拖曳声纳阵隔振模块性能实验分析

　　引　　言

　　拖曳线列阵声纳具有远离拖船、噪声低、可变深、可充分利用水文条件以及孔径不受限制等优点,在现代反潜、海洋水文和资源勘探测量中,得到了越来越广泛的应用和发展。但是拖曳线列阵声纳在探测远距离信号或弱信号时,对探测效果起重大制约因素的是流噪声。因此抑制拖线阵声呐流噪声,就成了提高拖线阵声呐性能的关键因素。在声阵模块前、后插入性能优良的隔振模块,尽可能衰减振动,是抑制流噪声的有效途径。在对若干样模块所做的拖曳自噪声测量中,发现由质量、弹簧、粘弹性阻尼系统构成的隔振模块,具有良好的隔振性能,声阵样模块装了隔振模块样模块后,在拖速为3m/s时可使声阵的自噪声降低5—10dB[1]。目前对隔振模块的性能已进行了初步的研究[1-4]。徐亮等(1996)[5]将隔振模块视为具有链状结构的多自由度系统,用传递矩阵法计算了隔振模块隔振量。汪鸿振等(1999)[6]对不同拖速下拖缆的振动固有频率和模态进行了计算。本文对隔振模块在不同的组合长度、不同的拉力状态与不同激振加速度情况下的隔振量进行了实际测量,对影响试验结果的若干问题进行了讨论,并对实验结果进行了分析。

　　1　测试系统及方法

　　测试系统由隔振模块、激振装置和测量分析系统三部分组成。激振系统包括BK1047信号发生器、BK2707功率放大器和BK4808激振器。测量分析系统由BK4384加速度传感器、BK2635电荷放大器、TEAC XR-50C磁带记录机以及小野CF-410频谱分析仪等组成,如图1所示。隔振模块由护套、尼龙绳、隔振组件、填充剂等组成[1]。

　　由于拖曳线列阵在水中呈零浮力,故在拖船作直航拖曳运动时它在水中呈一条水平直线。对于首隔振模块,其所受到的力有:拖缆的拉力;首隔振模块后各模块对它的拉力,大小等于首隔振模块后各模块所受到的流体阻力之和;首隔振模块自身所受的流体阻力,它是一个沿模块轴向分布的分布力。以上各力大小均与拖曳速度有关。拖曳线列阵作匀速直线运动时,只要已知其运动速度就可求得隔振模块所受的各个轴向力,它们都是常量[4]。为了模拟隔振模块在实际工作过程中的受力状态,隔振模块由两端拉紧后水平置于水下30厘米处,两端分别与弹簧连接,再通过Kevlar绳与位于水池近端与远端的固定架相连。输出端串接的弹簧刚度为37.42KN/m。输入端串接的弹簧刚度为20.21KN/m,其通过Kevlar绳及轴套以加载方式与置于水池近端的砝码相连。砝码的重量分别为75kg和150kg。这样可使得激振时隔振模块所受到的拉力不致发生变化。激振器通过激振杆装置将不同频率以及不同幅值的激励施加在隔振模块的输入端。安装于隔振模块的输入端和输出端的两个加速度传感器分别检测激励与响应信号。