潜艇振动与噪声控制技术的最新研究进展

    为了发挥潜艇的最大作战效能，其隐身能力显得尤为重要。要最大限度地实现潜艇隐身能力，应尽量减少其传播到水中的噪声。此外，它还要尽可能的避免被主动声纳所探测到，主动声呐的主要原理是声呐发出声探测信号到舰艇上，并能接受反射的信号从而确定目标舰艇的位置。声隐身技术目前是世界各国的研究热点，在国防领域有广阔的应用前景。一个最近发展起来的振动控制技术采用混沌隔振的方法，使用非线性隔离器来对由机械产生的噪音减振，能导致辐射噪音的降低。

    噪声和振动控制的另一个目的是降低艇体内的辐射噪声，提供一个舒适的工作环境从而减少人员的疲劳，减少机械零件的损耗，改善潜艇可靠性和降低维修费用。本文就这些常规的和新兴的振动与噪声控制技术做一综述。

    1 背 景

    1 .1 潜艇的噪声和振动的来源

    潜艇有很多的噪音和振动源，为了保证潜艇的隐形能力，其噪音和振动的幅度必须控制。潜艇甲板上的振动和噪声源包括发动机排气噪声，辅助机械振动噪声，柴油发动机噪声，发电机和驱动电机噪声，螺旋桨以及船体外体的流动噪声等。其他噪声源包括流体在管道引起的振动噪声，弓帽门开合、拖曳声呐打开噪声及其回收所承担的压力脉冲噪声等。

    常规潜艇的柴油发动机的功率超过1兆瓦特，通常甲板上会产生最大的振动和噪声。在声学上隐蔽这样一个大的声学和振动源是一项巨大的挑战。目前，人们已经采用了许多技术来隐蔽发动机的声学特征。

    1.2 控制理念

    噪声和振动控制问题通常是作为一个整体来分析，包括噪声和振动源，传输路径和接收器。在一般情况下，如果首先能将噪音或振动源最小化，那么就没有必要通过优化系统来解决问题。一些噪音和振动控制方法使用振动隔离器或消音器来改善传输路径，以防止噪音和振动传播到接受器。在少数情况下，可以重新定位接收器以减轻感知区域。通常的控制技术包括转换噪声来源和控制噪声传输路径。

    下文主要通过振动控制和噪音控制两个部分来展开综述，这两大部分进一步细分为主动和被动控制技术。

    2 振动控制

    2.1 简介

    振动控制方法主要涉及通过安装被动控制系统，被动适应性系统或主动隔振系统来改变传输路径。

    控制由柴油发动机产生的振动源的方法是使用一个有良好平衡能力的发动机（如V8引擎配置[1]），另一个方法是使用先进的电子柴油喷射系统[2]，不断调整燃料的使用量和传递时间，如Wärtsilä系统，从而用来减少由船用柴油发动机所产生的振动。