一种低噪声高航速大深度水下无动力上浮试验平台的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水下航行器水动力噪声控制技术领域，特别涉及一种低噪声高航速大 深度水下无动力上浮试验平台。
【背景技术】
[0002] 航行器在空中或水下高度航行时，由于流体激励的影响，往往会产生强烈的振动， 发出较大的低频声音，不仅破坏自身隐蔽性，还会损坏结构件。低成本低噪声高速上浮平台 对验证设计方法，改进航行器流体激励振动噪声的控制措施具有重要意义。
[0003] -般的水下试验平台采用拖曳或自航模形式，但对于以水下低频噪声为试验内容 的试验平台来说，采用水池拖曳方式时由于水池低频消声效果差得不到低频自由声场的试 验结果；采用外场拖曳方式，则拖曳系统包括缆绳的振荡、绞车的机械噪声等引起的噪声对 试验结果产生较大影响；采用自航模的形式，则动力系统的噪声往往超过了流激噪声的量 级。因此拖曳或自航模形式不可行，需要采用自由浮体为平台的形式进行水下上浮试验，将 设计结果及其效果进行验证。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低成本、低噪声、高航速、大深度的水下无 动力上浮试验平台，该平台可以作为水下结构流激近场及远场噪声的试验验证平台。
[0005] 实现本发明的技术方案如下：
[0006] 一种低噪声高航速大深度的水下无动力上浮试验平台，包括非水密外壳体、由多 个耐压空心浮球和浮球外框架组成的浮力装置、电子舱、释放机构及艉部承力杆；
[0007] 所述非水密外壳体由艏端、平行舯体和艉部组成；多个耐压空心浮球嵌固于浮球 外框架上，浮球外框架固定于平行舯体的内部；电子舱通过法兰固定于艉部内，所述电子舱 内装载有传感器及数据采集装置，所述电子舱外装载有深度传感器；艉部承力杆一端固连 于电子舱上，另一端与外壳体的艉部的末端固连；所述释放机构由重物和释放器组成，重物 通过释放器与艉部承力杆的另一端连接。
[0008] 本发明还包括艉部配置块，所述艉部配置块位于外壳体的艉部内，所述艉部承力 杆的另一端穿过所述艉部配置块与外壳体的艉部的末端固连；可以调整艉部配置块的重 量，进而调整整个上浮试验平台的最终上浮速度，实现不同速度下流激噪声的测试。
[0009] 本发明所述艏端为近似椭球状，所述平行肿体为圆柱形，所述艉部为近似锥状。
[0010] 本发明还包括安装于艉部的稳定翼，控制上浮姿态的稳定性。
[0011] 本发明所述耐压空心浮球的材质为钢，利用钢球提供较大的浮力，是试验平台具 有较快的上浮速度。
[0012] 本发明所述重物上系有保护绳，通过它实现对试验平台从船上到水下的布放，以 及对重物的回收。
[0013] 本发明所述外壳体上刷有防腐漆，适应海洋环境下的试验条件，增强可靠性。
[0014] 本发明所述外壳体内部敷设有阻尼材料，实现更低振动噪声背景。
[0015] 有益效果
[0016] 第一，本发明上浮试验平台的浮心靠上、重心靠下，重浮心距离较大，可以较好地 保证上浮姿态；通过释放机构实现试验平台从大深度处自动上浮。
[0017] 第二，本发明可以通过调整锥状艉部内的艉部配置块的质量，实现中低速度的上 浮工况，作为高航速下的对比工况；可以通过加装艉部稳定翼的方法，控制上浮姿态的稳定 性。
[0018] 第三，本发明结构紧凑可靠，背景噪声低；加工和安装方式简单可靠，拆装方便，便 于工况调整；采集数据齐全，便于后续分析；除外壳体外，大部分组成部件均有货架产品， 成本低廉，环境适应性强。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明水下无动力上浮试验平台的结构示意图；
[0020] 其中，卜金属外壳体艏端，2-金属外壳体平行舯体，3-耐压空心浮球，4-浮球外 框架，5-电子舱，6-金属外壳体艉部，7-艉部承力杆，8-电子舱杯形管节，9-艉部配置块， 10-释放器，11-重物，12-远场辐射噪声采集系统，13-保护绳。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图并列举实例对本发明做更详细地描述：
[0022] 如图1所示，本发明一种低噪声高航速大深度的水下无动力上浮试验平台，包括 非水密外壳体、由多个耐压空心浮球3和轻质的浮球外框架4组成的浮力装置、电子舱5、释 放机构及艉部承力杆7 ;
[0023] 非水密外壳体为带有平行肿体的水滴型结构，其由近似椭球的艏端1、圆柱形平行 舯体2和近似锥状的艉部6组成。其功能为提供一个低阻力、低噪声的外部线型，并为附体 结构提供可以焊接或铆接的安装接口。
[0024] 浮力装置由若干耐压空心浮球3和轻质的浮球框架4组成，多个耐压空心浮球3 嵌固于浮球外框架4上，浮球外框架4固定于平行舯体2的内部；钢质的耐压空心浮球3的 直径较外壳体圆柱段直径小约50_，钢质的耐压空心浮球3的壳体厚度由试验平台工作的 最大深度决定；由于钢质的耐压空心浮球的临界工作压力大，其可以提供较大的浮力。轻质 的浮球框架4将钢球规律地嵌固在其中，轻质的浮球框架4自身通过安装螺栓与水滴型外 壳体的圆柱段连接。浮力装置的传力途径为钢质空心浮球一轻质的浮球框架一外壳体。通 过调整浮球位置及数量保证其所提供的浮心和浮力满足试验平台需求。
[0025] 电子舱5通过法兰固定于外壳体的艉部6内。电子舱5内部装载有姿态传感器、 速度传感器等用于记录试验平台的姿态、速度等信息，电子舱外装载有深度传感器，用于记 录试验平台的深度信息。电子舱5内部还载有数据采集仪，用来对电子舱5内外的传感器 (姿态、深度、速度、振动、近场噪声等）数据进行全程采集。
[0026] 艉部承力杆7 -端固连于电子舱5上，另一端与外壳体的艉部6的末端固连。
[0027] 释放机构由重物11和释放器10组成，所述释放器较佳选用声学释放器；重物通过 释放器10与外壳体的艉部6上的艉部承力杆7的另一端连接；重物11用于将试验平台带 到湖底或海底，声学释放器10用于遥控释放重物，使得试验平台在浮力作用下上浮。重物 11上系有保护绳13,便于试验平台向水下布放和重物13的回收。
[0028] 本发明可以采用远场辐射噪声采集系统来实现对远场辐射噪声的测量；远场辐射 噪声采集系统12由带有GPS定位功能的水声浮标阵组成，浮标阵采集的数据通过后处理 可以给出自身位置、试验平台远场辐射噪声、试验平台上浮的轨迹；通过远场辐射噪声的测 量，实现对水动力噪声声源级的推算。
[0029] 大工作深度高航速原理：金属外壳体为非水密结构（含有小尺寸透水透气孔），不 承受大深度下的工作压力，浮力由钢质空心钢球提供。钢球的临界承载力是同等重量的所
半径，V为泊松比，因此钢球可以提供较大的浮力。以200米工作深度下的钢材Q235为例， 其浮力系数F=I-Gss/Gjfc^可达90%。这说明本试验平台在200米工作深度的时候，可 以有相当大的浮力充当上浮动力（为排水量的90% )，使得试验平台可以达到较高的上浮 速度。得益于这一"外壳体实现低阻低噪，浮力装置提供大深度下大浮力"思路，经试验验 证，试验平台可以安全工作在200米深度以上，最后