CN107097919B - 一种适用于泵喷推进潜艇的微气泡降噪装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适用于泵喷推进潜艇的微气泡降噪装置，包括设置在艇体尾部的桨轴、安装在桨轴上的螺旋桨、通过中空的连接支架与艇体连接的导管，艇体内设置有空压机、与空压机连接的储气罐，储气罐出口通过供气管路依次连接有可调高压阀、一级单向阀，供气管路的末端分成两个支路管路，两个支路管路分别穿过连接支架和导管并截止于导管尾缘，每个支路管路上还设置有二级单向气阀，导管尾缘的端面设置有三圈气孔阵，且每圈气孔阵的通孔均是沿着导管的周向等间距设置，艇体内的废气经由空压机抽入至储气罐内，并依次通过储气罐的出口、供气管路、两个支路管路从导管尾缘的气孔阵高速喷出。本发明适用于采用泵喷推进方式的潜艇尾迹改变与降噪。

Description

一种适用于泵喷推进潜艇的微气泡降噪装置
技术领域
本发明涉及一种降噪装置，尤其涉及一种适用于泵喷推进潜艇的微气泡降噪装置。
背景技术
随着工业和技术水平的提升，泵喷推进方式在新型潜艇上面的应用越来越多，国内潜艇的噪声水平与西方发达国家相比仍然存在较大差距，国产潜艇采用泵喷推进方式势在必行。潜艇的尾迹特征和辐射噪声水平对于提高潜艇的战场生存力至关重要，降低舰艇水下辐射噪声已为各国海军高度重视。针对泵喷推进方式特点进行相应的装备设计以降低潜艇泵喷推进系统的辐射噪声水平有助于提升潜艇的隐身性能。综合考虑目前亟待解决的问题，提出这一适用于泵喷推进潜艇的微气泡降噪装置的设计方案。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种适用于泵喷推进潜艇的微气泡降噪装置。
本发明的目的是这样实现的：包括设置在艇体尾部的桨轴、安装在桨轴上的螺旋桨、通过中空的连接支架与艇体连接的中空的泵喷导管，泵喷导管的尾缘端面设置有三圈气孔阵，且每圈气孔阵的通孔均是沿着泵喷导管尾缘端面的周向等间距设置，所述艇体内还设置有空压机和与空压机连接的储气罐，储气罐的出口通过供气管路依次连接有可调高压阀、一级单向气阀，供气管路的末端分成两个支路管路，两个支路管路分别穿过连接支架和泵喷导管并截止于泵喷导管尾缘，每个支路管路上还设置有二级单向气阀，艇体内的废气经由空压机抽入至储气罐内、并依次通过储气罐的出口、供气管路、两个支路管路从泵喷导管尾缘的气孔阵高速喷出。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.可调高压阀和一级单向气阀之间的管路上还设置有压力表。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明涉及的是一种适用于泵喷推进潜艇的微气泡降噪装置，主要包括空压机、供气管路、单向气阀和泵喷导管气孔阵。潜艇内部产生的废气输入空气压缩机，空压机增压并输出恒流稳压的高压空气，经由供气管路和单向气阀，从泵喷导管尾缘处气孔阵中释放微气泡，覆盖潜艇尾流特性，并降低潜艇泵喷推进系统的辐射噪声。连续分布的离散微气泡群构成水下气幕，推进系统辐射声波由单一介质中传播变为在气液混合介质中的传播，水下气幕对辐射声波产生很大的共振吸收和散射，传播介质的改变导致潜艇尾迹中声学传播特性也被改变。本发明适用于采用泵喷推进方式的潜艇。本发明能够明显的改变潜艇尾流的流场特性，降低泵喷推进系统的水下辐射噪声并改变噪声的频谱特性，降低潜艇的可识别度，提高潜艇的隐身性能和战时的生存能力。
附图说明
图1是本发明的适用于泵喷推进潜艇的微气泡降噪装置的工作效果图；
图2是本发明的适用于泵喷推进潜艇的微气泡降噪装置的导管桨细节图；
图3是本发明的适用于泵喷推进潜艇的微气泡降噪装置的噪声消减效果图；
图4是本发明的适用于泵喷推进潜艇的微气泡降噪装置的供气管路结构图；
图中：1.艇体，2.泵喷导管，3.连接支架，4.桨轴，5.螺旋桨，6.气孔阵，7.储气罐，8.供气管道，9.可调高压阀，10.压力表，11.一级单向气阀；12.二级单向气阀，13.气液混合带。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
结合图1至图4，本发明的一种适用于泵喷推进潜艇的微气泡降噪装置，主要包括泵喷推进系统、空压机、供气管路、单向气阀和泵喷导管气孔阵。其中泵喷推进系统包括艇体1、泵喷导管2、连接支架3、桨轴4和螺旋桨5，导管的尾缘为气孔阵6，空压机和供气管路包括储气罐7、供气管道8、可调高压阀9和压力表10等主要部件，单向气阀包括一级单向气阀11和二级单向气阀12。泵喷导管的尾缘处布置密集的孔阵，可以产生大量微气泡，从而形成具有一定厚度的气液混合带包裹潜艇尾流。空压机给气体加压从导管尾缘高速喷出，单向气阀有助于解决潜艇高压工作环境造成的气液回流问题。供气管路从艇体与泵喷导管的连接支架内部进入导管，不会改变泵喷推进系统的表面形状和性能。供气管路末端分为两个分支，艇内废气经由空压机和供气管路从泵喷导管尾缘的气孔阵高速喷出，保证水下气液混合带的均匀性。
考虑水中气液混合带对声波传播速度的作用及气泡共振给声传播带来的衰减，得到气泡为球形、半径R>0.15mm、分布均匀的水中气幕的声传播衰减公式为
式中Cou为气幕层内声波的传播速度；Cw为水的声传播速度，f为声波的频率。
其中：f0是气泡的共振频率，δ是气泡的阻尼常数，α为气幕层中空气所占的体积比例。
其中：ρ是气幕层内二相物的密度，Pw是气泡周围水的压力，ν是空气的绝热指数。
参照图4，打开空气压缩机，将潜艇内部废气抽入储气罐7，然后打开可调高压阀9，并同时观察压力表10，以达到所需的微气泡压力。随即气体在供气管道6和一级单向气阀11进行单向传输，气体经过分流后通过二级单向气阀12从泵喷导管连接支架3内部进入泵喷导管2内，泵喷系统的表面形状和工作性能不会改变。最后从导管桨尾缘的气孔阵6高速喷出，克服潜艇外部环境压力从而保证水下气液混合带13正常产生。
参照图1、2、3，废气经由两个分流管道从导管桨尾缘处的三圈密集的气孔阵4放出，可以产生大量微气泡，从而形成具有一定厚度的气液混合带。当噪声穿透气液混合带时，除产生反射和折射外，还会引起气泡共振而产生散射和吸收，从而改变泵喷推进系统尾流特征，并将尾流辐射噪声消减。

Claims (2)

1.一种适用于泵喷推进潜艇的微气泡降噪装置，其特征在于：包括设置在艇体尾部的桨轴、安装在桨轴上的螺旋桨、通过中空的连接支架与艇体连接的中空的泵喷导管，泵喷导管的尾缘端面设置有三圈气孔阵，且每圈气孔阵的通孔均是沿着泵喷导管尾缘端面的周向等间距设置，所述艇体内还设置有空压机和与空压机连接的储气罐，储气罐的出口通过供气管路依次连接有可调高压阀、一级单向气阀，供气管路的末端分成两个支路管路，两个支路管路分别穿过连接支架和泵喷导管并截止于泵喷导管尾缘，每个支路管路上还设置有二级单向气阀，艇体内的废气经由空压机抽入至储气罐内、并依次通过储气罐的出口、供气管路、两个支路管路从泵喷导管尾缘的气孔阵高速喷出。
2.根据权利要求1所述的一种适用于泵喷推进潜艇的微气泡降噪装置，其特征在于：可调高压阀和一级单向气阀之间的管路上还设置有压力表。
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