﹤海下科技﹥船艦輻射噪音靜態量測技術、船艦輻射噪音動態量測技術

國立中山大學/邱永盛教授

傳統的船艦輻射噪音量測,不論在船塢或海域環境,皆面臨多重技術瓶頸

在封閉空間中,多重反射造成的多路徑干擾使得實際噪音源難以辨識

在海域動態環境中,背景噪音、變動的傳輸條件與船艦相對位置的不確定性,使得量測數據常失真,無法準確反映船艦在不同運轉或航行條件下的真實聲源特性

這些限制不僅影響船艦靜音性能評估,也阻礙後續設計改善、戰術規劃與監測系統性能驗證


本技術透過完整的「靜態」與「動態」量測技術鏈,直接針對上述痛點提出系統化解決方案

靜態量測部分,結合多路徑效應分析與槽壁效應消除技術,使得原本容易受反射干擾的船塢量測能重建出接近真實的水下噪音頻譜

再搭配艙內振動與空氣噪音量測,可將機械源頭至水中輻射的噪音路徑完整串接,協助船艦建立可追溯、可改善的靜音性能資料庫

動態量測部分,整合目標定位、音傳損耗估算與聲源頻譜演算技術,即使在複雜多變的海域環境中,也能重建船艦在不同航行狀態下的真實輻射噪音特性,並提升頻譜重建的準確度與可用性


綜合而言,本技術的價值在於 突破傳統量測精度不足、無法定位噪音源、無法分辨環境干擾等限制,提供一套可於船塢與海域環境皆能運作的完整水下輻射噪音量測與分析解決方案

此技術不僅提升船艦靜音化設計優化的效率與可信度,也可支援船艦驗證、品質管制、戰術噪音管理與國防水聲資料庫建立,對船艦研發單位、運維單位與國防水聲策略均具有高度實用價值

 技術簡介 

1. 船艦輻射噪音靜態量測技術─船艦輻射噪音靜態量測技術為特別針對於船塢環境或封閉環境中進行船艦輻射噪音靜態量測之技術總合,內含7項技術:

  • 靜態水聲量測技術:於船塢環境或封閉環境中之水下船艦輻射噪音訊號量測技術,可量測得整體空間中船艦主輔機運轉輻射至水下之聲訊。
  • 槽壁多路徑效應分析技術:用於分析船塢環境或封閉環境內多重介面造成之聲訊多路徑效應。
     
  • 槽壁效應消除技術:用於自水下船艦輻射噪音量測訊號中消除多路徑效應之干擾,獲得水下船艦輻射噪音源之噪音頻譜資料。
  • 艙內振動噪音量測分析技術:可於船艦艙內進行多通道同步主輔機運轉振動及空氣噪音之量測及分析,量測得各主輔機於不同運轉條件下之振動情形及所產生之空氣噪音,並分析振動與噪音頻譜。
  • 靜態測場水下噪音分析技術:可用以分析船塢環境或封閉環境中之背景噪音強度與噪音頻譜。
  • 整合式靜態水聲分析軟體:用於整合水聲量測資料、艙內振動噪音量測資料,進行上述各技術分析工作。

2. 船艦輻射噪音動態量測技術─船艦輻射噪音動態量測技術為針對於海域環境中進行船艦輻射噪音動態量測之技術總合,內含7項技術:

  • 動態水聲量測技術:於海域環境中之水下船艦輻射噪音訊號量測技術,可量測得待測船艦於不同航行狀態下之整體輻射噪音聲訊。
  • 動態水聲量測資料解析技術:用於分析海域環境中待測船艦於不同航行狀態下之整體輻射噪音聲訊,獲得船艦輻射噪音接收訊號頻譜。
  • 目標定位技術:使用主被動聲學訊號進行動態水聲量測過程中之待測船艦三維定位。
  • 音傳損耗估算技術:用於估算待測目標所輻射噪音訊號傳播至接收系統處之各頻率音傳損耗量。
  • 船舶輻射噪音聲源頻譜演算技術:結合船艦輻射噪音接收訊號頻譜與各頻率音傳損耗,演算待測船艦於不同航行狀態下之輻射噪音聲源頻譜。

中山邱永盛

▲圖說:本圖示展示船艦輻射噪音量測技術之完整系統架構,包含「靜態量測系統」與「動態量測系統」兩大模組。靜態量測整合水下噪音量測、多路徑效應分析與消除、艙內振動噪音量測及背景噪音分析,用於船塢或封閉環境中重建真實輻射噪音特性;動態量測則結合聲訊解析、目標定位、音傳損耗估算與聲源頻譜重建,能於海域環境中取得船艦於不同航行狀態下的輻射噪音資訊。兩者整合後,可提供船艦靜音性能評估與聲學特徵分析之完整技術鏈。

 應用案例 

本技術已成功應用於建立「整合式動態水聲分析軟體」。此軟體將船艦輻射噪音之靜態量測與動態量測技術完整整合,並依據實際量測與分析流程模組化各項功能,包含多路徑效應處理、音傳損耗估算、振動與空氣噪音分析,以及船艦聲源頻譜重建等。透過整合量測資料、聲學數值模式與海洋環境資料,系統可在單一平台中完成資料前處理、分析、比對到結果視覺化的全流程作業。
此軟體已於多項船艦噪音評估任務中實際應用,包括船塢靜態噪音測試、海上航行噪音量測驗證、聲源強度比對與噪音路徑分析等。透過軟體的協助,使用者能快速掌握船艦在不同環境與運轉條件下的輻射噪音特性,縮短資料分析時間、提升判讀準確度,並提供造船單位、研發機構及驗證單位進行靜音設計改善、性能檢驗與聲學特徵建檔的重要依據。

 相關連結 

 專利名稱證號 

 技術產學合作或技轉單位 

技轉單位:台灣國際造船股份有限公司

 獲獎紀錄 

 技術聯絡人 

國立中山大學前瞻產業聯絡中心

連絡電話:07-5250165

聯絡信箱:gloria@mail.nsysu.edu.tw