Influence Analysis and Vibration Restraint Solutions Research on the Underwater Acoustic Monitoring System

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REPORT


nalysis and Vibration Restraint Solutions Research on the Underwater Acoustic Monitoring System WANG Zhena, b, c, ZHENG Yia, b, c, *, MAO Yu-fenga, b, c, HE Chuan-lina, b, c, GONG Jin-longa, b, c, HAO Zong-ruia, b, c a Institute of Oceanographic Instrumentation, Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences),

Qingdao 266061, China b Shandong Provincial Key Laboratory of Ocean Environmental Monitoring Technology, Qingdao 266061, China c National Engineering and Technological Research Center of Marine Monitoring Equipment, Qingdao 266061,

China Received January 2, 2020; revised April 20, 2020; accepted May 24, 2020 ©2020 Chinese Ocean Engineering Society and Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature Abstract In order to reduce the hydrodynamic and structural influences on the detection accuracy especially in the very-lowfrequency  range,  some  vibration  restraint  methods  are  raised,  which  are  the  wrapped  fairing  improvement,  the floating body shape improvement and the cable vibration reduction treatment. Through the improvement analysis and experimental  comparison,  the  final  treatments  are  proposed,  namely  the  multilayer  wrapped  fairing  structure  with composite materials, the floating body with NACA0024 airfoil section and X-shape tail spoiler, as well as the brush cable. The sea test is carried out to evaluate the vibration restraint effect. Through comparison of the responses to the ocean  ambient  noise  and  the  direction  of  arrival  (DOA)  estimations  with  the  same  underwater  transmitting transducer,  the  results  indicate  that  the  horizontal  floating  platform  with  vibration  restraint  treatment  has  obvious flow resisting effect especially in low frequency range and more accurate DOA estimation. Key words: hydrodynamic interference, vibration restraint, fairing, DOA estimation, computational fluid dynamics Citation: Wang, Z., Zheng, Y., Mao, Y. F., He, C. L., Gong, J. L., Hao, Z. R., 2020. Influence analysis and vibration restraint solutions research on the underwater acoustic monitoring system. China Ocean Eng., 34(5): 718–729, doi: https://doi.org/10.1007/s13344-020-0065-x

1 Introduction In order to evaluate the ocean ambient noise and detect the different underwater objects, the long-term and continuous  observation  of  the  underwater  sound  field  is  required (Mavrakos  and  Chatjigeorgiou,  1997).  Nevertheless,  the platforms are easily affected by the surrounding flow, generally in the form of vortex-induced vibration. In particular, resonance vibration will  occur  when  the  vibration   frequency coincides with the natural frequency of the platform, which will  have  a  serious  impact  on  the  accuracy  of   hydroacoustic measurement. Therefore, it is necessary to study the hydrodynamic characteristics of the platform and the vibration isolation measures of the sensor. This  paper  will  introduce  several  vibration  restraint methods  for  the  floating  underwater  acoustic  monitoring platform  including  the  mooring  cabl