Цель исследования
Так как в последнее время появились конструкции подводных объектов, толщина обшивок прочного корпуса которых отличается по толщине, возникла необходимость разработать энергетический метод расчета шумоизлучения корпуса подводных объектов сложной конструкции, которая включает в себя ребра, переборки и разнотолщинность в обшивке корпуса. Этот метод позволит решать задачи по определению акустического давления ПЛ и снижения шумов гидроакустических станций.
Объект исследования
Корпус подводной лодки является сложным инженерным сооружением.
При
имеющихся сложных конструкциях прочного
корпуса, включающих в себя ребра,
переборки и разнотолщинность
рассматривается шумоизлучение тонкими
изгибно-колеблющимися пластинами.
которые удовлетворяют условию
,
(где
-толщина
пластины,
-длина
изгибной волны в пластине), а также
частоты ниже граничной частоты, на
которой выполняется равенство длины
звуковой волны в окружающей пластинчатую
конструкцию среде длине изгибной волны
в этой конструкции, так как на частотах
выше граничной частоты происходит
большой выброс энергии в среду.
При
разработке энергетического метода
расчета шумоизлучения корпуса транспортных
средств сплошной конструкции
рассматривались частоты выше кольцевой
частоты, определяемой из равенства
длины окружности корпуса как оболочки
и длины продольной волны в нем, и
учитывалось наличие на нем ребер,
переборок и разнотолщинных пластин.
Предмет исследования
Предметом исследования является разработка удобного для практического использования энергетического метода расчета шумоизлучения местом соединения разнотолщинных частей обшивки конструкций подводных объектов.
Методы исследования
Звуковые вибрации, которые создаются в конструкциях под воздействием динамических сил, действующих со стороны механизмов или набегающего потока жидкости, газа, распространяются от места их возникновения в виде упругих волн.
Искомые решения, определяющие звуковое поле в среде, создаваемые колебаниями конструкции должны удовлетворять ряду граничных условий. Таким образом, решается система дифференциальных уравнений, находятся неизвестные коэффициенты, при использовании контактных условий, получая таким образом решение задачи по нахождению изгибных смещений элементов конструкции. Это решение дает возможность вычислять шумоизлучение плоской конструкции, имеющей неоднородность и разнотолщинность.
Задачи диссертации
Учитывая, что пл объект представляет собой сложную конструкцию с различной толщиной , включая переборки, ребра, то задачей диссертации является предложить энергетический метод расчета шумоизлучения корпуса подводных объектов сложной конструкции и разработать физико-математическую модель шумоизлучения соединениями разнотолщинных пластин, которая позволит оценивать акустическое поле ПЛ.
Достоверность научных положений
В экспериментальных исследованиях показано, что вычисления уровней акустического давления с использованием полученных расчетных формул дают результаты, хорошо совпадающими с экспериментальными данными, как по величинам уровней, так и по характеру их изменения вдоль поверхности испытываемой конструкции.
Научные положения, выносимые на защиту.
На защиту выносится энергетический метод расчета шумоизлучения корпуса подводных объектов сложной конструкции, который позволит оценивать акустическое поле ПЛ для решения задач, обеспечивающие безопасность плавания в условиях маскировочного применения оружия.
Теоретическая ценность результатов
Исследованы основные процессы, приводящие к излучению звука сложными конструкциями-тонкостенными корпусами подводных объектов средств. Выявлено, что основной вклад в излучение звука в практически важном диапазоне частот обусловлен наличием неоднородностей в конструкциях. Рассмотрено точное решение об излучении звука соединением двух и трех разнотолщинных пластин. Показано, что причиной излучения звука является отсутствие компенсации в акустическом поле от излучения звука участками обшивки конструкций, примыкающими к местам соединения разнотолщинных частей обшивки конструкции.
Показано, в местах соединения пластин разной толщины основной вклад в шумоизлучение дают неволновые поля по разные стороны от мест соединения.
Грамоздкие и малопригодные для практического применения решение задач об излучении звука разнотолщинными пластинами, расположенные в корпусах подводных объектов заменены на более простые.
11. Практическая ценность результатов
Снижение шума, создаваемого конструкциями подводных объектов,- важное условие эффективного функционирования гидроакустических средств. Поэтому мероприятия по снижению шума составляют неотъемлемую часть проекта современных подводных объектов.
Практическая ценность работы заключается во внедрении в практику энергетического метода расчета шумоизлучения сложных корпусных конструкций.
Область применения
Полученный алгоритм по оценке акустического поля ПЛ может быть использован
для оценки дальности обнаружения гидроакустическими системами, а так же при использовании проектирования подводного оружия для борьбы с ПЛ.
13. Апробация и внедрение результатов
XX Научно-техническая конференция "Судовая акустика 2002" 9 – 11 апреля 2002 г., доклады на темы: Теоретическое и экспериментальное исследование звукоизлучения пластины с разнотолщинными элементами в ее плоскости.
Список публикаций
Структура и объем диссертации.
Введение
1.1 Теоретические исследования шумоизлучения соединением пластин разной толщины.
1.2. Метод расчета уровней звука, излучаемого соединением пластин разной толщины.
1.3. Экспериментальные исследования шумоизлучения соединением пластин разной толщины.
2. Энергетический метод расчета шумоизлучения сложными корпусными конструкциями.
3. Энергетический метод расчета шумоизлучения акустических тралов.
Заключение.
Литература