[發明專利]燃料動力無人潛器的振動與自噪聲監測系統

有效

• 申請號: 201210364121.5
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102879078A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 宋雯婧;苗建明;張鶯;師子鋒;劉來華
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一〇研究所
• 主分類號: G01H3/00
• 分類號: G01H3/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕;付雷杰

技術領域

發明涉及一種用于監測水下無人潛器自身工作狀態的系統，具體涉及一種燃料動力無人潛器振動與自噪聲監測系統。

背景技術

采用燃料動力推進的無人潛器是水下航行器的一個重要發展方向，它工作時類似于通氣管航行狀態下的常規潛艇，內燃機由頂端探出水面的通氣管所提供的空氣助燃工作。由于某些特殊應用領域內的水下無人潛器對自身的隱身性能有相應的要求，而且要考慮自身輻射噪聲對所搭載的聲學設備造成的干擾影響，這就需要對無人潛器水下航行時的振動與自噪聲進行記錄監測，為無人潛器總體結構設計與優化改進提供參考材料。此外，螺旋槳“空化”現象對推進系統的危害已經逐漸為大家所知，而由于螺旋槳槳葉達到空化臨界轉速時，其噪聲聲級會明顯的增高，因此可以利用噪聲監測裝置對無人潛器螺旋槳工作狀態進行監測與分析研究。

水下潛器的噪聲水平是衡量其隱蔽性能的重要指標，對于采用燃料動力推進的水下潛器而言，其自噪聲通常認為主要由以下噪聲源組成：水下潛器的發動機、傳動裝置等機械在運動過程中產生振動，通過底座傳遞到潛器殼體，引起殼體振動而向水介質中輻射噪聲聲波；螺旋槳在水介質中的空化噪聲、螺旋槳旋轉和槳葉振動產生的噪聲；還有流噪聲以及水流作用于潛器空腔、板和加強筋引起共振產生的水動力噪聲。因此監測水下潛器的自噪聲與振動情況，能夠查找潛器主要噪聲源，為通過減振降噪設計提高隱身性能提供參考數據，避免對自身搭載的水聲設備造成干擾，同時還能對潛器航行時的工作狀態進行監測。

應用于水下無人潛器的振動與自噪聲監測設備不同于其它載人潛器上采用的常規設備，若將數據記錄設備安裝于潛器儀器艙內，不便于人工進行直接操作與干預，也不便于實時觀察所測得的數據；且無人潛器內部的安裝空間有限，數據記錄設備體積與重量受到相應的限制，不便系統升級改進與存儲容量的擴展。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種燃料動力無人潛器的振動與自噪聲監測系統，能夠實時對無人潛器水下航行時的振動與自噪聲進行監測記錄，以便在系統工作出現異常情況及時進行人工干預。

本發明的燃料動力無人潛器振動與自噪聲監測系統包括無線通信模塊、信號調理板、水聽器、水聽器適配安裝座、電源模塊、過艙電纜、三軸加速度計和多通道數據采集記錄儀。其中無線通信模塊包括通信天線、水下發射機和通信接收機。所述通信接收機和多通道數據采集記錄儀均位于岸上。

其連接關系為：所述通信天線安裝在水下無人潛器通氣管頂部，水下發射機安裝在水下無人潛器殼體的內表面，水下發射機通過通信天線與岸上的通信接收機通信。水聽器通過水聽器適配安裝座安裝在水下無人潛器靠近螺旋槳的尾部殼體的外表面上。三軸加速度計、信號調理板和電源模塊均安裝在水下無人潛器殼體的內表面。水聽器通過過艙電纜與信號調理板連接。三軸加速度計通過電纜與信號調理板連接，水下發射機通過電纜與信號調理板連接。通信接收機與多通道數據采集記錄儀連接。電源模塊分別與信號調理板和水下發射機連接。

所述無人潛器的動力系統通過電源模塊為信號調理板和水下發射機供電，電源模塊由中頻發電機、整流穩壓器以及電源濾波器構成，電源模塊中的中頻發電機與無人潛器的推進器傳動系統相連，利用無人潛器內燃機提供的動力轉化產生的電能為信號調理電路板與水下發射機供電。

所述水聽器用于監測無人潛器的自噪聲信號，并將接收到的自噪聲信號轉變為電信號輸出給信號調理電路板。

所述三軸加速度計用于監測無人潛器在其各軸方向上的振動信號，并將測得的三組振動信號轉變為電信號輸出給信號調理電路板。

所述信號調理電路板對接收到的自噪聲信號和三組振動信號分別進行阻抗匹配與放大、抗混疊濾波處理。

所述水下發射機對信號調理電路板處理后的自噪聲信號和三組振動信號同時采樣，并將采集到的信號調制后通過通信天線發送給通信接收機。

所述通信接收機接收通信天線發送的經水下發射機調制后的自噪聲信號和三組振動信號，并將接收到的信號解調后，輸出給多通道數據采集記錄儀。

有益效果：

（1）考慮到燃料動力無人潛器的通氣管工作時有部分在水面以上，本發明將通信天線安裝在上面，利用無線通信設備把測量數據傳輸到岸上的記錄設備。

（2）本發明針對燃料動力推進的無人潛器結構特點，采用無線通信模塊將加速度計、水聽器采集到的潛器水下航行時的振動與自噪聲信號傳輸到岸上數據記錄設備，減小潛器內部所占用的安裝空間，達到能夠實時觀察監測數據，提高監測系統數據記錄容量的可擴展性，并同時達到調試方便、使用簡單的效果。

附圖說明