潜艇承修工厂振动噪声控制条件建设方案设计

高心远



潜艇承修工厂振动噪声控制条件建设方案设计

高心远

（海军工程大学，武汉 430033）

随着海军转型建设和新军事变革的不断推进，舰船装备综合保障工作要与新时期海军的使命任务相适应。舰艇主承修工厂修理振动噪声控制条件建设是决定舰艇维修保障过程中，声隐身性能能否保持在较高水平的重要因素。以舰艇作战需求为牵引，以修理工厂振动噪声控制能力建设为重点，通过控制修理工厂装设备修理过程中的振动噪声性能，使维修后的舰船声隐身性能能够恢复到较好水平。

潜艇 试验平台 振动噪声 修理

0 引言

针对主承修工厂的修理振动噪控制条件建设方案结合引俄潜艇承修工程开展了相应的条件建设，分析和阐述了该类承修工厂的各类装备试验台架建设，研究了某系列潜艇承修工厂的振动噪声控制条件建设方案。围绕建设某系列潜艇承修工厂振动噪声控制条件，开展了试验台基础建设、试验装置建设等内容，提出了振动噪声控制条件建设总体方案。

1 实验装置基础设计

试验台的基础建设主要考虑既要满足试验台基础的功能性要求、被测设备的尺寸等要求，还要具有良好的声学性能[1]，需要满足：1）隔离外界振动对于设备振动试验的干扰，2）使设备运行频率远离试验装置的固有频率。根据试验室周围的环境状况可知，本试验室周围没有大型动力设备长时间工作或繁忙的交通干线等振动噪声干扰源[2]。因此，根据分析采用简单的隔振沟方式虽然可以满足现有设备的维修要求，但从未来潜艇维修设备的低噪声化发展趋势看，仍建议采用弹性地基的方式。该方案的结构形式是：采用隔振器组件支撑钢筋混凝土基础的积极隔振方式。

1）总体方案：试验基础的共分为6块，所有试验台均采用钢筋混凝土结构，经计算可以得出本尺寸的钢筋混凝土为被测设备重量的20倍以上，可以为被测设备提供良好的基础。试验基础上铺设全导轨，导轨采用轻型导轨，间距为0.5 m。试验基础深2 m以上，基础用钢筋混凝土地基厚度为600 mm，隔振器要求固有频率小于8Hz[3]。该弹性地基的预计振动衰减量大于20 dB，可有效降低周围环境对被测试验台的影响。试验室周围的房间采用重型墙建设，顶部可采用轻质屋顶，房间的隔声量可大于30 dB，使试验室内外噪声互不干扰[4]。房间墙面声学处理，采用100 mm厚超细玻璃棉处理，可有效降低房间内的混响声，满足维修设备空气辐射噪声的测试要求。试验台中的辅助设备与被测设备分开，且集中布置，便于声学处理和控制要求，辅助设备的管路系统从管沟中连接到测试试验台，均采用弹性连接。房间内采用蒸汽供暖方式，供暖温度不低于15摄氏度。试验室内安装一台10 t/3 t双梁起重机，满足设备吊装需求。

2）试验平台设计：试验平台共分为5个区域，具体如下：水泵综合试验平台、油泵综合试验平台、电机及空压机综合试验平台、通风机综合试验平台、液压设备综合试验平台上述每个区域并不固定，可根据需求进行一定的调整[5]。

3）技术指标：试验台上的振动级别不大于65 dB；环境背景噪声不大于60 dB(A)。

2 震动噪声实验测量能力建设

根据各设备试验振动噪声要求，对振动噪声试验测量能力进行建设。设备振动噪声测量的主要目的是掌握设备各运行工况的振动噪声特性，并对其进行记录和分析[6]。

振动噪声试验测量能力建设主要分两部分[7]：移动式测量装置，主要实现实船和设备厂等现场移动测量。试验室固定测量装置，该固定测量装置与试验装置进行集成，是试验装置的一部分，固定测量装置将固化测量设置和数据分析方法，简化操作过程，固化试验报告格式，使操作工人可以完成试验测量工作，出具试验报告；固定试验装置可以实时监测被试设备的振动噪声参数，可以选择试验设备型号、参数以及运行工况，实现数据显示、保存、出具报告和上传数据“一键”化操作[8]。

振动噪声试验测量能力建设需要具有如下功能：振动噪声数据实时显示，以数字和谱线形式显示运行设备的振动加速度和速度的时域和频域信号。测量被试设备各运行状态振动、噪声数据，分别以数字和谱线形式记录振动时域和频域信号，具体数值用于出具测量报告，时域和频域谱线用于设备的振动噪声性能高级分析以及为后续的故障分析提供数据储备[9]。动平衡数据在线测量和分析功能。

根据上述功能要求，主要从以下方面开展振动噪声试验测量能力建设：1）数据采集、存储系统建设，主要用于振动噪声信号的拾取、传输和存储；建设内容包括：振动、噪声传感器：根据被被试对象的工作频率范围和研究频率区间，选择合适的振动传感器；转速传感器：根据被被试对象的转速区间及精度要求选择合适的转速传感器；数据传输导线：选择具有良好抗干扰能力的导线，并且将导线固定布置在专用通道内，在试验台边和控制室内设置专用数据接口，振动噪声测量过程中只要将传感器通过短线连接到接口，就可以进行振动噪声测量；数据采集仪：根据被被试对象的工作频率范围和研究频率区间，选择数据采集仪；数据存储设备：根据数据量和要求的读写速度选择合适的存储设备。2）数据记录、分析和显示系统建设；根据被试设备的振动噪声测量内容，进行定制化开发振动噪声数据记录、分析和显示系统。

3 减震降噪数据库建设

减振降噪数据库建设主要将被测设备数据以数据库形式进行记录，方便数据的搜集、整理以及后续数据的查阅。数据通过积累后，可以为后续故障诊断研究提供支撑。该数据库主要保存设备名称、测点位置、振动噪声以及动平衡信号，工况信息以及试验报告等[10]。

该部份建设主要包括基础硬件和数据库软件，基础硬件是建设一个局域网络，将各个试验数据采集系统与服务器连接，数据记录后经过审查上传服务器，对整个试验数据进行入库管理。软件系统实现各种形式的试验数据的管理，并可以进行数据分析，同时允许在客户的访问范围内与其它试验数据进行比较分析。另外还包括如下功能：试验数据的增、改、删、查功能；利用标准树形筛选器对数据进行分类和显示功能。

网络系统：主要用于各试验台与服务器的数据传递和管理。主要包括：服务器、存储系统、交换系统、服务器管理系统、电源、机箱、电缆等设备。

设备数据库：主要用于存储被测设备的性能参数、相关图纸接口等数据资料。采用定制开发方式，根据被测对象的种类、数据类型进行归纳和分类，建立设备数据库。支持基本数据管理操作的功能，如创建，查看，更新，删除，拷贝，移动，重命名等。相关数据可以删除，重要的数据需要经过用户确认或经相关审批流程删除；数据可以拷贝、对其他用户共享。

试验数据管理：主要用于存储被测设备的性能试验和振动噪声以及动平衡测量数据。采用定制开发方式，根据试验数据种类和类型进行归纳和分类，建立试验数据库。支持基本数据管理操作的功能，如创建，查看，更新，删除，拷贝，移动，重命名等。相关数据可以删除，重要的数据需要经过用户确认或经相关审批流程删除；数据可以拷贝、对其他用户共享。试验数据的导出支持常见的数据文件格式(Excel、CSV、XML等等)；提供数据的可视化显示，如云图、柱形图、曲线图等等。

资料数据库：主要用于存储相关标准、规范、方法和流程数据，方便相关人员学习参考。采用定制开发方式，根据资料种类和格式类型进行归纳和分类，建立试验数据库。支持基本数据管理操作的功能，如创建，查看，更新，删除，拷贝，移动，重命名等。相关数据可以删除，重要的数据需要经过用户确认或经相关审批流程删除；数据可以拷贝、对其他用户共享。

项目数据库：主要用于存储每个设备试验过程中的数据资料，包括测试对象名称、测试内容、测点位置、试验工况、试验数据、试验人员和试验报告等各试验过程的信息记录，方便以后查询。采用定制开发方式，根据数据种类和格式类型进行归纳和分类，建立试验数据库。支持基本数据管理操作的功能，如创建，查看，更新，删除，拷贝，移动，重命名等。相关数据可以删除，重要的数据需要经过用户确认或经相关审批流程删除；数据可以拷贝、对其他用户共享。

账户管理及安全管理：数据库管理包含系统登录和访问权限控制，用户采用Active Directory（AD）认证方式登录系统，但用户登录时，系统将用户认证信息传递到AD进行认证通过后方可登录。数据管理系统的用户账户、访问权限信息仍在本系统内管理，用户登录数据管理系统后，根据用户分组角色，获取在本系统的权限。

用户在本系统的权限，通过用户组的方式进行控制。用户组信息中定义了该组可访问的数据资源和功能。一个用户可分属多个用户组，从而获得多用户组的全部权限。可为用户随时增加或删除用户组，方便调整访问权限。

安全管理采用“三权分立”的系统管理权限控制。系统中设置了系统管理员组、安全保密员组、安全审计员组三种管理员用户组。系统管理员负责系统的运行和维护，安全保密员通过日志查看普通用户和安全审计员的行为，安全审计员查看系统管理员和安全保密员的行为。

[1] 王德华. 军委嘉奖某潜艇透露什么重大信息[EB/OL]. http://mil.news. sina.com.cn/2014-09- 04/1449799193.html, 2014-09-04.

[2] 高毅. 某舰队某潜艇被记集体一等功曾处置重大险情[EB/OL]. http://www.chinanews.com/mil/2014/ 09-06/ 6569407.shtml, 2014-09-06.

[3] 林雄伟, 胡大斌, 戴余良. 潜艇非线性运动研究综述[J]. 船舶力学, 2013, 17(1-2): 187-195.

[4] 严晓峰. 图解现代潜艇100问[M]. 北京: 机械工业出版社, 2012.

[5] 施生达. 潜艇操纵性[M]. 北京: 国防工业出版社, 1995.

[6] 戴余良. 潜艇应急上浮操纵运动分析与控制技术研究[D]. 武汉: 武汉理工大学, 2007.

[7] 付廷辉, 万廷镫. 潜艇空间运动研究进展[A]. 国内外潜艇操纵性研究评述, 1992: 13-31.

[8] 易炜, 迟焕德, 张本文. 潜艇空间运动线性方程研究[J]. 舰艇科学技术, 2002, 24(3): 6-10.

[9] 张伟, 胡海岩. 非线性动力学理论与应用的新进展[M]. 北京: 科学出版社, 2009.

[10] 张晶. 潜艇运动建模及简化技术研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2009.

Design of Test Facility for Vibration and Noise Suppression Submarine Repair Factory

Gao Xinyuan

(Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China )

With continuous development of Navy’s transformation and new military reform, comprehensive support system of shipboard equipment should be designed for the navy’s mission in the new period. The signature of a ship for a master repair factory is considered as an important factor in the construction of test platform. To meet operational requirements of naval ship, with the construction of test platform of the repair factory, by controlling the vibration /noise performance, the acoustic stealth performance of the repaired ships is restored to a better level.

submarine; test platform; vibration noise; repair

U74.76

A

1003-4862（2016）04-0023-03

2015-11-13

高心远（1986-），男，研究生。研究方向：舰船装备保障系统设计与应用。