Page 215 - 《应用声学》2025年第2期

第 44 卷 第 2 期 叶昊等： 某大型测量船水下辐射噪声分析与控制 475

120 当螺旋桨高速旋转时，会在叶稍和叶面出现局部低
压区，极易产生空泡现象，无数个空泡的破裂和塌
૝үҫᤴएጟ/ (dB Ref. 10 -6 mSs -2 ) 100 ࢻᓓ 陷，伴随着较大的声响，这也是水下高频段噪声的主
80
要来源。增加桨叶数量可降低单个桨叶负载，从而
60
Կᓓ
10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 降低空泡噪声，但同时会降低推进效率，为兼顾低噪
声和推进效率，可考虑选用五叶螺旋桨的方案，适度
ᮠဋ/Hz 增大其盘面积，合理选择螺距等参数，改善桨叶面上
(a) Лڀᣁ଎ᤉ٨఻ᑮ૝ү
的压力分布情况，提高空泡初生航速，进而起到有效
100
减少空泡的作用；螺旋桨直径的选取需在效率与控
90
૝үҫᤴएጟ/ (dB Ref. 10 -6 mSs -2 ) 80 ᓕ᫂வՔ 制振动之间寻求平衡点，使螺旋桨叶梢与船体间距
70
达到一个较为理想的数值，进而减小激振力。由于
60
ᓕࠕவՔ
本船螺旋桨转速较高，如桨与船体间隙过小将会造
50
ۇՔ
成水流紊乱，形成较大的激振力，因此螺旋桨和船体
10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 10000 间需保留足够的间隙，并保证螺旋桨有一定的浸没
ᮠဋ/Hz
深度。
(b) ԧႃ఻ጸ۳ऐ૝ү
3.2 螺旋桨伴流场优化设计
图 3 相似船同型设备实船振动测试结果
螺旋桨平面处的伴流对螺旋桨的空泡性能影
Fig. 3 Vibration test results of similar ships with
the same equipment 响较大，螺旋桨伴流场的优化设计主要从线型设计
本船水动力噪声是海水介质与船体表面及水 和GONDOLA附体优化设计两方面来考虑。
流边界面之间相对运动而产生的一种随机噪声。由 3.2.1 线型设计
于本船采用 GONDOLA 式作为水下声学设备的安
对船体线型进行优化设计是降低水动力噪声
装方式，这种突出船体的 GONDOLA 式或导流罩
的主要措施。本船拟选取全回转推进器型式，为了
式的安装方式，若设计方案不佳，不仅会增加船体阻
保证螺旋桨来流的开敞性，使得尾部区域具有均
力，还极有可能导致艉部流场紊乱，进而增加螺旋桨
匀的伴流场，不会产生较大的水动力噪声。装有该
的水下空泡噪声。因此，在船型设计时需对船体线
类型推进器的船舶应使用纵向引流的尾部线型，如
型和附体布置进行优化，以改善船体尤其是船艉流
图 4 所示，即水流是沿着船体底部纵向而非沿着船
场和减少船体表面和水介质相对运动产生的水动
体两边流向推进器。并且根据相关实船数据，船体
力噪声。
基线与船体尾部线型的夹角通常取 17 ∼ 18 。若
◦
◦
3 水下辐射噪声控制措施 夹角过大，易导致水流分离，在螺旋桨前端产生乱
流，从而造成尾部甲板振动，严重降低推进器的性
3.1 螺旋桨优化设计 能。尾封板处横剖面应有一个轻微的 V 型角度，以
螺旋桨激励在船体振动贡献量中可以占到 减少船尾在遇到海浪时产生的抨击振动，影响水下
[9]
60%∼70% ，如何进行螺旋桨优化设计至关重要。 辐射噪声的水平。

(a) ᓕʹᓚᦊጫҖጳᇨਓ (b) ᓕʹᓚᦊഷҖጳᇨਓ
图 4 船体艉部横剖面和艉部纵剖面线型
Fig. 4 Hull transverse section and stern longitudinal section linetype