CN114018396B - 一种低频水声测量系统及布设方法 - Google Patents

一种低频水声测量系统及布设方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水下辐射噪声测量技术领域，具体涉及一种低频水声测量系统及布设方法。通过在水面漂浮电缆上布设多个间隔非均匀的浮球能够均衡因海浪引起的系统浮力变化，同时降低海面风浪波动干扰；通过采用浮球、阻尼浮体和重物构成正浮力系统，可平衡水面漂浮电缆和悬挂缆绳的重力，使主减振机构保持平稳；通过采用长缆绳、浮体、水听器及末端安装支架组成的二级减振机构，与主减振机构相配合形成双级减振系统，使整个水声测量系统固有频率小于1Hz，进而满足水下辐射噪声1Hz‑9Hz低频线谱测量。

Description

一种低频水声测量系统及布设方法
技术领域
本发明涉及水下辐射噪声测量技术领域，具体涉及一种低频水声测量系统及布设方法。
背景技术
目前我国船舶航行水下辐射噪声测量系统主要用于10Hz以上频率范围的水下辐射噪声测试，比如中国船级社《船舶水下辐射噪声指南》、《GJB 4057-2000舰船噪声测量方法》规定的漂浮式测量系统，其自身的固有振动频率相对较高，根据使用经验，系统频率约为5Hz-8Hz，该频段范围内测量系统受波浪影响，振动干扰大，不满足水下辐射噪声1Hz-9Hz低频线谱测量的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种低频水声测量系统及布设方法，自身固有频率小，受波浪影响小，能满足水下辐射噪声1Hz-9Hz低频线谱测量的要求，布设简单方便。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种低频水声测量系统，包括相连的浮筒1和水面漂浮电缆2，所述浮筒1内设有数据采集器、供电电池和无线数据收发器，其特征在于，所述水声测量系统设有主减振机构和二级减振机构，所述主减振机构和二级减振机构相配合形成双级减振系统；
所述主减振机构由阻尼浮体5、重物6、悬挂缆绳3和浮球4组成，所述重物6通过悬挂缆绳3与水面漂浮电缆2相连，所述悬挂缆绳3中部穿设有阻尼浮体5，所述水面漂浮电缆2深度小于阻尼浮体5的部分设有多个间隔非均匀的浮球4；
所述二级减振机构由长缆绳7、浮体8、水听器9及末端安装支架10组成，所述末端安装支架10通过长缆绳7与悬挂缆绳3下部相连，所述长缆绳7上设有多个间隔均匀的浮体8，所述末端安装支架10上安装有水听器9；
所述水面漂浮电缆2沿着悬挂缆绳3和长缆绳7绕设并与水听器9相连。
进一步的，所述浮球4、阻尼浮体5和重物6构成正浮力系统用于平衡水面漂浮电缆2和悬挂缆绳3的重力。
进一步的，所述设有浮体8的长缆绳7为中性浮力。
进一步的，所述装有水听器9的末端安装支架10为中性浮力。
进一步的，所述水听器9旁设有定位信标，采用超短基线阵列进行水下导航。
进一步的，所述长缆绳7的长度不小于20m。
进一步的，所述阻尼浮体5的布设深度不小于60m且不大于200m。
进一步的，所述末端安装支架10的布设深度不小于100m且不大于200m。
一种低频水声测量系统布设方法，用于布设上述的测量系统，具体包括如下步骤：
S1，在陆上对数据采集器、供电电池、无线数据收发器和水听器进行系统调试；
S2，将所述数据采集器、供电电池、无线数据收发器安装至浮筒中，将水听器安装至末端安装支架上，安装水面漂浮电缆，然后依次组装主减振机构和二级减振机构；
S3，在实验室水池中或依据实际浮力差异在测试海域码头或海上对主减振机构和二级减振机构进行横倾、纵倾、浮力平衡调整；
S4，测量船到达测量海区后，测量船停止并处于漂浮状态；
S5，将二级减振机构的长缆绳、浮体、水听器及末端安装支架抛入海中，顺流漂浮；
S6，将主减振机构的阻尼浮体抛入海中，然后缓慢放下重物，观察阻尼浮体和末端安装支架均达到预设布设深度后，将设有浮球的水面漂浮电缆抛入水中，完成主减振机构的布设；
S7，启动测量船，行驶至距离阻尼浮体100～200m的海区后，利用起吊设备将浮筒吊至水中；
S8，对仪器设备进行系统调试后，开展试验海区水纹环境测量，系统调试正常后，开展船舶水下辐射噪声测量作业。
本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：
1、提供了一种低频水声测量系统，通过在水面漂浮电缆上布设多个间隔非均匀的浮球能够均衡因海浪引起的系统浮力变化，同时降低海面风浪波动干扰；
2、通过采用浮球、阻尼浮体和重物构成正浮力系统，可平衡水面漂浮电缆和悬挂缆绳的重力，使主减振机构保持平稳；
3、通过采用长缆绳、浮体、水听器及末端安装支架组成的二级减振机构，与主减振机构相配合形成双级减振系统，使整个水声测量系统固有频率小于1Hz，进而满足水下辐射噪声1Hz-9Hz低频线谱测量；
4、提供了一种低频水声测量系统布设方法，能够准确稳定的布设水声测量系统，且依赖的工具较少，操作简单方便。
附图说明
图1为本发明低频水声测量系统整体示意图；
图2为本发明低频水声测量系统布设方法流程图。
图中：1、浮筒；2、水面漂浮电缆；3、悬挂缆绳；4、浮球；5、阻尼浮体；6、重物；7、长缆绳；8、浮体；9、水听器；10、末端安装支架。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
一、一种低频水声测量系统
如图1所示，根据本发明实施的一种低频水声测量系统，采用全漂浮式的测试系统，设有主减振机构和二级减振机构相配合形成双级减振系统，使整个水声测量系统固有频率小于1Hz，满足水下辐射噪声1Hz-9Hz低频线谱测量。
其中主减振机构采用阻尼浮体5及浮球4进行减振，二级减振机构采用长缆绳7及浮体8的方案。
所述低频水声测量系统具体结构如下：
1)浮筒及水面漂浮电缆
所述低频水声测量系统设有浮筒1和水面漂浮电缆2，所述浮筒1内设有数据采集器、供电电池和无线数据收发器，所述水面漂浮电缆2与浮筒1内的设备电连接，同时所述水面漂浮电缆2通过不均衡的布置解耦水面风浪波动干扰，降低风浪对主减振机构振动的影响。
2)主减振机构
所述主减振机构由阻尼浮体5、重物6、悬挂缆绳3和浮球4组成，所述重物6通过悬挂缆绳3与水面漂浮电缆2相连，所述悬挂缆绳3中部穿设有阻尼浮体5，所述水面漂浮电缆2深度小于阻尼浮体5的部分设有多个间隔非均匀的浮球4。
所述主减振机构用于悬挂二级减振机构，同时具有减振作用，通过浮球4能够均衡因海浪引起的系统浮力变化，通过阻尼浮体5能够减小主减振机构因海浪引起的上下波动幅度。
所述浮球4、阻尼浮体5和重物6构成正浮力系统用于平衡水面漂浮电缆2和悬挂缆绳3的重力。
所述阻尼浮体5的布设深度不小于60m且不大于200m。
3)二级减振机构
所述二级减振机构由长缆绳7、浮体8、水听器9及末端安装支架10组成，所述末端安装支架10通过长缆绳7与悬挂缆绳3下部相连，所述长缆绳7上设有多个间隔均匀的浮体8，所述末端安装支架10上安装有水听器9。
进一步的，所述设有浮体8的长缆绳7为中性浮力，所述装有水听器9的末端安装支架10为中性浮力，所述水听器9旁设有定位信标，采用超短基线阵列进行水下导航。
更进一步的，所述长缆绳7的长度不小于20m，所述末端安装支架10的布设深度不小于100m且不大于200m。
此外，所述水面漂浮电缆2沿着悬挂缆绳3和长缆绳7绕设并与水听器9相连。
二、一种低频水声测量系统布设方法
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种低频水声测量系统布设方法，用于布设上述的测量系统，具体包括如下步骤：
S1，在陆上对数据采集器、供电电池、无线数据收发器和水听器进行系统调试；
S2，将所述数据采集器、供电电池、无线数据收发器安装至浮筒中，将水听器安装至末端安装支架上，安装水面漂浮电缆，然后依次组装主减振机构和二级减振机构；
S3，在实验室水池中或依据实际浮力差异在测试海域码头或海上对主减振机构和二级减振机构进行横倾、纵倾、浮力平衡调整；
S4，测量船到达测量海区后，测量船停止并处于漂浮状态；
S5，将二级减振机构的长缆绳、浮体、水听器及末端安装支架抛入海中，顺流漂浮；
S6，将主减振机构的阻尼浮体抛入海中，然后缓慢放下重物，观察阻尼浮体和末端安装支架均达到预设布设深度后，将设有浮球的水面漂浮电缆抛入水中，完成主减振机构的布设；
S7，启动测量船，行驶至距离阻尼浮体100～200m的海区后，利用起吊设备将浮筒吊至水中；
S8，对仪器设备进行系统调试后，开展试验海区水纹环境测量，系统调试正常后，开展船舶水下辐射噪声测量作业。
综上所述，本发明提供了一种低频水声测量系统，通过在水面漂浮电缆上布设多个间隔非均匀的浮球能够均衡因海浪引起的系统浮力变化，同时降低海面风浪波动干扰；
通过采用浮球、阻尼浮体和重物构成正浮力系统，可平衡水面漂浮电缆和悬挂缆绳的重力，使主减振机构保持平稳；
通过采用长缆绳、浮体、水听器及末端安装支架组成的二级减振机构，与主减振机构相配合形成双级减振系统，使整个水声测量系统固有频率小于1Hz，进而满足水下辐射噪声1Hz-9Hz低频线谱测量；
提供了一种低频水声测量系统布设方法，能够准确稳定的布设水声测量系统，且依赖的工具较少，操作简单方便。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种低频水声测量系统，包括相连的浮筒(1)和水面漂浮电缆(2)，所述浮筒(1)内设有数据采集器、供电电池和无线数据收发器，其特征在于，所述水声测量系统设有主减振机构和二级减振机构，所述主减振机构和二级减振机构相配合形成双级减振系统；
所述主减振机构由阻尼浮体(5)、重物(6)、悬挂缆绳(3)和浮球(4)组成，所述重物(6)通过悬挂缆绳(3)与水面漂浮电缆(2)相连，所述悬挂缆绳(3)中部穿设有阻尼浮体(5)，所述水面漂浮电缆(2)深度小于阻尼浮体(5)的部分设有多个间隔非均匀的浮球(4)；
所述二级减振机构由长缆绳(7)、浮体(8)、水听器(9)及末端安装支架(10)组成，所述末端安装支架(10)通过长缆绳(7)与悬挂缆绳(3)下部相连，所述长缆绳(7)上设有多个间隔均匀的浮体(8)，所述末端安装支架(10)上安装有水听器(9)；
所述水面漂浮电缆(2)沿着悬挂缆绳(3)和长缆绳(7)绕设并与水听器(9)相连；
所述设有浮体(8)的长缆绳(7)为中性浮力；所述装有水听器(9)的末端安装支架(10)为中性浮力。
2.根据权利要求1所述的一种低频水声测量系统，其特征在于，所述浮球(4)、阻尼浮体(5)和重物(6)构成正浮力系统用于平衡水面漂浮电缆(2)和悬挂缆绳(3)的重力。
3.根据权利要求1所述的一种低频水声测量系统，其特征在于，所述水听器(9)旁设有定位信标，采用超短基线阵列进行水下导航。
4.根据权利要求1所述的一种低频水声测量系统，其特征在于，所述长缆绳(7)的长度不小于20m。
5.根据权利要求1所述的一种低频水声测量系统，其特征在于，所述阻尼浮体(5)的布设深度不小于60m且不大于200m。
6.根据权利要求1所述的一种低频水声测量系统，其特征在于，所述末端安装支架(10)的布设深度不小于100m且不大于200m。
7.一种低频水声测量系统布设方法，用于布设权利要求1～6任一项所述的测量系统，其特征在于，包括如下步骤：
S1，在陆上对数据采集器、供电电池、无线数据收发器和水听器进行系统调试；
S2，将所述数据采集器、供电电池、无线数据收发器安装至浮筒中，将水听器安装至末端安装支架上，安装水面漂浮电缆，然后依次组装主减振机构和二级减振机构；
S3，在实验室水池中或依据实际浮力差异在测试海域码头或海上对主减振机构和二级减振机构进行横倾、纵倾、浮力平衡调整；
S4，测量船到达测量海区后，测量船停止并处于漂浮状态；
S5，将二级减振机构的长缆绳、浮体、水听器及末端安装支架抛入海中，顺流漂浮；
S6，将主减振机构的阻尼浮体抛入海中，然后缓慢放下重物，观察阻尼浮体和末端安装支架均达到预设布设深度后，将设有浮球的水面漂浮电缆抛入水中，完成主减振机构的布设；
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