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革命性螺旋桨技术可降低水下辐射噪声

作者:   发布时间:2019-04-08    浏览量:793   字体大小:  A+   A- 

英国Strathclyde大学和总部位于英国的创新和技术转让公司Oscar Propulsion近日联合开发出了一种革命性的新技术,能够显著降低船舶螺旋桨空化产生的水下辐射噪声(URN)。

获得专利的OscarPressPoresÔ系统通过在螺旋桨叶片上施加少量具有战略意义的钻孔来减少螺旋桨叶尖涡流空化。增加这些减压孔现在允许船舶使用更安静的螺旋桨运行,同时最大限度地降低其效率或减缓蒸汽。减少空化也会降低其相关的腐蚀作用。

奥斯卡推进公司首席执行官大卫泰勒说:“水下辐射噪声是商业航运中最不利的环境副产品之一,但与其他形式的海洋污染不同,目前还没有立法来防止这种类型的环境破坏。运输噪声水平增加,特别是在低频范围内,使海洋动物迷失方向并扰乱其通信信号,导致行为改变或局部灭绝。”

我们现在有一个经济有效、易于应用的解决方案来防止这种情况发生。例如,在螺旋桨叶片中引入孔以减少根部空化本身并不是新的,但通过策略性地放置相对较少的孔来实现高水平的降噪,同时保持效率,这是新的。

在Strathclyde使用综合计算流体动力学(CFD)建模和空化隧道测试开发该技术的过程中,证明了PressurePores系统可以将空化体积减少近14%,水下辐射噪声(URN)可以减少高达21dB。

测试结果进一步验证了由英国纽卡斯尔大学运营的19米长研究双体船Princess Royal使用的子空化螺旋桨。对原始未经修改的模型螺旋桨进行了测试并用作参考。然后对两个相同设计的螺旋桨进行CFD分析和模型试验,其中一个在每个叶片上有33个策略性引入的孔,另一个有17个孔。


结果表明,PressurePores技术大大减少了尖端涡流空化和URN。泰勒说:“值得注意的是,只要它们处于最有效的位置,就会发现每个叶片尖端的孔数最少可达17个。”

“这不是简单地在叶片上钻孔的情况,因为这会影响螺旋桨的推力能力。思克莱德的CFD建模使我们能够确切地知道孔的放置位置,以实现最高效率和最佳降噪效果。”泰勒补充道。

思克莱德大学海军建造、海洋与海洋工程系研究主任穆罕默德·阿特拉教授说:“对于装有非空化螺旋桨的船舶,主导的URN与船体和螺旋桨流动有关。作为船舶的机械和电源。一旦螺旋桨接近空化,主要来源就变成螺旋桨空化,而这些其他来源仍然有贡献。结果,发生了离散叶片速率(低)频率及其倍数的一系列周期性音调。伴随着空化及其复杂动态的宽带(高)频率噪声谱”。

值得注意的是,螺旋桨空化可以产生高达180dB的水下辐射噪声,并且可以在100英里之外的海洋生物中听到。

海洋噪音污染研究领导者埃克塞特大学海洋生物学和全球气候变化副教授斯蒂芬辛普森博士说:“海洋活动造成的海洋噪音水平已经上升了数十年,来自越来越多的来源包括航运,摩托艇,石油勘探,海上能源设施和军事活动。大声的声音会对海洋野生动物造成不可逆转的伤害,包括压力,耳聋,栖息地移位,繁殖减少,喂食机会减少甚至死亡。任何减少海洋声学足迹的方法都将有利于海洋生态系统”。

David Taylor进一步说:“PressurePores对螺旋桨空化和URN有很大的缓解作用,可以加入到新的螺旋桨中,也可以在干船坞或可能在水中改装到现有的螺旋桨上。虽然PressurePores适用于所有类型的船舶,但它们特别适用于在敏感环境中操作的海军舰艇、捕鱼船队、近海船舶和游轮。该技术可应用于所有类型的螺旋桨、包括吊舱和推进器。”

来源:沃燊海事