Study on Design Optimization of a Planar Multi-layer Structurefor Noise Reduction of Underwater Acoustic Sensors

G.-C. Kim; S.-H.* Kim; J.-K. Kim; H.-G.† Kil; S.-Y.* Hong; J.-H.** Song; H.-W.* Gwon; Y.-S.*** Seo; J.-J.*** Jeon

doi:10.7776/ASK.2013.32.4.317

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2013 Vol.32, Issue 4 Preview Page Next Page

Study on Design Optimization of a Planar Multi-layer Structurefor Noise Reduction of Underwater Acoustic Sensors 수중음향센서의 소음차단을 위한 다층구조 설계최적화에 대한 연구

31 July 2013. pp. 317-328

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Abstract

In this paper, the optimization has been performed to design a multi-layer structure that is used as a structure for noise reduction of acoustic sonar sensors in underwater vehicles. Two design goals are considered to reduce self-noise from own machineries and to enhance acoustic signals detected from outside. Both distinct and continuous design parameters have been used such as selection of material properties of each layer and thickness of each layer, respectively. The sensitivity of design parameters has been analyzed and the evolutionary algorithm has been implemented for design optimization. For design optimization process, each of the design goals and the two combined design goals have been considered to analyze the achievement of those design goals.

Keywords

Sonar

Multi-layer

Noise reduction

Design optimization

Evolutionary algorithm

본 논문은 수중함에 부착되는 소나(sonar)에서 소음차단을 위하여 일반적으로 사용되는 다층구조의 설계 최적화를 수행하였다. 설계 목표로서는 자함 자체 기계가진 진동으로 인하여 음향센서에 유기되는 음압이 낮도록, 그리고 외부 표적 함정으로부터 방사되어오는 음에 기인한 소나의 수신 음압이 운용주파수 대역에서 높고 고른 음압을 갖도록 하는 두 가지 상반된 설계 목표를 고려하였다. 설계 변수로서는 다층구조 각층의 재료 물성치 선택에 따른 이산 변수와 각 층의 두께 변수인 연속변수를 함께 고려하여, 각 변수의 최적화 과정에 따른 영향도를 분석 하였고, 최적화 방법으로서는 진화알고리즘을 적용하였다. 또한 최적화 과정으로서는 두 가지 목표를 각각 고려하는 경우와 동시에 두 가지 복합적인 목표를 고려하는 경우에 대한 설계 최적화를 수행하여, 각 경우에 대한 설계 목표치의 최대화 정도를 분석하였다.

키워드

소나

다층구조

소음차단

설계 최적화

진화알고리즘

References

1.E. A. Skelton and J. H. James, Theoretical Acoustics of Underwater Structures (Imperial College Press ,1977).

2.S. H. Ko and C. H. Sherman, “Flexural Wave Baffling,” J. Acoust. Soc. Am. 66, 566-570 (1979).

3.M. A. Gonzalez, “Analysis of a Composite Compliant Baffle”, J. Acoust. Soc. Am. 64, 1509-1513 (1978).

4.S. H. Ko, S. W. Pyo, and W. J. Seong, Structure-Borne and Flow Noise Reductions (Seoul National University Press 2001).

5.Y.-S. Seo, M.-W. Kang, K.-K. Shin, and J.-J. Jeon, “Acoustic Performance Study of FRP Acoustic Window” (in Korean), Trans. KSNV, 21, 890-896 (2011).

6.S.-H. Kim, S.-Y. Hong, J.-H. Song, H.-G. Kil,J.-J. Jeon, and Y.-S. Seo 2, “Acoustical Characteristic Predictions of a Multi-layer System of a Submerged Vehicle Hull Mounted Sonar Simplified to an Infinite Planar Model,” Inter. J. Nav. Archit. Oc. Engng, 96-111 (2012).

7.T. Black, Evolutionary Algorithms in Theory and Practice (Oxford, Uni. Press, 1996).

8.M. J. Jeong, B. H. Dennis, and S. Yoshimura, “Multidi-mensional clustering interpretation and its application to optimization of coolant passage of a turbine blade,” J. Mech. Design, Trans. ASME, 127, 215-221 (2005).

9.User’s Guide (The MathWorks Inc., 2012).

10.PIAnO (Process Integration, Automation and Optimization) user’s Manual, Ver. 3.5 (PIDOTECH, INC. 2013).

11.P. R. Nelson, P. S. Wludyka, and K. A. F. Copeland, Analysis of Means: A Graphhical Method for Comparing Means,rates and Propotions (SIAM Press, Phillidalphia, PA, 2005).

Information

Publisher :The Acoustical Society of Korea
Publisher(Ko) :한국음향학회
Journal Title :The Journal of the Acoustical Society of Korea
Journal Title(Ko) :한국음향학회지
Volume : 32
No :4
Pages :317-328
Received Date : 2013-05-06
Revised Date : 2013-06-11
Accepted Date : 2013-06-20
DOI :https://doi.org/10.7776/ASK.2013.32.4.317

The Journal of the Acoustical Society of KoreaISSN:1225-4428(Print) 2287-3775(Online)한국음향학회

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