船舶动力系统机械噪声辨识方法研究

张海涛

(中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司，天津300452)

作者简介：张海涛(1986—)，男，工程师，主要研究方向为石油机械、船舶机械，seahaisea@126.com.

摘要：针对传统方法对船舶动力系统机械噪声辨识效果差、准确性较低等问题，提出一种新的船舶动力系统机械噪声辨识方法。首先采用传递响应函数矩阵对耦合噪声源进行分离；其次通过主分量缩进法，解除耦合信号的干扰，获取有效噪声源；再次通过导纳曲线计算船舶动力系统的机械物理参数，构建齿轮有限元模型并求出齿轮振动加速度；最后完成船舶动力系统机械噪声辨识。通过仿真实验，验证了该方法的有效性，结果表明该方法辨识特征点压级差值在0~0.09 dB，获取二自由度系统物理参数相对误差小于1.7%，说明设计方法对船舶动力系统机械噪声辨识效果好。

关键词：船舶；动力系统；机械噪声；辨识；耦合噪声源；骨架线法

中图分类号：U664.1文献标识码：A文章编号：2095-509X(2019)09-0115-05

船舶动力系统能够为舰船航行提供动力，对舰船航行能力有着重要的影响。其中，机械齿轮传动是提供船舶动力的一种重要形式。在船舶行驶的过程中，船舶齿轮传动装置会产生传动噪声，这也是机械噪声最重要的来源之一［1］。

船舶机械噪声与行船安全关系重大，机械噪声过大会影响舰船设备的正常运行［2］。某些有特殊功能的船舶，如作战舰船，船舶齿轮传动装置发出的机械噪声会暴露舰船相关信息，因此必须对机械噪声进行控制。而控制噪声的前提就是对船舶动力系统机械噪声进行准确辨识。目前相关学者对该领域进行了研究，并取得了一定研究成果。王火平等［3］通过引入噪声矢量场体系对船舶机械噪声进行了分析及优化，根据工况的不同选取适当的船舶动力系统相关参数，利用雅克·杜波切特计算理论计算机械噪声。该方法操作简便易实现，但对船舶动力系统机械噪声的辨识准确率较低。丁浩等［4］提出了基于反卷积波束形成的噪声源识别方法，通过减小主瓣宽度并消除旁瓣提高空间分辨率，从而获得噪声数据。该方法能够得到准确的噪声源，但该方法辨识噪声数据用时较长。李清等［5］对多类振动噪声源下舰船水下噪声进行了研究，通过引入耦合声场计算方法，能够对舰船机械噪声进行准确计算，但是计算过程较为复杂，噪声数据辨识时间过长。

针对以上问题，本文提出一种新的船舶动力系统机械噪声辨识方法，通过有限元法分析船舶动力系统齿轮箱的结构振动，以获得的齿轮箱表面振动速度为条件，分析得出齿轮箱的振动噪声，实现机械噪声的精准辨识。