关键词：船舶动力系统；机械噪声；辨识方法研究
引言
常规船舶动力机械噪声数据分析方法，由于采用构建数学模型的方法对噪声数据进行分析，针对噪声频率大于15kHz，其数学模型无法完整提取信息，利用高斯定理特定值估算法进行分析，由于估算存在一定的不确定性，在高频瞬时阶段机械噪声分析精度较低的不足，为此提出船舶动力机械的噪声数据分析方法优化。引入噪声矢量数据场体系，建立采集-处理-输出的整体框架，根据不同的船舶动力机械条件，对矢量数据场相关参数进行选取，依托雅克·杜波切特计算理论优化对机械噪声数据，得出频谱参数以及相干系数，完成提出的船舶动力机械的噪声数据分析方法优化。为了保证设计的噪声数据分析的有效性，模拟不同船舶动力机械参数，利用2种不同的噪声数据分析方法，进行噪声数据分析模拟试验，试验结论表明，提出噪声数据分析具备极高的有效性。
1船舶动力系统机械噪声辨识
1.1耦合噪声源分离
在实际船舶动力系统中，利用传感器检测船舶动力系统机械噪声时，常受到环境和设备的干扰，仅能检测到耦合信号，无法准确辨出噪声源。因此，为提升噪声辨识精度，必须首先分离耦合噪声源，获取准确的噪声信号。器将接收到的噪声信号引入传递响应函数，即可求出检测信号频域矩阵及频域。又因频域矩阵表达式在任何工况下均成立，故而当振源与信号流量相等时，就可以求出原始混叠信号的传递响应函数矩阵及检测信号矩阵，然后由此得到噪声源信号矩阵，接着采用主分量缩进法分离耦合噪声源，从而得到更加准确的噪声信号。
1.2船舶动力系统物理参数识别与有限元模型建立
在完成耦合噪声源分离后，将船舶动力系统等效为多个二自由度系统，采用导纳公式对二自由度系统的机械物理参数进行辨别，需要辨别的物理参数为基础机械结构和齿轮箱的质量及刚度，随后以获得的物理参数辨识结果为基础构建船舶动力系统有限元模型。本文运用模态叠加法获得齿轮箱的结构振动特性，从而获取处于齿轮箱表面核心节点的机械振动速度。通过计算获取动力系统特征点的声压级，完成船舶动力系统机械噪声的准确识别。
2降噪改装技术集成
2.1“振动－噪声”传递解算
机械噪声源是船舶低航速下的主要噪声源。通常，机械噪声源的声学指标包括设备机脚振动、基座振动、管口法兰振动等。由于船舶降噪考核指标大多是辐射噪声，因此必须将辐射噪声指标转化为振动控制指标。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其关键技术之一，是掌握噪声源振动和预期辐射噪声之间的传递关系。“振动－噪声”传递关系解算方法很多，主要可以分为数值计算和实船测试两类。船舶结构相对复杂，振动耦合较强，现有数值计算结果往往误差较大，无法完全达到工程应用的要求。在用船舶降噪改进的优势之一就是能够利用实测结果辅助声学设计。因此，实船测试类的方法较为适用。而在实船测试类的各种方法中，结合测试结果进行经验评估，是在用船舶“振动－噪声”传递关系解算的优选方法之一。本文仅以单层隔振设备机脚低频振动与辐射噪声之间的关系为例，简单介绍结合测试结果进行振动传递效率经验评估的过程。如果声学性能无法达标，则应找到引起该问题的主要噪声源。重新结合技术能力调研结果进行分析。一方面考察是否存在针对该噪声源降噪效果更好的技术，加强其噪声治理，以满足要求;另一方面考察是否存在针对其他噪声源降噪效果更好的技术，可通过加强其他噪声源治理力度，以满足顶层指标。若上述两项措施应用后仍无法达到指标，则结合技术发展趋势，拟定配套科研项目，向国内技术研究单位发布，开展竞争性研究，以期尽快达到相应技术水平。
2.2试验结果分析
根据设定的工作条件选取DNCMn-30探头进行数据的获取，试验过程中，利用2种不同的噪声数据分析方法在模拟环境中进行工作，分析其噪声数据分析的变化。同时由于采用2种不同的噪声数据分析方法，其分析结果无法进行直接对比，为此采用Analys-is第三方分析记录软件，对试验过程与结果进行记录与分析，并将结果显示在本次试验对比结果曲线中。在模拟试验结果曲线中，利用Analysis功能消除模拟试验室人员操作和模拟仿真计算机设备因素产生的不确定度，只针对不同的船舶动力机械参数、不同的噪声数据分析方法，进行噪声数据分析模拟试验。采用算术平均值计算法，计算数据分析精度，得出本文设计的优化方法不仅在普通频段具有良好的分析性能，对高频瞬时机械噪声分析精度中，较常规数据分析方法提高分析精度22.45%。适合于对船舶动力机械噪声的分析。
2.3仿真实验测试与结论证明
为了证明方法的切实有效，对提出的船舶动力机械设备噪声远程监测方法进行仿真实验操作。为了保证实验数据的客观性，实验全程采用程序化无人值守操作。实验配置如下：船舶机械设备噪声数据样本一组；本地噪声监测测试终端；远程噪声监测测试终端；模拟测试平台；千兆网络。实验步骤如下：1）将测试方法数据导入模拟测试平台；2）将模拟测试平台接入千兆网络；3）将本地噪声监测测试终端接入模拟测试平台本地测试数据采集端口；4）将远程噪声监测测试终端接入模拟测试平台远程数据采集端口；5）将船舶机械设备噪声数据样本导入模拟测试平台运行，并对比本地噪声监测测试终端数据与远程噪声检测测试终端数据间的误差。
结语
本文给出的机械噪声辨识方法实用性较强，为实现船舶动力系统机械噪声信号源检测提供了一种新的解决方法，可为噪声辨识提供一定的技术支持。但是，目前的研究仅仅通过简单的实例来验证辨识方法的可行性，要想在真正的实践中体现其价值，还需要进行后续噪声源信号的检测以及进一步完善对二自由度系统物理参数的采集，更大范围地对船舶动力系统机械噪声辨识方法进行验证。
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论文作者:郑虎
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第17期
论文发表时间:2020/3/4
标签：噪声论文; 船舶论文; 数据论文; 方法论文; 机械论文; 测试论文; 动力论文; 《科学与技术》2019年第17期论文;