艦船水下螺槳噪音之氣泡幕降噪技術實驗研究

  • 林 彥岑

學生論文: Doctoral Thesis

摘要

本研究主要目的是經由實驗研究設計出船舶降噪用之氣泡幕,以達到最佳?葉噪音的降噪效果。降噪用氣泡幕是應用操作簡單的水中聲學技術來降低船舶?葉所產生之水下噪音。 實驗研究在拖航水槽中進行,主要分成兩個階段進行。第一階段量測?葉噪音並進而研究氣泡幕對?葉噪音的降噪效果。第二階段將?葉安裝於可移動船模來模擬實際情形,量測及比較?葉轉動造成的艉流區其有無使用氣泡幕之差異。船模及?葉均是基於相同福祿數運動動力近似所設計之實驗及物理實體模型。氣泡是將空氣壓縮經由長條型氣泡帶產生。藉由改變氣泡帶孔徑、空氣壓力及流速來調整氣泡流體的氣泡大小及體積分率。使用水下麥克風來監測輻射噪音。可量測在不同氣泡大小及體積分率下氣泡幕後方噪音衰減的特性。 在另一個水槽進行率定實驗,來估算氣泡流體的氣泡分佈及體積分率。另外,使用二氧化碳替代氣體產生氣泡幕,比較聲音通過一般空氣氣泡及二氧化碳氣泡幕之差異。 由本研究實驗結果得知,運用氣泡幕原理來減低或改變螺槳噪音是具體可行的。四葉螺槳輻射噪音頻率範圍為600至6000 Hz。多孔隙氣泡石所產生的氣泡可顯著衰減600至1100 Hz的螺槳低頻輻射噪音及空蝕現象所產生700 Hz噪音,符合氣泡其自然共振頻率恰巧等同入射聲波的頻率之理論。 氣泡幕控制參數包含:氣體施放流量、氣體施放壓力及氣幕帶孔徑大小。其影響因子為氣泡體積分率(氣泡包覆率)、氣泡幕寬度(厚度)。氣體流量與氣泡幕的氣體體積分率成正比,體積分率愈大入射聲波越不易穿透;氣泡大小與孔徑大小的關係為放大8至13倍,氣幕帶孔徑直接影響施放氣泡粒徑,直接決定降噪頻率,為最關鍵之參數;可溶性氣體(如CO2)確有助於減少氣泡生命週期,降低氣泡與船艦艉流產生交互作用的時間。 艦船氣泡帶存在最佳巡弋速率,本研究所設計之船模換算派里級實船最佳巡弋速率船速分別為12節及20節。氣泡幕運用不僅在於降噪效果,可依所欲管制的特定頻率,操作氣泡幕氣泡大小及體積分率,以獲得主頻強度增揚或改變頻率特徵之效果。
獎項日期2016 七月 28
原文???core.languages.zh_ZH???
監督員Ching-Jer Huang (Supervisor)

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