一种通海管口流噪声直接辐射分量测试系统及方法与流程

本发明涉及船舶机械噪声控制领域，具体涉及一种通海管口流噪声直接辐射分量测试系统及方法。

背景技术：

1、从声学能量的传递路径来看，通海系统辐射噪声包含三种分量：一是第一声通道振动传递在水下产生声辐射，二是第二声通道管路振动传递在水下产生声辐射，三是第二声通道管路内部流体介质主要传递泵组流噪声在通海口直接产生声辐射。

2、随着浮筏及弹性马脚的应用，第一声通道、第二声通道管路振动的噪声问题得到了较好的解决，而第二声通道流噪声辐射的问题愈发突出。为了强化通海系统管路流噪声的控制，首先需要对管路流噪声控制措施的辐射噪声控制效果开展有效评价，而前提条件则是：对通海口流噪声直接辐射分量的有效分离。

3、船舶行业针对通海系统辐射噪声开展了丰富的试验研究工作，目前，关于分离管口流噪声直接辐射分量的研究分为两种：一是通过岸上台架试验研究，即通过岸上安装通海泵管口通到湖水中开展辐射噪声测试；二是借助大型舱段下潜到大型水库中开展辐射噪声测试。但这两种研究方式分别存在不同的问题。

4、岸上台架试验研究的问题在于：受天然湖泊水深分布规律限制，岸上台架附近的湖水比较浅，需要配置很长的试验管路深入深水区，才能满足通海口辐射声场边界条件；管路长度大，对管路流噪声的衰减大，导致通海口测试得到的辐射噪声量级显著低于实船辐射噪声量级，特征线谱低20db以上，甚至有些台架无法测到实船存在的特征线谱噪声数据。

5、大型舱段试验研究的问题在于：由于大型舱段与水的接触面积大，舱段振动辐射面积也大，尽管经过浮筏隔振，通海系统第一、二声通道的振动传递至舱段，大幅增加了辐射面积，提高了振动声辐射在总辐射噪声的能量占比，相对而言，流噪声直接辐射能量占比下降，难以分离，这也是目前舱段试验没有成功分离通海系统管口流噪声直接辐射噪声的原因；另外，舱段试验规模大、成本高，一旦无法成功分离流噪声直接辐射，试验平台的整改难度和成本都很高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种通海管口流噪声直接辐射分量测试系统及方法。

2、本发明采用的技术方案为：一种通海管口流噪声直接辐射分量测试系统，包括测试台架、进口管道和水听器，

3、所述测试台架包括立体支撑结构、浮筏隔震座和通海泵；所述立体支撑结构的底部固定于湖泊的湖底，所述立体支撑结构的顶部设置浮筏隔震座，浮筏隔震座位于水面上；所述通海泵安装于浮筏隔震座上；

4、所述试验管路的出口与通海泵的入口连接，试验管路的进水口为通海口；

5、所述水声传感器安装在通海口正前方的测点处；

6、在湖底预留导流管。

7、按上述方案，所述立体支撑结构包括立体支架和安装平台，安装平台设于立体支架的顶部；所述立体支架整体呈下大上下的梯形结构，其包括立杆、横杆和加强杆，立杆的下端固定于湖泊底部，相邻两根立杆的上端通过横杆相连；相邻两根立杆的中部通过若干倾斜的加强杆相连。

8、按上述方案，所述立杆、横杆和加强杆均为圆柱构件。

9、本发明还提供了一种基于如上所述测试系统的通海管口流噪声直接辐射分量获取方法，该方法包括如下步骤：

10、步骤一、设计如上测试台架；

11、步骤二、选择水深10m以上的湖泊，搭设如上所述试验台架，使安装平台高于湖泊水面；

12、步骤三、按实船管路长度和管径配置，制作试验管路，试验管路的出口与通海泵的入口连接，试验管路的进水口为通海口；在湖底预留导流管；

13、步骤四、布置通海口辐射噪声测点，并在测点位置安装水声传感器；

14、步骤五、开启通海泵，泵组按多种转速工况开启，在每一种转速工况下，测得通海口不连接导流管时管口辐射噪声声压级lp1，以及通海口连接导流管时的管口水下辐射噪声声压级lp2，通过声学能量叠加原理，计算得到流噪声直接辐射分量lp-fluid。

15、按上述方案，在步骤五中，lp-fluid的计算公式为：

16、

17、按上述方案，在步骤三中，所述导流管位于通海口前方，且二者轴线平行；导流管的口径不小于试验管路管径。

18、按上述方案，在步骤三中，所述通海口处的总水深h不低于10m。

19、按上述方案，在步骤四中，通海口辐射噪声测点布置在通海口临界距离以外的轴线上，且测点与通海口之间的距离r满足以下关系式：

20、a2/λ<r<2d/3，

21、其中，a2/λ为临界距离；a为通海口的直径，m；λ为声波波长，m；d为通海口的几何中心与离水面的距离，m。

22、按上述方案，在步骤四中，所述通海口的几何中心与水面的距离d满足5a<d<0.5h，其中h为通海口位置处的总水深，m；a为通海口的直径，m。

23、按上述方案，在步骤四中，所述导流管的长度大于10r；r为测点与通海口之间的距离，m。

24、本发明的有益效果为：本发明提出的分离通海管口流噪声直接辐射分量的测试方法，能够排除第一声通道和第二声通道的振动声辐射干扰，通过后期的数据处理，分离出通海口流噪声直接辐射能量，测试结果准确，为通海系统流噪声控制措施声学效果的有效评估提供技术支撑。

技术特征：

1.一种通海管口流噪声直接辐射分量测试系统，其特征在于，包括测试台架、进口管道和水听器，

2.如权利要求1所述的通海管口流噪声直接辐射分量测试系统，其特征在于，所述立体支撑结构包括立体支架和安装平台，安装平台设于立体支架的顶部；所述立体支架整体呈下大上下的梯形结构，其包括立杆、横杆和加强杆，立杆的下端固定于湖泊底部，相邻两根立杆的上端通过横杆相连；相邻两根立杆的中部通过若干倾斜的加强杆相连。

3.如权利要求2所述的通海管口流噪声直接辐射分量测试系统，其特征在于，所述立杆、横杆和加强杆均为圆柱构件。

4.一种基于权利要求1～3中任意一项所述测试系统的通海管口流噪声直接辐射分量获取方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

5.如权利要求4所述的通海管口流噪声直接辐射分量测试方法，其特征在于，在步骤五中，lp-fluid的计算公式为：

6.如权利要求4所述的通海管口流噪声直接辐射分量测试方法，其特征在于，在步骤三中，所述导流管位于通海口前方，且二者轴线平行；导流管的口径不小于试验管路管径。

7.如权利要求4所述的通海管口流噪声直接辐射分量测试方法，其特征在于，在步骤三中，所述通海口处的总水深h不低于10m。

8.如权利要求4所述的通海管口流噪声直接辐射分量测试方法，其特征在于，在步骤四中，通海口辐射噪声测点布置在通海口临界距离以外的轴线上，且测点与通海口之间的距离r满足以下关系式：

9.如权利要求4所述的通海管口流噪声直接辐射分量测试方法，其特征在于，在步骤四中，所述通海口的几何中心与水面的距离d满足5a<d<0.5h，其中h为通海口位置处的总水深，m；a为通海口的直径，m。

10.如权利要求5所述的通海管口流噪声直接辐射分量测试方法，其特征在于，流噪声辐射能量占比β的计算公式为：

技术总结
本发明公开了一种通海管口流噪声直接辐射分量测试系统，包括测试台架、进口管道和水听器，所述测试台架包括立体支撑结构、浮筏隔震座和通海泵；所述立体支撑结构的底部固定于湖泊的湖底，所述立体支撑结构的顶部设置浮筏隔震座，浮筏隔震座位于水面上；所述通海泵安装于浮筏隔震座上；所述试验管路的出口与通海泵的入口连接，试验管路的进水口为通海口；所述水声传感器安装在通海口正前方的测点处。本发明还公开了一种通海管口流噪声直接辐射分量测试方法。本发明的有益效果为：本发明提出的分离通海管口流噪声直接辐射分量的测试方法，能够排除第一声通道和第二声通道的振动声辐射干扰，通过后期的数据处理，分离出通海口流噪声直接辐射能量。

技术研发人员：仲继泽,邱昌林,杜堃,魏鹏,谢康迪
受保护的技术使用者：中国舰船研究设计中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15