基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統及其測試方法
2023-09-15 09:41:45 2
基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統及其測試方法
【專利摘要】本發明提供了一種基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統及其測試方法，該測試系統主要以噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環系統(簡稱閉式循環系統)為基礎設施，包括矢量水聽器、機械掃描系統、非消聲水池、數據採集分析系統和噴水推進泵模型；包含噴水推進泵的一部分閉式循環系統管路和機械掃描系統置於非消聲水池中，利用測量表面包圍被測噴水推進泵，結合機械掃描系統實現垂直測量表面聲場的離散點採樣，藉助聲強法測量噴水推進泵的水下輻射噪聲。該方法受外界幹擾噪聲源的影響，在理論上可以忽略不計，實際工程應用中，可保證工程測試的信噪比，有利於現場測量實施，尤其是有限空間內複雜振動體的聲功率測量。
【專利說明】基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統及其測試方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於艦船推進【技術領域】，尤其涉及一種基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲 測試系統及其測試方法。
【背景技術】
[0002] 利用噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環系統測量噴水推進泵的水動力性能，是 比較常見的試驗方法，該方法也很成熟，而測量噴水推進泵運轉狀態下的水下輻射噪聲性 能，目前常用的方法有二：1、藉助具有消聲水艙的空泡水筒進行測量，消聲水艙通常位於空 泡水筒工作段下方，利用單水聽器或水聽器陣列，對噴水推進泵水下輻射噪聲進行直接測 量；2、利用在空泡水筒側面有機玻璃外安裝一小型非消聲水艙，將單水聽器置於其中，直接 測量噴水推進泵的水下輻射噪聲。第一種方法成本很高，經濟性差，第二種方法測量精度 差，測量頻率範圍達不到要求，這兩種方法針對螺旋槳的噪聲測量比較成熟，而對於噴水推 進泵的噪聲測量還不成熟，流量作為噴水推進泵的關鍵參數之一，在上述裝置中也較難測 得。
【發明內容】
[0003] 為了解決上述難題，本發明提供了一種基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系 統及其測試方法，有效解決了空泡水筒測量噴水推進泵噪聲技術不成熟、試驗經濟性較差、 流量測量難度大的缺陷。
[0004] 為了達到上述目的，本發明採用如下技術方案：
[0005] -種基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統，包括機械掃描系統、若干矢量 水聽器、噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環系統、非消聲水池、數據採集分析系統和噴水 推進泵模型；
[0006] 所述機械掃描系統包括機械掃描裝置和控制系統，所述機械掃描裝置沿所述噴水 推進泵綜合性能試驗臺閉式循環系統的測試段管路的軸向移動，所述控制系統控制所述機 械掃描裝置運動；
[0007] 所述若干矢量水聽器固定設置在所述機械掃描裝置上；
[0008] 所述非消聲水池為一矩形結構，所述矩形結構上端面開口，便於觀察和試驗裝置 的安裝；
[0009] 所述數據採集分析系統與所述若干矢量水聽器電性連接；
[0010] 所述噴水推進泵模型設置在所述噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環系統靠近 三相異步電機的一段管路中，所述噴水推進泵模型的泵殼體與所述管路密封連接；
[0011] 所述噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環系統中設置有所述噴水推進泵模型的 一段管路及所述機械掃描裝置設置於所述非消聲水池中。
[0012] 進一步的，上述的基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統，其中，所述機械掃 描系統包括一支撐架、一對直線導軌、一周向運動機構支架、一周向運動機構、電機和控制 系統；
[0013] 所述支撐架設置於裝有所述噴水推進泵模型的一段管路的下端，並平行於水面；
[0014] 所述一對直線導軌平行水面地固定設置在所述支撐架兩端；
[0015] 所述周向運動機構支架兩端滑動地設置在所述直線導軌上，進行軸向運動；
[0016] 所述周向運動機構滑動地設置在所述周向運動機構支架上,進行周向運動；
[0017] 所述電機和所述控制系統控制所述周向運動機構支架的軸向運動和所述周向運 動機構的周向運動；
[0018] 所述若干矢量水聽器通過螺釘固定在所述周向運動機構上。
[0019] 進一步的，上述的基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統，其中，所述數據採 集分析系統包括信號調理器、多通道數據採集器、計算機和數據分析系統；所述信號調理器 輸入端與所述矢量水聽器輸出端通過BNC接口連接，所述信號調理器的輸出端與所述多通 道數據採集器的輸入端相連接，所述多通道數據採集器輸出端與所述計算機通過乙太網電 纜相連接，並將最終數據傳輸到數據分析系統中。
[0020] 進一步的，上述的基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統，其中，所述矢量水 聽器具有聲壓通道和矢量通道，用以同時時測量聲壓和振速。
[0021] 優選的，上述的基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統，其中，所述矢量水聽 器等間隔安裝。
[0022] 優選的，上述的基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統，其中，所述矢量水聽 器數量至少為2個。
[0023] 優選的，上述的基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統，其中，所述噴水推進 泵綜合性能試驗臺閉式循環系統與所述噴水推進泵模型連接處設置有法蘭，用以安裝密 封。
[0024] 優選的，上述的基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統，其中，所述噴水推進 泵模型的泵殼體材料是有機玻璃。
[0025] -種基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統的測試方法，包括上述的噴水推 進泵噪聲測試系統，包括如下步驟：
[0026] 步驟一，按照測試要求安裝噴水推進泵模型，開啟試驗系統，令噴水推進泵綜合性 能試驗臺閉式循環系統首先運行約2小時，進入穩定階段；
[0027] 步驟二，對整套系統進行聯合調試，保證矢量水聽器、機械掃描系統和數據採集分 析系統工作正常；
[0028] 步驟三，通過控制系統控制機械掃描系統軸向和周向運動，使得矢量水聽器能夠 在不同測量點測試噪聲數據；
[0029] 步驟四，測量完成後，利用聲強法計算噴水推進泵模型的水下輻射噪聲聲功率；
[0030] 步驟五，重複步驟三和四，對噴水推進泵模型進行重複性測試，分析系統重複性誤 差；
[0031] 步驟六，測試結束後將所有設備依次關閉。
[0032] 採用本發明所述技術方案，能夠達到如下有益效果：
[0033] 1、系統通過在非消聲水池中，運用矢量水聽器掃描測量以及數據採集分析系統， 可直觀、系統地分析噴水推進泵水下噪聲性能；
[0034] 2、矢量水聽器通過周向運動機構和周向運動機構支架，能夠進行周向及軸向運 動，這樣就能夠實現垂直測量表面聲場的離散點採樣，該方法受到外界幹擾的影響小；
[0035] 3、結構簡單，可操作性強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036] 圖1是本發明的機械掃描機構安裝示意圖；
[0037] 圖2是本發明的非消聲環境下噴水推進泵噪聲測試系統（不含非消聲水池）結構 示意圖；
[0038] 圖3是本發明的噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環系統結構示意圖；
[0039] 圖4是本發明的數據控制和處理框圖；
[0040] 圖5是本發明常用測量表面截面示意圖。
【具體實施方式】
[0041] 下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但不作為本發明的限定。
[0042] 如圖1、圖2所示，一種基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統，包括機械掃 描系統1、若干矢量水聽器2、噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環系統、非消聲水池80、數 據採集分析系統4和噴水推進泵模型5 ;
[0043] 機械掃描系統1包括機械掃描裝置11和控制系統12,機械掃描裝置11沿噴水推 進泵綜合性能試驗臺閉式循環系統的測試段管路的軸向移動，控制系統12控制機械掃描 裝置11運動；
[0044] 若干矢量水聽器2固定設置在機械掃描裝置11上；
[0045] 非消聲水池80為一矩形結構，矩形結構上端面開口，便於觀察和試驗裝置的安 裝；
[0046] 數據採集分析系統4與若干矢量水聽器2電性連接；
[0047] 如圖3所示，噴水推進泵模型5設置在噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環系統 靠近三相異步電機1〇〇的一段管路3中，噴水推進泵模型5泵殼體51與管路3密封連接；
[0048] 噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環系統中設置有噴水推進泵模型5的一段管 路3及機械掃描裝置11設置於非消聲水池80中。
[0049] 本發明的工作原理是：噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環系統中設置有噴水推 進泵模型5的一段管路3及機械掃描裝置11設置於非消聲水池80中，噴水推進泵模型5 會持續向周圍水介質輻射噪聲，通過固定設置在機械掃描裝置11上的若干矢量水聽器2， 能夠採集噪聲並發送至數據採集分析系統4進行數據的分析處理。
[0050] 由聲學理論可知，聲場中沿!方向的聲波強度I可表示為：
[0051]
【權利要求】
1. 一種基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統，其特徵在於：包括機械掃描系 統、若干矢量水聽器、噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環系統、非消聲水池、數據採集分 析系統和噴水推進泵模型； 所述機械掃描系統包括機械掃描裝置和控制系統，所述機械掃描裝置沿所述噴水推進 泵綜合性能試驗臺閉式循環系統的測試段管路的軸向移動，所述控制系統控制所述機械掃 描裝置運動； 所述若干矢量水聽器固定設置在所述機械掃描裝置上； 所述非消聲水池為一矩形結構，所述矩形結構上端面開口，便於觀察和試驗裝置的安 裝； 所述數據採集分析系統與所述若干矢量水聽器電性連接； 所述噴水推進泵模型設置在所述噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環系統靠近三相 異步電機的一段管路中，所述噴水推進泵模型的泵殼體與所述管路密封連接； 所述噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環系統中設置有所述噴水推進泵模型的一段 管路及所述機械掃描裝置設置於所述非消聲水池中。
2. 根據權利要求1所述的基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統，其特徵在於： 所述機械掃描系統包括一支撐架、一對直線導軌、一周向運動機構支架、一周向運動機構、 電機和控制系統； 所述支撐架設置於裝有所述噴水推進泵模型的一段管路的下端，並平行於水面； 所述一對直線導軌平行水面地固定設置在所述支撐架兩端； 所述周向運動機構支架兩端滑動地設置在所述直線導軌上，進行軸向運動； 所述周向運動機構滑動地設置在所述周向運動機構支架上，進行周向運動； 所述若干矢量水聽器通過螺釘固定在所述周向運動機構上； 所述電機和所述控制系統控制所述周向運動機構支架的軸向運動和所述周向運動機 構的周向運動。
3. 根據權利要求1所述的基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統，其特徵在於： 所述數據採集分析系統包括信號調理器、多通道數據採集器、計算機和數據分析系統；所述 信號調理器輸入端與所述矢量水聽器輸出端通過BNC接口連接，所述信號調理器的輸出端 與所述多通道數據採集器的輸入端相連接，所述多通道數據採集器輸出端與所述計算機通 過乙太網電纜相連接，並將最終數據傳輸到數據分析系統中。
4. 根據權利要求1或2所述的基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統，其特徵在 於：所述矢量水聽器具有聲壓通道和矢量通道，用以同時測量聲壓和振速。
5. 根據權利要求4所述的基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統，其特徵在於： 所述矢量水聽器等間隔安裝。
6. 根據權利要求5所述的基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統，其特徵在於： 所述矢量水聽器數量至少為2個。
7. 根據權利要求1所述的基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統，其特徵在於： 所述噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環系統與所述噴水推進泵模型連接處設置有法蘭， 用以密封。
8. 根據權利要求1所述的基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統，其特徵在於： 所述噴水推進泵模型的泵殼體材料是有機玻璃。
9. 一種基於非消聲環境的噴水推進泵噪聲測試系統的測試方法，其特徵在於：包括權 利要求1至8任意一項所述的噴水推進泵噪聲測試系統，包括如下步驟： 步驟一，按照測試要求安裝噴水推進泵模型，開啟試驗系統，令噴水推進泵綜合性能試 驗臺閉式循環系統首先運行約2小時，進入穩定階段； 步驟二，對整套系統進行聯合調試，保證矢量水聽器、機械掃描系統、和數據採集分析 系統工作正常； 步驟三，通過控制系統控制機械掃描系統軸向和周向運動，使得矢量水聽器能夠在管 路表面的不同測量點測試噪聲數據； 步驟四，測量完成後，利用聲強法計算噴水推進泵模型的水下輻射噪聲聲功率； 步驟五，重複步驟三和四，對噴水推進泵模型進行重複性測試，分析系統重複性誤差； 步驟六，測試結束後將所有設備依次關閉。
【文檔編號】F04B51/00GK104314801SQ201410648559
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月14日 優先權日:2014年11月14日
【發明者】王宗龍, 李寧, 蔡佑林, 夏立明, 段瑞 申請人:中國船舶工業集團公司第七〇八研究所