本發明具體涉及一種用于測試水下結構高速狀態下勻速運動時穩態流激噪聲的試驗裝置，屬于水下航行器水動力噪聲控制技術領域。
背景技術：
為了研究水下航行器運動時流體激勵產生的振動、自噪聲及輻射噪聲問題，業已提出進行湖上或海上水下無動力上浮試驗，無動力上浮試驗平臺能夠避免一般試驗平臺的動力系統和推進系統在試驗過程中產生的噪聲。專利CN201510398686.9中提出了一種低噪聲高航速大深度水下無動力上浮試驗平臺，但是該試驗平臺適用于在湖上或海上等大深度水域開展無動力上浮試驗，試驗周期長，成本高，重復性差。目前，在試驗室水池內做的拖曳試驗難以避免拖曳系統產生的機械噪聲；在水洞中進行的試驗，由于聲腔太小，適用的下限頻率太高，難以滿足工程對噪聲直接測量的需求。
技術實現要素：
針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種水池內低噪聲高速上浮聲學試驗裝置，該試驗裝置用到的精密儀器少，成本低，操作簡單；采用該試驗裝置進行試驗的周期短以及重復性好。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的。
一種水池內低噪聲高速上浮聲學試驗裝置，所述試驗裝置包括試驗模型、柔索、水聲測量設備、兩個定滑輪、感應式測速計、動滑輪組、定滑輪組、導向機構Ⅰ、連接件、重物Ⅰ、重物Ⅱ以及減振機構；
所述重物Ⅰ的質量小于重物Ⅱ的質量；所述的試驗模型中有數據采集記錄儀，記錄試驗模型上浮過程中產生的自噪聲；所述導向機構Ⅰ由一個水平桿和兩個垂直桿組成，水平桿的兩端分別與兩個垂直桿滑動配合且分別與兩個垂直桿相互垂直，水平桿在外力的作用下沿垂直桿的長度方向滑動；
導向機構Ⅰ的兩個垂直桿固定安裝在水池旁的地面上，動滑輪組中的動滑輪固定安裝在導向機構Ⅰ的水平桿上；重物Ⅰ與重物Ⅱ之間通過柔索連接，且重物Ⅰ通過連接件與導向機構Ⅰ的水平桿固定連接；減振機構安裝在地面上且在重物Ⅰ和重物Ⅱ的正下方；定滑輪組固定安裝的高度大于動滑輪組安裝的高度；兩個定滑輪安裝在在同一水平面上，且安裝高度大于定滑輪組安裝的高度；柔索的一端固定安裝在動滑輪組的上方，依次經過動滑輪組、定滑輪組及兩個定滑輪后，另一端與放在水池內的試驗模型固定連接，且柔索交替經過動滑輪組中的動滑輪以及定滑輪組中的定滑輪；感應式測速計放在水面與動滑輪組之間的柔索周圍，測量并記錄試驗模型上浮過程中的速度；水聲測量設備放在水池中試驗模型勻速運動的區域內，記錄試驗模型產生的水下輻射噪聲，給出自由遠場輻射噪聲量級及時變頻變譜圖。
所述水池的水深不小于15m，試驗模型最大尺度不大于2m。
優選的，重物Ⅰ和重物Ⅱ的外面包覆橡膠板。
優選的，將試驗模型安裝在流線型水下結構內部，流線型水下結構與柔索固定連接。
優選的，在水池中固定安裝導向機構Ⅱ，并將試驗模型安裝在流線型水下結構內部；導向機構Ⅱ由兩個垂直水面的垂直桿組成，導向機構Ⅱ中的兩個垂直桿分別與流線型水下結構相接觸，流線型水下結構與柔索固定連接。
優選的，所述柔索上敷設疏水性材料。
優選的，導向機構Ⅰ上敷設阻尼材料，抑制其振動。
有益效果：
(1)本發明所述的試驗裝置中，無機械設備運行，故機械設備噪聲得到消除；采用減振裝置對重物下降末端產生的振動進行高效減振，并通過重物表面包覆的橡膠板大大降低撞擊產生的空氣噪聲；由于柔索的固有頻率極低，從而避免系統振動沿柔索傳遞到試驗模型，而且柔索上敷設疏水材料，避免運動時從水中帶出大量水滴在水面形成水滴噪聲；導向機構Ⅰ使動滑輪按照等規定的路徑運動，避免其運動的隨意性，使運動速度的脈動降到最低，導向機構Ⅰ上敷設阻尼材料以抑制其振動；試驗模型安裝在流線型水下結構中，降低上浮過程中的阻力；導向機構Ⅱ和流線型水下結構可以保證上浮過程中試驗模型姿態平穩；。通過上述措施，可以大大降低試驗過程中系統產生的噪聲，為試驗提供了較低的背景噪聲。
(2)本發明所述的試驗裝置適用于水深不小于15m的水池中，滿足試驗模型勻速運動至少1s的時間，且可以測得全頻段內的噪聲特性；該試驗裝置可以測試航速高達15kn的推進器模型。
(3)本發明所述的試驗裝置用到的精密儀器少、成本低、操作簡單、易于調整；而且采用該試驗裝置進行的試驗重復性好、周期短。
附圖說明
圖1為實施例所述的水池內低噪聲高速上浮聲學試驗裝置。
其中，1-試驗模型，2-柔索，3-水聲測量設備，4-定滑輪，5-感應式測速計，6-動滑輪組，7-定滑輪組，8-導向機構Ⅰ，9-連接件，10-重物Ⅰ，11-重物Ⅱ，12-減振機構，13-流線型水下結構，14-導向機構Ⅱ。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。
實施例1
如圖1所示，一種水池內低噪聲高速上浮聲學試驗裝置，所述試驗裝置包括試驗模型1、柔索2、水聲測量設備3、兩個定滑輪4、感應式測速計5、動滑輪組6、定滑輪組7、導向機構Ⅰ8、連接件9、重物Ⅰ10、重物Ⅱ11以及減振機構12；
所述重物Ⅰ10的質量小于重物Ⅱ11的質量，重物Ⅰ10和重物Ⅱ11的外面包覆橡膠板；所述柔索2上敷設疏水性材料；所述的試驗模型1中有數據采集記錄儀，記錄試驗模型上浮過程中產生的姿態、振動和自噪聲；所述導向機構Ⅰ8由一個水平桿和兩個垂直桿組成，水平桿的兩端分別與兩個垂直桿滑動配合且分別與兩個垂直桿相互垂直，水平桿在外力的作用下沿垂直桿的長度方向滑動，導向機構Ⅰ8上敷設阻尼材料；水池中的水深大于15m，試驗模型1的最大尺寸不大于2m。
導向機構Ⅰ8的兩個垂直桿固定安裝在水池旁的地面上，動滑輪組6中的動滑輪固定安裝在導向機構Ⅰ8的水平桿上；重物Ⅰ10與重物Ⅱ11之間通過柔索2連接，且重物Ⅰ10通過連接件9與導向機構Ⅰ8的水平桿固定連接；減振機構12安裝在地面上且在重物Ⅰ10和重物Ⅱ11的正下方；定滑輪組7固定安裝的高度大于動滑輪組6安裝的高度；兩個定滑輪4安裝在在同一水平面上，且安裝高度大于定滑輪組7安裝的高度；柔索2的一端固定安裝在動滑輪組6的上方，依次經過動滑輪組6、定滑輪組7及兩個定滑輪4后，另一端與放在水池內的試驗模型1固定連接，且柔索2交替經過動滑輪組6中的動滑輪以及定滑輪組7中的定滑輪；感應式測速計5放在水面與動滑輪組6之間的柔索2周圍，測量并記錄試驗模型1上浮過程中的速度；水聲測量設備3放在水池中試驗模型1勻速運動的區域內，記錄試驗模型1產生的水下輻射噪聲，給出自由遠場輻射噪聲量級及時變頻變譜圖。
本實例所述試驗裝置的試驗步驟如下：
(1)首先根據需要勻速上浮的速度和勻速運動的時間，確定合適的滑輪組中滑輪的個數；
(2)根據上浮速度和試驗模型1的阻力，確定重物Ⅱ11的質量和下降的距離L2以及重物Ⅰ10的質量和下降的距離L1；重物Ⅱ11在其自身重力作用下，下降L2的距離到減振機構12時，水池內的試驗模型1在動滑輪組6和定滑輪組7的作用下獲得的加速度遠大于重物Ⅱ11的加速度，且試驗模型1達到試驗所需的上浮速度；重物Ⅰ10通過自身的重力克服試驗系統的阻力，使試驗模型1保持所需的速度勻速上浮，直到重物Ⅰ10下降L1的距離與重物Ⅱ11接觸，此時試驗模型1恰好浮出水面。
(3)根據所需的隔振效果，制作減振機構12；
(4)將所述試驗裝置進行裝配，使試驗模型1靠近水池底部，通過吊車將重物Ⅰ10和重物Ⅱ11提起到相應的位置，并調試水聲測量設備使其處于正常工作狀態；
(5)釋放重物Ⅰ10和重物Ⅱ11開始試驗，待試驗模型1露出水面后，進行回收；分析試驗模型1中數據采集記錄儀中的數據，得到試驗模型1的振動和近場噪聲；參照GJB4057-2000分析水聲測量設備數據，得到試驗模型1自由遠場噪聲的特性。
實施例2，在實施例1的基礎上，將試驗模型固定安裝在流線型水下結構13的內部，流線型水下結構13與柔索2固定連接，然后進行上浮試驗。
實施例3，在實施例1的基礎上，在水池中固定安裝導向機構Ⅱ14，并將試驗模型1安裝在流線型水下結構13內部；導向機構Ⅱ14由兩個垂直水面的垂直桿組成，導向機構Ⅱ14中的兩個垂直桿分別與流線型水下結構13相接觸，流線型水下結構13與柔索2固定連接；然后進行上浮試驗。
綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。