[發明專利]基于自由上浮方式的大尺度模型水動力噪聲測量方法

在審

• 申請號: 202110391468.8
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113063562A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 杜特專;王永九;王一偉;黃仁芳;王靜竹;支玉昌;岳杰順
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01H3/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

1.基于自由上浮方式的大尺度模型水動力噪聲測量方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

(1)針對設計外型開展水動力分析，為模型的配重設計提供參考；

(2)計算上浮加速時間和最小深度需求；

(3)布置水聽器和釋放裝置，并開展試驗。

2.根據權利要求1所述基于自由上浮方式的大尺度模型水動力噪聲測量方法，其特征在于，所述步驟(1)中的所述水動力分析如下：通過數值模擬得到試驗平臺在上浮過程中的阻力，

其中：B代表上浮過程中所受浮力；G代表模型所受的重力；ρ代表上浮液體的密度；v代表上浮速度；S代表模型的等效面積；C_x代表阻力系數；

根據上式計算得到給定巡航速度下的模型總重量。

3.根據權利要求1所述基于自由上浮方式的大尺度模型水動力噪聲測量方法，其特征在于，所述步驟(2)中根據上浮運動數學模型進行計算得到在上浮過程中速度與運動時間的曲線關系圖：

其中：B代表上浮過程中所受浮力；G代表模型所受的重力；ρ代表上浮液體的密度；h代表上浮深度；v代表上浮速度；S代表模型的等效面積；C_x代表阻力系數；m代表模型的質量；λ₁₁代表附加質量；

當速度達到穩定時所需時間即為最小加速時間；通過計算加速階段以及勻速階段的速度曲線與時間軸所圍面積大小，即可得到所需最小深度。

4.根據權利要求1所述基于自由上浮方式的大尺度模型水動力噪聲測量方法，其特征在于，通過步驟(1)和步驟(2)獲得模型的配重要求和穩定航行段的位置，所述步驟(3)中根據步驟(1)和步驟(2)得到的結果在穩定航行段近處布置水聽器測量水動力遠場噪聲；而近場噪聲將水聽器直接布置在航行體表面來獲得，同時將釋放裝置和航行體一起布置在水底，靜置兩個小時后開始試驗。

5.根據權利要求1-4任意一項所述基于自由上浮方式的大尺度模型水動力噪聲測量方法，其特征在于，所述模型上設置有穩定尾翼或者柔性纜繩，控制模型下沉過程的穩定性；所述模型上還設置有解脫機構，解脫機構包括平臺、纜繩、電磁鐵和壓載重塊，

所述平臺通過纜繩連接電磁鐵，電磁鐵電源通過岸上開關控制；

平臺初始化時，打開電磁鐵電源，控制電磁鐵與模型底部平面吸合；

通過卷揚機將壓載重塊沉入水中，壓載重塊通過纜繩將平臺拖入水底，在測試系統準備完成后，關閉電磁鐵電源，平臺與壓載重塊分離，在正浮力作用下加速上浮，達到平衡速度后，勻速上浮。

6.根據權利要求1-4任意一項所述基于自由上浮方式的大尺度模型水動力噪聲測量方法，其特征在于，還設置有遠場噪聲測量系統，包括測量浮標，所述測量浮標由重塊和浮球組成，重塊和浮球之間通過纜繩連接，在纜繩上安裝1組水聽器，水聽器通過電纜與船上的采集系統連接，從平臺分離時刻開始測量并記錄。

7.根據權利要求6所述基于自由上浮方式的大尺度模型水動力噪聲測量方法，其特征在于，所述纜繩下端和纜繩收放裝置17相連，在收放裝置上安裝測力傳感器；纜繩上端和浮球相連；在纜繩上安裝數個噪聲測量記錄系統，所述噪聲測量記錄系統由水聽器、導線、保護套以及吸附濾網構成，其中保護套由橡膠材料制成，每個保護套和纜繩之間通過鋼釘連接，鋼釘穿過保護套并從纜繩中間穿過，所述水聽器固定放置在保護套卡槽中，水聽器和保護套的內壁之間增設吸附濾網。

8.根據權利要求7所述基于自由上浮方式的大尺度模型水動力噪聲測量方法，其特征在于，所述浮球由兩個半球組成，兩個半球直徑相同，并通過焊接形成一個完整的球體，浮球的中心設置為空腔結構。

9.根據權利要求7所述基于自由上浮方式的大尺度模型水動力噪聲測量方法，其特征在于，所述保護套采用橡膠材質制成，保護套設置為橫向筒體和縱向筒體呈垂直交接形成T形筒體結構，橫向筒體的內壁與水聽器的外型相互適配設置有卡槽，所述水聽器固定嵌設在保護套的橫向筒體的卡槽中。

10.根據權利要求1-4任意一項所述基于自由上浮方式的大尺度模型水動力噪聲測量方法，其特征在于，還設置有內置噪聲測量系統，包括水聽器、模擬前端采集板和控制記錄板，

所述水聽器通過打孔嵌入，頭部表面由有機玻璃材料覆蓋，水聽器在模型的前、中、后各選擇一處安裝位置進行安裝，通過水聽器分別測量轉捩噪聲、輻射噪聲和尾部附件繞流噪聲；

所述模擬前端采集板設置帶通濾波器，通過濾波器濾除低頻和高頻噪聲；還設置前級放大器，模擬前端采集板輸入信號利用連接器，并與控制記錄板通過板到板排插直接堆疊連接在一起；

所述內置噪聲測量系統引出一個回路，采用軟電線延長，固定到電磁鐵模塊上；當電磁鐵斷電分離時，模型扯斷回路，內置噪聲測量系統啟動測量與記錄。