舰船基座结构连接形式声学设计应用研究

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文舰船基座结构连接形式声学设计应用研究姓名：康逢辉申请学位级别：硕士专业：舰船与海洋结构物设计制造指导教师：姚熊亮201103 摘要舰船的隐身性是一项至关重要的性能指标，对潜艇而言尤为重要。潜艇、鱼雷等各种水下航行器的典型舱段结构形式为有限长加筋双层圆柱壳结构。在潜艇结构中，其内部机械设备一般都安装在一定的基座上，壳体内部基座相当于各种连接结构的串联和并联，当设备激励基座面板振动时，振动波就会沿着这些连接结构将振动能量传递至其他结构，从而导致艇体结构发生振动，进而向海洋中辐射噪声。因此研究壳内基座结构对潜艇的减振降噪具有很现实的意义。当定常结构发

2、生突变�柿俊⒏斩鹊�，结构阻抗也会随着结构的改变而发生变化，导致结构之间阻抗失配，使得振动波在突变截面处发生发射和透射，通过降低振动波传递效率，阻隔振动波能量向下游结构传递，从而达到减振降噪的目的。本文首先采用波动理论，分析结构突变时波型转换、阻抗失配等现象，分析了几种典型连接形式的组合振动波的传递特性，讨论了不同连接形式结构的反射和透射效率系数，为数值仿真和实验研究提供了理论基础。进而采用有限元／边界元��／��耦合法首先分析了低频段时有、无基座对双层圆柱壳振动声辐射的影响，然后根据第二章波动理论，设计高传递损失基座，即将原针对中频段时��疊�和统计能量分析法���牟

3、蛔悖�疚牟捎肍�甋�混合方法研究了双层圆柱壳中高频段振动声辐射特性，同时验证了所设计的高传递损失基座在中高频段时的减振降噪效果。最后根据实艇舱段进行模型实验，将两种基座形式分别置于壳内左右舷，通过实验将实验结果与数值仿真结果进行对比分析，验证数值仿真方法研究的准确性，从而为下一步数值仿真提供指导。关键词：波动理论；双层圆柱壳；基座结构；典型连接结构；减振降噪 舰船基唪结构连接形式声学设计应用研究�������������������������������������������������������琹��������������������������������甌

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5、���������籗���������籚���� ��课题研究的目的及意义在流体介质水中，声波是至今为止唯一可以被远距离有效探测的目标信号，随着水下声对抗技术的不断进步和发展，声纳设备对水下目标的识别和跟踪能力都大大加强，因此水下噪声对舰船的生命安全构成了较大的威胁，对于潜艇来说水下噪声更是致命的，降低水下舰船噪声不仅可以提高舰船自身的隐蔽性，还能增大自身水声设备的作用距离，同时还可以降低敌方制导兵器的命中概率，从而间接提高舰船的生存能力。对于潜艇来说，当其在服役期间，耐压壳体除受到静水压力作用外，还会受到各种动载荷的作用，如各种动力机械工作时产生的不平衡力和力矩、螺旋

6、桨工作时产生的脉动推力和扭矩、水动力脉动压力、发射导弹和鱼雷武器时产生的瞬态冲击力以及遭受敌方攻击时火箭、深水炸弹的爆炸冲击波等等。当耐压壳体及轻外壳在受到各种不平衡力或力矩时，会产生各种形式的振动，从而不可避免的向水中辐射噪声，它是影响潜艇隐蔽性的最主要因素。因此，世界各国海军潜艇技术的发展基本趋势和主要目标之一就是维持和不断提高潜艇的隐蔽性，即降低潜艇噪声。就噪声传递途径而言，机械噪声可以分为两大类：即：沿空气路径传递的空气噪声和沿弹性结构传递的结构噪声。空气噪声的特点是沿空气途径仅以压缩波的形式进行能量传递，其抑制手段主要是在其传递途径中设置分隔墙板，从而抑制能量

7、的传递��。而在弹性结构中，结构不仅能产生体积形变，还能产生切形变等，于是结构噪声的传递形式则较为复杂，不仅包括压缩波�莶�，同时还存在弯曲波和剪切波，甚至还存在表面波，结构噪声的主要抑制手段则是采用隔振和阻波办法⋯引。隔振即采用隔振设备降低机械设备振动向基座的传递；阻波就是在阻隔振动波向其他结构传递。潜艇结构由耐压壳结构、轻外壳结构、舷间结构和壳内结构等构成，当振动波在结连接、角形连接、�瘟�印⑹�中瘟�拥�和加强筋等，这些自然障碍将对振动波的和传递，利用隔声构件阻挡或隔离振动传递途径，进行结构的振动噪声分析和结构声学设计，进而控制和降