一种船舶设计阶段声纳自噪声评估方法及系统

1.本发明涉及船舶减振降噪技术领域，特别涉及一种船舶设计阶段声纳自噪声评估方法及系统。


背景技术：

2.声纳是探测海洋中目标的方向、位置和特征的设备，是船舶在航行中不可或缺的部分。船舶声纳自噪声是影响船舶声纳探测性能的重要因素之一，降低自噪声可以提高声纳的探测能力，增加声纳的探测距离。声纳自噪声主要来源于机械噪声、水动力噪声和螺旋桨噪声三大部分。实测表明，中低航速时声纳自噪声以机械噪声为主，降低机械噪声是实现船舶中低航速时声纳自噪声水平达标的关键措施。高航速时声纳自噪声以水动力噪声为主，水动力噪声将随着航速的增加而迅速增大，水动力噪声将成为影响船舶中高航速时声纳自噪声达标的核心因素之一。因此，对船舶声纳自噪声水平进行评估，为船舶声纳系统的低噪声设计提供技术支撑显得尤为重要。
3.目前相关技术主要有：相关技术一声纳平台自噪声特性及降噪措施优化研究(船海工程2014年12月第6期)；相关技术二船舶声纳部位自噪声的预报方法及其控制技术(船舶力学2002年10月第5期)；相关技术三统计能量法计算声纳自噪声的水动力噪声分量(船舶力学2004年2月第1期)；其中，相关技术一利用统计能量分析法，讨论了机械载荷与水动力载荷对于声纳平台自噪声特性的影响，并提出了三种不同形式的降噪措施，但未提及具体的自噪声评估方法，实现困难影响效率；相关技术二比较全面的综述了声纳自噪声的预报方法和控制技术，但模型复杂，且未考虑到声腔带来的精度影响；相关技术三采用统计能量法建立自噪声中水动力噪声分量的计算模型并计算分析不同罩壁材料、吸声处理对声纳自噪声的影响，但未考虑到机械噪声和螺旋桨噪声对声纳自噪声的影响。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本发明的一个目的在于提出一种船舶设计阶段的纳自噪声评估方法。
6.本发明的另一个目的在于提出一种船舶设计阶段声纳自噪声评估系统。
7.本发明的又一个目的在于提出一种计算机设备。
8.本发明的还一个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
9.为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种船舶设计阶段声纳自噪声评估方法，包括以下步骤：步骤s1，根据预设船舶图纸资料梳理建模参数，并根据所述建模参数构建尺度几何模型；步骤s2，基于统计能量基本原理建立统计能量评估模型，并利用所述尺度几何模型构建船舶结构实尺度几何仿真模型和声腔子系统；步骤s3，获取损耗因子和声纳舱舾吸声系数材料参数，其中，所述损耗因子包括结构损耗因子和声腔内损耗因子；步骤s4，获取机械激励载荷、水动力激励载荷和螺旋桨激励载荷；步骤s5，将所述损耗因子和所述声纳舱舾吸声系数材料参数输入所述统计能量评估模型中，并在船舶结构实尺度几何仿
真模型的基座面板施加所述机械激励载荷、船舶壳体表面施加所述水动力激励、在尾轴处施加所述螺旋桨激励载荷，以进行船舶声纳自噪声计算，得到声纳自噪声的谱密度级总级；步骤s6，将100hz、1khz和10khz频点处的谱密度级计算结果对照预设指标要求进行评估，若不满足所述预设指标要求，则迭代执行步骤s3-s6优化后再评估，反之，则开展下一阶段工作。
10.本发明实施例的船舶设计阶段声纳自噪声评估方法，根据船舶设计方案以机械振动噪声激励、流体激励和螺旋桨激励为输入预估航行工况下船舶声纳舱的谱密度级，与声纳自噪声指标要求对比实现对船舶设计阶段声纳自噪声指标风险大小的评估，从而有效提高船舶声纳自噪声预报的效率和精度。
11.另外，根据本发明上述实施例的船舶设计阶段声纳自噪声评估方法还可以具有以下附加的技术特征：
12.进一步地，在本发明的一个实施例中，所述尺度几何模型包括船体结构、基座、舱壁、甲板平台和声纳舱结构，以及各个结构的尺寸和壳板厚度参数。
13.进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤s2具体包括：步骤s201，基于统计能量基本原理建立所述统计能量评估模型；步骤s202，根据所述尺度几何模型建立所述船舶结构实尺度几何仿真模型；步骤s203，对所述船舶结构实尺度几何仿真模型中重点考核的声纳舱区域进行舱室精细化划分，并按照精划分后的舱室构建所述声腔子系统。
14.进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤s3具体包括：步骤s301，基于瞬态衰减法，采用模型试验测试确定所述船舶结构实尺度几何仿真模型的结构损耗因子和声腔内损耗因子；步骤s302，采用阻抗管测试法传递矩阵分析法获取所述船舶结构实尺度几何仿真模型中声纳舱舾吸声系数材料参数。
15.进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤s4具体包括：步骤s401，基于母型设备机脚振动台架测试结果，获取所述船舶结构实尺度几何仿真模型的机械激励载荷，其中，所述机械激励载荷包括振动加速度级载荷和声功率级载荷；步骤s402，根据船舶设计的航行工况，确定所述船舶结构实尺度几何仿真模型的船体表面施加预设航速下的水动力激励载荷；步骤s403，根据实船测试结果(cfd)获取所述船舶结构实尺度几何仿真模型的螺旋桨激励。
16.进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤s5中船舶声纳自噪声计算的具体为：将频响分析设为1/3倍频程频率，计算频段设为100hz-10khz，并进行船舶声纳自噪声计算；将声纳舱内划分的各个声腔的声压级计算结果转换成谱密度级；将多个谱密度级结果进行能量叠加，得到所述声纳自噪声的谱密度级总级。
17.进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤s6具体包括：求解所述声纳自噪声的谱密度级总级中100hz、1khz和10khz频点处的能量平均值，若所述能量平均值小于所述预设指标要求的3db以上，则继续下一阶段工作，所述预设指标要求可实现，若小于小于所述预设指标要求的3db以下，则继续下一阶段工作，但所述预设指标要求存在风险，反之，则所述预设指标要求风险大，则迭代执行步骤s3-s6优化后再评估
18.为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种船舶设计阶段声纳自噪声评估系统，包括：几何模型构建模块，用于根据预设船舶图纸资料梳理建模参数，并根据所述建模参数构建尺度几何模型；仿真模型构建模块，用于基于统计能量基本原理建立统计能
量评估模型，并利用所述尺度几何模型构建船舶结构实尺度几何仿真模型和声腔子系统；获取参数模块，用于获取损耗因子和声纳舱舾吸声系数材料参数，其中，所述损耗因子包括结构损耗因子和声腔内损耗因子；激励载荷获取模块，用于获取机械激励载荷、水动力激励载荷和螺旋桨激励载荷；自噪声计算模块，用于将所述损耗因子和所述声纳舱舾吸声系数材料参数输入所述统计能量评估模型中，并在船舶结构实尺度几何仿真模型的基座面板施加所述机械激励载荷、船舶壳体表面施加所述水动力激励、在尾轴处施加所述螺旋桨激励载荷，以进行船舶声纳自噪声计算，得到声纳自噪声的谱密度级总级；评估模块，用于将100hz、1khz和10khz频点处的谱密度级计算结果对照预设指标要求进行评估，若不满足所述预设指标要求，则迭代执行所述获取参数模块至所述评估模块优化后再评估，反之，则开展下一阶段工作。
19.本发明实施例的船舶设计阶段的声纳自噪声评估系统，根据船舶设计方案以机械振动噪声激励、流体激励和螺旋桨激励为输入预估航行工况下船舶声纳舱的谱密度级，与声纳自噪声指标要求对比实现对船舶设计阶段声纳自噪声指标风险大小的评估，从而有效提高船舶声纳自噪声预报的效率和精度。
20.本发明又一方面实施例提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上述实施例所述的一种船舶设计阶段声纳自噪声评估方法。
21.本发明还一方面实施例提供一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述实施例所述的一种船舶设计阶段声纳自噪声评估方法。
22.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
23.本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
24.图1为根据本发明一个实施例的船舶设计阶段声纳自噪声评估方法的流程图；
25.图2为根据本发明一个实施例的船舶设计阶段声纳自噪声评估方法流程图；
26.图3为根据本发明一个实施例的声纳舱统计能量分析模型示意图；
27.图4为根据本发明一个实施例的设备声功率级频谱曲线图；
28.图5为根据本发明一个实施例的设备加速度级频谱曲线图；
29.图6为根据本发明一个实施例的舾装材料吸声系数频谱图；
30.图7为根据本发明一个实施例的结构子系统内损耗因子随频率变化曲线图；
31.图8为根据本发明一个实施例的船舶声纳自噪声全频段评估结果示意图；
32.图9为根据本发明一个实施例的船舶设计阶段声纳自噪声评估系统的结构示意图。
具体实施方式
33.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终
相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
34.下面参照附图描述根据本发明实施例提出的船舶设计阶段声纳自噪声评估方法及系统，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的船舶设计阶段声纳自噪声评估方法。
35.图1是本发明一个实施例的船舶设计阶段声纳自噪声评估方法的流程图。
36.如图1和2所示，该船舶设计阶段声纳自噪声评估方法包括以下步骤：
37.在步骤s1中，根据预设船舶图纸资料梳理建模参数，并根据建模参数构建尺度几何模型。
38.其中，尺度几何模型至少包括船体结构、基座、舱壁、甲板平台和声纳舱结构等，并确定各个结构的尺寸和壳板厚度参数。
39.在步骤s2中，基于统计能量基本原理建立统计能量评估模型，并利用尺度几何模型构建船舶结构实尺度几何仿真模型和声腔子系统。
40.进一步地，在本发明的一个实施例中，步骤s2具体包括：
41.步骤s201，基于统计能量基本原理建立统计能量评估模型，如图3所示；
42.步骤s202，根据尺度几何模型建立船舶结构实尺度几何仿真模型；
43.步骤s203，对船舶结构实尺度几何仿真模型中重点考核的声纳舱区域进行舱室精细化划分，并按照精划分后的舱室构建声腔子系统。
44.在步骤s3中，获取损耗因子和声纳舱舾吸声系数材料参数，其中，损耗因子包括结构损耗因子和声腔内损耗因子。
45.进一步地，在本发明的一个实施例中，步骤s3具体包括：
46.步骤s301，基于瞬态衰减法，采用模型试验测试确定船舶结构实尺度几何仿真模型的结构损耗因子和声腔内损耗因子；
47.步骤s302，采用阻抗管测试法传递矩阵分析法获取船舶结构实尺度几何仿真模型中声纳舱舾吸声系数材料参数。
48.具体地，如图6所示，基于瞬态衰减法，采用模型试验测试确定船舶壳体、基座、舱壁、甲板等典型结构损耗因子，声腔内损耗因子通过计算得到，公式为：
[0049][0050]
其中，ω为中心圆频率，t
60
为声腔内部混响时间，f代表频率。
[0051]
然后，采用阻抗管测试法传递矩阵分析法获取声纳舱舾装材料吸隔声性能参数。
[0052]
在步骤s4中，获取机械激励载荷、水动力激励载荷和螺旋桨激励载荷。
[0053]
进一步地，在本发明的一个实施例中，步骤s4具体包括：
[0054]
步骤s401，基于母型设备机脚振动台架测试结果，获取船舶结构实尺度几何仿真模型的机械激励载荷，其中，机械激励载荷包括振动加速度级载荷和声功率级载荷；
[0055]
步骤s402，根据船舶设计的航行工况，确定船舶结构实尺度几何仿真模型的船体表面施加预设航速下的水动力激励载荷；
[0056]
步骤s403，根据实船测试结果获取船舶结构实尺度几何仿真模型的螺旋桨激励。
[0057]
也就是说，基于母型设备机脚振动台架测试结果，获取机械设备的振动加速度级
和声功率级，如图4和5所示；根据船舶设计的航行工况，确定船体表面施加某航速下的流体激励；根据试验测试结果获取螺旋桨激励。
[0058]
在步骤s5中，将损耗因子和声纳舱舾吸声系数材料参数输入统计能量评估模型中，并在船舶结构实尺度几何仿真模型的基座面板施加机械激励载荷、船舶壳体表面施加水动力激励、在尾轴处施加螺旋桨激励载荷，以进行船舶声纳自噪声计算，得到声纳自噪声的谱密度级总级。
[0059]
进一步地，在本发明的一个实施例中，步骤s5中船舶声纳自噪声计算的具体为：
[0060]
将频响分析设为1/3倍频程频率，计算频段设为100hz-10khz，并进行船舶声纳自噪声计算；
[0061]
将声纳舱内划分的各个声腔的声压级计算结果转换成谱密度级；
[0062]
将多个谱密度级结果进行能量叠加，得到声纳自噪声的谱密度级总级。
[0063]
具体地，如图7所示，根据船舶结构统计能量分析模型，输入船舶典型结构损耗因子参数、声纳舱舾装材料声学性能参数等，并施加机械、水动力和螺旋桨等激励；
[0064]
将频响分析设为1/3倍频程频率，计算频段设为100hz-10khz，进行船舶声纳自噪声计算；
[0065]
将声纳舱内划分的各个声腔的声压级计算结果转换成谱密度级，计算公式如下：
[0066][0067]
其中，fi是第i个频点处的频率，l
pi
是fi频率下的声压级，l
di
是fi频率下的谱密度级；
[0068]
将声纳舱内划分的各个声腔的谱密度级结果进行能量叠加，得出声纳自噪声的谱密度级总级，能量平均计算公式如下：
[0069][0070]
其中，ld是声纳自噪声的谱密度级总级。
[0071]
在步骤s6中，将100hz、1khz和10khz频点处的谱密度级计算结果对照预设指标要求进行评估，若不满足预设指标要求，则迭代执行步骤s3-s6优化后再评估，反之，则开展下一阶段工作。
[0072]
进一步地，在本发明的一个实施例中，步骤s6具体包括：
[0073]
求解声纳自噪声的谱密度级总级中100hz、1khz和10khz频点处的能量平均值，若能量平均值小于预设指标要求的3db以上，则继续下一阶段工作，预设指标要求可实现，若小于小于预设指标要求的3db以下，则继续下一阶段工作，但预设指标要求存在风险，反之，则预设指标要求风险大，则迭代执行步骤s3-s6优化后再评估。
[0074]
具体地，如图8所示，将100hz、1khz和10khz等典型频点处的谱密度级计算结果对照指标要求进行评估；
[0075]
先对细化后的声纳考核舱声腔的谱密度级平均值对比评估指标进行考核；
[0076]
若计算结果小于指标要求3db以上，则说明声纳自噪声指标实现风险较小，可继续下一阶段工作；
[0077]
若计算结果小于指标要求3db以内，则声纳自噪声指标实现有一定风险，需对声纳舱噪声重点关注，可继续下一阶段工作，但在下一阶段工作中作为风险点之一重点关注；
[0078]
若计算结果大于指标要求，则说明声纳自噪声指标实现风险较大，需重新设计声纳自噪声减振降噪方案；
[0079]
若评估结果对实现考核航行工况下声纳自噪声指标的风险较大，则可从以下三方面对船舶声纳自噪声统计能量评估模型进行优化：对激励源进行减振处理，或采用低噪声设备；在主传导路径上和声纳舱区域采用吸声材料、减振钢材、敷设阻尼层等；
[0080]
最后根据优化建议对船舶声纳自噪声统计能量评估模型优化后，重复步骤s5和s6。
[0081]
综上，根据本发明实施例提出的船舶设计阶段声纳自噪声评估方法，根据船舶设计方案以机械振动噪声激励、流体激励和螺旋桨激励为输入预估航行工况下船舶声纳舱的谱密度级，与声纳自噪声指标要求对比实现对船舶设计阶段声纳自噪声指标风险大小的评估，从而有效提高船舶声纳自噪声预报的效率和精度。
[0082]
其次参照附图描述根据本发明实施例提出的船舶设计阶段的声纳自噪声评估系统。
[0083]
图9是本发明一个实施例的船舶设计阶段的声纳自噪声评估系统的结构示意图。
[0084]
如图9所示，该系统10包括：几何模型构建模块100、仿真模型构建模块200、获取参数模块300、激励载荷获取模块400、自噪声计算模块500和评估模块600。
[0085]
其中，几何模型构建模块100用于根据预设船舶图纸资料梳理建模参数，并根据建模参数构建尺度几何模型。仿真模型构建模块200用于基于统计能量基本原理建立统计能量评估模型，并利用尺度几何模型构建船舶结构实尺度几何仿真模型和声腔子系统。获取参数模块300用于获取损耗因子和声纳舱舾吸声系数材料参数，其中，损耗因子包括结构损耗因子和声腔内损耗因子。激励载荷获取模块400用于获取机械激励载荷、水动力激励载荷和螺旋桨激励载荷。自噪声计算模块500用于将损耗因子和声纳舱舾吸声系数材料参数输入统计能量评估模型中，并在船舶结构实尺度几何仿真模型的基座面板施加机械激励载荷、船舶壳体表面施加水动力激励、在尾轴处施加螺旋桨激励载荷，以进行船舶声纳自噪声计算，得到声纳自噪声的谱密度级总级。评估模块600用于将100hz、1khz和10khz频点处的谱密度级计算结果对照预设指标要求进行评估，若不满足预设指标要求，则迭代执行获取参数模块至评估模块优化后再评估，反之，则开展下一阶段工作。
[0086]
需要说明的是，前述对船舶设计阶段声纳自噪声评估方法实施例的解释说明也适用于该实施例的系统，此处不再赘述。
[0087]
根据本发明实施例提出的船舶设计阶段的声纳自噪声评估系统，根据船舶设计方案以机械振动噪声激励、流体激励和螺旋桨激励为输入预估航行工况下船舶声纳舱的谱密度级，与声纳自噪声指标要求对比实现对船舶设计阶段声纳自噪声指标风险大小的评估，从而有效提高船舶声纳自噪声预报的效率和精度。
[0088]
为了实现上述实施例，本发明还提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如前述实施例所述的船舶设计阶段声纳自噪声评估方法。
[0089]
为了实现上述实施例，本发明还提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上
存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述实施例所述的船舶设计阶段声纳自噪声评估方法。
[0090]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或n个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0091]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“n个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0092]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更n个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0093]
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或n个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0094]
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，n个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0095]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0096]
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0097]
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种船舶设计阶段声纳自噪声评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1，根据预设船舶图纸资料梳理建模参数，并根据所述建模参数构建尺度几何模型；步骤s2，基于统计能量基本原理建立统计能量评估模型，并利用所述尺度几何模型构建船舶结构实尺度几何仿真模型和声腔子系统；步骤s3，获取损耗因子和声纳舱舾吸声系数材料参数，其中，所述损耗因子包括结构损耗因子和声腔内损耗因子；步骤s4，获取机械激励载荷、水动力激励载荷和螺旋桨激励载荷；步骤s5，将所述损耗因子和所述声纳舱舾吸声系数材料参数输入所述统计能量评估模型中，并在船舶结构实尺度几何仿真模型的基座面板施加所述机械激励载荷、船舶壳体表面施加所述水动力激励、在尾轴处施加所述螺旋桨激励载荷，以进行船舶声纳自噪声计算，得到声纳自噪声的谱密度级总级；步骤s6，将100hz、1khz和10khz频点处的谱密度级计算结果对照预设指标要求进行评估，若不满足所述预设指标要求，则迭代执行步骤s3-s6优化后再评估，反之，则开展下一阶段工作。2.根据权利要求1所述的船舶设计阶段声纳自噪声评估方法，其特征在于，所述尺度几何模型包括船体结构、基座、舱壁、甲板平台和声纳舱结构，以及各个结构的尺寸和壳板厚度参数。3.根据权利要求1所述的船舶设计阶段声纳自噪声评估方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：步骤s201，基于统计能量基本原理建立所述统计能量评估模型；步骤s202，根据所述尺度几何模型建立所述船舶结构实尺度几何仿真模型；步骤s203，对所述船舶结构实尺度几何仿真模型中重点考核的声纳舱区域进行舱室精细化划分，并按照精划分后的舱室构建所述声腔子系统。4.根据权利要求1所述的船舶设计阶段声纳自噪声评估方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括：步骤s301，基于瞬态衰减法，采用模型试验测试确定所述船舶结构实尺度几何仿真模型的结构损耗因子和声腔内损耗因子；步骤s302，采用阻抗管测试法传递矩阵分析法获取所述船舶结构实尺度几何仿真模型中声纳舱舾吸声系数材料参数。5.根据权利要求1所述的船舶设计阶段声纳自噪声评估方法，其特征在于，所述步骤s4具体包括：步骤s401，基于母型设备机脚振动台架测试结果，获取所述船舶结构实尺度几何仿真模型的机械激励载荷，其中，所述机械激励载荷包括振动加速度级载荷和声功率级载荷；步骤s402，根据船舶设计的航行工况，确定所述船舶结构实尺度几何仿真模型的船体表面施加预设航速下的水动力激励载荷；步骤s403，根据实船测试结果获取所述船舶结构实尺度几何仿真模型的螺旋桨激励。6.根据权利要求1所述的船舶设计阶段声纳自噪声评估方法，其特征在于，所述步骤s5中船舶声纳自噪声计算的具体为：
将频响分析设为1/3倍频程频率，计算频段设为100hz-10khz，并进行船舶声纳自噪声计算；将声纳舱内划分的各个声腔的声压级计算结果转换成谱密度级；将多个谱密度级结果进行能量叠加，得到所述声纳自噪声的谱密度级总级。7.根据权利要求1所述的船舶设计阶段声纳自噪声评估方法，其特征在于，所述步骤s6具体包括：求解所述声纳自噪声的谱密度级总级中100hz、1khz和10khz频点处的能量平均值，若所述能量平均值小于所述预设指标要求的3db以上，则继续下一阶段工作，所述预设指标要求可实现，若小于小于所述预设指标要求的3db以下，则继续下一阶段工作，但所述预设指标要求存在风险，反之，则所述预设指标要求风险大，则迭代执行步骤s3-s6优化后再评估。8.一种船舶设计阶段声纳自噪声评估系统，其特征在于，包括：几何模型构建模块，用于根据预设船舶图纸资料梳理建模参数，并根据所述建模参数构建尺度几何模型；仿真模型构建模块，用于基于统计能量基本原理建立统计能量评估模型，并利用所述尺度几何模型构建船舶结构实尺度几何仿真模型和声腔子系统；获取参数模块，用于获取损耗因子和声纳舱舾吸声系数材料参数，其中，所述损耗因子包括结构损耗因子和声腔内损耗因子；激励载荷获取模块，用于获取机械激励载荷、水动力激励载荷和螺旋桨激励载荷；自噪声计算模块，用于将所述损耗因子和所述声纳舱舾吸声系数材料参数输入所述统计能量评估模型中，并在船舶结构实尺度几何仿真模型的基座面板施加所述机械激励载荷、船舶壳体表面施加所述水动力激励、在尾轴处施加所述螺旋桨激励载荷，以进行船舶声纳自噪声计算，得到声纳自噪声的谱密度级总级；评估模块，用于将100hz、1khz和10khz频点处的谱密度级计算结果对照预设指标要求进行评估，若不满足所述预设指标要求，则迭代执行所述获取参数模块至所述评估模块优化后再评估，反之，则开展下一阶段工作。9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-7中任一所述的船舶设计阶段声纳自噪声评估方法。10.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的基船舶设计阶段的声纳自噪声评估方法。

技术总结
本发明公开了一种船舶设计阶段声纳自噪声评估方法及系统，其中，该方法包括：根据船舶图纸资料构建尺度几何模型；基于统计能量基本原理建立统计能量评估模型，构建船舶结构实尺度几何仿真模型；获取损耗因子和声纳舱舾吸声系数材料参数；获取机械激励、水动力激励和螺旋桨激励；将损耗因子和声纳舱舾吸声系数材料参数输入统计能量评估模型中，并在船舶结构实尺度几何仿真模型的基座面板施加机械激励载荷、船舶壳体表面施加水动力激励、在尾轴处施加螺旋桨激励载荷，以进行船舶声纳自噪声计算，得到声纳自噪声的谱密度级总级；将谱密度级计算结果对照指标要求进行评估。该方法可实现船舶声纳自噪声定量仿真计算，形成声纳自噪声指标实现风险评价。声指标实现风险评价。声指标实现风险评价。


技术研发人员：庞福振 李昊临 李海超 王雪仁 缪旭弘 汤旸 杜圆 高聪 郑嘉俊 张明
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2022.11.04
技术公布日：2023/3/14