潜标平台下的矢量水听器悬挂系统声学性能影响研究

【摘要】：随着水下目标被动探测的难度越来越大，被动声纳系统的工作频段被迫走向了甚低频段，潜标作为一种常见的水下被动声纳系统也面临着相同的问题。频段的改变致使接收矢量水听器与平台连接的悬挂装置对接收系统的影响不能再被忽略了，合理的悬挂装置的选择对矢量水听器在甚低频段正常工作起着至关重要的作用，因此研究悬挂系统对矢量水听器声学接收性能影响是非常必要的。 理想条件下矢量水听器在声波作用下应该自由运动，但由于悬挂装置的存在，矢量水听器不满足此条件。本文首先从一般悬挂模型考虑，根据动力学原理列出了矢量水听器的运动方程，然后选择了几种典型的悬挂方式进行运动方程的简化。简化结果表明悬挂元件的参数选择决定了系统的固有频率，且应尽量保证悬挂元件的对称性。 恶劣的工作环境使得潜标平台时刻受到外界的激励，所以悬挂装置一个重要作用就是隔离外界激励对矢量水听器的影响，为此本文研究了几种典型悬挂方式相同条件下的减振性能，结果显示两根垂直悬挂方式的减振效果最好，但是它不能有效抑地制矢量水听器的转动，因此定量分析了悬挂系统对矢量水听器的转动抑制能力。最后推导了存在外界激励条件下悬挂系统对矢量水听器声学接收性能的影响，仿真分析表明系统的固有频率越低，矢量水听器能够正常工作的频率下限越低，且应尽量使矢量水听器密度与水密度保持一致。 锚系装置是潜标不可缺少的一部分，它的振动也会传递给矢量水听器，本文将锚系缆绳振动简化为杆纵振动问题，通过数值仿真与试验验证得出结论：锚系缆绳振动状态与缆绳材料参数等有关，且主要取决于缆绳的杨氏模量，缆绳的杨氏模量越高对系统在甚低频工作有好处。