[发明专利]一种用于水下航行器辐射噪声测量的循环混响水池

说明书

本发明提供的是一种用于水下航行器辐射噪声测量的循环混响水池。包括混响水池，还包括由管路和水泵构成的水循环系统，所述的混响水池由工作段和测量段两部分组成，水循环系统的入水口和出水口设置在工作段，入水口和出水口处均安装导流装置，模型安装台位于工作段的中心，在入水口导流装置与模型安装台之间设置有稳流装置。本发明具有水池背景噪声低、测量段与工作段分区、可向水下航行器提供稳定均匀的伴流场、适于测量各型水下航行器的水动力噪声、水下混响法适用等特点，是测量水下航行器辐射噪声的专业的发明设备。

技术领域

本发明涉及的是一种混响水池，特别是一种循环混响水池。具体地说是一种用于水下航行器辐射噪声测量的循环混响水池。

背景技术

水下航行器的噪声评价是水声学领域的重要研究方向，也是一个一直未得到有效解决的难题之一。合理评价水下航行器的噪声性能依赖于准确测量水下航行器的辐射噪声。目前，研究水下航行器的噪声性能主要有两种方案：一、在海洋或湖泊中测量水下航行器实体实际工作状况下的辐射噪声；二、在循环水槽或水池中测量水下航行器模型模拟状态下的辐射噪声。方案一中的海试等外场试验，存在试验成本高、自然环境声场复杂等不利因素，无法得到非常准确的测量结果；方案二存在如下几个未得到真正解决的问题：(1)现有的水筒(包括循环式和重力式)、循环水槽的工作段尺寸有限，往往被设计用于水下航行器缩比模型的水动力学试验研究，不具备对实尺度的水下航行器进行水动力学试验的条件；(2)现有的水筒、循环水槽的工作段既不满足水下自由场测量的条件，也不满足水下混响场测量的条件，即使是同一水下航行器缩比模型，同样的伴流场条件下，在上述不同设施间的噪声测量结果仍然差异较大；(3)在循环水槽内开展的水下航行器缩比模型试验，根据水动力学试验的需求只考虑了部分流体相似性准数，由此测得的辐射噪声，经过计算尺度效应后得出的实验结果与实体的实际测量结果相比，往往只在部分频段相似，不足以作为评价水下航行器噪声性能的标准；(4)现有的消声水池或混响水池无法模拟水下航行器工作状态下的流场环境，水下航行器在这些水池内的噪声测量结果与其实际工作状态下的辐射噪声之间的关系未知，因而也不能得出令人信服的结论。

目前，水下声学测量的方法主要有在消声水池中直接测量和在混响水池中使用水下混响法测量两种。由于消声水池建造难度大、成本高，国内只有部分重点实验室拥有，而混响水池易于建造，多项实验研究表明，在混响水池环境中使用混响法测量水下复杂声源的辐射声功率具有很多优点，如测量过程可重复、测量结果可信度高、测试环境背景噪声较低、测试条件较容易满足、测量方法适用性广等，通过水下混响法测得的声源辐射声功率可以准确评价声源的声学性能。因此，使用水下混响法测量水下航行器在特定伴流场条件下的辐射噪声是切实可行的。

检索发现：涉及到循环水槽的发明专利，主要适用于各类流体试验，如专利号CN202720106U的小型封闭式水平循环水槽装置，设计了一个由各段构成封闭的水流循环槽，可观察流场和试验模型，适用于进行流体力学基础试验等，不能用于测量流场中试验模型的辐射噪声；专利号CNIO5761596A的组合式水槽剪切流导流装置，可放置于不同水槽中产生符合不同实验要求的剪切流，适用于开展波流相互作用的实验研究，但不能用于声学测量研究；专利号CN206311301U的一种带有导流和整流装置的水平循环水槽，解决了环形水槽中横向环流影响试验精度的问题，可进行螺旋桨的敞水试验以及水下航行器等简单几何体的操纵性研究，但不能用于评价水下航行器等的噪声性能。

关于使用混响法测量流噪声的发明专利，专利号CN205209631U一种用于混响法测量水下射流噪声的导流装置，在混响水箱内进行射流噪声测量时，可控制水面高度不变，但该装置并不能为水下航行器提供稳定均匀的伴流场，也不适用于测量水下航行器的辐射噪声。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可为水下航行器提供稳定均匀的伴流场，流速可调节，测量结果的准确性高的用于水下航行器辐射噪声测量的循环混响水池。

本发明的目的是这样实现的：