舰船基座结构连接形式声学设计应用研究

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。
　　 当定常结构发生突变(质量、刚度等),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板结构中(主要包括线性、“L”形、“T”形、“十”形、“(√)”形、“()”形等典型连接结构)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(FEM/BEM)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,即将原来的“T”形连接基座改为“()’形连接基座,并采用数值方法验证了低频段时的减振降噪效果。
　　 针对中频段时FEM/BEM和统计能量分析法(SEA)的不足,本文采用FE-SEA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,通过实验对比,得到当基座连接形式由“T”形连接改为“()”形连接后的典型测点处的减振效果。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。