この規格 プレビューページの目次
※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序文
ISO (国際標準化機構) は、国家標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合体です。国際規格の作成作業は通常、ISO 技術委員会を通じて行われます。技術委員会が設立された主題に関心のある各会員団体は、その委員会に代表される権利を有します。政府および非政府の国際機関も ISO と連携してこの作業に参加しています。 ISO は、電気技術の標準化に関するあらゆる事項について、国際電気標準会議 (IEC) と緊密に協力しています。
この文書の作成に使用される手順と、そのさらなる保守を目的とした手順は、ISO/IEC 指令第 1 Part に記載されています。特に、さまざまなタイプの ISO 文書に必要なさまざまな承認基準に注意する必要があります。この文書は、ISO/IEC 指令Part 2 部の編集規則に従って起草されました ( www.iso.org/directives を参照)
この文書の要素の一部が特許権の対象となる可能性があることに注意してください。 ISO は、かかる特許権の一部またはすべてを特定する責任を負わないものとします。文書の作成中に特定された特許権の詳細は、序論および/または受け取った特許宣言の ISO リストに記載されます ( www.iso.org/patents を参照)
本書で使用されている商号は、ユーザーの便宜のために提供された情報であり、推奨を構成するものではありません。
規格の自主的な性質、適合性評価に関連する ISO 固有の用語と表現の意味、および貿易の技術的障壁 (TBT) における世界貿易機関 (WTO) 原則への ISO の準拠に関する情報については、以下を参照してください。 www.iso.org/iso/foreword.html
この文書は、技術委員会 ISO/TC 8, 船舶および海洋技術、小委員会 SC 8, 船舶設計によって作成されました。
ISO 20233 シリーズのすべての部品のリストは、ISO の Web サイトでご覧いただけます。
導入
プロペラのキャビテーションは商用船の主要な騒音源です。プロペラのキャビテーション騒音は、プロペラの設計段階で実験的および/または数値的手法によって評価できます。数値流体力学 (CFD) や経験式などの数値的手法は、プロペラのキャビテーション騒音評価の良い代替手段となる可能性があります。しかし、模型試験は依然としてプロペラのキャビテーション騒音の研究に広く使用されています。
模型試験の目的は、設計段階でプロペラキャビテーション騒音特性を評価することにより、船舶設計におけるプロペラ騒音を低減することです。設計段階で騒音源の位置を特定し、その騒音レベルを予測することは、非常に役立つ場合があります。 ISO 20233-1 はプロペラ騒音レベルの予測に取り組んでいます。商船における流体力学的騒音の主な発生源はキャビテーションであるため、騒音源の位置を特定するには、空間分解能と効率の観点からキャビテーションを目視で観察することが最も現実的な方法です。この観測に加えて、観測された騒音源の位置を検証するために、ハイドロフォンアレイを使用した騒音源位置特定技術の開発が進められています[ 1] 。したがって、この文書では、船舶設計におけるプロペラキャビテーション騒音評価のためのモデル試験法の新しい部分として、発生源位置特定法を取り上げます。
模型試験によるプロペラ騒音の推定方法は古くから広く研究されており、今日の造船業界でも活用できます。ただし、ノイズ源の位置特定はキャビテーション観察によって簡単に達成できます。この文書は、比較的新しい研究分野である音響定位のためのプロトコルの例を提供する役割も果たします。
1 スコープ
この文書は、主に騒音源の位置特定に焦点を当てて、船舶設計におけるプロペラキャビテーション騒音評価のためのモデル試験方法を規定します。
この手順には、モデル テストのセットアップ、ノイズ測定、データ処理、および音源位置特定が含まれます。対象となる騒音源はプロペラのキャビテーションであり、この文書では、ISO 20233-1 と同じ、船舶のキャビテーション パターンを再現するための試験セットアップと条件について説明します。騒音測定は、音源位置特定のためにハイドロフォン アレイを使用して実行されます。したがって、測定データの適切なアレイ信号処理だけでなく、水中聴音器アレイの計測にも対処します。最後に、結果を視覚化して解釈する方法を示します。
2 規範的参照
以下の文書は、その内容の一部またはすべてがこの文書の要件を構成する形で本文中で参照されています。日付が記載された参考文献については、引用された版のみが適用されます。日付のない参照については、参照文書の最新版 (修正を含む) が適用されます。
- ISO 20233-1:2018, 船舶および海洋技術 — 船舶設計におけるプロペラキャビテーション騒音評価のモデル試験方法 — Part 1: 発生源レベルの推定
3 用語と定義
この文書の目的上、次の用語と定義が適用されます。
ISO と IEC は、標準化に使用する用語データベースを次のアドレスで維持しています。
3.1
音響センター
すべての騒音源が単一の点音源として同じwhere 配置される位置
注記 1:音響中心は、予想されるキャビテーション範囲の中心です。
3.2
背景雑音
テスト対象のソース以外のすべてのソースからのノイズ
3.3
水中聴音器
水中電気音響変換器
水中マイク
音圧を測定する装置。その内部または外部にあるプリアンプまたはチャージアンプなどの信号調整電子機器を含む
注記 1:圧電ハイドロホンは、通常、試験施設での水中音圧の測定に使用されます。
3.4
ノイズ源
騒音を発生させる機構または物体
注記 1:この文書では、主な騒音源はプロペラのキャビテーションです。
3.5
プロペラ飛行機
軸中心線に直交し、軸中心線と母線との交点（点）を含む仮想平面
3.6
参照フィールド
所定の位置、つまり音響中心に配置された仮想音源を使用して測定される音圧場。
注記 1: 基準フィールドは、水中聴音器アレイを校正するために使用されます。
3.7
仮想ソース
送信電力が事前にわかっている人工音源
参考文献
| 1 | Park C.、Kim G.、Park Y.、Lee K.、Seong W.、ハイドロフォン アレイを使用した大型キャビテーション トンネル内のモデル テストの騒音位置特定方法。リモートセンサー。 2016, 8, 195;土井:10.3390/rs8030195 |
| 2 | IEC 60565, 水中音響 - ハイドロフォン - 周波数範囲 0.01 Hz ～ 1 MHz での校正 |
| 3 | Mueller TJ, 空気音響測定編。シュプリンガー、ベルリン、2002 |
| 4 | Van Trees HL, 最適な配列処理。検出、推定、変調理論のPart Iジョン・ワイリー&サンズ、ニューヨーク、2002年 |
| 5 | Aarts E.、Korst J.、シミュレーテッド アニーリングおよびボルツマン マシン。ジョン・ワイリー&サンズ、ニューヨーク、1989年 |
| 6 | Goldberg DE, 検索、最適化、機械学習における遺伝的アルゴリズム。アディソン・ウェスリー・ロングマン出版、ボストン、1989 |
| 7 | オッペンハイム AV, シェーファー RW, 離散時間信号処理。プレンティス・ホール、サドル川上流、1989 年 |
| 8 | Park C.、Seol H.、Kim K.、Seong W.、キャビテーション トンネル内のプロペラ騒音源の位置特定に関する研究。海洋工学2009, 36, 754–762 ページ |
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives ).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents ).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html .
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 8, Ships and marine technology, Subcommittee SC 8, Ship design.
A list of all parts in the ISO 20233 series can be found on the ISO website.
Introduction
Propeller cavitation is the major noise source in commercial ships. The propeller cavitation noise can be assessed by experimental and/or numerical methods in propeller design stage. The numerical methods, such as computational fluid dynamics (CFD) or empirical formulae, might be a good alternative to propeller cavitation noise evaluations. However, the model tests are still used widely for research on propeller cavitation noise.
The objective of the model test is to reduce the propeller noise in ship design by evaluating propeller cavitation noise characteristics at the design phase. Localizing the noise sources in the design stage, as well as predicting its noise levels, might be very helpful. ISO 20233-1 addresses the prediction of propeller noise levels. In order to specify the location of noise source, visual observation of cavitation is the most practical way in view of spatial resolution and efficiency, as the main source of hydrodynamic noise in merchant ship is cavitation. In addition to this observation, noise source localization technique using hydrophone array is under development for verifying the observed noise source location[1]. Thus this document devotes to the source localization method as a new part of a model test method for propeller cavitation noise evaluation in ship design.
The estimation methods of the propeller noise via model tests were widely studied for a long time and can be used in the shipbuilding industry nowadays. However, the noise source localization is easily accomplished by cavitation observation. This document also serves to provide an example of protocols for acoustic localization which is a relatively new research area.
1 Scope
This document specifies a model test method for propeller cavitation noise evaluation in ship design, focusing mainly on the noise source localization.
The procedure comprises the model test set-up, noise measurements, data processing and source localization. The target noise source being propeller cavitation, this document describes the test set-up and conditions to reproduce the cavitation patterns of the ship, which is the same as in ISO 20233-1. The noise measurements are performed using a hydrophone array for the source localizations. Therefore, the instrumentation of the hydrophone array is also addressed, as well as a suitable array signal processing of the measured data. Finally, a method to visualize and to interpret the results is presented.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
- ISO 20233-1:2018, Ships and marine technology — Model test method for propeller cavitation noise evaluation in ship design — Part 1: Source level estimation
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
3.1
acoustic centre
position where all the noise sources are co-located as a single point source
Note 1 to entry: The acoustic centre is the centre of the expected cavitation extent.
3.2
background noise
noise from all sources other than the source under test
3.3
hydrophone
underwater electro-acoustic transducer
underwater microphone
device to measure acoustic pressure, including any signal conditioning electronics such as pre- or charge amplifiers either within or exterior to it
Note 1 to entry: Piezoelectric hydrophones are usually used for the measurement of underwater sound pressure in a test facility.
3.4
noise source
noise-generating mechanism or object
Note 1 to entry: For the purposes of this document, the main noise source is the propeller cavitation.
3.5
propeller plane
imaginary plane orthogonal to the shaft centre line and including the intersection (point) of the shaft centre line and generator line
3.6
reference field
sound pressure field that is measured using a virtual source located at a given position, i.e. the acoustic centre
Note 1 to entry: The reference field is used to calibrate the hydrophone array.
3.7
virtual source
artificial sound source of which the transmitting power is known a priori
Bibliography
| 1 | Park C., Kim G., Park Y., Lee K., Seong W., Noise Localization Method for Model Tests in a Large Cavitation Tunnel Using a Hydrophone Array. Remote Sens. 2016, 8, 195; doi:10.3390/rs8030195 |
| 2 | IEC 60565, Underwater acoustics — Hydrophones- Calibration in the frequency range 0,01 Hz to 1 MHz |
| 3 | Mueller T.J., ed. Aeroacoustic Measurements. Springer, Berlin, 2002 |
| 4 | Van Trees H.L., Optimum Array Processing. Part IV of Detection, Estimation, and Modulation Theory. John Wiley & Sons, New York, 2002 |
| 5 | Aarts E., Korst J., Simulated annealing and Boltzmann machines. John Wiley & Sons, New York, 1989 |
| 6 | Goldberg D.E., Genetic algorithms in search, optimization, and machine learning. Addison-Wesley Longman Publishing, Boston, 1989 |
| 7 | Oppenheim A.V., Schafer R.W., Discrete-Time Signal Processing. Prentice-Hall, Upper Saddle River, 1989 |
| 8 | Park C., Seol H., Kim K., Seong W., A study on propeller noise source localization in a cavitation tunnel. Ocean Eng. 2009, 36, pp. 754–762 |