Достоверность научных положений

Актуальность темы.

Исход вооруженной борьбы на море между противниками во многом зависит от того, кто первым обнаружит противника, проведет подготовку с целью эффективного применения оружия. Решающее значение для современных ПЛ имеет обеспечение их скрытности от обнаружения противолодочными силами, а также сокращение дистанции ее захвата системами самонаве­дения и уменьшение радиусов срабатывания дежурных каналов минно­го оружия.
Все эти показатели определяются уровнями физических полей под­водной лодки.

К наиболее известным физическим полям кораблей относятся гидроакустическое, магнитное, гидродинамическое, электрическое, низкочастотное электромагнитное, поле кильватерного следа, проявляющиеся в основном в морской среде, а также тепловое, вторичное радиолокационное, оптико-локационное и другие поля, проявляющиеся, как правило, в пространстве над кораблем. Датчики, реагирующие на эти поля, используются как в стационарных системах, которые развертываются в зонах ожидаемого прохождения подводных лодок, так и в системах, которыми оборудуют­ся мобильные противолодочные средства — корабли, самолеты и верто­леты, в системах наведения торпед и в аппаратуре дежурных каналов мин.

Физические поля используются при срабатывании неконтактных взрывателей в минах и торпедах, а также для обнаружения подводных лодок, находящихся в подводном положении. Совершенствование шумопеленгаторов и гидролокаторов, появление минного и торпедного оружия, реагирующего на шум корабля, с особой остротой поставили вопрос об уменьшении шумоизлучения подводных лодок и снижении величины гидролокационного отражения, что повышает их акустическую скрытность, защиту от поражения оружием и улучшает условия работы собственных гидроакустических средств

Поэтому оценка акустического поля ПЛ и уменьшение волн этого поля будут способствовать к улучшению тактических свойств ПЛ.

.

Научная новизна.

В процессе эксплуатации и боевой службы корпус подводной лодки и ее оборудование подвергаются различным динамическим нагрузкам, в том числе периодическим усилиям, возникающим от работы гребных винтов и механизмов. Вибрация корпуса, вызванная периодическими силами, создает гидроакустическое поле, снижающее скрытность подводной лодки. Прочный корпус ПЛ можно представить в виде совокупностей пластин, включающих в себя переборки и ребра. Существует много исследований по оценке акустического поля ПЛ,. До недавнего времени существовали конструкции прочного корпуса, у которых толщина обшивки не изменялась. В последнее время появились такие конструкции корпусов транспортных средств, в которых толщины обшивок оказываются в соседних частях этих конструкций отличающихся друг от друга.

Существует ряд работ, в которых рассматривались вопросы шумоизлучения разнотолщинными конструкциями.

Д.П. Коузов “Дифракция цилиндрической гидроакустической волны на стыке двух полубесконечных пластин”.

В данной работе рассматривается двумерная стационарная дифракционная задача. Жидкая среда заполняет нижнюю полуплоскость, акустические процессы в ней возбуждаются источником точечного типа, расположенного на некоторой глубине.

Строится точное математическое решение задачи для случая, когда режим на стыке пластин не является фиксированным. При этом решении находятся ряд произвольных постоянных, используя метод факторизации для заданного режима на стыке пластин.

М.L. Rulerman «Estimation of broadband power levels radiated from turbulent boundary layer-driven ribbed plates having dissimilar sections».

«Оценка уровней звукового давления при широкополосном возбуждении силами турбулентного пограничного слоя пластин разной толщины, подкрепленными ребрами жесткости».

В статье дается оценка акустического излучения 4 пластин разной толщины, подкрепленными ребрами жесткости. оценка акустического поля дается с использованием метода Винера Хопфа и распределения Фурье.

Whu and Zhu. «Sound radiation from two semi-infinite dissimilar plates subject to a harmonic line force excitation in mean flow».

В статье дается оценка дальнего поля акустического излучения от двух разнотолщинных пластин при возбуждении линейной силой места соединения пластин. Неизвестные коэффициенты для определения акустического давления находятся с использованием метода Винера-Хопфа и распределения Фурье, и граничных условий: непрерывности смещений, углов поворота, изгибающих моментов и перерезывающих сил.

Во всех 3х работах решения для оценки акустического поля получены методом интгральных преобразований и мало пригодны для практического применения.

В диссертации предложен более простой метод и представлены результаты решения задач об шумоизлучении пластиной с элементами разной толщины в ее плоскости. Рассмотрено шумоизлучение при соединении двух и трех элементов при распространении изгибной волны в направлении нормали к линиям соединения.

Так же разработан метод расчета акустического излучения таких сложных конструкций, включающих в себя так же переборки и ребра жесткости.

Цель исследования

Так как в последнее время появились конструкции подводных объектов, толщина обшивок прочного корпуса которых отличается по толщине, возникла необходимость разработать энергетический метод расчета шумоизлучения корпуса подводных объектов сложной конструкции, которая включает в себя ребра, переборки и разнотолщинность в обшивке корпуса. Этот метод позволит решать задачи по определению акустического давления ПЛ и снижения шумов гидроакустических станций.

Объект исследования

Корпус подводной лодки является сложным инженерным сооружением.

При имеющихся сложных конструкциях прочного корпуса, включающих в себя ребра, переборки и разнотолщинность рассматривается шумоизлучение тонкими изгибно-колеблющимися пластинами. которые удовлетворяют условию , (где -толщина пластины, -длина изгибной волны в пластине), а также частоты ниже граничной частоты, на которой выполняется равенство длины звуковой волны в окружающей пластинчатую конструкцию среде длине изгибной волны в этой конструкции, так как на частотах выше граничной частоты происходит большой выброс энергии в среду. При разработке энергетического метода расчета шумоизлучения корпуса транспортных средств сплошной конструкции рассматривались частоты выше кольцевой частоты, определяемой из равенства длины окружности корпуса как оболочки и длины продольной волны в нем, и учитывалось наличие на нем ребер, переборок и разнотолщинных пластин.

Предмет исследования

Предметом исследования является разработка удобного для практического использования энергетического метода расчета шумоизлучения местом соединения разнотолщинных частей обшивки конструкций подводных объектов.

Методы исследования

Звуковые вибрации, которые создаются в конструкциях под воздействием динамических сил, действующих со стороны механизмов или набегающего потока жидкости, газа, распространяются от места их возникновения в виде упругих волн.

Искомые решения, определяющие звуковое поле в среде, создаваемые колебаниями конструкции должны удовлетворять ряду граничных условий. Таким образом, решается система дифференциальных уравнений, находятся неизвестные коэффициенты, при использовании контактных условий, получая таким образом решение задачи по нахождению изгибных смещений элементов конструкции. Это решение дает возможность вычислять шумоизлучение плоской конструкции, имеющей неоднородность и разнотолщинность.

Задачи диссертации

Учитывая, что пл объект представляет собой сложную конструкцию с различной толщиной , включая переборки, ребра, то задачей диссертации является предложить энергетический метод расчета шумоизлучения корпуса подводных объектов сложной конструкции и разработать физико-математическую модель шумоизлучения соединениями разнотолщинных пластин, которая позволит оценивать акустическое поле ПЛ.

Достоверность научных положений

В экспериментальных исследованиях показано, что вычисления уровней акустического давления с использованием полученных расчетных формул дают результаты, хорошо совпадающими с экспериментальными данными, как по величинам уровней, так и по характеру их изменения вдоль поверхности испытываемой конструкции.