潛艇低噪聲安靜操縱控制技術研究

1、精品文檔潛艇低噪聲安靜操縱控制技術研究王京齊1朱春景2楊衛(wèi)東3施生達1（1海軍工程大學船舶與動力學院，湖北武漢430033；2海軍駐南京地區(qū)航天機電系統代表室南京210003；3海軍92337部隊，遼寧大連116023）摘要：聲隱身性能是現代潛艇重要的性能指標之一。為了提高潛艇的聲隱身性能，除對潛艇主要噪聲源進行減振降噪處理外，還需要在潛艇實際使用中應用相應的低噪聲安靜操艇技術。從潛艇使用出發(fā)，對潛艇噪聲組成及特性進行了分析。分析、研究

2、了潛艇操艇控制系統的噪聲特性，在此基礎上對潛艇低噪聲操艇技術進行了探討。結論對提高潛艇的隱蔽性具有一定指導意義，對新一代安靜型潛艇的研制提供參考。關鍵詞：關鍵詞：潛艇；低噪聲；操縱；控制技術中圖分類號：中圖分類號：U674.76；TB533.2文獻標識碼：文獻標識碼：A文章編號：Studyonsubmarine’slownoisequitemaneuvercontroltechnologyWANGJingqi，SHIShengda，ZH

3、ANGWeikang(CollegeofNavalArchitecture&Power，NavalUniversityofEngineeringWuhan430033China)Abstract:Theacousticcovertnesscapabilityisoneoftheimptantperfmancesofmodernsubmarine.Fimprovingthesubmarine’sacousticscovertnesscap

4、abilityinadditiontoabsbvibrationlowernoiseofthemainnoisesourcesneedtoapplythelownoisemaneuvercontroltechniqueinsubmarine’spracticaloperation.FromthepointofviewofthisAnalysissubmarine’snoisecompositionsitsspecificproperty

5、arecarriedoutinthispaper.Byanalyzingresearchingthenoisefeatureofsubmarine’smaneuvercontrolsystemthepracticallownoisequitemaneuvercontroltechnologyisestablished.Theconclusionscansupplyguidetoimprovecovertnesscapabilityofs

6、ubmarinecanprovideusefulreferencefdesigningnewgenerationsilencesubmarines.Keywds:submarine；lownoise；maneuver；controltechnology潛艇的主要優(yōu)勢在于能夠進行水下隱蔽作戰(zhàn)，隱蔽性是關系潛艇作戰(zhàn)成敗的首要因素。潛艇的噪聲小、聲目標強度低，潛艇的聲隱身性能就好，潛艇的隱蔽性就相對較好。實踐表明，隱蔽性是潛艇實現“隱蔽自己，

7、先敵發(fā)現，先敵攻擊”要求的重要基礎。由于聲波是迄今為止唯一可在海水介質中有效遠距離傳遞信息的載體，水聲探測是當前探潛的主要手段，因此，潛艇的噪聲水平和聲目標強度是潛艇隱身性能的主要標志。潛艇噪聲水平和聲目標強度的降低，不僅可減小被敵發(fā)現的距離，縮短敵魚雷聲導作用距離，而且改善了本身聲納工作環(huán)境，提高探敵的距離。但是，現有減振降噪技術，都是針對與潛艇的三大噪聲源相關的設備、裝置、艇體外部特征來治理的。事實上，同一裝置的操縱系統，不同的使用

8、方式、不同的操縱控制，潛艇的噪聲水平是很不一樣的。低噪聲安靜操縱控制技術是研究潛艇的操艇系統不同操縱控制對潛艇噪聲的影響及規(guī)律，操艇系統使用過程中的減振降噪是實現潛艇低噪安靜型的重要操縱控制技術。1潛艇噪聲組成及特性潛艇噪聲包括在空氣介質中產生的空氣噪聲，在水介質中產生的水噪聲。潛艇水噪聲又分為潛艇的輻射噪聲和自噪聲。潛艇輻射噪聲是由潛艇上的機械運轉和潛艇運動產生并輻射到水中的噪聲。輻射噪聲由離開潛艇一定距離的水聽器所接收，是被動聲探測

9、裝置的“信息源”，它把潛艇的存在暴露給對方，是破壞潛艇隱身性能的主要因素。輻射噪聲是表征潛艇隱蔽性的重要指標之一，用以評價被敵發(fā)現和遭受水中兵器攻擊的危險性。潛艇自噪聲是安裝在潛艇某部位上的全向水聽器接收到的、由于本艇自身動力裝置、設備等的工作和潛艇運動所引起的水中噪聲。自噪聲是由潛艇自身因素決定的參數，是潛艇上安裝的聲收稿日期：收稿日期：基金項目：基金項目：國防重點基金項目（6140514）.作者簡介：作者簡介：王京齊（1968），男

10、，副教授，博士，Email:wuhanwangjingqi@精品文檔壓泵和油箱，保持一定的油壓，保證全艇液壓系統經常充滿油，防止空氣進入系統，改善液壓系統的工作性能。（2）液壓沖擊液壓系統中，當管道中的閥門突然關閉或開啟時，如操舵換向時，液壓管內液體壓力發(fā)生急劇交替升降的波動過程稱為液壓沖擊。當液壓系統產生液壓沖擊時，瞬時的壓力峰值有時比正常壓力要大好幾倍，可能造成管道和液壓組件的損壞，并導致系統的振動和沖擊噪音。液壓沖擊可發(fā)生在下列兩

11、類典型工況：a.液體流速突變引起的直接和間接液壓沖擊；b.運動部件制動產生的液壓沖擊此外，液壓系統中某些組件的動作不夠靈敏，例如當系統壓力突然升高，但溢流閥響應慢，沒有迅速打開，產生壓力超調，也引起液壓沖擊。因此，在液壓系統的設計中應考慮到緩沖液壓的沖擊，減小液壓沖擊的壓力峰值，如限制管道中液體的流速、縮短管道的長度、采用彈性連接管、設置液壓蓄能器，減少液壓沖擊的影響。從管理使用來看，在潛艇低噪聲航行狀態(tài)時，主要采取下列兩類措施[26]

12、：a.酌情延長執(zhí)行組件的換向時間，并要緩慢關閉、開啟閥門，以降低閥門的啟閉速度；b.減少閥門啟閉的頻率，不可頻繁、快速、突然開關閥門。2.1.2間接來源－舵的偏轉引起流場的擾動，產生水動力噪聲操舵使?jié)撏C動時，影響潛艇尾流的決定性因素是舵角、艇的水平漂角或垂向的攻角及轉舵速率和頻率。它們使艇體尾部及操縱面上產生渦流，導致槳盤處速度波動[7]。由于舵的操縱能力與航速成正比，低速2U時舵的操縱能力弱，而且逼近尾升降舵的逆速點（2~3kn左右

13、），為了保持定深直航運動或定向變深運動需操縱較大的舵角，才能保持規(guī)定的運動狀態(tài)。同時，在低速區(qū)，螺旋槳和其它聲源的水噪聲影響遠不夠顯著，操舵引起的機械噪聲和水動力噪聲是潛艇水下噪聲的主要成份。隨著航速增大，螺旋槳噪聲、機械噪聲及其它水動力噪聲成為主要噪聲源。隨著航速增大，舵的操縱能力迅速增強，為了保障操艇安全，只允許使用較小的舵角。因此，要求隱蔽航行時，必須保證以盡量小的舵角、盡量少的轉舵次數、盡量慢的變化頻率來控制潛艇的運動狀態(tài)。2.

14、22.2均衡產生噪聲的原因均衡產生噪聲的原因均衡系統由浮力調整系統和縱傾平衡系統組成。均衡系統主要由水艙、疏水泵、電液球閥及水、氣管路組成。潛艇的均衡操縱，用主疏水泵和艙底泵進行浮力調整水艙的排水，調整水艙注水為自流形式。首、尾縱傾平衡水艙間的移水采用氣壓方式。因此，均衡操縱主要涉及管路系統的振動噪聲控制。管路系統的振動噪聲的主要激勵源是泵和閥。泵是振動、流噪聲與空氣噪聲的激勵源[5]，其振動能量流的傳播途徑為：第一通道是泵的支承結構，

15、第二通道是與泵相連的管路系統，第三通道是泵周圍的空氣介質。管路系統的振動能量流沿管壁與管內流體介質傳遞，通過管路彈性吊掛件傳遞到船體，或由通?？谳椛?。經三個通道的傳遞導致水下噪聲。閥的快速開關、泵的啟動與停止，使管道內的定常流動突然變化，引起所謂“水錘”現象，引起沖擊振動，與液壓系統類似。因此，均衡操縱過程產生的噪聲問題，與轉舵操縱過程液壓系統產生的噪聲問題在實質上是一致的。3潛艇低噪聲操艇技術3.13.1低噪聲操艇的主要操縱控制規(guī)律低

16、噪聲操艇的主要操縱控制規(guī)律從實際操縱來看，低噪聲操舵與常規(guī)操舵、自動操舵與手動人工操縱，都具有相同的基本操縱規(guī)則、相同的基本控制參數，主要區(qū)別在于操縱控制參數的取值以及轉換控制點的取值及其實現的時間特性。對低噪聲操艇來說，其特別要求是盡量減少對螺旋槳上游尾流場的擾動。（1）尾升降舵角、方向舵角應采用小舵角。本限制要求變深機動時的指令縱傾角及回轉d?角速度限制為某個小的量值，以有利于減小對尾部流場的擾動；（2）定深直航運動的保持及變深機動

17、時，多用圍殼舵或中舵，少用尾升降舵。本限制也是著眼于圍殼舵相對尾升降舵對潛艇尾流場的擾動較小；（3）轉舵速率要小。文獻〔8〕要求轉舵速率小于。該限制減少了在操舵開始及s4~20結束時的轉舵效應（液壓的啟閉影響），減小液壓系統中液體流動強度。轉舵速率的提高將導致潛艇機動過程輻射噪聲的增大；（4）為了使穩(wěn)態(tài)運動（定常運動）時的渦流幅度較小，潛艇的尾舵角及潛艇的漂角或攻角應加以限制[5]；（5）以盡量少的轉舵次數，盡量慢的轉舵變化率來控制潛艇