艦船輻射噪聲源及其一般特性
艦船輻射噪聲源分為三大類：
機械噪聲：
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主機：柴油機、主電動機、減速器
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輔機：發(fā)動機、泵、空調設備
螺旋槳噪聲：
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螺旋槳空化
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螺旋槳葉片振動
水動力噪聲：
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水流輻射噪聲；
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空腔、板和附件的共振；
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支柱和附件的空化
機械噪聲
機械噪聲是航行或作業(yè)艦船上的各種機械的振動，通過船體向水中輻射而形成的噪聲。
產生機理：
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不平衡的旋轉部件（電機電樞等）；
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重復的不連續(xù)性（齒輪、渦輪機葉片等）；
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往復部件（汽缸的爆炸）――產生線譜噪聲，其成分是振動基頻及其諧波分量
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流體空化和湍流及排氣（泵、管道、凝汽器等）；
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機械摩擦（軸承等）――產生連續(xù)譜噪聲。
結論：
艦船輻射噪聲為強線譜加弱連續(xù)譜的迭加，與艦船航行狀態(tài)及機械工作狀態(tài)密切相關，一般較復雜、多變。機械噪聲是艦船輻射噪聲低頻段主要成分。
螺旋槳噪聲
螺旋槳噪聲：螺旋槳空化噪聲和螺旋槳葉片振動輻射噪聲。
螺旋槳空化噪聲：
螺旋槳旋轉時，葉片尖上和表面上產生空化。
螺旋槳空化噪聲是艦船輻射噪聲高頻段主要成分，且為連續(xù)譜，其典型頻譜如下圖。
頻譜特點：在高頻段，譜級隨頻率以6dB/Oct斜率下降；在低頻段隨頻率增高而增高；譜峰（100Hz~1000Hz）隨航速和深度而變化，當航速增加和深度變淺時，譜峰向低頻移動。
原因：高航速和淺深度時，易產生空化氣泡，產生低頻噪聲
，使譜峰向低頻端移動。
空化噪聲產生條件：航速大于艦船臨界航速。
螺旋槳空化噪聲與航速關系：
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航速低于臨界航速，空化噪聲級很低（未發(fā)生空化）；
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航速增大至臨界航速，空化噪聲級急劇增大（空化發(fā)生、發(fā)展）；
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航速繼續(xù)增大，空化噪聲級基本趨于穩(wěn)定（空化充分）。
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螺旋槳空化噪聲與航深關系：
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航行深度增加，臨界航速提高，空化噪聲級增加。
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螺旋槳空化噪聲還與其它因素有關，例如螺旋槳損壞、加速、轉向等因素。
水面艦船的螺旋槳空化噪聲―航速關系不是S形，關系復雜。
螺旋槳唱音：
螺旋槳唱音是螺旋槳葉片拍擊、切割水流而引起的，也稱為旋轉噪聲，它為線譜噪聲分量。其頻率：
n是螺旋槳葉片數；s是螺旋槳轉速；m是諧波次數。
螺旋槳唱音是潛艇低頻段（1~100Hz）噪聲的主要成分。頻譜特性是聲納識別目標和估計目標速度的依據。
水動力噪聲
水動力噪聲是由不規(guī)則的、起伏的海流流過運動船只表面而形成的，是水流動力作用于艦船的結果。產生機理：
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水流激勵殼體振動或殼體上某些結構（葉片、空穴腔體等）共振；
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湍流附面層產生的流噪聲（粘滯流體特性）；
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航船拍浪聲（船首、船尾）、船上循環(huán)系統(tǒng)進水口和排水口的輻射噪聲。
根據布洛欣采夫理論，水動力噪聲強度主要與航速有關：
k為常數，v是航速，n是與航船水下線形等因素有關的一個量。
一般情況，艦船水動力噪聲小于機械噪聲和螺旋槳噪聲。
艦艇的輻射噪聲主要噪聲源是機械噪聲和螺旋
槳噪聲，二者貢獻的大小取決于頻率、航速和航深。對于給定的航速和航深，存在一個臨界頻率，低于此頻率時，譜的主要成分是機械和螺旋槳的線譜；高于此頻率時，譜主要成分是螺旋槳空化的連續(xù)譜。
通常艦艇的臨界頻率為100Hz~1000Hz，取決于船的種類、航速和航深。魚雷的臨界頻率比較高（機械速度高）。
艦船噪聲控制方法
降低艦船噪聲，一方面提高艦船自身的隱蔽性，另一方面提高艦載聲納的作用距離，從而可以提高艦船的對抗能力。
按照控制對象的不同，可分為：
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主動噪聲控制――聲源，是控制和降低艦船噪聲最根本/最積極方法；措施――改進機械設計、采用合理的機械結構、改革工藝和操作方法、提高加工精度和裝配質量等。
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被動噪聲控制――傳播途徑，措施――采取阻尼、隔振或減振的辦法、采取吸聲結構、對螺旋槳噪聲采用屏蔽罩等。
機械噪聲的控制
常規(guī)艦艇的主要源：主機、輔機；
核動力潛艇的主要源：齒輪變速箱、循環(huán)水泵等。
控制措施：
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設計合理的機械結構；
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改善機械的工作狀態(tài)；
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避免結構共振；
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完善機械制造工藝，提高加工精度；
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提高安裝精度，嚴格操作規(guī)程，注意維護保養(yǎng)。
螺旋槳噪聲的控制
控制螺旋槳空化最根本辦法是避免或推遲空化現象。采取措施：
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采用正反螺旋槳，減小尾流的旋轉，降低水動力噪聲；
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增大螺旋槳盤面比，減小負荷強度；增大螺旋槳直徑，減低螺旋槳轉速，使負壓區(qū)推遲出現或壓差變小，推遲空化的產生；
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增加螺旋槳葉片數，使水趨于均勻，負壓減小，推遲空化產生；
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螺旋槳葉片上大孔，改變螺旋槳的幾何參數；
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使船尾有良好線型，可以改善葉片上的壓力、速度分布，推遲空化產生。
控制螺旋槳唱音根本辦法：
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增加槳葉阻尼，減小振動或改變螺旋槳的固有頻率，避免共振；
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采用高阻尼合金材料制造螺旋槳，可以消除螺旋槳產生唱音。
水動力噪聲的控制
控制水動力噪聲的措施：
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改進艦船船體線型；保持水面艦船船體光滑，潛艇長寬比適當：7~8，艇外形呈水滴形、拉長水滴形；
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減少艇體上不必要的開孔和突出物；
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將艇體尾部與螺旋槳設計同軸的回轉體，推遲空化產生。
為減小水動力噪聲，一般聲納安裝在流線型導流罩內，導流罩用橡膠制作，并用鋼板加固。設計要求：透聲性能要好，有足夠機械強度，良好的流線型。關聯(lián)閱讀：艦船、潛艇、魚雷的輻射噪聲特性及其測量方法
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來源：節(jié)選自《水聲學》水聲工程學院聲學教研室
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