CN111169608B - 一种用于船舶水下辐射噪声测量的海上船坞 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种用于船舶水下辐射噪声测量的海上船坞。包括坞壳和坞门，所述的坞壳为双层箱式结构、横截面为凹字形，坞壳基座入海底、顶部高于海面，坞壳的内外层均为隔声板、内外层之间支架支撑，坞壳的内外层之间为空气层，所述的坞门为在船坞首尾的中部向内侧开口延伸的半圆柱形导流口。本发明从声学角度入手设计的船舶水下辐射噪声测量船坞，在结构上充分考虑隔声性能和水流疏导能力，保证具备必要的刚度和稳定性，并提供足够的船舶正常运作空间，为船舶设计、建造及通航提供了声学诊断和评价的大型测试平台。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种海上船坞，具体地说是一种用于船舶水下辐射噪声测量的海上船坞。
背景技术
船坞是修造船用的坞式建筑物，常见于造船厂或修船厂区内。常见的干船坞的基本组成包括坞口、坞室和坞首三部分，在设计和施工上仅从结构尺度和强度等建筑工程方面考虑，建筑构造多为下挖水池，壁面为钢筋混凝土结构，立方体形状，横断面为凹字形结构，有可开启坞口用于船舶进出坞室。这种干船坞构造上为通用型，在设计技术上没有差异，只是在尺度和强度上根据船厂工程需要有所不同，在功能上也仅作为船舶的建造和维修的工作场地。近些年来，随着舰船对其自身减振降噪方向的声学要求、民船航行辐射噪声对海洋生物的生存影响等方面对船舶的辐射噪声测试越来越受到关注。这就促使船舶设计和建造单位，迫切的需要寻求一种具备船舶声学测试功能的新型海上船坞。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于船舶低频辐射噪声测量的用于船舶水下辐射噪声测量的海上船坞。
本发明的目的是这样实现的：包括坞壳和坞门，所述的坞壳为双层箱式结构、横截面为凹字形，坞壳基座入海底、顶部高于海面，坞壳的内外层均为隔声板、内外层之间支架支撑，坞壳的内外层之间为空气层，所述的坞门为在船坞首尾的中部向内侧开口延伸的半圆柱形导流口。
本发明还可以包括：
1.所述的支架为桥式支架，所述的桥式支架为工字钢或者是混凝土墩支撑构件。
2.坞壳四角设有系缆桩。
3.坞门的竖直方向长度H不小于船舶吃水深度h，不大于船舶吃水深度h的1.5倍；坞门的横向宽度D不小于船舶宽度d，不大于船舶宽度d的2倍；坞门的延伸至坞内的纵向长度L为2H。
本发明的设计应用于船舶水下辐射噪声测量，在设计上充分利用声波传播理论、隔声规律和水下声场理论，并兼顾螺旋桨导流处理，充分模拟船舶正常航行条件，船舶水下辐射噪声测量的新型船坞。本发明的海上船坞在噪声测量方法上依托水下复杂声源辐射声功率的混响法测量理论，涉及的船坞结构和测试安装都是对标与混响法测量理论而开展的。本发明的海上船坞在结构上增强了形状尺度和构造要求，在建材上增加了声学设计要求，在模拟船舶航行的水动力循环系统进行考量。综合以上三点考虑的船舶水下辐射噪声测量海上船坞将具备船舶在设计过程中的辐射噪声测量与评价、辐射噪声源的识别和诊断、船舶声隐身效果的评价，成为船舶声学设计单位的声学实验室、船舶建造单位的声学工作车间。
本发明的有益效果：本发明的新型海上船坞用于船舶水下辐射噪声的测量。在船舶水下辐射噪声测量方面，船坞形状和双层坞壳结构设计拥有优异的声学测量环境，具备测量的低频、高精度的特点；双层坞壳结构设计在结构强度上保证了必要的刚度和稳定性；坞门设计实现船舶航行水动力条件，具备水动力噪声测量能力；本发明船坞的建造亦适用于传统船坞的改造，从而降低建造成本、节省资源。
本发明的有益效果还在于：新型海上船坞在水体循环上与外界连通，在声学上封闭的设计，为首次提出。
所述的双层坞壳结构内可采用隔声板，以增强隔声效果。船坞壁面的反射系数将优于0.8。
所述的双层坞壳之间的桥式支架在保证支撑强度的情况下，支架的横断面越小对隔声效果越有益。
所述的双层坞壳之外层坞壳为地基结构建筑，包含了系缆桩，稳定的供电系统等。
船坞建造地远离航道、附近无重型机械或测试期间机械设备可驶离或停工。确保在船坞测试期间无外界干扰源工作。
本发明的船舶水下辐射噪声测量船坞适用于大、中、小型船舶的低、中、高频辐射噪声测量，特别是适用于船舶低频辐射噪声测量。
附图说明
图1本发明一种用于船舶水下辐射噪声测量的海上船坞示意图。
图2本发明整体结构示意图。
图3本发明实施例整体结构示意图。
图4本发明实施例俯视图。
图5本发明一种改造结构示意图。
具体实施方式
下面举例对本发明做更详细的描述。
结合图1，一种用于船舶水下辐射噪声测量的船坞包括：双层凹形坞壳1、坞门2。
结合图2，所述的双层坞壳为箱式结构，横截面为凹字形，双层坞壳基座入海底，顶部高于海面。内外层坞壳均为隔声板11，并由桥式支架12作支撑，双层坞壳之间为空气层13。
所述的双层坞壳中的桥式支架可以为工字钢或者是混凝土墩等支撑构件，该桥式支架用于支撑内、外层坞壳，在建筑强度上具备承载能力。所述的双层坞壳四角设有系缆桩14。
所述的坞门为裙口结构，为船坞首尾的中部向内侧开口延伸的半圆柱形导流口。
所述的坞门在船坞的首尾中部，分属21和22。坞门的竖直方向长度H不小于船舶吃水深度h，不大于船舶吃水深度h的1.5倍；横向宽度D不小于船舶宽度d，不大于船舶宽度d的2倍；延伸至坞内的纵向长度L为2H。
所述的坞门设计结构为裙口形状设计作用在于减少声波从坞门侧漏而出，在材料上为隔声材料，本设计隔声效果优于传统钢质坞门。
所述的坞门在应用上为船舶进出船坞，在声学测量中还具备螺旋桨运行时所形成的尾流由船坞尾部坞门21流出，来流船坞首部坞门22流入，构成坞内外的水流循环，用于释放尾流形成的流场压力；形成稳定的伴流场。此操作设计在在最大程度上模拟了船舶航行水动力工况。
本实施例的船坞体积为80万立方米，船坞内部尺度为200m×100m×40m，立方体结构，四周墙体和坞底均为隔声板；坞门的裙口结构将船坞内侧与外界水域连接。两层坞壳之间的宽度为1.5m。
本实施例中双层坞壳结构，如图2所示，具体为：外层坞壳直接与地基连接，内层坞壳则由混凝土桥式支撑，在内层坞壳和外层坞壳上各敷设一层隔声材料，隔声材料厚度为0.5m，空气层厚度为2m，双层坞壳的声反射系数不小于0.8。
本实施例的坞门具体特征为：降低声波泄露，为了在水池中开展实船动桨工况下的动态辐射噪声测量，螺旋桨或推进器会引起水流扰动。建设使水流规则流动形成与实船实际航行相似的伴流场。
本实施例中的坞门设计具体特征为：坞门为半圆弧形，坞门宽度D为20米，坞门水线以下深度H为10米，纵向长度L为20米，其中坞内的长度为15米，完全适应于一般大型船舶。
本发明的船舶水下辐射噪声测量海上船坞，优势是：不占用陆基条件，对座落海域基础要求简单；舰船方便进出船坞便捷、安全系数高；建设工期短、建设成本约为常规船坞的十分之一；不受外场海洋环境影响、测量重复性好。
本实施例的船舶噪声测量频率范围覆盖100Hz-10kHz。若要适应于更低频率测量要求，仅需船坞设计尺寸相应增大，在此不做赘述。
本发明的船舶水下辐射噪声测量的船坞，在实际应用中不仅限于船舶的噪声测量，也可应用于水下潜航器等的噪声测量，例如：鱼雷。具体实施例如图4-5的详细描述如下。
本实施例海上船坞内部尺度为15m×9.3m×6.15m，立方体结构，四周墙体和坞底均为隔声板。两层坞壳间距为0.5m，其中内外层坞壳上敷设的隔声材料厚度为0.1m。坞门设计位置在船坞深度方向的中心位置，坞门为圆形，坞门宽度D(直径)为1m，纵向长度为1m。鱼雷系泊，鱼雷纵向轴线与坞门连线重合。在结构强度和施工优选项上与实施例类似。适用于鱼雷的辐射噪声测量频段在300Hz-10kHz。
本发明的上述两个实施例并非是对本发明实施方式的局限。本发明技术领域的技术人员在工程中可以根据所描述的具体实施例为基础作各种修改、补充和类似的改造和变动，但并不偏离本发明的精神所引申的改造和变动仍属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种用于船舶水下辐射噪声测量的海上船坞，其特征是：包括坞壳和坞门，所述的坞壳为双层箱式结构、横截面为凹字形，坞壳基座入海底、顶部高于海面，坞壳的内外层均为隔声板、内外层之间由支架支撑，坞壳的内外层之间为空气层，所述的坞门为在船坞首尾的中部向内侧开口延伸的半圆柱形导流口。
2.根据权利要求1所述的用于船舶水下辐射噪声测量的海上船坞，其特征是：所述的支架为桥式支架，所述的桥式支架为工字钢或者是混凝土墩支撑构件。
3.根据权利要求1或2所述的用于船舶水下辐射噪声测量的海上船坞，其特征是：坞壳四角设有系缆桩。
4.根据权利要求1或2所述的用于船舶水下辐射噪声测量的海上船坞，其特征是：坞门的竖直方向长度H不小于船舶吃水深度h，不大于船舶吃水深度h的1.5倍；坞门的横向宽度D不小于船舶宽度d，不大于船舶宽度d的2倍；坞门的延伸至坞内的纵向长度L为2H。
5.根据权利要求3所述的用于船舶水下辐射噪声测量的海上船坞，其特征是：坞门的竖直方向长度H不小于船舶吃水深度h，不大于船舶吃水深度h的1.5倍；坞门的横向宽度D不小于船舶宽度d，不大于船舶宽度d的2倍；坞门的延伸至坞内的纵向长度L为2H。
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