船舶轮机振动噪声控制综述
来源:用户上传
作者:
【摘 要】摘要该文阐述了我国船舶轮机振动噪声控制技术的新进展，包括双层隔振、减振浮筏装置、新型隔振隔冲元器件、管道隔振等隔振技术，以及隔声翠、阻尼、消声技术和隔声技术等在船舶轮机噪声控制中的应用。展望了中低速船用主机隔振、空气弹赞和低频隔振、主动控制技术以及先进的振动噪声控制设计计算软件等新技术在船舶轮机振动噪声控制中应用前景。
【关键词】船舶轮机；振动噪声控制；综述
1、前言
随着国外先进技术、先进工艺和先进装备的引进和国内科研投入力度增大，我国的船舶轮机振动噪声控制的整体水平有了迅速的发展和提高，其主要表现有：第一，概念的更新。船舶轮机振动噪声的大小是衡量船舶性能优劣的一个主要指标已成了造船界的共识，迄今从领导部门到设计单位，从船主到造船厂，从工程技术人员到生产工人都清楚地认识到船舶轮机减振降噪的重要性。第二，决策层的重视。船舶总公司和海军领导部门狠抓舰船的减振降噪工作，在每个五年计划中都将舰船的减振降噪列为关键技术研究项目。第三，队伍的建设。我国已建立起一支规模相当可观的船舶轮机振动噪声控制研究队伍，大专院校设置了振动冲击噪声专业，科研单位有相关的专业科室。第四，理论的提高。振动噪声控制的理论研究水平有了很大的提高，在隔振、吸振、阻振的理论模型，隔声、吸声、消声以及噪声振动控制的理论研究都有了长足的进步，有些领域已达到或接近国际先进水平。第五，新产品新材料新工艺新技术的推广应用。许多新型的隔振器材、阻尼材料、阻尼涂料以及新的隔声、吸声、消声器材的研制和开发，为船舶轮机振动噪声控制提供了强有力的物质基础。
2、隔振技术的发展和应用
2.1双层隔振
双层隔振系统是在单层隔振中再擂入一个弹性支承着的中间质量。它比单层隔振系统的隔振降噪效果更为显著，它能使从动力机械传到船体的振动传递隔离在低频区不少于3d5B，高频区可达50dB。国外自60年代起开始应用到船上，国内武汉海军工程学院在70年代末率先开展双层隔振理论研究。20年来，国内关于双层隔振系统设计、计算以及高阻尼的中间质量的制作方面已经逐步成熟，并开始实际应用。如海军工程学院为桂林旅游船设计的柴油机双层隔振机组取得了理想的隔振效果，船舶总公司701所、704所、7n所设计的大功率推进柴油机组、柴油发电机组双层隔振（箱装体）装置已在舰船上实际动用。
2.2减振浮校装置
减振浮筏装置是继双层隔振后一个新的隔振技术。追踪国外先进国家的海军建设，我国自90年代起开始了减振浮筏装置的研究。浮筏装置是把多台机械设备安装在一个公共的中间质量上（通常称为筏架）。这可以看成是把陆上建筑物内浮动地板移植到船上。必须指出的是，由于船舶轮机机械设备数量多、功率大，加之舱室空间窄小，隔振装置重量尺寸受到限制，因此筏架大多为金属结构。减振浮筏装置与双层隔振的主要区别在于：双层隔振只是安装单台（组）设备，而减振浮筏装置一般均装有多种扰动力大小及频率各不相同机械设备，因此是一个具有多个激励源的双层隔振系统。筏架尺寸较大，不宜再视作刚体简化，需要考虑筏架结
构的弹性对隔振效果的影响。因此，在理论建模、设计计算、筏架设计、工艺制造等一系列间题上有较大难度。经过国内多家单位多年的研究，现已在建模理论、筏架设计、系统计算方面都取得了很多的进展，而且在实船上获得了应用。如海洋调查船“中远海”将3台柴油发电机组安装有一个6x4m筏架上，陆上调试时振级落差达40dB以上，船上实测为36dB以上；漓江豪华游艇的2台柴油发电机组也应用了一浮筏技术，获得了振级落差达40dB以上的理想隔振效果。这一技术目前正应用到新一代舰艇的辅机设备的隔振设计上。
2.3中低速船用主机隔振
中低速柴油机（转速在350～500r/min），特别是船用主机的隔振，要求弹性支承的固有频率设计得很低，这一方面在技术上实现有难度，另外与船舶在恶劣海情下的航行稳定性有矛盾，所以较长时间来一直没有得到解决。但自80年代中期以来，国外对一些客轮进行改装，对中速大功率柴油主机采用了隔振装置，将隔振技术推广到了万匹柴油机。归纳国外的技术和实船应用，主要有以下四个方面经验：一是采用柴油机电力推进装置或可调螺距桨，使主机保持等速运转或在一个较小范围内变动，避免了因惰速时要求固有频率低的难题；二是采用现场平衡技术，减小柴油机一次或低次不平衡倾覆力矩，抑制惰速运转时的过大振幅，三是采用很柔软的弹性支承系统，如8L58/64柴油机是某豪华客轮的主机，转速400r/min，相应的一次扰动频率只有6.7Hz。
2.4空气弹簧和低频隔振
根据国外资料表明，空气弹簧已应用于舰船轮机设备的低频隔振。空气弹簧隔振器具有频率低（固有频率可低于2Hz以下），承载能力大，动态位移大等特点。目前，空气弹簧隔振器在船舶轮机低频隔振中主要应用于：
辅机及发电机组；舱室、隔声浮筏基础或浮动地板，如船员舱、军官与士兵舱和一些特殊舱室；电子通讯导航设备及武器装备隔振系统。
国内科研设计单位对空气弹簧隔振器在舰船轮机设备隔振上的应用表现出很大的兴趣，并已开始前期准备工作。
2.5冲击隔离
对于舰艇轮机设备，国内自90年代起陆续开始对隔振装置进行冲击校核计算。自马岛海战以后，西方诸国对海军舰艇冲击标准已有数次大幅度地更改，隨之而来的不仅是对现役舰艇内所有机电设备、各种管道系统及其连接件的抗冲性能重新予以评估，而且对大量机电设备的隔振与抗冲元件进行了更新。这一势态促进了我国轮机界冲击隔离和冲击计算方面的研究和发展。目前，我国在轮机设备单层、双层和浮筏隔振系统，参照德国海军冲击标准BVo43/73的冲击设计计算方法和程序，已实际应用到国内最新设计和制造的舰船轮机设备的抗冲击设计中。
3、噪声控制
根据俄罗斯舰艇声学设计和噪声控制的观点，认为主要有三项关键技术：
机械噪声。通过浮筏技术、阻尼技术及隔声、吸声、消声等方法降低机械噪声，以及声源降噪，即研制各种低噪声的机械设备。螺旋桨噪声。选用低噪声推进器，如俄罗斯K级636型艇采用7叶大侧斜螺旋桨。它可适应艇尾伴流场，推迟空化现象，提高临界转速，减少脉动压力，相比一般螺旋桨可降低噪声达1d5B。据资料报导，一种最新型的喷水推进器有更好的降噪效果。水动力噪声，即水声防护。目前应用较多的技术是在船体外粘贴块状消声瓦和海豚皮状消声蒙皮，涂刷外部抗声纳阻尼涂层和艇体之间隔声涂层。自80年代中期开始，我国对消声瓦和阻尼涂料进行专题研究，消声瓦已在舰艇上试用，阻尼涂料则在军船和民船上得到应用。
4、结束语
上面阐述的舰船轮机振动噪声控制方法都是被动方法，属无源控制。目前，正在开展的理论研究和试验研究的都是主动控制技术，即有源控制。尽管还有很长的一段路要走，但总将会应用到造船界来。如国内目前正在研究的用液压筒作为作动器的双层隔振主动控制系统、自适应噪声主动控制都是由船舶总公司立题的研究项目，其目的是通过不间断努力将其应用到船舶轮机的减振降噪上来。
参考文献：
[1]赵忠玉.内河船舶轮机常见故障分析[J].山东工业技术，2017（24）：42.
[2]李文双.船舶轮机事故人为因素的研究[D].大连海事大学，2015.
[3]沈荣瀛.船舶轮机振动噪声控制综述[J].机电设备，2015（03）：22-25.
[4]王进.对128名长江船舶噪声作业人员血红蛋白含量的测定分析[J].预防医学情报杂志，2015（04）：62.
[5]曲宗学.港船轮机人员听力损害情况调查（附197例分析）[J].中华航海医学杂志，2014（03）：23-24.
[6]许士桐，陈锡恩.船舶轮机仓集控室再降噪研究实践[J].噪声与振动控制，2014（05）：29-32.
（作者单位：启东中远海运海洋工程有限公司）
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14738201.htm
