潛艇承修工廠振動噪聲控制條件建設(shè)方案設(shè)計(jì)

高心遠(yuǎn)

?

潛艇承修工廠振動噪聲控制條件建設(shè)方案設(shè)計(jì)

高心遠(yuǎn)

（海軍工程大學(xué)，武漢 430033）

隨著海軍轉(zhuǎn)型建設(shè)和新軍事變革的不斷推進(jìn)，艦船裝備綜合保障工作要與新時期海軍的使命任務(wù)相適應(yīng)。艦艇主承修工廠修理振動噪聲控制條件建設(shè)是決定艦艇維修保障過程中，聲隱身性能能否保持在較高水平的重要因素。以艦艇作戰(zhàn)需求為牽引，以修理工廠振動噪聲控制能力建設(shè)為重點(diǎn)，通過控制修理工廠裝設(shè)備修理過程中的振動噪聲性能，使維修后的艦船聲隱身性能能夠恢復(fù)到較好水平。

潛艇 試驗(yàn)平臺 振動噪聲 修理

0 引言

針對主承修工廠的修理振動噪控制條件建設(shè)方案結(jié)合引俄潛艇承修工程開展了相應(yīng)的條件建設(shè)，分析和闡述了該類承修工廠的各類裝備試驗(yàn)臺架建設(shè)，研究了某系列潛艇承修工廠的振動噪聲控制條件建設(shè)方案。圍繞建設(shè)某系列潛艇承修工廠振動噪聲控制條件，開展了試驗(yàn)臺基礎(chǔ)建設(shè)、試驗(yàn)裝置建設(shè)等內(nèi)容，提出了振動噪聲控制條件建設(shè)總體方案。

1 實(shí)驗(yàn)裝置基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)臺的基礎(chǔ)建設(shè)主要考慮既要滿足試驗(yàn)臺基礎(chǔ)的功能性要求、被測設(shè)備的尺寸等要求，還要具有良好的聲學(xué)性能[1]，需要滿足：1）隔離外界振動對于設(shè)備振動試驗(yàn)的干擾，2）使設(shè)備運(yùn)行頻率遠(yuǎn)離試驗(yàn)裝置的固有頻率。根據(jù)試驗(yàn)室周圍的環(huán)境狀況可知，本試驗(yàn)室周圍沒有大型動力設(shè)備長時間工作或繁忙的交通干線等振動噪聲干擾源[2]。因此，根據(jù)分析采用簡單的隔振溝方式雖然可以滿足現(xiàn)有設(shè)備的維修要求，但從未來潛艇維修設(shè)備的低噪聲化發(fā)展趨勢看，仍建議采用彈性地基的方式。該方案的結(jié)構(gòu)形式是：采用隔振器組件支撐鋼筋混凝土基礎(chǔ)的積極隔振方式。

1）總體方案：試驗(yàn)基礎(chǔ)的共分為6塊，所有試驗(yàn)臺均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，經(jīng)計(jì)算可以得出本尺寸的鋼筋混凝土為被測設(shè)備重量的20倍以上，可以為被測設(shè)備提供良好的基礎(chǔ)。試驗(yàn)基礎(chǔ)上鋪設(shè)全導(dǎo)軌，導(dǎo)軌采用輕型導(dǎo)軌，間距為0.5 m。試驗(yàn)基礎(chǔ)深2 m以上，基礎(chǔ)用鋼筋混凝土地基厚度為600 mm，隔振器要求固有頻率小于8Hz[3]。該彈性地基的預(yù)計(jì)振動衰減量大于20 dB，可有效降低周圍環(huán)境對被測試驗(yàn)臺的影響。試驗(yàn)室周圍的房間采用重型墻建設(shè)，頂部可采用輕質(zhì)屋頂，房間的隔聲量可大于30 dB，使試驗(yàn)室內(nèi)外噪聲互不干擾[4]。房間墻面聲學(xué)處理，采用100 mm厚超細(xì)玻璃棉處理，可有效降低房間內(nèi)的混響聲，滿足維修設(shè)備空氣輻射噪聲的測試要求。試驗(yàn)臺中的輔助設(shè)備與被測設(shè)備分開，且集中布置，便于聲學(xué)處理和控制要求，輔助設(shè)備的管路系統(tǒng)從管溝中連接到測試試驗(yàn)臺，均采用彈性連接。房間內(nèi)采用蒸汽供暖方式，供暖溫度不低于15攝氏度。試驗(yàn)室內(nèi)安裝一臺10 t/3 t雙梁起重機(jī)，滿足設(shè)備吊裝需求。

2）試驗(yàn)平臺設(shè)計(jì)：試驗(yàn)平臺共分為5個區(qū)域，具體如下：水泵綜合試驗(yàn)平臺、油泵綜合試驗(yàn)平臺、電機(jī)及空壓機(jī)綜合試驗(yàn)平臺、通風(fēng)機(jī)綜合試驗(yàn)平臺、液壓設(shè)備綜合試驗(yàn)平臺上述每個區(qū)域并不固定，可根據(jù)需求進(jìn)行一定的調(diào)整[5]。

3）技術(shù)指標(biāo)：試驗(yàn)臺上的振動級別不大于65 dB；環(huán)境背景噪聲不大于60 dB(A)。

2 震動噪聲實(shí)驗(yàn)測量能力建設(shè)

根據(jù)各設(shè)備試驗(yàn)振動噪聲要求，對振動噪聲試驗(yàn)測量能力進(jìn)行建設(shè)。設(shè)備振動噪聲測量的主要目的是掌握設(shè)備各運(yùn)行工況的振動噪聲特性，并對其進(jìn)行記錄和分析[6]。

振動噪聲試驗(yàn)測量能力建設(shè)主要分兩部分[7]：移動式測量裝置，主要實(shí)現(xiàn)實(shí)船和設(shè)備廠等現(xiàn)場移動測量。試驗(yàn)室固定測量裝置，該固定測量裝置與試驗(yàn)裝置進(jìn)行集成，是試驗(yàn)裝置的一部分，固定測量裝置將固化測量設(shè)置和數(shù)據(jù)分析方法，簡化操作過程，固化試驗(yàn)報(bào)告格式，使操作工人可以完成試驗(yàn)測量工作，出具試驗(yàn)報(bào)告；固定試驗(yàn)裝置可以實(shí)時監(jiān)測被試設(shè)備的振動噪聲參數(shù)，可以選擇試驗(yàn)設(shè)備型號、參數(shù)以及運(yùn)行工況，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、保存、出具報(bào)告和上傳數(shù)據(jù)“一鍵”化操作[8]。

振動噪聲試驗(yàn)測量能力建設(shè)需要具有如下功能：振動噪聲數(shù)據(jù)實(shí)時顯示，以數(shù)字和譜線形式顯示運(yùn)行設(shè)備的振動加速度和速度的時域和頻域信號。測量被試設(shè)備各運(yùn)行狀態(tài)振動、噪聲數(shù)據(jù)，分別以數(shù)字和譜線形式記錄振動時域和頻域信號，具體數(shù)值用于出具測量報(bào)告，時域和頻域譜線用于設(shè)備的振動噪聲性能高級分析以及為后續(xù)的故障分析提供數(shù)據(jù)儲備[9]。動平衡數(shù)據(jù)在線測量和分析功能。

根據(jù)上述功能要求，主要從以下方面開展振動噪聲試驗(yàn)測量能力建設(shè)：1）數(shù)據(jù)采集、存儲系統(tǒng)建設(shè)，主要用于振動噪聲信號的拾取、傳輸和存儲；建設(shè)內(nèi)容包括：振動、噪聲傳感器：根據(jù)被被試對象的工作頻率范圍和研究頻率區(qū)間，選擇合適的振動傳感器；轉(zhuǎn)速傳感器：根據(jù)被被試對象的轉(zhuǎn)速區(qū)間及精度要求選擇合適的轉(zhuǎn)速傳感器；數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)線：選擇具有良好抗干擾能力的導(dǎo)線，并且將導(dǎo)線固定布置在專用通道內(nèi)，在試驗(yàn)臺邊和控制室內(nèi)設(shè)置專用數(shù)據(jù)接口，振動噪聲測量過程中只要將傳感器通過短線連接到接口，就可以進(jìn)行振動噪聲測量；數(shù)據(jù)采集儀：根據(jù)被被試對象的工作頻率范圍和研究頻率區(qū)間，選擇數(shù)據(jù)采集儀；數(shù)據(jù)存儲設(shè)備：根據(jù)數(shù)據(jù)量和要求的讀寫速度選擇合適的存儲設(shè)備。2）數(shù)據(jù)記錄、分析和顯示系統(tǒng)建設(shè)；根據(jù)被試設(shè)備的振動噪聲測量內(nèi)容，進(jìn)行定制化開發(fā)振動噪聲數(shù)據(jù)記錄、分析和顯示系統(tǒng)。

3 減震降噪數(shù)據(jù)庫建設(shè)

減振降噪數(shù)據(jù)庫建設(shè)主要將被測設(shè)備數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)庫形式進(jìn)行記錄，方便數(shù)據(jù)的搜集、整理以及后續(xù)數(shù)據(jù)的查閱。數(shù)據(jù)通過積累后，可以為后續(xù)故障診斷研究提供支撐。該數(shù)據(jù)庫主要保存設(shè)備名稱、測點(diǎn)位置、振動噪聲以及動平衡信號，工況信息以及試驗(yàn)報(bào)告等[10]。

該部份建設(shè)主要包括基礎(chǔ)硬件和數(shù)據(jù)庫軟件，基礎(chǔ)硬件是建設(shè)一個局域網(wǎng)絡(luò)，將各個試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與服務(wù)器連接，數(shù)據(jù)記錄后經(jīng)過審查上傳服務(wù)器，對整個試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行入庫管理。軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各種形式的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的管理，并可以進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，同時允許在客戶的訪問范圍內(nèi)與其它試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。另外還包括如下功能：試驗(yàn)數(shù)據(jù)的增、改、刪、查功能；利用標(biāo)準(zhǔn)樹形篩選器對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和顯示功能。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：主要用于各試驗(yàn)臺與服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳遞和管理。主要包括：服務(wù)器、存儲系統(tǒng)、交換系統(tǒng)、服務(wù)器管理系統(tǒng)、電源、機(jī)箱、電纜等設(shè)備。

設(shè)備數(shù)據(jù)庫：主要用于存儲被測設(shè)備的性能參數(shù)、相關(guān)圖紙接口等數(shù)據(jù)資料。采用定制開發(fā)方式，根據(jù)被測對象的種類、數(shù)據(jù)類型進(jìn)行歸納和分類，建立設(shè)備數(shù)據(jù)庫。支持基本數(shù)據(jù)管理操作的功能，如創(chuàng)建，查看，更新，刪除，拷貝，移動，重命名等。相關(guān)數(shù)據(jù)可以刪除，重要的數(shù)據(jù)需要經(jīng)過用戶確認(rèn)或經(jīng)相關(guān)審批流程刪除；數(shù)據(jù)可以拷貝、對其他用戶共享。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理：主要用于存儲被測設(shè)備的性能試驗(yàn)和振動噪聲以及動平衡測量數(shù)據(jù)。采用定制開發(fā)方式，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)種類和類型進(jìn)行歸納和分類，建立試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫。支持基本數(shù)據(jù)管理操作的功能，如創(chuàng)建，查看，更新，刪除，拷貝，移動，重命名等。相關(guān)數(shù)據(jù)可以刪除，重要的數(shù)據(jù)需要經(jīng)過用戶確認(rèn)或經(jīng)相關(guān)審批流程刪除；數(shù)據(jù)可以拷貝、對其他用戶共享。試驗(yàn)數(shù)據(jù)的導(dǎo)出支持常見的數(shù)據(jù)文件格式(Excel、CSV、XML等等)；提供數(shù)據(jù)的可視化顯示，如云圖、柱形圖、曲線圖等等。

資料數(shù)據(jù)庫：主要用于存儲相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、方法和流程數(shù)據(jù)，方便相關(guān)人員學(xué)習(xí)參考。采用定制開發(fā)方式，根據(jù)資料種類和格式類型進(jìn)行歸納和分類，建立試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫。支持基本數(shù)據(jù)管理操作的功能，如創(chuàng)建，查看，更新，刪除，拷貝，移動，重命名等。相關(guān)數(shù)據(jù)可以刪除，重要的數(shù)據(jù)需要經(jīng)過用戶確認(rèn)或經(jīng)相關(guān)審批流程刪除；數(shù)據(jù)可以拷貝、對其他用戶共享。

項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫：主要用于存儲每個設(shè)備試驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)資料，包括測試對象名稱、測試內(nèi)容、測點(diǎn)位置、試驗(yàn)工況、試驗(yàn)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)人員和試驗(yàn)報(bào)告等各試驗(yàn)過程的信息記錄，方便以后查詢。采用定制開發(fā)方式，根據(jù)數(shù)據(jù)種類和格式類型進(jìn)行歸納和分類，建立試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫。支持基本數(shù)據(jù)管理操作的功能，如創(chuàng)建，查看，更新，刪除，拷貝，移動，重命名等。相關(guān)數(shù)據(jù)可以刪除，重要的數(shù)據(jù)需要經(jīng)過用戶確認(rèn)或經(jīng)相關(guān)審批流程刪除；數(shù)據(jù)可以拷貝、對其他用戶共享。

賬戶管理及安全管理：數(shù)據(jù)庫管理包含系統(tǒng)登錄和訪問權(quán)限控制，用戶采用Active Directory（AD）認(rèn)證方式登錄系統(tǒng)，但用戶登錄時，系統(tǒng)將用戶認(rèn)證信息傳遞到AD進(jìn)行認(rèn)證通過后方可登錄。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的用戶賬戶、訪問權(quán)限信息仍在本系統(tǒng)內(nèi)管理，用戶登錄數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)后，根據(jù)用戶分組角色，獲取在本系統(tǒng)的權(quán)限。

用戶在本系統(tǒng)的權(quán)限，通過用戶組的方式進(jìn)行控制。用戶組信息中定義了該組可訪問的數(shù)據(jù)資源和功能。一個用戶可分屬多個用戶組，從而獲得多用戶組的全部權(quán)限?？蔀橛脩綦S時增加或刪除用戶組，方便調(diào)整訪問權(quán)限。

安全管理采用“三權(quán)分立”的系統(tǒng)管理權(quán)限控制。系統(tǒng)中設(shè)置了系統(tǒng)管理員組、安全保密員組、安全審計(jì)員組三種管理員用戶組。系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)，安全保密員通過日志查看普通用戶和安全審計(jì)員的行為，安全審計(jì)員查看系統(tǒng)管理員和安全保密員的行為。

[1] 王德華. 軍委嘉獎某潛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. 某艦隊(duì)某潛艇被記集體一等功曾處置重大險(xiǎn)情[EB/OL]. http://www.chinanews.com/mil/2014/ 09-06/ 6569407.shtml, 2014-09-06.

[3] 林雄偉, 胡大斌, 戴余良. 潛艇非線性運(yùn)動研究綜述[J]. 船舶力學(xué), 2013, 17(1-2): 187-195.

[4] 嚴(yán)曉峰. 圖解現(xiàn)代潛艇100問[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2012.

[5] 施生達(dá). 潛艇操縱性[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 1995.

[6] 戴余良. 潛艇應(yīng)急上浮操縱運(yùn)動分析與控制技術(shù)研究[D]. 武漢: 武漢理工大學(xué), 2007.

[7] 付廷輝, 萬廷鐙. 潛艇空間運(yùn)動研究進(jìn)展[A]. 國內(nèi)外潛艇操縱性研究評述, 1992: 13-31.

[8] 易煒, 遲煥德, 張本文. 潛艇空間運(yùn)動線性方程研究[J]. 艦艇科學(xué)技術(shù), 2002, 24(3): 6-10.

[9] 張偉, 胡海巖. 非線性動力學(xué)理論與應(yīng)用的新進(jìn)展[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2009.

[10] 張晶. 潛艇運(yùn)動建模及簡化技術(shù)研究[D]. 哈爾濱: 哈爾濱工程大學(xué), 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

高心遠(yuǎn)（1986-），男，研究生。研究方向：艦船裝備保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用。