CN114735132B - 小水线面双体船支柱体上减振降噪液舱装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及小水线面双体船支柱体上减振降噪液舱装置及其使用方法，包括间隔对称布置的潜体，潜体上部分别通过支柱体共同安装有水上船体；单个支柱体内部均设置有多个相互独立的液舱，单个液舱均设置有调节装置，通过调节装置调整液舱中液位高度；单个支柱体中的多个调节装置共同电性连接至分控系统，分控系统连接至总控台；还包括与总控台电性连接的振动噪声测量仪，在振动噪声测量仪监测获得振动噪声信号后，由总控台经分控系统向液舱内的调节装置发布指令，调整各个液舱的液位，从而通过附连水质量对支柱体的振动特性进行调节，实现减振降噪，实用性好。

Description

小水线面双体船支柱体上减振降噪液舱装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及小水线面体技术领域，尤其是一种小水线面双体船支柱体上减振降噪液舱装置及其使用方法。

背景技术

小水线面双体船(SWATH)是一种耐波性极其优异的高性能船舶，能全天候作业，特别适用于水声监听、科学考察以及声学特性、海域地形地貌、水文环境监测等。

在实际使用SWATH水声测量船过程中发现，处于水线处单薄的船舷支柱体会因为波浪的拍击，而引发船舷支柱体振动并产生辐射噪声，在一定频率范围内对水声测量精度产生较大的影响；另一方面，由于小水线面双体船结构的特点是，其回转体状潜体和箱形体状水上船体这两个结构的刚度都比较大，而作为连接潜体和水上船体的船舷支柱体则结构较薄，因此此处结构的局部强度问题也成为小水线面双体船设计制造的核心问题，需要在满足结构重量要求的前提下通过合理的结构设计加以解决。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的小水线面双体船支柱体上减振降噪液舱装置及其使用方法，从而对支柱体的振动特性进行及时的调节，来实现减振降噪，使用灵活性好，实用性佳。

本发明所采用的技术方案如下：

一种小水线面双体船支柱体上减振降噪液舱装置，包括间隔对称布置的潜体，潜体上部分别通过支柱体共同安装有水上船体；单个支柱体内部均设置有多个相互独立的液舱，单个液舱均设置有调节装置，通过调节装置调整液舱中液位高度；单个支柱体中的多个调节装置共同电性连接至分控系统，分控系统连接至总控台；还包括与总控台电性连接的振动噪声测量仪。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述液舱对称布置于支柱体长度方向的两侧。

所述液舱贴合着支柱体的侧面布置。

所述支柱体长度方向的侧壁内侧间隔设置有隔板，支柱体与水上船体之间安装有上板，支柱体与潜体之间安装有下板，由隔板、侧壁、上板和下板共同构成容纳水的腔体；所述腔体内沿着支柱体长度方向间隔安装有多个横向板，构成多个相互隔开的液舱。

所述调节装置包括安装于相应液舱中的液位检测组件，和与液舱相连通的液位调节机构；所述液位检测组件和液位调节机构分别与分控系统电性连接，由分控系统控制液位调节机构向液舱中供水或者从液舱向外排水，由液位检测组件时时向分控系统反馈当前液位信息。

所述液位检测组件的结构为：包括竖直安装于液舱舱体内的传感器检测管，传感器检测管上套装有磁性浮子，磁性浮子随着液舱内液位的变化而相对于传感器检测管上下移动；所述传感器检测管顶端还安装有液位开关。

所述液舱内部设置有密封箱，位于密封箱外部的液舱构成容纳液体的液腔，液位调节机构容纳于密封箱中；所述密封箱壁面上开设有通海口和进出水口，液位调节机构通过通海口和进出水口分别与外部海水和液腔相通。

所述密封箱贴合着支柱体侧壁内侧设置，通海口开设于支柱体侧壁上；所述通海口位于外部海水的液面以下。

所述液位调节机构的结构为：包括连通于通海口和进出水口之间的进水管和排水管，进水管和排水管上均串联安装有水泵，位于水泵两侧的进水管上分别串联安装有进水阀一和进水阀二，位于水泵两侧的排水管上分别串联安装有排水阀一和排水阀二。

一种所述的小水线面双体船支柱体上减振降噪液舱装置的使用方法，包括如下步骤：

由振动噪声测量仪监测获得支柱体处的振动噪声信号，并反馈至总控台；

总控台进行信号分析，向各个支柱体中的分控系统发布液舱的液位调整要求；

分控系统根据总控台的指令，控制调节装置对对应液舱中的液位进行调整，从而通过支柱体各个液舱中液位的高低区别，形成附连水质量，对支柱体的振动特性实现调节。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，在振动噪声测量仪监测获得振动噪声信号后，由总控台经分控系统向液舱内的调节装置发布指令，调整各个液舱的液位，从而通过附连水质量对支柱体的振动特性进行调节，极大地实现减振降噪，实用性好；

本发明中，通过在支柱体侧壁内侧设置隔板，配合上板、下板、横向板形成液舱，形成双壳结构的支柱体，通过最轻重量实现液舱增设的同时，亦助力于支柱体结构的加强，构思巧妙合理；

双壳结构一方面降低了破舱的风险，另一方面其中横向板的增设亦显著降低了支柱体侧壁的振幅，有效助力于降低支柱体整体的噪声；

通过液舱中液位的调整，来调节支柱体整体结构的振动特性，同时便于避开被测目标的特征频率、降低整船辐射噪声的影响，获得多重功效；

本发明中，各个液舱中设置的调节装置，可以统一纳入整船的压载水系统中调度调整，从而实现整船浮态的调整，助力于控制船舶额外重量的增加。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明单个支柱体的俯视示意图。

图3为本发明总控台、分控系统之间的连接示意图。

图4为本发明调节装置的结构示意图。

图5为本发明液位调节机构的结构示意图。

其中：1、水上船体；2、支柱体；3、调节装置；4、分控系统；5、潜体；6、动力系统；7、液舱；8、总控台；9、振动噪声测量仪；

21、侧壁；

31、液位检测组件；32、密封箱；33、液位调节机构；311、液位开关；312、传感器检测管；313、磁性浮子；331、进水阀一；332、排水阀二；333、通海口；334、水泵；335、进水阀二；336、排水阀一；337、进出水口；338、进水管；339、排水管；

71、上板；72、隔板；73、下板；74、横向板。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2和图3所示，本实施例的小水线面双体船支柱体上减振降噪液舱装置，包括间隔对称布置的潜体5，潜体5上部分别通过支柱体2共同安装有水上船体1；单个支柱体2内部均设置有多个相互独立的液舱7，单个液舱7均设置有调节装置3，通过调节装置3调整液舱7中液位高度；单个支柱体2中的多个调节装置3共同电性连接至分控系统4，分控系统4连接至总控台8；还包括与总控台8电性连接的振动噪声测量仪9；在振动噪声测量仪9监测获得振动噪声信号后，由总控台8经分控系统4向液舱7内的调节装置3发布指令，调整各个液舱7的液位，从而通过附连水质量对支柱体2的振动特性进行调节。

液舱7对称布置于支柱体2长度方向的两侧，对称有序的设置使得整船的稳定性能够保障。

液舱7贴合着支柱体2的侧面布置，助力于以最小重量的增加来进行液舱7的设置，通过亦便于调节装置3的设置来进行进、排水动作。

支柱体2长度方向的侧壁21内侧间隔设置有隔板72，支柱体2与水上船体1之间安装有上板71，支柱体2与潜体5之间安装有下板73，由隔板72、侧壁21、上板71和下板73共同构成容纳水的腔体；腔体内沿着支柱体2长度方向间隔安装有多个横向板74，构成多个相互隔开的液舱7。

通过横向板74数量的增加，实现液舱7数量的增加，通过各个液舱7中液位的不同调整，助力于提升支柱体2振动特性的精确调节。

本实施例中，上板71上可以设置通气孔，在液舱7内液位调节时，通过通气孔进行液舱7内外空气的互通；也可以在液舱7液位上方设置供内外气流流通的管路，助力于液舱7内部液位调节的顺畅可靠。

本实施例中，通过在支柱体2侧壁21内侧设置隔板72，配合上板71、下板73、横向板74形成液舱7，形成双壳结构的支柱体2，通过最轻重量实现液舱7增设的同时，亦助力于支柱体2结构的加强，构思巧妙合理；

双壳结构一方面降低了破舱的风险，另一方面其中横向板74的增设亦显著降低了支柱体2侧壁21的振幅，有效助力于降低支柱体2整体的噪声。

如图4所示，调节装置3包括安装于相应液舱7中的液位检测组件31，和与液舱7相连通的液位调节机构33；液位检测组件31和液位调节机构33分别与分控系统4电性连接，由分控系统4控制液位调节机构33向液舱7中供水或者从液舱7向外排水，由液位检测组件31时时向分控系统4反馈当前液位信息。

液位检测组件31的结构为：包括竖直安装于液舱7舱体内的传感器检测管312，传感器检测管312上套装有磁性浮子313，磁性浮子313随着液舱7内液位的变化而相对于传感器检测管312上下移动，通过磁性浮子313与传感器检测管312之间的感应获得液位信息；传感器检测管312顶端还安装有液位开关311。

液舱7内部设置有密封箱32，位于密封箱32外部的液舱7构成容纳液体的液腔，液位调节机构33容纳于密封箱32中；密封箱32壁面上开设有通海口333和进出水口337，液位调节机构33通过通海口333和进出水口337分别与外部海水和液腔相通。

密封箱32贴合着支柱体2侧壁21内侧设置，通海口333开设于支柱体2侧壁21上；通海口333位于外部海水的液面以下。

密封箱32的设置，一方面为液位调节机构33提高独立、水密的容纳空间，以减少零部件受海水包容时的侵蚀，另一方面，亦使得通海口333与液舱7内部之间存在间隔阻碍，有效减少甚至避免因通海口333处的无故泄露而影响到液舱7，助力于提升整船整体的安全可靠性。

如图5所示，液位调节机构33的结构为：包括连通于通海口333和进出水口337之间的进水管338和排水管339，进水管338和排水管339上均串联安装有水泵334，位于水泵334两侧的进水管338上分别串联安装有进水阀一331和进水阀二335，位于水泵334两侧的排水管339上分别串联安装有排水阀一336和排水阀二332。

需要进水时，进水阀一331、进水阀二335处于闭合状态，排水阀一336、排水阀二332处于断开状态，在水泵334的动力作用下，外部海水经进水管338流向液舱7中，实现液舱7中液位的上升；

需要排水时，进水阀一331、进水阀二335处于断开状态，排水阀一336、排水阀二332处于闭合状态，在水泵334的动力作用下，液舱7中的水经排水管339流向外部海水中，实现液舱7中液位的降低。

本实施例中，通过液舱7中液位的调整，来调节支柱体2整体结构的振动特性，同时便于避开被测目标的特征频率、降低整船辐射噪声的影响，获得多重功效。

本实施例中，潜体5为相互平行对称设置的回转体结构，整船航行时潜体5深潜水中，是提供小水线面双体船浮力的主要部分；支柱体2为相互平行对称设置的扁平状支柱，其界面呈扁薄、外凸的流线型，支柱体2向上穿出水面后将水上船体1托住，通过支柱体2将潜体5与水上船体1连成一个整体；

本实施例中，单个潜体5尾部均安装有动力系统6，为小水线面双体船提供运行动力；潜体5相向的内侧面上还安装有稳定鳍，稳定鳍间隔安装与潜体5内侧面的前部和后部，助力于控制船体在波浪中的运动和航态，改善船体的耐波性。

利用附连水质量改变结构振动特性的基本原理为：

振动与结构质量关系密切，液舱7内的水可以在支柱体2结构振动过程中形成附连水质量，通过调节不同液舱7内液位的高低来方便地调节支柱体2结构的振动特性，并达到避开被测目标的特征频率和降低整船辐射噪声影响的双重功效。

船舶辐射噪声是船体振动向水中辐射的声波，声波的强弱可以用多种方法来表征，最简明的是声压；结构振幅越大，产生的声波压强变化也越大，因而声压也越大，声音就越响，声压与振幅成正比。根据振动理论，当外界激励源作用在船体外板上时，不仅促使船体作振动(加速运动)，同时还促使与其接触的流体随着船体一起振动，相当于加大了船体的质量(即附连水质量)，因此，激励源能量一定的情况下，具有附连水的船体振幅明显小于空气中的振幅。因此，可以通过增加附连水质量降低噪声源强度，也就是说可以通过调节附连水质量来调整结构自振频率，从而避开共振频率和目标频率，大大降低结构辐射噪声对测试的影响。

本实施例的小水线面双体船支柱体上减振降噪液舱装置的使用方法，包括如下步骤：

由振动噪声测量仪9监测获得支柱体2处的振动噪声信号，并反馈至总控台8；

总控台8进行信号分析，计算处理后形成控制指令和数字信号，向各个支柱体2中的分控系统4发布液舱7的液位调整要求；

分控系统4根据总控台8的指令，控制调节装置3对对应液舱7中的液位进行调整，由液位检测组件31将液位信息反馈至分控系统4，从而通过支柱体2各个液舱7中液位的高低区别，形成附连水质量，对支柱体2的振动特性实现调节。

本实施例中，各个液舱7中设置的调节装置3，可以统一纳入整船的压载水系统中进行调度调整，从而实现整船浮态的调整，助力于控制船舶额外重量的增加。

本发明通过相互独立的各个液舱7中液位的调整，来对支柱体2的振动特性进行调节，从而实现减振降噪，使用灵活性好，实用性佳。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (9)

1.一种小水线面双体船支柱体上减振降噪液舱装置，其特征在于：包括间隔对称布置的潜体（5），潜体（5）上部分别通过支柱体（2）共同安装有水上船体（1）；单个支柱体（2）内部均设置有多个相互独立的液舱（7），单个液舱（7）均设置有调节装置（3），通过调节装置（3）调整液舱（7）中液位高度；单个支柱体（2）中的多个调节装置（3）共同电性连接至分控系统（4），分控系统（4）连接至总控台（8）；还包括与总控台（8）电性连接的振动噪声测量仪（9）；

所述支柱体（2）长度方向的侧壁（21）内侧间隔设置有隔板（72），支柱体（2）与水上船体（1）之间安装有上板（71），支柱体（2）与潜体（5）之间安装有下板（73），由隔板（72）、侧壁（21）、上板（71）和下板（73）共同构成容纳水的腔体；所述腔体内沿着支柱体（2）长度方向间隔安装有多个横向板（74），构成多个相互隔开的液舱（7）。

2.如权利要求1所述的小水线面双体船支柱体上减振降噪液舱装置，其特征在于：所述液舱（7）对称布置于支柱体（2）长度方向的两侧。

3.如权利要求1所述的小水线面双体船支柱体上减振降噪液舱装置，其特征在于：所述液舱（7）贴合着支柱体（2）的侧面布置。

4.如权利要求1所述的小水线面双体船支柱体上减振降噪液舱装置，其特征在于：所述调节装置（3）包括安装于相应液舱（7）中的液位检测组件（31），和与液舱（7）相连通的液位调节机构（33）；所述液位检测组件（31）和液位调节机构（33）分别与分控系统（4）电性连接，由分控系统（4）控制液位调节机构（33）向液舱（7）中供水或者从液舱（7）向外排水，由液位检测组件（31）时时向分控系统（4）反馈当前液位信息。

5.如权利要求4所述的小水线面双体船支柱体上减振降噪液舱装置，其特征在于：所述液位检测组件（31）的结构为：包括竖直安装于液舱（7）舱体内的传感器检测管（312），传感器检测管（312）上套装有磁性浮子（313），磁性浮子（313）随着液舱（7）内液位的变化而相对于传感器检测管（312）上下移动；所述传感器检测管（312）顶端还安装有液位开关（311）。

6.如权利要求4所述的小水线面双体船支柱体上减振降噪液舱装置，其特征在于：所述液舱（7）内部设置有密封箱（32），位于密封箱（32）外部的液舱（7）构成容纳液体的液腔，液位调节机构（33）容纳于密封箱（32）中；所述密封箱（32）壁面上开设有通海口（333）和进出水口（337），液位调节机构（33）通过通海口（333）和进出水口（337）分别与外部海水和液腔相通。

7.如权利要求6所述的小水线面双体船支柱体上减振降噪液舱装置，其特征在于：所述密封箱（32）贴合着支柱体（2）侧壁（21）内侧设置，通海口（333）开设于支柱体（2）侧壁（21）上；所述通海口（333）位于外部海水的液面以下。

8.如权利要求6所述的小水线面双体船支柱体上减振降噪液舱装置，其特征在于：所述液位调节机构（33）的结构为：包括连通于通海口（333）和进出水口（337）之间的进水管（338）和排水管（339），进水管（338）和排水管（339）上均串联安装有水泵（334），位于水泵（334）两侧的进水管（338）上分别串联安装有进水阀一（331）和进水阀二（335），位于水泵（334）两侧的排水管（339）上分别串联安装有排水阀一（336）和排水阀二（332）。

9.一种权利要求1所述的小水线面双体船支柱体上减振降噪液舱装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

由振动噪声测量仪（9）监测获得支柱体（2）处的振动噪声信号，并反馈至总控台（8）；

总控台（8）进行信号分析，向各个支柱体（2）中的分控系统（4）发布液舱（7）的液位调整要求；

分控系统（4）根据总控台（8）的指令，控制调节装置（3）对应液舱（7）中的液位进行调整，从而通过支柱体（2）各个液舱（7）中液位的高低区别，形成附连水质量，对支柱体（2）的振动特性实现调节。

Images