CN117208182A - 一种无人潜航器艏舵降噪设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种无人潜航器艏舵降噪设备及其使用方法，若干装置间隔布设在艏舵的壳体上用于形成若干并行的消声带，包括蒙皮，敷设在壳体表面且具有弹性拉伸性能；至少两个活动部，并行设置且相互紧贴；壳体内开设有滑槽，滑槽其中一端贯穿壳体表面与外界环境相连通；至少两个活动部设置在滑槽内，各活动部相对于壳体沿滑槽延伸方向移动，使至少一个活动部朝向壳体外的一端移动至滑槽外并抵接推动蒙皮弹性拉伸，蒙皮弹性拉伸的部分远离壳体表面并在壳体表面形成消声带；通过活动部顶起蒙皮在壳体表面形成消声带，并通过活动部的顶出高度调整消声带的高度，从而适用于不同的航速需求，以维持稳定的降噪效果。

Description

一种无人潜航器艏舵降噪设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及航行器降噪技术领域，尤其涉及一种无人潜航器艏舵降噪设备及其使用方法。

背景技术

水下航行器水动力噪声的强度不仅与航速高度相关，还受到航行器几何形状的影响。由于水下航行器操纵稳定性、贯通和结构强度以及其他功能需要，其外壳几何形状并非规整的回转体，大部分是在细长回转体的基础上附有多个突出体结构，其中翼型或类翼型的突出体占主要的部分，比如水下航行器艏舵等结构。由于受到突出体有限展长、尾端流动分离、突出体与主艇体交接处的横向流等多个因素的影响，会使水下航行体周围流场紊乱加剧，造成水动力噪声强度大幅提高，因此减小艉舵等突出体结构水动力噪声是提高水下航行器声隐身性能的重要途径。

技术人员通过长期研究发现，如图1所示，可以在艏舵上敷设特定间距和高度及宽度的消声带，从而有效改善水下航行器艏舵周围壳体的流场状态，削弱壳体的流激振动，从而降低水下航行器的水动力噪声。

但目前艉舵上敷设的消声带都是固定式的，因而仅能够对某个特定航速具有明显的降噪效果，当水下航行器的航速提高或降低时，消声带的降噪效果会显著下降，难以维持稳定的降噪效果。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种无人潜航器艏舵降噪设备及其使用方法，用于解决目前艉舵上敷设的消声带都是固定式的，因而仅能够对某个特定航速具有明显的降噪效果，当水下航行器的航速提高或降低时，消声带的降噪效果会显著下降，难以维持稳定的降噪效果的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种无人潜航器艏舵降噪设备，若干装置间隔布设在艏舵的壳体上用于形成若干并行的消声带，包括蒙皮，敷设在壳体表面且具有弹性拉伸性能；至少两个活动部，并行设置且相互紧贴；其中，壳体内开设有滑槽，滑槽其中一端贯穿壳体表面与外界环境相连通；至少两个活动部设置在滑槽内，各活动部相对于壳体沿滑槽延伸方向移动，使至少一个活动部朝向壳体外的一端移动至滑槽外并抵接推动蒙皮弹性拉伸，蒙皮弹性拉伸的部分远离壳体表面并在壳体表面形成消声带。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括驱动组件，用于驱动至少一个活动部移动或者驱动全部活动部同步移动。

更进一步优选的，驱动组件包括转动块，相对于壳体轴转且其轴向为至少两个活动部布设方向的平行方向；突出部，设置在转动块外周壁上并随转动块同步转动；其中，壳体内还开设有腔体，腔体位于滑槽远离壳体表面的一端并与滑槽相连通；驱动组件设置在腔体内；活动部远离蒙皮的端部插入腔体内并抵接转动块外周壁；转动块轴转使突出部抵接至少一个活动部的插入端，突出部推动活动部朝蒙皮移动。

更进一步优选的，突出部包括第一突出块，其外周壁与转动块外周壁圆滑连接；第二突出块，其外周壁与转动块外周壁圆滑连接且与第一突出块间隔设置；其中，转动块轴转时，使第一突出块抵接其中一个活动部的插入端，或者使第二突出块抵接至少两个活动部的插入端。

更进一步优选的，第二突出块沿转动块轴向的长度为第一突出块沿转动块轴向长度的整数倍。

更进一步优选的，第一突出块沿转动块径向的最大厚度与第二突出块沿转动块径向的最大厚度相同。

更进一步优选的，驱动组件包括至少两组突出部，不同突出部沿转动块径向的最大厚度不同。

在以上技术方案的基础上，优选的，蒙皮沿至少两个活动部布设方向的两端分别设置在壳体表面上，滑槽开设在蒙皮两端之间，活动部抵接推动蒙皮两端之间的部分弹性拉伸并远离壳体表面。

更进一步优选的，还包括卷筒机构；其中，壳体内还开设有至少一个腔室，腔室设置在蒙皮其中一端；卷筒机构设置在腔室内；蒙皮的端部穿过壳体表面插入腔室内并卷绕在卷筒机构上。

另一方面，本发明还提供了一种无人潜航器艏舵降噪设备的使用方法，采用上述的降噪设备，包括以下使用状态，状态一，转动块外周壁抵接活动部远离蒙皮的端部，活动部朝向蒙皮的端部位于滑槽内，蒙皮紧密贴覆在壳体表面上；状态二，转动块转动并带动第一突出块同步转动，使第一突出块外周壁抵接其中一个活动部远离蒙皮的端部，推动活动部朝向蒙皮移动并使活动部朝向蒙皮的端部移动到滑槽外，活动部朝向蒙皮的端部抵接推动蒙皮远离壳体表面并形成消声带；状态三，转动块转动并带动第二突出块同步转动，使第二突出块外周壁抵接至少两个活动部远离蒙皮的端部，推动活动部朝向蒙皮移动并使活动部朝向蒙皮的端部移动到滑槽外，至少两个活动部朝向蒙皮的端部抵接推动蒙皮远离壳体表面并改变消声带的宽度。

本发明的一种无人潜航器艏舵降噪设备及其使用方法相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本发明通过活动部顶起蒙皮在壳体表面形成消声带，并通过活动部的顶出高度调整消声带的高度，从而适用于不同的航速需求，以维持稳定的降噪效果。

(2)本发明在转动块上设置至少两个突出块，不同突出块顶起的活动部数量不同，通过顶起不同数量的活动部来调整消声带的宽度，从而适用于不同的航速需求，以维持稳定的降噪效果。

(3)本发明在转动块上设置至少两组突出部，同一组突出部内的突出块厚度一致，而不同组突出部的厚度不同，从而实现对于活动块顶出高度及顶出数量的调整，从而调节消声带的高度和宽度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的降噪装置的使用状态示意图；

图2为本发明的降噪装置的原理示意图；

图3为本发明的降噪装置的正剖示意图；

图4为本发明的降噪装置的侧剖示意图；

图5为本发明的驱动组件的立体图。

图中：1、壳体；101、滑槽；102、腔体；103、腔室；2、蒙皮；3、活动部；4、驱动组件；41、转动块；42、突出部；421、第一突出块；422、第二突出块；5、卷筒机构；10、消声带。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，结合图2和图4，本发明的一种无人潜航器艏舵降噪设备，包括蒙皮2、活动部3及驱动组件4。

其中，若干装置布设在艏舵的壳体1上，各装置一一对应用于形成各消声带10。相邻消声带10之间夹成降噪沟槽。

壳体1内开设有滑槽101，滑槽101其中一端贯穿壳体1表面与外界环境相连通，滑槽101的作用是限制活动部3的移动方向，从而使活动部3能够顶起蒙皮2。壳体1内还开设有腔体102，腔体102位于滑槽101远离壳体1表面的一端并与滑槽101相连通。

蒙皮2敷设在壳体1表面且具有弹性拉伸性能，蒙皮2为高弹性硅橡胶或者高弹性纤维制成，例如甲基乙烯基硅橡胶或者聚醚酯弹性纤维等。蒙皮2沿至少两个活动部3布设方向的两端分别设置在壳体1表面上，可视视作蒙皮2的两端被固定住，蒙皮2的两端之间的部分能够弹性拉伸；滑槽101开设在蒙皮2两端之间。需要说明的是，各装置的蒙皮2可以连接成一体形成包覆整个艏舵的皮整体。

至少两个活动部3并行设置且相互紧贴。至少两个活动部3设置在滑槽101内，各活动部3相对于壳体1沿滑槽101延伸方向移动，使至少一个活动部3朝向壳体1外的一端移动至滑槽101外，活动部3的端部蒙皮2内壁并使蒙皮2两端之间的部分弹性拉伸并远离壳体1表面形成消声带10。活动部3为杆体，单个活动部3的杆宽为2.5mm。

在此需要说明本案消声带10的降噪原理是，蒙皮2形成长条状隆起的消声带10，相邻消声带10之间的间距为20mm-30mm，使相邻消声带10之间夹成沟槽，这种沟槽结构能够有效改善水下航行器艏舵或者艉舵周围壳体1的流场状态，削弱壳体1的流激振动，从而降低水下航行器的水动力噪声。因此，活动部3可以是如本申请附图所描述的杆体，也可以是沿沟槽延伸的竖立的长条板体。

驱动组件4设置在腔体102内，驱动组件4用于驱动至少一个活动部3移动或者驱动全部活动部3同步移动。

需要说明的是，作为本申请的一种已经用于应用的方案，驱动组件4可以是电缸或者气缸，通过控制活动部3伸缩来实现顶起蒙皮2的功能。但技术人员发现，这种方案中需要大量的伸缩机构来一对一的控制活动部3移动，不仅容易发生故障而且成本较大。

基于上述原因，本申请研究出了一种驱动结构较为简单的方案，避免故障率高及成本高的问题，如图1所示，结合图5，驱动组件4包括转动块41及突出部42。

其中，转动块41相对于壳体1轴转且其轴向为至少两个活动部3布设方向的平行方向。转动块41为圆柱形，转动块41套设在转轴上，转轴通过外部驱动机构进行轴转。

突出部42设置在转动块41外周壁上并随转动块41同步转动。通过改变突出部42的厚度，就能够调整活动部3的顶出高度，从而调节消声带10的高度。

在本方案中，需要多组装置沿消声带10延伸方向布设并使活动部3同时顶起蒙皮2形成消声带10，而各组装置的转动块41转轴可以通过传动机构，例如皮带传动方式，在同一驱动机构的驱动下轴转，从而大幅降低了故障率的发生且降低了成本。

同时，为了实现对消声带10的宽度进行调节，突出部42包括第一突出块421及第二突出块422。

其中，第一突出块421及第二突出块422可以是半圆柱形或者半椭圆柱形。第一突出块421外周壁与转动块41外周壁圆滑连接。第二突出块422外周壁与转动块41外周壁圆滑连接且与第一突出块421间隔设置。

活动部3远离蒙皮2的端部插入腔体102内并抵接转动块41外周壁。

转动块41轴转使突出部42抵接至少一个活动部3的插入端，突出部42推动活动部3朝蒙皮2移动。

转动块41轴转时，使第一突出块421抵接其中一个活动部3的插入端，或者使第二突出块422抵接至少两个活动部3的插入端。

由于第一突出块421只能够顶起一个活动部3，而第二突出块422可以顶起至少两个活动部3，第一突出块421与第二突出块422顶起活动部3的数量是不同的，因此当转动块41轴转分别切换第一突出块421与第二突出块422顶起活动部3时，不同数量活动部3顶起的蒙皮2宽度也会发生改变，从而实现对消声带10宽度的调整。

本发明的一种无人潜航器艏舵降噪设备的使用方法，采用本实施例的降噪设备，包括以下使用状态：

状态一，为初始状态，转动块41外周壁抵接活动部3远离蒙皮2的端部，活动部3朝向蒙皮2的端部位于滑槽101内。此状态下蒙皮2紧密贴覆在壳体1表面上。

状态二，转动块41转动并带动第一突出块421同步转动，使第一突出块421外周壁抵接其中一个活动部3远离蒙皮2的端部，推动活动部3朝向蒙皮2移动并使活动部3朝向蒙皮2的端部移动到滑槽101外，活动部3朝向蒙皮2的端部抵接推动蒙皮2远离壳体1表面并形成消声带10。此状态下通过改变第一突出块421的厚度就能够调节消声带10的高度。

状态三，转动块41转动并带动第二突出块422同步转动，使第二突出块422外周壁抵接至少两个活动部3远离蒙皮2的端部，推动活动部3朝向蒙皮2移动并使活动部3朝向蒙皮2的端部移动到滑槽101外，至少两个活动部3朝向蒙皮2的端部抵接推动蒙皮2远离壳体1表面。此状态下通过将第一突出块421切换为第二突出块422来增加顶起活动部3的数量就能够调节消声带10的宽度。

将本实施例应用在某型试验水下航行器进行试验，其结果为：当水下航行器的航速为10节时，消声带10的高度为4mm-6mm，宽度为2.5mm，可降低水动力噪声2.5dB-3dB；当水下航行器的航速为12节时，消声带10的高度为8mm-10mm，宽度为2.5mm，可降低水动力噪声约3.2dB～3.5dB；当水下航行器的航速为18节时，消声带10的高度为12mm-14mm，宽度为5mm，可降低水动力噪声约3.8dB-4.2dB；当水下航行器的航速为22节时，消声带10的高度16mm-18mm，宽度为5mm，可降低水动力噪声约4.5dB-5dB。

实施例二

在实施例一的基础上，为了实现对消声带10高度的调整，驱动组件4包括至少两组突出部42，不同突出部42沿转动块41径向的最大厚度不同。

第二突出块422沿转动块41轴向的长度为第一突出块421沿转动块41轴向长度的整数倍。在本方案的附图中，各装置内的活动部3数量为二，因此消声带10的宽度变化为两种；实际上也可以增加各装置内的活动部3数量，从而使消声带10具有更多的宽度变化；同时各突出部42也就不仅仅包括两个突出块，突出块的数量和活动部3的数量是相同的。

同组突出部42内的第一突出块421沿转动块41径向的最大厚度与第二突出块422沿转动块41径向的最大厚度相同。

实施例三

如图1所示，结合图3，还包括卷筒机构5。

其中，壳体1内还开设有至少一个腔室103，腔室103设置在蒙皮2其中一端；卷筒机构5设置在腔室103内。

蒙皮2的端部穿过壳体1表面插入腔室103内并卷绕在卷筒机构5上。

当需要从状态二或者状态三切换回到初始的状态一时，卷筒机构5可以回卷蒙皮2，使蒙皮2带动活动部3回到滑槽101内，使蒙皮2再次紧密贴覆在壳体1表面上。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人潜航器艏舵降噪设备，若干所述装置间隔布设在艏舵的壳体(1)上用于形成若干并行的消声带(10)，其特征在于，包括：

蒙皮(2)，敷设在所述壳体(1)表面且具有弹性拉伸性能；

至少两个活动部(3)，并行设置且相互紧贴；

其中，所述壳体(1)内开设有滑槽(101)，所述滑槽(101)其中一端贯穿壳体(1)表面与外界环境相连通；

至少两个所述活动部(3)设置在滑槽(101)内，各所述活动部(3)相对于壳体(1)沿滑槽(101)延伸方向移动，使至少一个所述活动部(3)朝向壳体(1)外的一端移动至滑槽(101)外并抵接推动蒙皮(2)弹性拉伸，所述蒙皮(2)弹性拉伸的部分远离壳体(1)表面并在壳体(1)表面形成消声带(10)。

2.根据权利要求1所述的一种无人潜航器艏舵降噪设备，其特征在于，还包括：

驱动组件(4)，用于驱动至少一个所述活动部(3)移动或者驱动全部所述活动部(3)同步移动。

3.根据权利要求2所述的一种无人潜航器艏舵降噪设备，其特征在于：所述驱动组件(4)包括，

转动块(41)，相对于所述壳体(1)轴转且其轴向为至少两个活动部(3)布设方向的平行方向；

突出部(42)，设置在所述转动块(41)外周壁上并随转动块(41)同步转动；

其中，所述壳体(1)内还开设有腔体(102)，所述腔体(102)位于滑槽(101)远离壳体(1)表面的一端并与滑槽(101)相连通；

所述驱动组件(4)设置在腔体(102)内；

所述活动部(3)远离蒙皮(2)的端部插入腔体(102)内并抵接转动块(41)外周壁；

所述转动块(41)轴转使所述突出部(42)抵接至少一个活动部(3)的插入端，所述突出部(42)推动活动部(3)朝蒙皮(2)移动。

4.根据权利要求3所述的一种无人潜航器艏舵降噪设备，其特征在于：所述突出部(42)包括，

第一突出块(421)，其外周壁与所述转动块(41)外周壁圆滑连接；

第二突出块(422)，其外周壁与所述转动块(41)外周壁圆滑连接且与第一突出块(421)间隔设置；

其中，所述转动块(41)轴转时，使所述第一突出块(421)抵接其中一个活动部(3)的插入端，或者使所述第二突出块(422)抵接至少两个活动部(3)的插入端。

5.根据权利要求4所述的一种无人潜航器艏舵降噪设备，其特征在于：所述第二突出块(422)沿转动块(41)轴向的长度为第一突出块(421)沿转动块(41)轴向长度的整数倍。

6.根据权利要求4所述的一种无人潜航器艏舵降噪设备，其特征在于：所述第一突出块(421)沿转动块(41)径向的最大厚度与第二突出块(422)沿转动块(41)径向的最大厚度相同。

7.根据权利要求6所述的一种无人潜航器艏舵降噪设备，其特征在于：所述驱动组件(4)包括至少两组突出部(42)，不同所述突出部(42)沿转动块(41)径向的最大厚度不同。

8.根据权利要求1所述的一种无人潜航器艏舵降噪设备，其特征在于：所述蒙皮(2)沿至少两个活动部(3)布设方向的两端分别设置在壳体(1)表面上，所述滑槽(101)开设在蒙皮(2)两端之间，所述活动部(3)抵接推动蒙皮(2)两端之间的部分弹性拉伸并远离壳体(1)表面。

9.根据权利要求8所述的一种无人潜航器艏舵降噪设备，其特征在于，还包括：

卷筒机构(5)；

其中，所述壳体(1)内还开设有至少一个腔室(103)，所述腔室(103)设置在蒙皮(2)其中一端；

所述卷筒机构(5)设置在腔室(103)内；

所述蒙皮(2)的端部穿过壳体(1)表面插入腔室(103)内并卷绕在卷筒机构(5)上。

10.一种无人潜航器艏舵降噪设备的使用方法，采用权利要求1至9任意一项所述的降噪设备，其特征在于，包括以下使用状态：

状态一，所述转动块(41)外周壁抵接活动部(3)远离蒙皮(2)的端部，所述活动部(3)朝向蒙皮(2)的端部位于滑槽(101)内，所述蒙皮(2)紧密贴覆在壳体(1)表面上；

状态二，所述转动块(41)转动并带动第一突出块(421)同步转动，使所述第一突出块(421)外周壁抵接其中一个活动部(3)远离蒙皮(2)的端部，推动所述活动部(3)朝向蒙皮(2)移动并使活动部(3)朝向蒙皮(2)的端部移动到滑槽(101)外，所述活动部(3)朝向蒙皮(2)的端部抵接推动蒙皮(2)远离壳体(1)表面并形成消声带(10)；

状态三，所述转动块(41)转动并带动第二突出块(422)同步转动，使所述第二突出块(422)外周壁抵接至少两个活动部(3)远离蒙皮(2)的端部，推动所述活动部(3)朝向蒙皮(2)移动并使活动部(3)朝向蒙皮(2)的端部移动到滑槽(101)外，至少两个所述活动部(3)朝向蒙皮(2)的端部抵接推动蒙皮(2)远离壳体(1)表面并改变消声带(10)的宽度。