一種低噪聲高航速大深度水下無動力上浮試驗平臺的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于水下航行器水動力噪聲控制技術領域，特別涉及一種低噪聲高航 速大深度水下無動力上浮試驗平臺。
【背景技術】
[0002] 航行器在空中或水下高度航行時，由于流體激勵的影響，往往會產生強烈的振動， 發出較大的低頻聲音，不僅破壞自身隱蔽性，還會損壞結構件。低成本低噪聲高速上浮平臺 對驗證設計方法，改進航行器流體激勵振動噪聲的控制措施具有重要意義。
[0003] -般的水下試驗平臺采用拖曳或自航模形式，但對于以水下低頻噪聲為試驗內容 的試驗平臺來說，采用水池拖曳方式時由于水池低頻消聲效果差得不到低頻自由聲場的試 驗結果；采用外場拖曳方式，則拖曳系統包括纜繩的振蕩、絞車的機械噪聲等引起的噪聲對 試驗結果產生較大影響；采用自航模的形式，則動力系統的噪聲往往超過了流激噪聲的量 級。因此拖曳或自航模形式不可行，需要采用自由浮體為平臺的形式進行水下上浮試驗，將 設計結果及其效果進行驗證。 【實用新型內容】
[0004] 有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種低成本、低噪聲、高航速、大深度的水 下無動力上浮試驗平臺，該平臺可以作為水下結構流激近場及遠場噪聲的試驗驗證平臺。
[0005] 實現本實用新型的技術方案如下：
[0006] -種低噪聲高航速大深度的水下無動力上浮試驗平臺，包括非水密外殼體、由多 個耐壓空心浮球和浮球外框架組成的浮力裝置、電子艙、釋放機構及艉部承力桿；
[0007] 所述非水密外殼體由艏端、平行舯體和艉部組成；多個耐壓空心浮球嵌固于浮球 外框架上，浮球外框架固定于平行舯體的內部；電子艙通過法蘭固定于艉部內，所述電子艙 內裝載有傳感器及數據采集裝置，所述電子艙外裝載有深度傳感器；艉部承力桿一端固連 于電子艙上，另一端與外殼體的艉部的末端固連；所述釋放機構由重物和釋放器組成，重物 通過釋放器與艉部承力桿的另一端連接。
[0008] 本實用新型還包括艉部配置塊，所述艉部配置塊位于外殼體的艉部內，所述艉部 承力桿的另一端穿過所述艉部配置塊與外殼體的艉部的末端固連；可以調整艉部配置塊的 重量，進而調整整個上浮試驗平臺的最終上浮速度，實現不同速度下流激噪聲的測試。
[0009] 本實用新型所述艏端為近似橢球狀，所述平行腫體為圓柱形，所述艉部為近似錐 狀。
[0010] 本實用新型還包括安裝于艉部的穩定翼，控制上浮姿態的穩定性。
[0011] 本實用新型所述耐壓空心浮球的材質為鋼，利用鋼球提供較大的浮力，是試驗平 臺具有較快的上浮速度。
[0012] 本實用新型所述重物上系有保護繩，通過它實現對試驗平臺從船上到水下的布 放，以及對重物的回收。
[0013] 本實用新型所述外殼體上刷有防腐漆，適應海洋環境下的試驗條件，增強可靠性。
[0014] 本實用新型所述外殼體內部敷設有阻尼材料，實現更低振動噪聲背景。
[0015] 有益效果
[0016] 第一，本實用新型上浮試驗平臺的浮心靠上、重心靠下，重浮心距離較大，可以較 好地保證上浮姿態；通過釋放機構實現試驗平臺從大深度處自動上浮。
[0017] 第二，本實用新型可以通過調整錐狀艉部內的艉部配置塊的質量，實現中低速度 的上浮工況，作為高航速下的對比工況；可以通過加裝艉部穩定翼的方法，控制上浮姿態的 穩定性。
[0018] 第三，本實用新型結構緊湊可靠，背景噪聲低；加工和安裝方式簡單可靠，拆裝方 便，便于工況調整；采集數據齊全，便于后續分析；除外殼體外，大部分組成部件均有貨架 產品，成本低廉，環境適應性強。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本實用新型水下無動力上浮試驗平臺的結構示意圖；
[0020] 其中，1-金屬外殼體艏端，2-金屬外殼體平行舯體，3-耐壓空心浮球，4-浮球外 框架，5-電子艙，6-金屬外殼體艉部，7-艉部承力桿，8-電子艙杯形管節，9-艉部配置塊， 10-釋放器，11-重物，12-遠場輻射噪聲采集系統，13-保護繩。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合附圖并列舉實例對本實用新型做更詳細地描述：
[0022] 如圖1所示，本實用新型一種低噪聲高航速大深度的水下無動力上浮試驗平臺， 包括非水密外殼體、由多個耐壓空心浮球3和輕質的浮球外框架4組成的浮力裝置、電子艙 5、釋放機構及艉部承力桿7 ;
[0023] 非水密外殼體為帶有平行腫體的水滴型結構，其由近似橢球的艏端1、圓柱形平行 舯體2和近似錐狀的艉部6組成。其功能為提供一個低阻力、低噪聲的外部線型，并為附體 結構提供可以焊接或鉚接的安裝接口。
[0024] 浮力裝置由若干耐壓空心浮球3和輕質的浮球框架4組成，多個耐壓空心浮球3 嵌固于浮球外框架4上，浮球外框架4固定于平行舯體2的內部；鋼質的耐壓空心浮球3的 直徑較外殼體圓柱段直徑小約50_，鋼質的耐壓空心浮球3的殼體厚度由試驗平臺工作的 最大深度決定；由于鋼質的耐壓空心浮球的臨界工作壓力大，其可以提供較大的浮力。輕質 的浮球框架4將鋼球規律地嵌固在其中，輕質的浮球框架4自身通過安裝螺栓與水滴型外 殼體的圓柱段連接。浮力裝置的傳力途徑為鋼質空心浮球一輕質的浮球框架一外殼體。通 過調整浮球位置及數量保證其所提供的浮心和浮力滿足試驗平臺需求。
[0025] 電子艙5通過法蘭固定于外殼體的艉部6內。電子艙5內部裝載有姿態傳感器、 速度傳感器等用于記錄試驗平臺的姿態、速度等信息，電子艙外裝載有深度傳感器，用于記 錄試驗平臺的深度信息。電子艙5內部還載有數據采集儀，用來對電子艙5內外的傳感器 (姿態、深度、速度、振動、近場噪聲等）數據進行全程采集。
[0026] 艉部承力桿7 -端固連于電子艙5上，另一端與外殼體的艉部6的末端固連。
[0027] 釋放機構由重物11和釋放器10組成，所述釋放器較佳選用聲學釋放器；重物通過 釋放器10與外殼體的艉部6上的艉部承力桿7的另一端連接；重物11用于將試驗平臺帶 到湖底或海底，聲學釋放器10用于遙控釋放重物，使得試驗平臺在浮力作用下上浮。重物 11上系有保護繩13,便于試驗平臺向水下布放和重物13的回收。
[0028] 本實用新型可以采用遠場輻射噪聲采集系統來實現對遠場輻射噪聲的測量；遠場 輻射噪聲采集系統12由帶有GPS定位功能的水聲浮標陣組成，浮標陣采集的數據通過后處 理可以給出自身位置、試驗平臺遠場輻射噪聲、試驗平臺上浮的軌跡；通過遠場輻射噪聲的 測量，實現對水動力噪聲聲源級的推算。
[0029] 大工作深度高航速原理：金屬外殼體為非水密結構（含有小尺寸透水透氣孔），不 承受大深度下的工作壓力，浮力由鋼質空心鋼球提供。鋼球的臨界承載力是同等重量的所
半徑，V為泊松比，因此鋼球可以提供較大的浮力。以200米工作深度下的鋼材Q235為例， 其浮力系數F=I-Gea可達90%。這說明本試驗平臺在200米工作深度的時候，可 以有相當大的浮力充當上浮動力（為排水量的90% )，使得試驗平臺可以達到較高的上浮 速度。得益于這一"外殼體實現低阻低噪，浮力裝置提供大深度下大浮力"思路，經試驗驗 證，試驗平臺可以安全工作在200米深