[发明专利]一种模拟水下螺旋桨噪声的声源系统

说明书

本发明公开一种模拟水下螺旋桨噪声的声源系统，该声源系统能够模拟水下螺旋桨的水动力噪声和水下螺旋桨的空化噪声，实现了在低速拖曳状态下模拟螺旋桨噪声，从而达到模拟舰船螺旋桨真实工作过程的目的。该声源系统包括：控制单元、高压气站、阀件控制单元和噪声模拟装置；其中控制单元用于控制高压气站和噪声模拟装置中电控阀的开关；高压气站用于为系统工作提供足够的高压空气；阀件控制单元用于稳定高压气站产生的高压气体的压力和流量，为噪声模拟装置输送高压气体；噪声模拟装置在于水下拖曳工作，用于模拟水下螺旋桨的水动力噪声和空化噪声。

技术领域

本发明涉及一种声源系统，具体涉及一种模拟水下螺旋桨噪声的声源系统，属于水下噪声模拟技术领域。

背景技术

舰船辐射噪声是由舰船上机械运转和舰船运动产生并辐射到水中的噪声，它是由离开舰船一定距离的水听器接收到的舰船噪声。因为声波是目前在海洋中唯一能够远距离传播的最有效的能量形式，所以舰船水噪声对舰船的生存和武器装备性能有重大影响，是舰船隐蔽性的重要指标。

其中螺旋桨噪声是舰船辐射噪声的一种，它主要包含螺旋桨水动力噪声和螺旋桨空化噪声。螺旋桨水动力噪声是螺旋桨叶片扰流产生的噪声，具有较强的规律性，与叶片的转速、叶片数量等参数密切相关；而螺旋桨空化噪声是由旋转的螺旋桨在水中转动引起水中气泡生长后破裂所产生的噪声。当螺旋桨在水中转动时，其叶片在水中转动时在叶尖和叶片面上会产生低压和负压区，随着转数的增加，负压增大到一定限度时，水就会破裂产生小气泡，就是所形成的空穴，稍后这些气泡产生宽带声脉冲，出大量的这种气泡破碎产生的噪声往往声源级较大，这种噪声往往构成舰船噪声谱高端的主要部分。

螺旋桨噪声是舰船航行过程中不可避免的特征，也是鱼雷、水雷等引信需要扑捉的重要信息。相反，在反水雷或水下诱饵的应用中，也可以设计一套系统模拟水下螺旋桨噪声，形成一个假的目标，从而诱骗鱼雷或水雷攻击。

螺旋桨噪声的模拟需要同时模拟螺旋桨水动力噪声和螺旋桨空化噪声两种特性信号，螺旋桨水动力噪声是由螺旋桨在水下旋转扰流引起的，规律性强，容易实现，而由于螺旋桨空化噪声是由大量大小不等的气泡随机破裂引起的，空化噪声谱即存在连续性，也存在脉冲性，模拟难度较大。

空化现象只在船舶达到临界航速时才产生，此时，船舶水下辐射噪声会突然增大。因此，螺旋桨空化噪声的模拟需要大量大小不等的气泡或达到一定的临界航速，而目前国外模拟螺旋桨空化噪声的装置要么无法实现大小不等的连续气泡，要么航速较高，一般平台无法实现。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种模拟水下螺旋桨噪声的声源系统，能够在较低航速下实现大小不等的连续气泡，从而模拟螺旋桨空化噪声。

所述模拟水下螺旋桨噪声的声源系统包括：控制单元、高压气站、阀件控制单元和噪声模拟装置；

所述高压气站在所述控制单元的控制下通过所述阀件控制单元为所述噪声模拟装置提供高压空气；

所述阀件控制单元用于稳定所述高压气站产生的高压气体的压力和流量；

所述噪声模拟装置包括：拖体结构、高压气瓶、电控阀叶片和旋转轴；所述拖体结构为密封的腔体结构，所述高压气瓶固定在所述拖体结构内部；

所述旋转轴为中心具有台阶孔的空心柱形结构，通过轴承同轴支撑在所述拖体结构的尾部，所述旋转轴能够绕所述拖体结构的尾部转动；所述旋转轴中心的台阶孔与所述拖体结构的尾部之间形成密封的环形空腔，所述拖体结构的尾部内部设置与所述空腔相通的气孔；所述高压气瓶的出气口通过出气管路与拖体结构尾部的气孔连通；所述出气管路上设置有电控阀，所述电控阀由所述控制单元控制闭合时间、工作频率；

所述旋转轴上连接两个以上叶片，每个所述叶片上加工两个以上阻尼孔，所述阻尼孔的一端与所述空腔相通，另一端与外界连通。