解放军攻克潜艇隔振降噪难题关键在人才(图)|中国潜艇_新浪军事
解放军攻克潜艇隔振降噪难题关键在人才(图)
　　30年，何琳一路攻坚克难，先后研发出五代舰船隔振系统装备和系列核心元器件，使中国在机械系统隔振领域跻身国际先进行列。
　　海工大教授何琳：他把潜艇“藏起来”
　　刘迎军 熊峰
　　潜艇，现代军舰中最神秘的舰种，它靠隐蔽自己消灭敌人，被称为神出鬼没的“水下杀手”。而噪声是潜艇的致命弱点，因为在反潜技术飞速发展的今天，“被发现就等于被消灭”。
　　30年间，从长江边的追梦学子到国防科研领域顶级专家，何琳把自己的全部心血都凝结成了一个心愿――把潜艇“藏起来”。
　　何琳是海军工程大学某研究所所长、教授、博士生导师，军队杰出专业技术人才，全国优秀科技工作者。先后获国家科技进步二等奖2项、发明专利3项，军队科技进步一等奖2项。今年，他率领创新团队获得“军队科技创新群体奖”。
　　30年，何琳一路攻坚克难，先后研发出五代舰船隔振系统装备和系列核心元器件，使中国在机械系统隔振领域跻身国际先进行列。
　　“潜艇噪声太大，就会被敌人发现，成为活靶子”
　　1981年，怀揣着对大海无限向往的何琳，高分考取了海军工程学院轮机工程学科施引教授的硕士研究生。从此，他与大海打起了交道，与舰船减振降噪技术结下不解之缘。
　　当时，国防科技现代化建设刚刚起步，国内大多数舰船的减振设备都依赖进口或研仿，没有自主知识产权，装备保障也受制于人……
　　“不就是一根普通的橡皮管子嘛，究竟有多大的技术含量。”外行人看来不起眼的东西，研制起来却异常复杂。
　　为验证新工艺方法，何琳率课题组连续奋战3个多月，经过反复试验，终于研制出符合预期的工程样品，顺利通过专家验收。
　　接管装上潜艇之后，潜艇振动噪声的二次传递被“拦腰切断”。这项研究成果填补了国内外技术空白，先后获军队科技进步一等奖和国家科技进步二等奖。
　　“海军装备要的是高水平的新技术，有竞争才能有活力”
　　为掌握减振降噪关键技术，何琳习惯走一步看三步。某种介质隔振是世界上一门新兴隔振技术，能让数十吨甚至数百吨重的动力机械宛如凌波仙子般轻盈地漂浮在介质层上。何琳瞄准这一世界难题，进行深入论证，研发出系列产品。
　　技术部门一开始选用的是进口产品，一试，却故障连连。这时，何琳站出来说：“我们自己有现成的产品，可以装上去试试。”但有的设计人员却认为，他们研制的替代产品安全性、可靠性得不到保障，不能冒这个风险。
　　何琳成竹在胸，据理力争，把所有的性能指标、实验经过摆出来给所有在场的专家看。最后，总师拍板同意了何琳的方案。果然，何琳研制的产品安装上去后，不仅承载能力强、可靠性高，而且隔振性能优越、安装维护简单、操作使用方便，从设计、使用和维护管理方面全部实现了智能化。经使用测试达到了惊人的降噪效果。
　　消息不胫而走，何琳再次名声大震。一些研究机构和生产厂家纷纷找他，寻求技术合作与定购。用多名业内人士的话说：“何琳带来了国内减振技术领域的一次革命。”
　　近年来，何琳带领创新团队，瞄准部队装备急需，先后研制开发出7个系列、数百种规格，具有完全知识产权的新型高性能减振元件，实现了潜艇隔振装置的5次技术跨越。
　　几年前，某型潜艇减振降噪急需研制一种低噪声、低摩擦系数的轴承。国内某科研单位专家断言：“我国在短期内不可能研制出这种轴承。”
　　何琳偏偏不信这个邪。征得上级机关同意后，他决定自主研发这种轴承。还没等项目申报批复下来，他就自筹资金，带领课题组成员展开了前期研究，经过一年多紧张系统的研究和反复实验，终于突破了轴承材料和结构等关键技术，各项性能指标均满足要求，某些性能指标甚至超过了发达国家标准。
　　在行业里，没有人不知道何琳的正直和耿直，甚至有人形象地把他比喻成行业“羊群里的狼”，推动了整个行业向前发展。
　　何琳向上级机关汇报申请研制某潜艇减振降噪项目，地方有家研究单位听说后，随即组织由院士和专家组成的团队，也要申请这一项目。
　　面对半路杀出的“程咬金”，何琳非常坦然，他说：“我们是军队的研究所，我们的科研必须为部队战斗力服务，海军装备要的是高水平的新技术，有竞争才能有活力，只要能为海军装备解决一些问题，我们的目的就达到了。”
　　在一系列的竞争中，何琳团队胜出。后来，参与竞争的几名专家反而转向投到何琳门下，组建成名副其实的“国家队”，攻克了潜艇减振降噪技术的一道道技术难关。
　　“比寻找创新突破更让我忧心的是人才”
　　培养人才，何琳从来没有门户之见。该校青年教员楼京俊在某个项目研制任务中，想解决舰艇振动主动控制问题。何琳全力支持，并就这一研究领域存在的难点问题与他进行深入探讨，临走时，还把自己研究的一撂厚厚的技术总结报告毫无保留地交给了楼京俊。
　　去年，何琳领衔的某国防科技重点实验室申报成功，一举把研究团队带到了国家级层面，近30年的努力终于得到认可。庆祝申报成功的那一天，何琳破例多喝了几杯，兴奋之情难以言表。他激动地说：“比寻找创新突破更让我忧心的是发现人才。我都50多了，早晚要退休的，不能我一退休就让实验室走下坡路。所以必须给年轻人压担子，让你们迅速成长起来。”
　　海军某型潜艇减振降噪科研项目，技术难度大，何琳却把重担压在了30出头的年轻博士徐荣武肩上。
　　项目方案审查会召开时，来自总装、海装机关领导及数十名专家教授济济一堂。令大家“大跌眼镜”的是，汇报总体方案的徐荣武，竟然是个年轻人。不少人心里犯起嘀咕：“这么大的项目，咋让个毛头小火子牵头负责？”
　　徐荣武显然是有备而来。从方案的设计思路，到具体细节把握，从理论原理到实际操作，条分缕析，滔滔不绝地作了详细论述。面对连珠炮式的轮番发问，徐荣武毫不含糊，讲得头头是道，赢得了所有在场专家的交口称赞，方案一致获得通过。
　　何琳常说：“一个人获取的科研成果再多，总是个定数，若带出几个高质量的人才，他们获取的科研成果则是个无限的变数。”
　　他精心托举青年才俊，为青年人才成长绘就成长线路图。如今在何琳创新团队里，每个人都承担着两项以上重大科研课题，数十项关键技术难题已获得重大突破。
　　2001年，毕业于海工大化学材料专业的硕士研究生帅长庚，高分考取了何琳的轮机工程学科专业方向博士研究生。刚开始因为专业不对口，一时没有找到攻关的方向。
　　何琳经过一番精心设计，把点选在这两个学科的结合部上做起了文章。帅长庚的潜力一下子被发掘出来，先后承担多项重大科研项目研究，攻克一系列理论和工艺难关。毕业时，其博士学位论文《某型接管设计理论实验方法与工艺研究》还荣获湖北省优秀博士论文。2011年，帅长庚被破格晋升为教授，并获得了“中国青年科技奖”。
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潜艇噪声主动控制技术
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本帖最后由 xzyhlyn2 于
20:39 编辑
今日闲来无事突然萌发一个想法，整理一下手里公开的学术论文等资料，用我掌握的浅薄的知识浅谈一下国外的潜艇噪声主动控制技术的现状和未来的发展趋势，欢迎大家补充和批判，让这个帖子变得更有营养。
随着20世纪60年代低频搜索与测距技术(LOFAR)的出现,使得潜艇的低频特征信号暴露无遗。而目前广泛采用的被动减振降噪技术恰恰在低频方面存在缺陷。例如,双层隔振与浮筏技术,由于加了浮筏,整个系统自由度增加,自振频率也随之增大,所以尽管对高频振动隔离比较有效,但低频性能并不好,而且低频隔振还存在静变形和稳定性要求的限制。关于阻尼材料,它的基本原理是利用变形吸收振动能量来减振,但它在低频时成为橡胶态,阻尼很小。在潜艇外部的消声瓦,根据其特性,在隔声以及抑制振动方面有其局限性,一般对20~30Hz以上的振动可抑制10dB左右,但对此频率以下的振动却没有效果。另外如一些推进电机的转速也越来越低。这些都要求低频减振降噪技术的提高。此外就是被动的减振降噪技术基本是基于线性理论进行设计,所以对周期激励的隔离效果较差,而目前被动声纳对水声中线谱成分的探测能力越来越强,因此现代舰艇急需一种能够有效抑制低频线谱噪声的控制技术。而振动噪声主动控制技术的优势恰恰在于低频线谱噪声的控制,且对一些偶发噪声也具有很好的控制效果。以下主要从几个方面来论述潜艇振动噪声主动控制技术：
1、舱室有源消声技术。有源消声技术对低频噪声效果很好，相对被动消声方法而言，还具有系统小、重量轻、控制易等优点，随着现代控制技术的发展和控制芯片成本的下降，有源消声的实现也越来越容易，已成为噪声控制的一个研究热点。有源消声技术又称为主动噪声控制技术，利用人为地发出次级噪声控制原始噪声，达到消除原始噪声的目的。有源消声也称有源降噪、有源噪声控制、有源噪声抵消、有源声衰减，英文名称也有多种，含义相差不大。目前学术界用得最多的还是有源消声（ANC）这一说法。就是根据两个声波相消性干涉或声辐射抑制的原理，通过抵消声源（次级声源）产生与被抵消声源（初级声源）的声波的频率和振幅必须相同，相位必须相反才能相互抵消，从而达到降低噪声的目的。这种方法适用于消除1500Hz以下低频无规噪声，以弥补被动隔音的不足。舱室有源消声多年来一直被认为是一项非常困难的工作。随着计算机处理能力的快速发展，舱室有源消声技术已经开始实用化。美国海狼级核潜艇除了配备最先进的武器装备和作战系统外，还集中了美国历年来在降噪研究方面所取得的各种最新成果，被称为真正安静型潜艇。海狼级潜艇努力降低噪声，除了在壳体内部和舱壁上大量地敷设吸声材料、在壳体外部敷设消声瓦、在噪声强的设备上加装隔声罩、消声器和设立隔声室外，还在舱室内部采用了新型的有源消声技术。在空气噪声较大的战位和其他工作空间，针对该处的空气噪声特性设计出一种声源系统。该系统能发出与原空气噪声振幅相同但相位相反的声音，来抵消该处原来的空气噪声，达到安静的目的。这种主动消声技术已在新建的洛杉矶级潜艇和英国的特拉法尔加级核潜艇上的空调部位和噪声较大的舱室获得应用。使用证明该技术对舱室空气噪声降噪效果明显。海狼级核潜艇采用以上安静化措施后，其噪声级降低了15dB，降至90～100dB，从而在噪声领域内使美国潜艇再次领先于世界，使海狼级潜艇成为21世纪最具威力的攻击型核潜艇。虽然现阶段舱室有源消声技术相对于之前取得很大进展，但是必须意识到其依旧存在着许多问题。比如对于水声领域，主要是时变噪声信号的控制：现在空间有源消声的实验大多数是针对单频或窄带噪声信号，一旦初级声源是非线性、时变信号，其自适应控制算法就不能保证消声系统的稳定性和较好的消声量，往往造成控制系统不能收敛，引起啸叫，所以针对实际应用中常常出现的时变噪声信号，如何有效地进行控制是空间有源消声走向实用的一个重要问题。
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2、管道主动消声技术。潜艇内部有着非常复杂的空间管路布置,如液压系统、冷却水系统等,以传递能量流、动量流或质量流,完成其特定的功能。与此同时,由于工作过程的不完善,伴有介质振荡或脉动,介质脉动产生交变力,使管路系统及其连接的附件振动。强烈振动会使管路附件(包括弹性接管)及之间的连接部分松动甚至破裂,并会引起艇体结构振动。另外,潜艇动力装置的冷却水取自大海,通海管路系统在采取加装挠性接头及弹性支撑等措施后可以抑制振动沿管路传递,但管路系统中存在大量的阀门、弯头等附件,如图1所示,流体脉动在管路系统泵、阀门、弯头等处所产生的振动噪声,将随海水的吸入与推出从管进出口传播辐射出去,从而严重影响潜艇的隐身性。管路系统振动噪声的控制依据是无源还是有源,可分为被动控制技术和主动控制技术。由于被动减振降噪技术基本是基于线性理论进行设计,对周期激励的隔振效果较差,由于被动声呐对水声中线谱成分的探测能力越来越强,因此潜艇急需一种能有效抑制低频线谱噪声的技术。主动控制技术的优势恰恰在于低频线谱振动噪声的控制,且对一些偶发振动噪声也具有很好的控制效果。振动噪声主动控制即有源控制,是利用波干涉原理,在初级振动声波场中人为地引入次级振动声波,并使之实时地产生与初级振动声波幅值相等而相位相反的次级抵消振动声波,通过该振动声波与初级振动声波在空间传播过程中的相消干涉来达到降低振动噪声的目的。其相消干涉原理如图2所示。
& && & 用主动振动噪声抵消法代替被动振动噪声控制,早在20世纪30年代PaulLueg就提出了对低频振动噪声进行控制,但直到20世纪50年代Olson研究了在室内、管道内等进行噪声主动抵消的可行性,这一过程花费了很长时间才从设想到实验,主要因当时电子器件性能差和涉及到的物理学、电工学、材料学及机械工程等知识认识不够。一般情况下,1个主动控制结构的3个重要组成部分是感应器(传感器)、控制器和作动器。传感器是振动噪声主动控制中的重要元件,如果传感器不能精确测得系统的振动噪声量,则不可能获得很好的控制效果;控制器是主动控制系统中的核心环节;作动器也称为执行器,是实施振动噪声主动控制的关键部件。随着材料学、控制技术及计算机科学等学科的不断发展,控制反馈系统有了很大的改进,主动控制技术正发生着日新月异的变化,管路系统有源振动噪声控制越来越受到青睐。
& && & 美国弗吉尼亚州立大学工学院Kartha研究了内部装有1-3型压电复合材料作动器的主动Helmholtz共振腔,大大降低了管路内的流体脉动。BrennanMJ等设计了一种非插入式的流体脉动作动器和传感器,用来控制管路系统的流体振动噪声。英国国防调研局(DERA)研发了一种新型管路接头,采用了有源振动控制技术,该接头能有效抑制潜艇上管路系统(如冷却管路、各种泵系管路等)中振动噪声的产生。瑞典KarlskronaRonneby大学的梅拉德等也研究了一种非插入式圆环状厚型压电结构作动器,用来控制船舶管路系统的流体脉动。该式作动器作用在管壁上能产生轴对称的平面波,在径向与流体脉动耦合,从而达到自动衰减流体脉动。法国海军在潜艇通风管路中也采用了有源消声技术,取得了明显的降噪效果。其他还有以色列、俄罗斯、德国、加拿大大西洋防卫研究组织等都在他们国家舰船上进行了大量的有源振动噪声控制研究,取得一定的减振降噪效果。
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放这里讨论不太合适吧！
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楼主写个综述吧，《国内外潜艇噪声主动控制技术研究进展》。话说我这几天写综述头大，拉你垫背
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楼主写个综述吧，《国内外潜艇噪声主动控制技术研究进展》。话说我这几天写综述头大，拉你垫背
哈哈，你写的综述是关于啥的？我现在有东西要忙，有空再接着写啦。
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放这里讨论不太合适吧！
为啥不合适？不在这里写我去陆版写吗？
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xzyhlyn2 发表于
哈哈，你写的综述是关于啥的？我现在有东西要忙，有空再接着写啦。
哎，和军事沾不上半点关系
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还是不要写了，第一张图片为汽车排气系统的减噪器，图片选的有问题，不合适，
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北斗的莹莹星光 发表于
还是不要写了，第一张图片为汽车排气系统的减噪器，图片选的有问题，不合适，
你不喜欢你可以不看，如果是有技术含量的讨论我欢迎，如果是像你这样来吹毛求疵鸡蛋里挑骨头的，出门左转不送。
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“欢迎大家补充和批判，让这个帖子变得更有营养”就这个态度？我说你的图片放错了，本来就是事实，你还想组织别人说话啊。
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超大游击队员
北斗的莹莹星光 发表于
“欢迎大家补充和批判，让这个帖子变得更有营养”就这个态度？我说你的图片放错了，本来就是事实，你还想组 ...
我说的是有技术含量的批判和探讨，至于你指出的问题，呵呵。还有你叫我不要再写下去证明你不想看，那你还在我这个帖子里费什么劲？你那么委屈自己干嘛啊？我这是为你着想。我当然没法不给你说话，但是同理你也没法不给我写下去，你就不要在这里浪费时间啦。
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理论上好像不错，但实际做不到，水和空气虽然都是流体，但特性根本就不是一回事情。
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超大游击队员
wyczmj 发表于
理论上好像不错，但实际做不到，水和空气虽然都是流体，但特性根本就不是一回事情。
你说的是哪个？这里说的很多都已经实际应用了。
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楼主有很多低级错误改一下吧，比如十九世纪
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放这里讨论不太合适吧！
没啥敏感信息
lz讨论的内容即使在工业界仍然处于方案可行性论证和探索性研究阶段
倒是磁悬浮浮筏系统国外有样机，至于主动隔振浮筏国内也有样机，可惜由于种种非技术原因未能上艇，不然何某冲击院士也至于首轮即被淘汰。。。
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slayerhuahua 发表于
楼主有很多低级错误改一下吧，比如十九世纪
十九世纪这个是海工大的何琳等教授的论文里说的，实际上帖子的主题都来自公开学术论文，我只是引用而已，不对的地方请版主指出便于改正。
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目前的状态是基本原理可行，技术途径还在探索，整个成熟度大概在1-2级左右
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pasuka 发表于
没啥敏感信息
lz讨论的内容即使在工业界仍然处于方案可行性论证和探索性研究阶段
倒是磁悬浮浮筏系统国 ...
呵呵，这位兄弟多虑啦，我所说的全部是国外的技术基本没提到国内。磁悬浮主被动混合隔振已经有样机但是什么时候上艇仍是未知数，根据最新的论文看海工大的一个团队还在发展一个比混合隔振性能更好的隔振技术。
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呵呵，这位兄弟多虑啦，我所说的全部是国外的技术基本没提到国内。磁悬浮主被动混合隔振已经有样机但是什 ...
何某团队的技术实力只能呵呵，否则也不会首轮即遭全票淘汰。。。
更大的问题是：
冷战期间，美苏都建造了数量不少的试验艇，tg现在办不到且出事故的话，谁负责？
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目前的状态是基本原理可行，技术途径还在探索，整个成熟度大概在1-2级左右
即使在工业界，成熟度可能2都危险
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slayerhuahua 发表于
目前的状态是基本原理可行，技术途径还在探索，整个成熟度大概在1-2级左右
国内目前潜艇降噪技术还主要还是集中在降低机械噪声和空气噪声方面，总体来说和国外的差距不大，但是在水动力噪声方面差距则差距较大。
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pasuka 发表于
何某团队的技术实力只能呵呵，否则也不会首轮即遭全票淘汰。。。
更大的问题是：
冷战期间，美苏都建造 ...
何某团队是被哪个团队KO的？按理来说何某团队实力并不差，海工大的隔振团队应该可以说是国内顶尖的。
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国内目前潜艇降噪技术还主要还是集中在降低机械噪声和空气噪声方面，总体来说和国外的差距不大，但是在水 ...
根子在反应堆上，也即心脏病问题
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何某团队是被哪个团队KO的？按理来说何某团队实力并不差，海工大的隔振团队应该可以说是国内顶尖的。
是圈子里的自然一清二楚，无须赘言
不是圈子里的话，这类江湖八卦不必放在心上
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目前潜艇降噪主要还是依靠铺消声瓦片，主动降噪的技术，我个人觉得还是从动力系统着手。
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pasuka 发表于
是圈子里的自然一清二楚，无须赘言
不是圈子里的话，这类江湖八卦不必放在心上
好吧，看来兄弟你也是体制内的人，如果不便透露的话我也就不多问了。
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好吧，看来兄弟你也是体制内的人，如果不便透露的话我也就不多问了。
已经不是体制内了
至于江湖八卦嘛，从来只能听听，切莫当真哦
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佐东贤 发表于
目前潜艇降噪主要还是依靠铺消声瓦片，主动降噪的技术，我个人觉得还是从动力系统着手。
潜艇的消声瓦也在往低频主动方向发展，从已有资料来看只能得出很小的一部分关于095一二回路静音设计方面的信息，但至少可以看出新堆因为在静音方面的考虑采用了很多之前从没用过的新技术。
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pasuka 发表于
根子在反应堆上，也即心脏病问题
三代堆的某些子系统根据听来的八卦还不是太顺利，TG的核潜艇动力在三代堆出来之前还是让人乐观不起来啊。
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3、主动振动控制技术。主动隔振是采用反效力从源头上减少振动的隔振方式。这种系统主要与被动隔振系统联合使用，这样即使主动系统发生故障，被动系统将仍能衰减部分振动。阿德莱德大学机械工程学院已经在模拟柯林斯级潜艇发动机的隔振器上使用主动隔振系统。结果发现，主动隔振系统沿平移和旋转轴提供了很好的振动衰减。
& && & 隔振系统的细微差别之一来自振动源，通过隔振器，认识到接受装置的平移和旋转两种振动力传输的重要性，主动隔振系统由于忽略了旋转轴振动力的传输，仅沿单一平移轴传输，这样常会导致振动增强。许多主动隔振系统被用来衰减船用发动机支撑结构上的振动。MTU Friedrichshafen公司已经开发出一种联合被动——主动隔振系统用于衰减大型船用柴油发动机的振动。主动隔振器的支架包括沿三个方向的三个惯性电动振动器。他们的研究成果表明有意义的振动衰减是可以实现的。韩国研究人员开发了一种结合固定压电驱动器的主动隔振支架用于海洋应用。该装置按照军事规格进行了测试，发现其使用的混合支架比（SC)美国海军的标准弹性支架7E 450更好。另外一种不太复杂的主动振动控制系统是一种“振动补偿器”，经常安装在大型水面舰艇上。这些设备使用一个电驱动的相互旋转伏梁，其产生与驱动引擎同步频率的作用力。最近，一种关于主动或自适应被动隔振的研究被广泛关注，这项技术主要是通过舰艇船体上所承受的旋转推进器产生的振动，来最大限度地减少潜艇产生的噪音。有的研究和实验测试也和以往的研究不同，即是将轴向力应用到锚杆上，从而在螺旋桨叶的末端减少振动。
& && & 一些大学和防务研究机构、商业和国防工业公司已经广泛开展了对水面舰艇和潜艇的隔振控制技术的研究工作，一个在国防工业委员会与大学之间的合作的例子就是英国BAE系统公司和在英国的谢菲尔德大学2008年一起合作开始发展主动控制技术，他们所研究的方向包括：改进的建模和评估技术，以确定外部振动对潜艇的影响；更加准确预测潜艇声信号的技术；以及降低潜艇在海洋中共振和用模块化铸造的覆层实现无缝潜艇隐身表层的方法。
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超大游击队员
xzyhlyn2 发表于
十九世纪这个是海工大的何琳等教授的论文里说的，实际上帖子的主题都来自公开学术论文，我只是引用而已， ...
十九世纪还是大清，何教授应该是二十世纪30年代以后出生的吧？
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altaynavy 发表于
十九世纪还是大清，何教授应该是二十世纪30年代以后出生的吧？
经版主指出已改正。
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