低噪声船舶设计

声学特征在海军领域具有至关重要的意义。具体要求取决于舰船类型及其预期作战用途,既涉及允许的水下辐射噪声,也涵盖舰船内部噪声水平。通过为所有舰船单元、单个噪声源及组件设定噪声预算,可确保整体设计保持声学隐蔽性,从而提升舰船的隐蔽性。

大量有害振动与噪声源自机舱。对发电机组、船用柴油机、电动机、齿轮箱及泵等机械设备实施解耦,是降低水下辐射噪声的关键措施。此举可阻断振动与噪声通过基础结构直接从机械设备传递至船体,从而避免声波向水体或船舱内部传播。

潜艇侧视图插图,浅蓝色背景上绘有浅蓝色的潜艇。潜艇呈长条形,带有塔楼和尾鳍等细节。

组件方案示例

该图显示了机械传动系统中振动和噪音的传播路径。主要来源是发动机和变速箱,它们通过轴承和联轴器与结构相连。振动通过上部和下部轴承层以及中间框架传递到船体结构和船体结构上。从那里,振动可以进一步传播到相邻区域,最终作为水下声或空气声辐射到船舱中。该图清楚地显示了机械部件和结构元件之间的耦合,这对声学和动态分析非常重要。

图表由多个水平框组成,这些框通过线条连接在一起。上方有五个并排的框,下方有七个垂直排列的框。一条蓝线从左上角的框延伸到下方框的中间。
图表上有一条向下延伸的虚线,显示出多个小锯齿和断点。上方有一个文本框,上面写着“声音传输函数齿轮箱耦合”。左侧是垂直轴,下方是水平轴,两者均未标注名称。
图表上有一条从左上角到右下角的黑色锯齿线,显示出多个峰值和跌落点。上方有一个浅蓝色的文本框,上面写着“结构传导噪声水平齿轮箱”。左侧是垂直轴,下方是水平轴,两者均无标注。
图表上有一条从左上角向右下角倾斜的蓝色曲线,曲线末端有多个小波动。图表上方写着“声音传输函数发动机耦合”的字样。
图表以白色背景为底,上面绘有黑色不规则线条。左侧为垂直轴,底部为水平轴。顶部为文本框,上面写着“结构传声噪声水平引擎”。
图表中有一条蓝色虚线,最初呈平坦状态,右侧呈上升趋势并出现尖峰。上方标有“动态传递刚度上部支架”字样。
图表中蓝色的虚线从平坦开始,向上呈现多波浪状。上方标有“动态传输刚度下支架”。
技术插图显示了多个相互连接的组件在水平方向上的排列。左侧是一个细长的杆或轴,与一个较小的元件相连。紧接着是一个带齿轮符号的矩形块。右侧是一个较大的细长部件,上面有几条平行线和几个小圆圈,该部件位于轨道或平台上。元件周围画有蓝色的曲线。
机械部件的分解图,包括多个单独部件,其中圆柱形和球形部件沿一条线排列。细线将部件与标记点连接起来。
图表中有一条灰色线,从左上角斜向下方延伸,然后水平延伸。左侧为垂直轴,底部为水平轴。顶部有一个文本框,上面写着“参考基阻抗”。
图形为圆形图表,多个弯曲箭头围绕中心元素排列。中心位置有文字,沿箭头方向还有其他文字框。右侧有一个矩形区域,里面还有额外的文字。
图表中有多条彩色线条从左向右延伸。有些线条是水平的,有些则略微上升。左侧为垂直轴,底部为水平轴。顶部为文本框,上面写着“刚体模式”。
三条线图:一条黑色虚线、一条红色虚线和一条黑色点线,所有线都从左向右略微下降。左侧为垂直轴,底部为水平轴。顶部为文字框,上面写着“极限”。

振动声学如何助力VULKAN的整体解决方案

四组小技术符号排成一列,每组符号由黑色线条和蓝色点缀组成。这些形状看起来像是机械或结构组件的风格化表现形式。

为隔离高噪音、强振动机械而选用的弹性元件(如联轴器和弹性支座)必须确保在规定位置(如地基或中间框架底部)满足所需限值要求,同时不影响系统的其他性能指标。全面分析需综合考量所有相关噪声源、弹性元件的动态频率特性,以及预测振动与结构传声行为时各组件间的交互作用。

同时必须重视基础阻抗及中间框架动态特性(如适用),因其对系统整体振动声学响应具有显著影响。必要计算通过VULKAN声学工具箱(VAT)结合基于有限元法的先进数值模拟完成。关键输入变量详见前页。项目成功的决定性因素在于设计全阶段与客户声学专家的紧密协作,以解决方案为导向推进工作。

内部声学测量

机械组件的简化技术图纸。中间是一个蓝色的圆柱形元件,左右两侧是灰色部件,看起来像支架或轴承。
联轴器声学测试台
机械组件的简化技术图纸。中间是一个蓝色的圆柱形元件,左右两侧是灰色部件,看起来像支架或轴承。
器声学测试台

VULKAN通过专有测试台进行精确的产品特性分析,为优化系统设计奠定基础。在此过程中,我们依据适用标准测量橡胶支座在平移方向上的动态传递刚度特性。采用的标准化测量程序可精确评估设备在运行条件下的振动声学及动态行为。

在VULKAN测试中心,我们通过定制化测试台确定高弹性橡胶联轴器的结构传声特性。采用双振动台系统,可在轴向、径向及扭转方向同时测量传声损失与插入损耗,动态激励力可达16 kN。