本发明具体涉及一种用于测试水下结构高速状态下匀速运动时稳态流激噪声的试验装置，属于水下航行器水动力噪声控制技术领域。
背景技术：
为了研究水下航行器运动时流体激励产生的振动、自噪声及辐射噪声问题，业已提出进行湖上或海上水下无动力上浮试验，无动力上浮试验平台能够避免一般试验平台的动力系统和推进系统在试验过程中产生的噪声。专利CN201510398686.9中提出了一种低噪声高航速大深度水下无动力上浮试验平台，但是该试验平台适用于在湖上或海上等大深度水域开展无动力上浮试验，试验周期长，成本高，重复性差。目前，在试验室水池内做的拖曳试验难以避免拖曳系统产生的机械噪声；在水洞中进行的试验，由于声腔太小，适用的下限频率太高，难以满足工程对噪声直接测量的需求。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种水池内低噪声高速上浮声学试验装置，该试验装置用到的精密仪器少，成本低，操作简单；采用该试验装置进行试验的周期短以及重复性好。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种水池内低噪声高速上浮声学试验装置，所述试验装置包括试验模型、柔索、水声测量设备、两个定滑轮、感应式测速计、动滑轮组、定滑轮组、导向机构Ⅰ、连接件、重物Ⅰ、重物Ⅱ以及减振机构；
所述重物Ⅰ的质量小于重物Ⅱ的质量；所述的试验模型中有数据采集记录仪，记录试验模型上浮过程中产生的自噪声；所述导向机构Ⅰ由一个水平杆和两个垂直杆组成，水平杆的两端分别与两个垂直杆滑动配合且分别与两个垂直杆相互垂直，水平杆在外力的作用下沿垂直杆的长度方向滑动；
导向机构Ⅰ的两个垂直杆固定安装在水池旁的地面上，动滑轮组中的动滑轮固定安装在导向机构Ⅰ的水平杆上；重物Ⅰ与重物Ⅱ之间通过柔索连接，且重物Ⅰ通过连接件与导向机构Ⅰ的水平杆固定连接；减振机构安装在地面上且在重物Ⅰ和重物Ⅱ的正下方；定滑轮组固定安装的高度大于动滑轮组安装的高度；两个定滑轮安装在在同一水平面上，且安装高度大于定滑轮组安装的高度；柔索的一端固定安装在动滑轮组的上方，依次经过动滑轮组、定滑轮组及两个定滑轮后，另一端与放在水池内的试验模型固定连接，且柔索交替经过动滑轮组中的动滑轮以及定滑轮组中的定滑轮；感应式测速计放在水面与动滑轮组之间的柔索周围，测量并记录试验模型上浮过程中的速度；水声测量设备放在水池中试验模型匀速运动的区域内，记录试验模型产生的水下辐射噪声，给出自由远场辐射噪声量级及时变频变谱图。
所述水池的水深不小于15m，试验模型最大尺度不大于2m。
优选的，重物Ⅰ和重物Ⅱ的外面包覆橡胶板。
优选的，将试验模型安装在流线型水下结构内部，流线型水下结构与柔索固定连接。
优选的，在水池中固定安装导向机构Ⅱ，并将试验模型安装在流线型水下结构内部；导向机构Ⅱ由两个垂直水面的垂直杆组成，导向机构Ⅱ中的两个垂直杆分别与流线型水下结构相接触，流线型水下结构与柔索固定连接。
优选的，所述柔索上敷设疏水性材料。
优选的，导向机构Ⅰ上敷设阻尼材料，抑制其振动。
有益效果：
(1)本发明所述的试验装置中，无机械设备运行，故机械设备噪声得到消除；采用减振装置对重物下降末端产生的振动进行高效减振，并通过重物表面包覆的橡胶板大大降低撞击产生的空气噪声；由于柔索的固有频率极低，从而避免系统振动沿柔索传递到试验模型，而且柔索上敷设疏水材料，避免运动时从水中带出大量水滴在水面形成水滴噪声；导向机构Ⅰ使动滑轮按照等规定的路径运动，避免其运动的随意性，使运动速度的脉动降到最低，导向机构Ⅰ上敷设阻尼材料以抑制其振动；试验模型安装在流线型水下结构中，降低上浮过程中的阻力；导向机构Ⅱ和流线型水下结构可以保证上浮过程中试验模型姿态平稳；。通过上述措施，可以大大降低试验过程中系统产生的噪声，为试验提供了较低的背景噪声。
(2)本发明所述的试验装置适用于水深不小于15m的水池中，满足试验模型匀速运动至少1s的时间，且可以测得全频段内的噪声特性；该试验装置可以测试航速高达15kn的推进器模型。
(3)本发明所述的试验装置用到的精密仪器少、成本低、操作简单、易于调整；而且采用该试验装置进行的试验重复性好、周期短。
附图说明
图1为实施例所述的水池内低噪声高速上浮声学试验装置。
其中，1-试验模型，2-柔索，3-水声测量设备，4-定滑轮，5-感应式测速计，6-动滑轮组，7-定滑轮组，8-导向机构Ⅰ，9-连接件，10-重物Ⅰ，11-重物Ⅱ，12-减振机构，13-流线型水下结构，14-导向机构Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1
如图1所示，一种水池内低噪声高速上浮声学试验装置，所述试验装置包括试验模型1、柔索2、水声测量设备3、两个定滑轮4、感应式测速计5、动滑轮组6、定滑轮组7、导向机构Ⅰ8、连接件9、重物Ⅰ10、重物Ⅱ11以及减振机构12；
所述重物Ⅰ10的质量小于重物Ⅱ11的质量，重物Ⅰ10和重物Ⅱ11的外面包覆橡胶板；所述柔索2上敷设疏水性材料；所述的试验模型1中有数据采集记录仪，记录试验模型上浮过程中产生的姿态、振动和自噪声；所述导向机构Ⅰ8由一个水平杆和两个垂直杆组成，水平杆的两端分别与两个垂直杆滑动配合且分别与两个垂直杆相互垂直，水平杆在外力的作用下沿垂直杆的长度方向滑动，导向机构Ⅰ8上敷设阻尼材料；水池中的水深大于15m，试验模型1的最大尺寸不大于2m。
导向机构Ⅰ8的两个垂直杆固定安装在水池旁的地面上，动滑轮组6中的动滑轮固定安装在导向机构Ⅰ8的水平杆上；重物Ⅰ10与重物Ⅱ11之间通过柔索2连接，且重物Ⅰ10通过连接件9与导向机构Ⅰ8的水平杆固定连接；减振机构12安装在地面上且在重物Ⅰ10和重物Ⅱ11的正下方；定滑轮组7固定安装的高度大于动滑轮组6安装的高度；两个定滑轮4安装在在同一水平面上，且安装高度大于定滑轮组7安装的高度；柔索2的一端固定安装在动滑轮组6的上方，依次经过动滑轮组6、定滑轮组7及两个定滑轮4后，另一端与放在水池内的试验模型1固定连接，且柔索2交替经过动滑轮组6中的动滑轮以及定滑轮组7中的定滑轮；感应式测速计5放在水面与动滑轮组6之间的柔索2周围，测量并记录试验模型1上浮过程中的速度；水声测量设备3放在水池中试验模型1匀速运动的区域内，记录试验模型1产生的水下辐射噪声，给出自由远场辐射噪声量级及时变频变谱图。
本实例所述试验装置的试验步骤如下：
(1)首先根据需要匀速上浮的速度和匀速运动的时间，确定合适的滑轮组中滑轮的个数；
(2)根据上浮速度和试验模型1的阻力，确定重物Ⅱ11的质量和下降的距离L2以及重物Ⅰ10的质量和下降的距离L1；重物Ⅱ11在其自身重力作用下，下降L2的距离到减振机构12时，水池内的试验模型1在动滑轮组6和定滑轮组7的作用下获得的加速度远大于重物Ⅱ11的加速度，且试验模型1达到试验所需的上浮速度；重物Ⅰ10通过自身的重力克服试验系统的阻力，使试验模型1保持所需的速度匀速上浮，直到重物Ⅰ10下降L1的距离与重物Ⅱ11接触，此时试验模型1恰好浮出水面。
(3)根据所需的隔振效果，制作减振机构12；
(4)将所述试验装置进行装配，使试验模型1靠近水池底部，通过吊车将重物Ⅰ10和重物Ⅱ11提起到相应的位置，并调试水声测量设备使其处于正常工作状态；
(5)释放重物Ⅰ10和重物Ⅱ11开始试验，待试验模型1露出水面后，进行回收；分析试验模型1中数据采集记录仪中的数据，得到试验模型1的振动和近场噪声；参照GJB4057-2000分析水声测量设备数据，得到试验模型1自由远场噪声的特性。
实施例2，在实施例1的基础上，将试验模型固定安装在流线型水下结构13的内部，流线型水下结构13与柔索2固定连接，然后进行上浮试验。
实施例3，在实施例1的基础上，在水池中固定安装导向机构Ⅱ14，并将试验模型1安装在流线型水下结构13内部；导向机构Ⅱ14由两个垂直水面的垂直杆组成，导向机构Ⅱ14中的两个垂直杆分别与流线型水下结构13相接触，流线型水下结构13与柔索2固定连接；然后进行上浮试验。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。