利技术，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步地描述。
[0021]如图1所示的一种模拟实船声边界的通海泵流噪声测试试验台架，包括通海泵1和进口管路2，所述通海泵1通过基座3搭设于湖泊的湖堤4上；所述进口管路2包括连通的水平段和竖直段，进口管路的水平段为测试段2.1，其水平段出口与通海泵1的进口连通，进口管路2的竖直段入口伸入湖泊水面以下，竖直段的进口端为通海口2.2；在测试段内设置管路水听器；所述通海泵1的出口与排水管路5连通。
[0022]本专利技术中，采用与实船通海系统相同耐压等级的进口管路1，管路长度、直径均与实船保持一致，确保准确模拟实船管路声学传递的频率通过特征。
[0023]优选地，所述湖泊的深度不小于10m(具体是水面到水底的水深不小于10m)，宽度不小于100m，长度不小于1000m。
[0024]本专利技术中，要求湖泊有足够的尺寸，以尽量避免低频混响，使管口低频辐射阻抗的频率特性接近实船无限大辐射声场的管口辐射阻抗，确保声辐射边界条件与实船保持一致。
[0025]优选地，所述进水管道竖直段的浸水长度不小于1.5m。
[0026]优选地，所述测试段的长度≥2m。
[0027]本专利技术中，管路深入水中，在保证管路流噪声测试段长度的条件下，尽量增加管路浸水段的长度，减少水面声反射对管口辐射边界条件的不良影响。
[0028]本实施例中，建立的300t/h流量通海泵以及4.6m长DN250进口管路的试验台架，如图1所示。
[0029]一种如上所述通海泵流噪声测试试验台架的设计及搭设方法，该方法包括如下步骤：
[0030]步骤一、确定通海管路系统声学传递阻抗条件的关键影响参数，包括管路配置的长度和直径，也即进口管路的长度及直径。
[0031]对于通海管路系统，管路内部的流体介质受弹性管壁的影响，其声传播的声速与单一水介质不同，声学上采用等效声速的方法评估管路系统的声学传播特征(以符号C表示)，具体公式如下：
[0032][0033]上式中，1500为无限大水域的水中声速，m/s；2.3
×
109为水的体积模量，N/m2；d为管路内径，m；h为管壁厚度，m；E为管道材料的弹性模量，MPa。
[0034]在实际工程中，通海管路一般为金属管路，其弹性模量基本处于同一量级；另一方面，管路的规格一般参考相关标准，在相同的承压条件下，管路的直径一般也决定了管路的厚度。因此，等效声速公式中，主要影响参数是管路的直径。
[0035]通常来讲，管路系统的声学传递阻和抗是相关关联的，管路配置影响声阻的同时，也会影响声抗。从通海系统噪声控制的角度出发，声阻部分与辐射噪声直接相关，声抗部分与辐射噪声无关。因此，仅分析管路配置对声阻的影响。
[0036]前期的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟实船声边界的通海泵流噪声测试试验台架，其特征在于，包括通海泵和进口管路，所述通海泵通过基座搭设于湖泊的湖堤上；所述进口管路包括连通的水平段和竖直段，进口管路的水平段为测试段，其水平段出口与通海泵的进口连通，进口管路的竖直段入口伸入湖泊水面以下；在测试段内设置管路水听器。2.如权利要求1所述的通海泵流噪声测试试验台架，其特征在于，所述湖泊的深度不小于10m，宽度不小于100m，长度不小于1000m。3.如权利要求1所述的通海泵流噪声测试试验台架，其特征在于，所述进水管道竖直段的浸水长度不小于1.5m。4.如权利要求1所述的通海泵流噪声测试试验台架，其特征在于，所述测试段的长度为≥2m。5.一种如权利要求1～4中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲继泽，邱昌林，魏鹏，汪浩，闫肖杰，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：