[发明专利]一种测量海洋管道流激噪声和涡激噪声的试验装置

说明书

本发明提供一种测量海洋管道流激噪声和涡激噪声的试验装置，包括管套、连接机构、减振机构、导流栅和自容式水听器，管套安装在海洋管道的外表面，连接机构的一端放置在管套内、另一端连接减振机构，减振机构连接导流栅，自容式水听器放置在导流栅内；该测量海洋管道流激噪声和涡激噪声的试验装置，避免了常规测试方法中因水听器离海底管道距离不足所带来的声学近场效应，利用导流栅消除了水听器所受到的大涡团脉动压力影响，降低了在测试过程中因外部洋流所带来的低频干扰，采用减振机构设计，使得海洋管道流激噪声和涡激噪声的归一化更为精确，测量结果更加可靠，为海洋管道流激噪声和涡激噪声的试验测量提供了技术支撑。

技术领域

本发明涉及一种测量海洋管道流激噪声和涡激噪声的试验装置，属于声学测量领域。

背景技术

目前，海洋管道受内部油流、气流及其多相介质激励条件下产生的流激噪声和海洋管道受外部洋流激励产生的涡激噪声受到关注，因为流激噪声和涡激噪声会影响其附近工作的水下航行器、UUV等的导航及探测能力，但如何准确测量海洋管道的流激噪声和涡激噪声是非常困难的。具体表现在：

第一、海洋管道的流激噪声和涡激噪声的量级往往比较小，因为海洋管道内部流动的流速一般不大于2m/s，海洋管道外部洋流的流速一般也不超过2m/s，在这种流速条件下的流激噪声和涡激噪声的量级相对背景噪声差别不大，即信噪比很低；

第二、海洋管道的流激噪声和涡激噪声在测量过程时水听器极易受到湍流脉动压力的作用，即输出“伪声”，因为水听器的体积有限，对波数-频率谱的高频分量有较好的平均和过滤作用，即有较好的降低“伪声”高频部分的能力，而低频分量因为涡旋大和波数小，在水听器表面的平均效果非常有限，因此，会在测量信号中带来了极强的低频干扰；

第三，海洋管道附近的部洋流会时刻发生变化，受海洋管道的阻挡，使得洋流发放的状态时刻变化，如果测量使用的水听器不能随着海洋管道在洋流中的状态发生变化，会造成测量的结果不准确，例如测量水听器直接受洋流冲击时，会输出较高的电信号；

最后，如果在采集过程中水听器相对海洋管道的位置发生偏移，会使得海洋管道流激噪声和涡激噪声的声压级归算产生问题，不能准确估算海洋管道的流激噪声和涡激噪声。

以往针对海洋管道的研究多集中在石油结蜡过程、管线抗腐蚀等方面，极少或没有关注到海洋管道流激噪声和涡激噪声的测量问题，使得这方面的研究极少。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种测量海洋管道流激噪声和涡激噪声的试验装置。

本发明的目的是这样实现的：包括管套、连接机构、减振机构、导流栅、自容式水听器，管套安装在海洋管道的外表面，连接机构的一端放置在管套内，连接机构的另一端连接减振机构，减振机构连接导流栅，自容式水听器放置在导流栅内。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.管套为圆环形结构，管套内部中空，放置有滚珠，管套的外表面开槽。

2.连接机构的头部一端为球形且嵌入至管套内，连接机构的中间部位为光滑过渡的薄翼型，且连接机构中间部位的内部中空，连接机构的尾部一端为圆柱形。

3.减振机构的外形为圆柱形，在减振机构的外面一端设置有塑料轴承，连接机构的另一端连接减振机构是指连接机构的尾端通过塑料轴承与减振机构连接；减振机构的另一端开通孔，在减振机构的内部有弹簧，弹簧的中部有卡环，卡环上的连接杆通过减振机构另一端的通孔与导流栅连接，减振机构的外表面为中空结构。

4.导流栅包括固定杆、均匀设置在固定杆上的栅格，导流栅整体为两端为圆锥形、中部为圆柱形的网笼构型；每个栅格的前部为薄片结构、栅格的中部为光滑过渡的薄翼型、栅格的尾部为薄片结构，栅格的中部的外侧为薄翼型的尾缘，栅格的中部的内侧为薄翼型的头部；在栅格的内部成型空腔。

5.自容式水听器安装在导流栅内的固定杆上。