基于非消聲環(huán)境的噴水推進泵噪聲測試系統(tǒng)及其測試方法技術方案

本發(fā)明專利技術提供了一種基于非消聲環(huán)境的噴水推進泵噪聲測試系統(tǒng)及其測試方法，該測試系統(tǒng)主要以噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環(huán)系統(tǒng)(簡稱閉式循環(huán)系統(tǒng))為基礎設施，包括矢量水聽器、機械掃描系統(tǒng)、非消聲水池、數據采集分析系統(tǒng)和噴水推進泵模型；包含噴水推進泵的一部分閉式循環(huán)系統(tǒng)管路和機械掃描系統(tǒng)置于非消聲水池中，利用測量表面包圍被測噴水推進泵，結合機械掃描系統(tǒng)實現垂直測量表面聲場的離散點采樣，借助聲強法測量噴水推進泵的水下輻射噪聲。該方法受外界干擾噪聲源的影響，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，有利于現場測量實施，尤其是有限空間內復雜振動體的聲功率測量。

【技術實現步驟摘要】
基于非消聲環(huán)境的噴水推進泵噪聲測試系統(tǒng)及其測試方法
本專利技術屬于艦船推進
，尤其涉及一種基于非消聲環(huán)境的噴水推進泵噪聲測試系統(tǒng)及其測試方法。
技術介紹
利用噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環(huán)系統(tǒng)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(tài)下的水下輻射噪聲性能，目前常用的方法有二：1、借助具有消聲水艙的空泡水筒進行測量，消聲水艙通常位于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，將單水聽器置于其中，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，測量頻率范圍達不到要求，這兩種方法針對螺旋槳的噪聲測量比較成熟，而對于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。
技術實現思路
為了解決上述難題，本專利技術提供了一種基于非消聲環(huán)境的噴水推進泵噪聲測試系統(tǒng)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。為了達到上述目的，本專利技術采用如下技術方案：一種基于非消聲環(huán)境的噴水推進泵噪聲測試系統(tǒng)，包括機械掃描系統(tǒng)、若干矢量水聽器、噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環(huán)系統(tǒng)、非消聲水池、數據采集分析系統(tǒng)和噴水推進泵模型；所述機械掃描系統(tǒng)包括機械掃描裝置和控制系統(tǒng)，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(huán)系統(tǒng)的測試段管路的軸向移動，所述控制系統(tǒng)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，便于觀察和試驗裝置的安裝；所述數據采集分析系統(tǒng)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(huán)系統(tǒng)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(huán)系統(tǒng)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于所述非消聲水池中。進一步的，上述的基于非消聲環(huán)境的噴水推進泵噪聲測試系統(tǒng)，其中，所述機械掃描系統(tǒng)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(tǒng)；所述支撐架設置于裝有所述噴水推進泵模型的一段管路的下端，并平行于水面；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；所述電機和所述控制系統(tǒng)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；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。進一步的，上述的基于非消聲環(huán)境的噴水推進泵噪聲測試系統(tǒng)，其中，所述數據采集分析系統(tǒng)包括信號調理器、多通道數據采集器、計算機和數據分析系統(tǒng)；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采集器的輸入端相連接，所述多通道數據采集器輸出端與所述計算機通過以太網電纜相連接，并將最終數據傳輸到數據分析系統(tǒng)中。進一步的，上述的基于非消聲環(huán)境的噴水推進泵噪聲測試系統(tǒng)，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。優(yōu)選的，上述的基于非消聲環(huán)境的噴水推進泵噪聲測試系統(tǒng)，其中，所述矢量水聽器等間隔安裝。優(yōu)選的，上述的基于非消聲環(huán)境的噴水推進泵噪聲測試系統(tǒng)，其中，所述矢量水聽器數量至少為2個。優(yōu)選的，上述的基于非消聲環(huán)境的噴水推進泵噪聲測試系統(tǒng)，其中，所述噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環(huán)系統(tǒng)與所述噴水推進泵模型連接處設置有法蘭，用以安裝密封。優(yōu)選的，上述的基于非消聲環(huán)境的噴水推進泵噪聲測試系統(tǒng)，其中，所述噴水推進泵模型的泵殼體材料是有機玻璃。一種基于非消聲環(huán)境的噴水推進泵噪聲測試系統(tǒng)的測試方法，包括上述的噴水推進泵噪聲測試系統(tǒng)，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(tǒng)，令噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環(huán)系統(tǒng)首先運行約2小時，進入穩(wěn)定階段；步驟二，對整套系統(tǒng)進行聯(lián)合調試，保證矢量水聽器、機械掃描系統(tǒng)和數據采集分析系統(tǒng)工作正常；步驟三，通過控制系統(tǒng)控制機械掃描系統(tǒng)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；步驟四，測量完成后，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，重復步驟三和四，對噴水推進泵模型進行重復性測試，分析系統(tǒng)重復性誤差；步驟六，測試結束后將所有設備依次關閉。采用本專利技術所述技術方案，能夠達到如下有益效果：1、系統(tǒng)通過在非消聲水池中，運用矢量水聽器掃描測量以及數據采集分析系統(tǒng)，可直觀、系統(tǒng)地分析噴水推進泵水下噪聲性能；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采樣，該方法受到外界干擾的影響小；3、結構簡單，可操作性強。附圖說明圖1是本專利技術的機械掃描機構安裝示意圖；圖2是本專利技術的非消聲環(huán)境下噴水推進泵噪聲測試系統(tǒng)(不含非消聲水池)結構示意圖；圖3是本專利技術的噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環(huán)系統(tǒng)結構示意圖；圖4是本專利技術的數據控制和處理框圖；圖5是本專利技術常用測量表面截面示意圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術作進一步說明，但不作為本專利技術的限定。如圖1、圖2所示，一種基于非消聲環(huán)境的噴水推進泵噪聲測試系統(tǒng)，包括機械掃描系統(tǒng)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(huán)系統(tǒng)、非消聲水池80、數據采集分析系統(tǒng)4和噴水推進泵模型5；機械掃描系統(tǒng)1包括機械掃描裝置11和控制系統(tǒng)200，機械掃描裝置11沿噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環(huán)系統(tǒng)的測試段管路的軸向移動，控制系統(tǒng)200控制機械掃描裝置11運動；若干矢量水聽器2固定設置在機械掃描裝置11上；非消聲水池80為一矩形結構，矩形結構上端面開口，便于觀察和試驗裝置的安裝；數據采集分析系統(tǒng)4與若干矢量水聽器2電性連接；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(huán)系統(tǒng)靠近三相異步電機100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；噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環(huán)系統(tǒng)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設置于非消聲水池80中。本專利技術的工作原理是：噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環(huán)系統(tǒng)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設置于非消聲水池80中，噴水推進泵模型5會持續(xù)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，能夠采集噪聲并發(fā)送至數據采集分析系統(tǒng)4進行數據的分析處理。由聲學理論可知，聲場中沿r方向的聲波強度I可表示為：其中，P(t)為聲壓，Ur(t)為該點介質沿r方向的質點振速。因此，只要同時測得介質中該點聲壓和振速，則該點聲強便可知。通過測量包圍振動體的一個包絡面上聲強分布，再通過面積分或疊加，利用聲強法計算輻射聲功率。在包絡面內沒有吸聲材料的情況下，水池壁面的反射或干擾聲進入包絡面后仍從包絡面出去，所以，反射聲或干擾聲強在整個包絡面上的積分理論上為0，不影響結果。由國家標準《GB本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于非消聲環(huán)境的噴水推進泵噪聲測試系統(tǒng)，其特征在于：包括機械掃描系統(tǒng)、若干矢量水聽器、噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環(huán)系統(tǒng)、非消聲水池、數據采集分析系統(tǒng)和噴水推進泵模型；所述機械掃描系統(tǒng)包括機械掃描裝置和控制系統(tǒng)，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(huán)系統(tǒng)的測試段管路的軸向移動，所述控制系統(tǒng)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，便于觀察和試驗裝置的安裝；所述數據采集分析系統(tǒng)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(huán)系統(tǒng)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(huán)系統(tǒng)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于所述非消聲水池中。

【技術特征摘要】
1.一種基于非消聲環(huán)境的噴水推進泵噪聲測試系統(tǒng)，其特征在于：包括機械掃描系統(tǒng)、若干矢量水聽器、噴水推進泵綜合性能試驗臺閉式循環(huán)系統(tǒng)、非消聲水池、數據采集分析系統(tǒng)和噴水推進泵模型；所述機械掃描系統(tǒng)包括機械掃描裝置和控制系統(tǒng)，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(huán)系統(tǒng)的測試段管路的軸向移動，所述控制系統(tǒng)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，便于觀察和試驗裝置的安裝；所述數據采集分析系統(tǒng)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(huán)系統(tǒng)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(huán)系統(tǒng)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于所述非消聲水池中。2.根據權利要求1所述的基于非消聲環(huán)境的噴水推進泵噪聲測試系統(tǒng)，其特征在于：所述機械掃描系統(tǒng)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(tǒng)；所述支撐架設置于裝有所述噴水推進泵模型的一段管路的下端，并平行于水面；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(tǒng)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所述的基于非消聲環(huán)境的噴水推進泵噪聲測試系統(tǒng)，其特征在于：所述數據采集分析系統(tǒng)包括信號調理器、多通道數據采集器、計算機和數據分析系統(tǒng)...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王宗龍，李寧，蔡佑林，夏立明，段瑞，
申請(專利權)人：中國船舶工業(yè)集團公司第七〇八研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31