有源消聲技術(shù)在潛艇艙室中的應(yīng)用

1、《 柴油機(jī) · Di e s e lE n g i n e ) ) 2 0 0 3 年 第5 期 纂 萋有源消聲技術(shù)在潛艇艙室 中的應(yīng)用 林建亭 ( 七 一一研 究所 ， 上海 2 0 0 0 11 )關(guān)鍵詞： 潛艇艙 室； 有源消聲技術(shù)； 研發(fā)與應(yīng)用摘 要： 本文綜合介紹了國(guó)內(nèi)外有源消聲技術(shù)與系統(tǒng)的發(fā)展概況、 降噪原理、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 、 性能特點(diǎn)及其在潛艇艙 室中的應(yīng) 用 。中圖 分類號(hào) ： T B 5 3 5． 2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

2、 ：A文章編號(hào) ：1 0 0 1 — 4 3 5 7 ( 2 0 0 3 ) 0 5— 0 0 3 4 — 0 3Ap p l i c a t i o no fAc t i v eNo i s eSi l e n c i n gT e c h n i q u ei nSu b ma r i n eCo m p a r t me n tL I N J i a n · t i n gK e y wo r d s ： S u b

3、ma r i n ec o mp a r t me n t ； Ac t i v en o i s es i l e n c i n gt e c h n i q u e ； R &D： Ap p l i c a t i o nAb s t r a c t ： Th ea c t i v en o i s es i l e n c i n gt e c h n i q u ei sg e n e r a l i z e di n

4、t h i sp a p e r ． i n c l u d i n gt h et e c h n o l o g i c a ld e v e l o p me n t ， b a s i cp r i n c i p l e ， d e s i g nf e a t u r e ， o p e r a t i n gc h a r a c t e r i s t i ca n dr e a la p p l i c a t i o

5、 ni ns u b ma r i n ec o mp a r t me n t so fs u c han o i s ec o n t r o ls y s t e m ．1概述 為 了提高潛艇 的隱蔽性和充分發(fā)揮聲納的探測(cè) 能力， 各國(guó)海 軍都在不遺余力地進(jìn)行潛艇 的減振降 噪綜合治理工作 ， 以求在潛艇的安靜化方面取得突 破性進(jìn)展 ， 提 高潛艇 的戰(zhàn)斗力和生命力 。 在 實(shí)際工 作中， 研究人員除了從噪聲源上控制 ( 選用低噪

6、聲動(dòng) 力設(shè)備、 啞金屬材料等) 和在噪聲傳播途徑上采取措 施 ( 吸聲 、 隔聲 、 消 聲 、 隔振 等)外 ， 還 實(shí)施有源 消 聲控制， 這是2 0 世紀(jì)后期逐步完善和發(fā)展起來 的一 種 實(shí)用 消聲技 術(shù) 。有源消聲技術(shù)是隨著 電子技術(shù)的發(fā)展而興起的 一 種 降噪方法 。 其原理是 ： 用 電子 電聲技術(shù)拾取 噪 聲信息后經(jīng)計(jì)算機(jī)快速處理薦發(fā)出與之等輻反相的 圖1 有源 消聲控制 系統(tǒng)示意 圖 收'改藕 日期 ：2 0 0

7、 3 — 0 5 — 2 7聲波 ， 使 兩者 疊 加 ， 以抵 消 原 始 噪聲 ， 見 圖1。有源消聲控制早在1 9 3 3 年就已由德國(guó)物理學(xué)家 P a u iL e u g 提出， 但 由于長(zhǎng)期 以來數(shù)字實(shí)時(shí)信號(hào)處理 技術(shù) 問題始終未達(dá)到工程應(yīng)用程度 ， 而僅停留在理論 研究階段 。 近幾 十年來 ， 隨著計(jì) 算機(jī)技術(shù) 的突 飛猛 進(jìn)， 實(shí)現(xiàn) 了數(shù)字 實(shí)時(shí)分析 。 特別近十多年 來， 自適應(yīng) 信號(hào)處理技術(shù)和微處理器的巨大發(fā)展，

8、使有源消聲的 實(shí)際應(yīng)用成為可能。 常規(guī)的消聲器無法適應(yīng)噪聲時(shí)刻 變化的噪聲源 的變化 噪聲信號(hào) ， 對(duì)于變化的噪聲源 ，該類消聲器不可能使消聲性能始終處于最佳狀態(tài) 。 隨 著現(xiàn)代電子對(duì)抗越來越先進(jìn)及人們對(duì)艙室安靜性、 舒 適性要求越來越高， 對(duì)潛艇的聲隱身指標(biāo)及艙室噪聲 指標(biāo)要求也就不斷加嚴(yán) ， 因而 ， 有源消聲技術(shù)得到了國(guó)內(nèi)外軍方和船舶建造商的十分重視 。 在 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) I S O 11 6 9 o “ 聲學(xué)——低 噪聲工作場(chǎng)所設(shè)計(jì)

9、導(dǎo)則 ” 中的 噪聲控制措施部分 ， 已經(jīng)首次將有源控制技術(shù)的應(yīng)用 列入提示性附錄 ， 同時(shí)在 1 9 9 6 年 ， I S O／ T C 4 3 技術(shù)委 員會(huì)也 已將有源消 聲耳罩的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)列為0 階段項(xiàng) 目， 將有源護(hù)耳器的降噪效果測(cè)量方法正式作為T C 4 3／ S C I 的一個(gè)基礎(chǔ)階段項(xiàng) 目， 列入W G 1 7 的工作計(jì)劃，這對(duì)于有源噪聲控制的研究發(fā)展來說是歷史性的飛 躍。 從整體上說 ， 有源消聲技術(shù)與傳統(tǒng) 的隔振 降噪

10、技 術(shù)相 比有 以下優(yōu) 點(diǎn)：一 3 4— 維普資訊 http://www.cqvip.com 林建亭 ：有源 消聲技 術(shù)在潛 艇艙 室中 的應(yīng)用 聲 ， 達(dá)到 安靜 的 目的 。 這種 主動(dòng)消 聲技術(shù) 已在新 建 的洛杉磯 級(jí)潛艇和英 國(guó)的特 拉法 爾加級(jí)核潛艇上 的空調(diào)部位和 噪聲較大 的艙室獲得應(yīng)用 。 使用證明 該技術(shù)對(duì)艙室空氣 噪聲 降噪效果明顯。 海狼級(jí)核潛 艇采用 以上 安靜化措施 后， 其噪 聲級(jí) 降低 了1 5 d B

11、 ，降至9 0 ～ 1 O O d B ， 從而在噪聲領(lǐng)域 內(nèi)使美 國(guó)潛艇 再 - K 加拄制 赫-加! 制 JJ2 5 0降噪前后 的功率譜 分布 曲線 a a 一模 擬艙室 降噪效果 目前， 有源消聲技術(shù)在艙室 中應(yīng)用仍 處于初步 階段 。 隨著 自適應(yīng)控制理論 的不斷完善和 自適應(yīng)濾 波器的進(jìn)一步優(yōu)化 ， 人們對(duì)擴(kuò)大消聲頻率范圍和消 次領(lǐng)先于世界， 使海狼級(jí)潛艇成為 2 1 世紀(jì)最具威力 的攻擊型核潛艇 。 在我 國(guó) ， 有

12、關(guān)高校和科研 院所正 在合作研 究用 反饋方法 對(duì)寬帶無規(guī)律入射 噪聲 的傳入聲能量進(jìn)行有效主動(dòng)控制 。 國(guó)內(nèi)某單位用有源 消聲 技術(shù) 對(duì)模擬艙 室局 部 空間進(jìn)行 消 聲研 究 ， 其 降噪效果見 圖4 。水平 面 內(nèi)等 降噪指數(shù) 曲線 b圖4b 一不 同距離 的降噪效果 聲空 間及穩(wěn)定性的愿望將逐漸得到實(shí)現(xiàn) ， 有源消聲 技術(shù) 的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合也將 日趨廣泛 。( 上接第 1 5 頁)功能復(fù)合型添加劑的研制過程 中， 既要求添加劑無

13、毒 、 不 易燃 、 無強(qiáng)烈 腐蝕性 ， 也要考 慮到 其燃燒 產(chǎn) 物不會(huì)產(chǎn) 生新 的 問題 ， 更要保證添 加劑的經(jīng)濟(jì) 型、高 效性 、 多效性 ， 與此 同時(shí) ， 還要 擴(kuò)大添 加劑 對(duì)各 種燃 油不同組分 、 不 同種類 的適 用性 。 柴 油的重質(zhì) 化發(fā) 展 ， 導(dǎo)致 了柴油 中各種組 分的 比例不斷變化 ，在實(shí)際燃燒過程 中產(chǎn)生 了新的問題， 這就對(duì)添加劑 的類型和濃度提 出了新的要 求。 在更大 的范圍 內(nèi)尋 找有利于柴油燃

14、燒 的物質(zhì) ， 將會(huì)大大推動(dòng)新型添 加 劑 的研 制 和 生 產(chǎn) ， 有 力 促 進(jìn) 柴 油機(jī) 工 業(yè) 的進(jìn) 步 和 發(fā) 展 。參考文獻(xiàn) [ 1 ] 國(guó)外燃 料、潤(rùn)滑和添 加劑 [ M ] ． 燃料 化學(xué)工業(yè) 出版社．[ 2 ]梁 榮光等． 燃 油添加劑對(duì) 內(nèi)燃機(jī)性 能的影響和試驗(yàn)研 究 [ J ] ． 華南理 工大學(xué)學(xué)報(bào) ( 自 然 科學(xué)版) ，1 9 9 9 ． 6、[ 3 ]李竦 松． 柴 油機(jī) 自然過程 中的化學(xué)動(dòng)力學(xué) [． 上

15、海 內(nèi)燃 機(jī)研究所 出版． 1 9 7 8[ 4 ]馮 明志 等． 柴 油機(jī)多效燃 油助燃劑 的研 究及應(yīng)用 [ J ] ． 內(nèi)燃機(jī) 學(xué)報(bào) ，1 9 9 5 ． 1[ 5 ]解世文 ． 用添 加劑改善柴 油機(jī)燃料性 能的研 究 [ J ] ． 石油 煉制 ， 1 9 8 5 ． 8[ 6 ] 王賀武等． 含氧燃料添 加劑對(duì)柴油機(jī) 性能和排放 的影響 [ J ] ． 內(nèi)燃機(jī) 學(xué)報(bào) ，2 0 0 1 ． 1[ 7 ] 何 厚 良等． 內(nèi)燃機(jī)

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17、c u 一1 a t eE mi S S i o nswi t haF u e 1A d d i t i v e ． Di e s e 1P r o g r e s sE n g i n e ＆ D r i v e s， 1 9 8 9 ． 4[ 1 1 ]H ． B u r t s c h e r ， U ． M a t t e r ． p a r t i c l eF o r m a t i o nD u et oF u e 1A