[发明专利]一种测量近水面圆柱壳背衬覆盖层低频插入损失的装置及方法

说明书

本发明提供一种测量近水面圆柱壳背衬覆盖层低频插入损失的装置及方法，装置包括绞车、钢丝绳、环型架、气垫、支杆、挂载、气管、增压泵，气垫贴敷在圆柱壳外表面，环型架放置在气垫的外面，钢丝绳的一端缠绕在绞车上，钢丝绳的另一端穿过环型架的套管，连接挂载，支杆固定在钢丝绳的底端，气管一端连接挂载，气管的另一端连接增压泵；一种测量近水面圆柱壳背衬覆盖层低频插入损失的装置及方法，还包括测量方法；本发明采用金属支撑边界制成“气囊”结构，避免了橡胶气囊在收放水听器、阵列的过程中因压力平衡差、胀裂等现象，并提出了近水面圆柱壳低频段的声学远场判据，为声学覆盖层的插入损失测量提供了技术支撑。

技术领域

本发明涉及一种测量近水面圆柱壳背衬覆盖层低频插入损失的装置及方法，属于声学测量领域。

背景技术

目前，在评价低频段声学覆盖层的声学性能，特别是插入损失时，一般将声学覆盖层粘贴在单层圆柱壳或双层圆柱壳的外表面，利用水听器组成一个垂直阵，通过旋转圆柱壳，使得垂直阵相对圆柱壳扫描形成一个柱形包络面，或者利用垂直阵直线扫描形成两个平行平面，采用均方声压法计算圆柱壳、以及圆柱壳贴敷声学覆盖层后的辐射声功率，通过对两者的辐射声功率进行对数运算得到插入损失(见谭学者，水下低频隔声特性理论与实验研究，哈尔滨工程大学硕士学位论文，2010年)。

随着研究的深入，现在的圆柱壳模型越来越大，缩比率由原来的1:5变为1:3，以至成为1:1，圆柱壳的尺寸由长2m、直径1m，逐步演变成为长30m、直径5m，总质量由0.5t逐步变为100t。在这种条件下，旋转圆柱壳而形成相对的柱形包络面是几乎不可能的！加之垂直阵的尺寸和重量均随着测试频率的降低而增大，使得移动垂直阵非常费力，耗费时间太长。

当圆柱壳的频率很低，特别是当圆柱壳的最大尺度仅为其辐射声波对应波长的二分之一时，此时圆柱壳辐射噪声的指向性(正横或垂直方向)近似为圆形，这使得利用均方声压法乘以球面面积得到的辐射声功率量级，与单点的辐射声压量级近乎相等。圆柱壳辐射噪声的这种特性表明：如果能够精确地测量某特定位置处一至两点的辐射声压级，则能够表征圆柱壳的辐射声功率级，进而能够计算声学覆盖层的插入损失。

但是，在测量圆柱壳外某特定点处的辐射声压时，存在的最大问题就是如何实现水听器的精确定位。目前，要实现水听器测量特定点的辐射声压，主要有两种方法：一是将水听器捆绑在伸缩性极小的线绳上，做好距离标记，一端挂配重，利用重力作用拉直水听器实现测量；二是将水听器捆绑在各种杆(例如钢杆、铝杆、塑料杆等)上来实现测量。第一种方法存在的问题是：首先，线绳上的距离标记是在空气中完成的，当线绳入水后，伸缩性会发生变化，使得深度标记发生偏差；其次，收放配重的过程中，若收放线绳与水听器电缆的操作不当，造成电缆用力，进而易拉裂、乃至拉断水听器的电缆线；第二种方法存在的问题是：捆绑水听器的各种杆与水听器的声接收部位太近，声波入射至杆产生的散射信号会影响水听器的接收声信号，而且当杆的尺寸太大时，同样存在杆易变形问题，造成定位误差。

在“水面战斗舰艇系泊和航行试验规程：水下辐射噪声测量(GJB350.11-87)”和“声学：水下噪声测量(GB/T5265-2009)”中，只规定了水听器与舰艇之间的距离，并未给出水听器在水下定位的方法。

因此，目前还未有较好的近水面圆柱壳背衬覆盖层低频插入损失的测量装置及测量方法。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种测量近水面圆柱壳背衬覆盖层低频插入损失的装置及方法。

本发明的目的是这样实现的：包括绞车、钢丝绳、环型架、支杆、挂载、增压泵、圆柱壳、水听器，环型架设置在圆柱壳外且在二者之间还设置有气垫，所述环型架的圆形横截面与圆柱壳的圆形横截面垂直，钢丝绳的一端缠绕在绞车上、另一端穿过环型架与挂在连接，所述钢丝绳下段外设置有支杆，在支杆外表面设置有水听器，挂载上的气孔通过气管与增压泵连接。

本发明还包括这样一些结构特征：