CN210882497U - 一种水下凸出体流激噪声控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种水下凸出体流激噪声控制装置，包括液腔、振动/脉动力监测传感器、控制箱及液压泵/阀；所述液腔螺旋式安装在凸出体表面，凸出体表面未安装液腔的部分覆盖有橡胶，使液腔在未充液时，凸出体表面为流线型；所述振动/脉动力监测传感器安装在所述凸出体上，所述控制箱与所述振动/脉动力监测传感器及液压泵/阀相连，所述液腔与所述液压泵/阀相连，所述控制箱根据振动/脉动力监测传感器的监测结果，控制液压泵/阀向液腔内充放液。该装置可实现对水下凸出体流激线谱噪声的主动控制。
Description
技术领域
本实用新型属于振动噪声控制技术领域，具体涉及一种水下凸出体流激噪声控制装置。
背景技术
水下航行体表面存在各式各样的凸出体，其在水下航行时由于流体激励，引起结构振动，很可能会出现线谱噪声，严重影响其隐蔽性。凸出体流激线谱噪声的控制，虽然可以采取改变线型、增加隔板等一些被动措施，但控制效果一般并不显著，或者由于控制措施可能导致高航速下高频噪声升高。
凸出体后缘的涡下泄是导致流激线谱噪声的根源，流体介质在流经凸出体结构后，在一定雷诺数下，凸出体尾流会交替出现脱落涡，这些涡街引起凸出体表面的脉动压力，从而产生噪声。同时，由于凸出体涡脱落频率和结构固有频率接近，激励结果在固有频率下振动，更会产生强线谱噪声。凸出体流激噪声包含了涡流周期性激励，流体与结构及噪声之间的相互作用等流固耦合、流声耦合复杂现象。但是，无论哪种发声机制，其激励源都是凸出体边缘的涡流激励。因此，为了凸出体流激线谱噪声，关键在于实现对凸出体涡流的控制。
基于湍流宏观系统存在着对小扰动的敏感性这个理论背景，采用充液式装置产生小扰动与凸出体绕流流动相耦合，从而显著改变凸出体的流动状态，可以实现对宏观流动的主动控制。凸出体边缘是形成周期性流动的源，该部位对接受流体微小扰动非常敏感。基于此，在凸出体边缘引入微小的速度扰动，可以对涡流动进行控制，进而涡流的周期性脱落，降低流激振荡线谱噪声。近年来，在航空航天领域，针对空气介质，已有用微小流动控制装置抑制腔体流激振荡噪声的研究，但目前并未见到应用于水下凸出体流激线谱噪声主动控制的报道。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种水下凸出体流激噪声控制装置，该装置可实现对水下凸出体流激线谱噪声的主动控制。
实现本实用新型的技术方案如下：
一种水下凸出体流激噪声控制装置，包括液腔、振动/脉动力监测传感器、控制箱及液压泵/阀；所述液腔螺旋式安装在凸出体表面，凸出体表面未安装液腔的部分覆盖有橡胶，使液腔在未充液时，凸出体表面为流线型；所述振动/脉动力监测传感器安装在所述凸出体上，所述控制箱与所述振动/脉动力监测传感器及液压泵/阀相连，所述液腔与所述液压泵/阀相连，所述控制箱根据振动/脉动力监测传感器的监测结果，控制液压泵/阀向液腔内充放液。
进一步地，本实用新型所述液腔内部为液压油/水等液体，外皮为具有一定伸展性和抗压性的橡胶皮，橡胶皮最大能伸长率超过500％，最大承受压力超过4.5MPa。
进一步地，本实用新型所述振动/脉动力监测传感器为干端振动传感器或湿端脉动压力传感器，当为干端振动传感器时，安装在水下凸出体的内表面，当为湿端脉动压力传感器时，安装在水下凸出体外表面预留的安装孔上；用于实时监测流激附体产生的脉动压力或者振动线谱，并反馈至控制箱，控制箱根据振动/脉动力监测传感器的输入实时调整控制策略。
进一步地，本实用新型所述控制箱为整个控制系统的中枢，根据振动/脉动力监测传感器采集的数据，进行实时判断，若有低频线谱产生则启动液压泵/阀，进行充液，当脉动线谱消失时，则停止充液；若高频噪声升高则抽出液腔内的液体，保证流激噪声在低频和中高频均处于较低水平。
进一步地，本实用新型所述液压泵/阀为低噪声智能泵/阀，其开启状态和流量受控制箱控制，液压泵/阀采用双层隔振装置隔振，开启时不会产生强机械噪声。
有益效果
本实用新型水下凸出体流激噪声控制装置，其结构形式简单，运动件少，可靠性高，且能兼顾低频线谱和高频脉动的控制。装置不工作时，不会引来额外的噪声。在深水高压环境中也能保证工作能力。
附图说明
图1为流激凸出体噪声产生的机理图；
图2为本实用新型扰乱流体激励的机理图；
图3为本实用新型装置的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
凸出体流激线谱噪声的机理如下：流体介质在流经凸出体结构后，在一定雷诺数下，凸出体尾流会交替出现脱落涡，这些涡街引起凸出体表面的脉动压力，从而产生噪声，如图1所示。同时，由于凸出体涡脱落频率和结构固有频率接近，激励结果在固有频率下振动，更会产生强线谱噪声，从而辐射出较强的噪声。因此，只要能扰乱凸出体边缘形成的周期性涡流，就能从源头上降低凸出体流激线谱噪声。
本实用新型实施例一种水下凸出体流激线谱噪声控制装置，主要适用于降低凸出体流激引起的低频线谱噪声，同时在高速时不会引起高频噪声的升高；如图2-3所示，包括液腔1、振动/脉动力监测传感器2、控制箱3及液压泵/阀4；所述液腔1螺旋式安装在凸出体表面，凸出体表面未安装液腔1的部分覆盖有橡胶，使液腔1在未充液时，凸出体表面为流线型，因此不工作时，凸出体表面线型光顺，不会引起额外的噪声；所述振动/脉动力监测传感器2安装在所述凸出体上，所述控制箱3与所述振动/脉动力监测传感器2及液压泵/阀4相连，所述液腔1与所述液压泵/阀4相连，所述控制箱3根据振动/脉动力监测传感器2的监测结果，控制液压泵/阀4向液腔内充放液。
根据凸出体结构流激噪声产生机理，所述装置呈螺旋线形式安装在附体表面，且装置前缘和后缘之间在沿来流方向无空隙。流激噪声强线谱的产生，主要是由于流体激励周期性同相位振荡频率和结构固有频率接近产生。流激噪声强线谱产生时，附近流场必然呈现出周期性同相位振荡特性，此时干端振动传感器/湿端脉动压力传感器检测到周期性振动/脉动现象，传感器将这种现象反馈至控制箱，控制箱判定需消除低频流激线谱，开启液压泵/阀，使液腔充液，直至传感器数据显示低频线谱降低或消失。若随着航速增加，装置引起流场高频脉动异常，传感器高频数据偏高，则抽出液腔内液体，降低高频脉动。整个装置的控制原则是在控制低频线谱的前提下，尽量降低高频噪声。
本实用新型实施例液腔1内部为液压油/水等液体，外皮为具有一定伸展性和抗压性的橡胶皮，橡胶皮最大能伸长率超过500％，最大承受压力超过4.5MPa。
本实用新型实施例振动/脉动力监测传感器2为干端振动传感器或湿端脉动压力传感器，当为干端振动传感器时，安装在水下凸出体的内表面，当为湿端脉动压力传感器时，安装在水下凸出体外表面预留的安装孔上；用于实时监测流激附体产生的脉动压力或者振动线谱，并反馈至控制箱，控制箱根据振动/脉动力监测传感器的输入实时调整控制策略。
本实用新型实施例控制箱3为整个控制系统的中枢，根据振动/脉动力监测传感器采集的数据，进行实时判断，若有低频线谱产生则启动液压泵/阀，进行充液，当脉动线谱消失时，则停止充液；若高频噪声升高则抽出液腔内的液体，保证流激噪声在低频和中高频均处于较低水平。
本实用新型实施例液压泵/阀4为低噪声智能泵/阀，其开启状态和流量受控制箱控制，液压泵/阀采用双层隔振装置隔振，开启时不会产生强机械噪声。
本实用新型实施例水下凸出体流激线谱噪声控制装置的工作过程为：
水下航行器在水下航行时，振动/脉动力监测传感器2会实时监测结构振动/流场脉动压力信息，当监测数据中出现低频线谱时，传感器2将这种现象反馈至控制箱3，控制箱3判定需消除低频流激线谱，开启液压泵/阀4，使液腔1充液。液腔1充液后，流场的周期性同相位脉动力将遭到干扰，从而使流场脉动线谱噪声消失，在振动/脉动力监测传感器2数据实时显示出流场脉冲线谱消失时，关闭液压泵/阀4，液腔1停止充液。若随着航速增加，装置引起流场高频脉动异常，传感器2高频数据偏高，则控制箱3控制开启液压泵/阀4，抽出液腔1内液体，降低高频脉动。整个装置的控制原则是在控制低频线谱的前提下，尽量降低高频噪声。
本实用新型实施例水下凸出体流激线谱噪声充液式主动控制装置的具体组装步骤如下：
a)将振动传感器2安装在凸出体内部，脉动压力传感器2安装在凸出体表面预留的开孔上，不改变凸出体线型；
b)振动/脉动力监测传感器2通过数据线接至舱内的控制箱上3；
c)控制箱通过控制线和液压泵/阀4连接，可控制液压泵/阀4启闭；
d)螺旋形液腔1安装在凸出体表面，同时，采用不充液的橡皮覆盖在凸出体表面未安装液腔的部位上，保证装置未工作时，凸出体表面线型光顺；
e)液压泵/阀4通过细管和外部液腔1相连，安装截止阀，保证装置受损时外部海水不会灌入舱内。
综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种水下凸出体流激噪声控制装置，其特征在于，包括液腔(1)、振动/脉动力监测传感器(2)、控制箱(3)及液压泵/阀(4)；所述液腔(1)螺旋式安装在凸出体表面，凸出体表面未安装液腔(1)的部分覆盖有橡胶，使液腔(1)在未充液时，凸出体表面为流线型；所述振动/脉动力监测传感器(2)安装在所述凸出体上，所述控制箱(3)与所述振动/脉动力监测传感器(2)及液压泵/阀(4)相连，所述液腔(1)与所述液压泵/阀(4)相连，所述控制箱(3)根据振动/脉动力监测传感器(2)的监测结果，控制液压泵/阀(4)向液腔内充放液。
2.根据权利要求1所述水下凸出体流激噪声控制装置，其特征在于，所述液腔(1)外皮为橡胶皮，橡胶皮最大能伸长率超过500％，最大承受压力超过4.5MPa。
3.根据权利要求1所述水下凸出体流激噪声控制装置，其特征在于，所述振动/脉动力监测传感器(2)为干端振动传感器或湿端脉动压力传感器，当为干端振动传感器时，安装在水下凸出体的内表面，当为湿端脉动压力传感器时，安装在水下凸出体外表面预留的安装孔上；用于实时监测流激附体产生的脉动压力或者振动线谱，并反馈至控制箱。
4.根据权利要求1所述水下凸出体流激噪声控制装置，其特征在于，所述控制箱(3)根据振动/脉动力监测传感器采集的数据，进行实时判断，若有低频线谱产生则启动液压泵/阀，进行充液，当脉动线谱消失时，则停止充液；若高频噪声升高则抽出液腔内的液体。
5.根据权利要求1所述水下凸出体流激噪声控制装置，其特征在于，所述液压泵/阀(4)为低噪声智能泵/阀，其开启状态和流量受控制箱控制，液压泵/阀采用双层隔振装置隔振。
Priority Applications (1)
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| CN201921138703.5U CN210882497U (zh) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | 一种水下凸出体流激噪声控制装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110435817A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-11-12 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | 一种水下凸出体流激噪声控制装置 |
| CN113091876A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-07-09 | 中国人民解放军92578部队 | 基于循环水槽的翼型结构流激噪声测试装置及方法 |
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2019
- 2019-07-19 CN CN201921138703.5U patent/CN210882497U/zh active Active
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