船用柴油机性能对其辐射噪声的影响
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关于船舶机械噪声控制的分析探讨摘要:船舶机械产生的噪声会给人们带来很多危害,本文探讨了控制船舶机械产生的噪声的策略。
随着科技的发展和技术的日新月异,船舶的建造业正在发生着翻天覆地的变化。
如今,噪声污染已经成为与空气污染和水污染并列的世界三大主要污染之一,它日益成为人们普遍关心的问题。
船舶环境,尤其机舱环境就存在较为严重的噪声污问题,对船员的身体、生活、休息和工作都存在很大的影响,甚至会产生心理和生上的疾病;过强的噪声还会使船上的一些精密仪器设备工作不正常、精度降低、使用寿命缩短。
1970年国际劳工组织(ILO)在日内瓦召开的海事特别会议上通过了“关于船员、设备工作区有害噪声规定的建议”,建议各国政府制定限制船舶噪声的规则。
目前一些造船和航运国家都制定了船舶噪声标准,作为船舶特殊环境下的健康保护标准。
1.船舶机械噪声带来的危害说到噪声带来的危害,真是多如牛毛。
例如,噪声会对船舶上的乘客造成耳朵部位的损害,其实还不止如此,噪音还会对人们的心血管、中枢神经等造成严重的损害。
如果长期生活在这种噪音环境下,还会出现幻听等更为严重的现象。
并且,根据科学家的研究表明,在这种情况下,人们的工作效率会大打折扣,如果晚上要在这种环境下休息,睡眠就会被影响,睡眠质量也会降低,造成恶性循环。
从船舶的角度来考虑,根据前面的分析,因为船舶衔接处处理不好,会引起震动,进而引起噪声,这种噪声不仅会给用户带来不好的体验,还会磨损船舶器具,使船舶的使用年限缩减。
所以,噪声会造成船舶的安全隐患,如果对其不加以重视,就会造成不可估量的损失。
2.船舶机械噪声控制策略2.1柴油机的噪声控制目前船舶的载重吨在逐渐增大,柴油机的功率也越来越大,功率的提高就会引发一种空气动力性噪声,这种噪声主要原因是柴油机进排气门开关引起,采用涡轮增压系统可使排气噪声有所降低,特别是能衰减废气脉冲产生的低频噪声,主要是因为定压增压系统排气总管比较大。
另外由于机体安装的不平衡缺陷柴油机会带来结构震动噪声,振动能量通过柴油机的结构传递到机座,再由机座传递到船体舱底,然后再向外传递到船体结构上产生的振动,从而产生的噪声。
船舶轮机振动噪声控制综述引言船舶轮机振动噪声是船舶运行中的一个重要问题,对船员的生产和生活都会产生不良影响,同时也对环境造成噪音污染。
对船舶轮机振动噪声进行有效控制具有重要的意义。
本文将对船舶轮机振动噪声控制进行综述,包括振动与噪声的来源、影响、控制方法以及实际应用等方面进行探讨。
一、振动与噪声的来源船舶轮机振动和噪声的主要来源包括内燃机、螺旋桨、传动系统、液压系统、风扇以及其他运行中的附属设备等。
这些设备在运行时会产生不同频率和幅值的振动,并将其振动转化为噪声,影响船舶及其周围环境。
1. 内燃机造成的振动噪声内燃机在燃烧过程中产生很大的振动力和冲击力,并且在高速旋转的过程中会产生较大的机械噪声。
内燃机的振动也会通过机体传导到船体上,产生结构振动和噪声。
内燃机的振动噪声是船舶轮机振动噪声的主要来源之一。
2. 螺旋桨造成的振动噪声螺旋桨是船舶航行时的主要推进装置,其旋转产生的涡流和水流动产生的振动和噪声,是船舶轮机振动噪声的重要来源。
螺旋桨的设计、制造精度和运行状态都会影响其振动和噪声的产生。
二、振动与噪声的影响船舶轮机振动噪声对船员的工作和生活都会产生不良影响,同时也对船舶及其周围环境造成噪音污染。
其主要影响表现为:1. 对船员的健康影响船舶轮机振动噪声对船员的健康会产生不良影响,长期暴露在高强度、高频率的振动和噪声环境中,会引起船员的身体疲劳、神经系统紊乱、听力损害等健康问题。
2. 对船舶设备的影响船舶轮机振动噪声也会对船舶设备的正常运行产生影响,振动和噪声会使得设备的运行不稳定、寿命缩短、甚至引起设备的损坏。
3. 对环境的影响船舶在运行时产生的振动和噪声会对其周围的环境产生噪音污染,对海洋生物和其他船只造成干扰。
三、振动噪声的控制方法为了降低船舶轮机振动噪声对船员和环境的影响,有必要对其进行有效的控制。
控制船舶轮机振动噪声的方法主要包括振动噪声的源头控制、传导路径控制和环境控制。
1. 源头控制内燃机、螺旋桨、传动系统、液压系统、风扇等设备是船舶轮机振动噪声的主要来源,通过对这些设备的设计、制造、安装和维护等方面进行控制,可以有效减小其产生的振动和噪声。
船舶机械设备噪声振动特性的分析作者:安康来源:《科学与财富》2019年第17期摘要:现如今船舶已经成为我国民用运输业的主要组成部分,民用船舶一般又分为运输船、工程船、渔船、港务船等。
现代的船舶技术复杂、数据精密,同时这也反映了一个国家的科技发展水平和工业水平。
船舶的种类繁多,本文主要是针对船舶机械设备的噪声振动特性,描述船舶机械的概念,船舶噪声源的研究、噪声对船员的危害以及设备安装和噪声振动来进行船舶机械设备噪声的测试方法,通过分析、整理进行归纳总结。
关键词:船舶机械设备,噪声振动引言:随着科技的发展,船舶的排水量和动能越来越大,对船舶的噪声设计已经成为船舶设计的重要因素,在民用船舶领域也有很多研究,不同的设计过程有着不同的水平测试评估,在噪声评估中,对水下声辐射评估的研究还是比较有成效的,但是对于机械振动源的研究,国内还没有确切的讨论过,肯定也有很多问题没有得到有效的解决,所以对船舶设备噪声振动的特性仍需要继续研究。
一、船舶机械设备的概念现代船舶的做工精细、船体的结构坚固、航海性能强,拥有良好的性能,可以体现一个国家的工业科技水平。
船舶结构复杂,由成千上万个机械设备组成,一般由船体的结构设置、设备系统,动力装置,通信、导航装置,线路装备,防护设施,以及工作和生活舱室以及所需要的油、水等必备用品组成。
这些环节都不能出现任何的失误,如果说其中一个环节出现失误,哪怕一点小失误都可能会导致船艇无法正常行驶。
民用船舶主要有运输船舶和渔船、工程船和港务船,船舶根据名称也可以分为两类,这些定义并不存在明显的界限。
根据以前对船舶隐身性能的研究,主要在于船舶机械噪声、推进器噪声进行控制、以及消声瓦技术等等。
二、船舶的辐射噪声源以及噪声数据库1、船舶的主要噪声源船舶的主要噪声源包括机械和螺旋桨噪声,机械噪声简而言之是噪声在低频率阶段的噪声,在低速航行时,船舶的辅机是主要的自噪声源,与航速几乎无关。
机械和螺旋桨噪声的大小取决于船舶的频率、航速和航深。
目录1、绪论11.1内河运输的发展情况11.2内河航运船舶特点以及噪音污染现状12、船舶噪声概述22.1船舶噪声分类及其特性22.2大型船舶与内河小型船舶的噪音污染情况对比32.3船舶噪声传递途径43、船舶噪声对生物的影响44、船舶噪声的控制44.1声源控制是噪声控制中最根本和最有效的手段44.2传递途径中的控制是最常用的方法54.2.1用吸声、隔声等工艺来降低船舶噪音54.2.2用绿化来降低船舶噪音54.3接收器噪声防护设备提供的被动保护也是重要手段65、建议与总结6参考文献7船舶噪音摘要:船舶噪声是一种污染,对人体和环境的污染和危害已经得到世界各国和相关组织日益广泛的关注。
本文通过对我国内河船舶噪声污染现状的探讨,试从船舶噪声的特性和传播途径分析,提出控制船舶噪声的措施。
关键词:船舶噪声;特性;分析;控制措施1、绪论1.1内河运输的发展情况如今,噪声污染已经成为与空气污染和水污染并列的世界三大主要污染之一,它日益成为人们普遍关心的问题。
今年来,各国的运输业都在进一步降低运费和能耗而努力。
内河运输以其量大廉价的优势受到人们的重视。
随着运输经济的迅速发展,现代化的内河已经不再遵循“尽多、尽快”的运输原则,而是以“最大运量和最低运价”为目标。
这以前提对目前的运输战略决策产生了决定性的影响。
由于各国水路运输的自然条件差异和其他制约因素,各国内河水运所占地位及在总运输量占有的比重也各不相同。
其中,中国被公认为是目前内河航运业四大中心之一,虽然其相对比例看起来很少,但是其中包含的运货量却相当的大。
为了适应国民经济的快速发展的需要,我国今年来大力发展内河航运,取得了长足的进展。
尤其是随着西部大开发战略的实施,内河水运将临近一个新的发展高峰。
但是,内河水运的蓬勃发展也必然会带来一系列的相关问题。
其中船舶的噪声污染已经越来越严重,必须予以足够的重视。
对于船舶,船舶噪器噪声不仅影响船内各种仪器、设备的正常使用,而且还会影响船舶的安全性、隐蔽性、可用性和居住性等。
船用低速柴油机振动噪声特性及控制研究摘要:柴油机是船舶的重要动力设备,振动噪声作为柴油机的重要性能参数之一,一直成为相关领域的研究重点。
如果柴油机的振动噪声水平过高,不但会影响船舶的综合性能,更会影响到乘员的舒适性,因此研究船用柴油机的振动噪声特性并对其进行控制具有重要的现实意义。
但柴油机的振动与很多因素有关,其噪声特性相对复杂,本文采用有限元分析方法对船用低速柴油机振动噪声特性进行了研究,为相关领域提供了理论和实践参考。
关键词:船船动力;低速柴油机;振动噪声;结构优化1柴油机振动特性研究方法随着计算机技术和数学理论的发展,目前人们已经普遍采用计算机仿真软件对柴油机的振动过程进行模拟,以探索其基本原理,从而寻求解决方案。
从文献检索的结果来看,有关柴油机振动和噪声的研究主要集中振动机理、传播特性、作用机制、控制方法等方面的探索,取得了一系列的研究成果,提高了人们对柴油机振动的认识水平。
常用的计算机仿真方法包括有限元法、模态分析法、瞬态动力学分析法和边界元法等等。
其中有限元法(FEM)的应用最为广泛。
其基本思想是把研究对象进行离散分解成许多小网络,当分解粒度小到一定程度时,即可将其物理特性看成是线性的,然后对每个网格进行分别求解,再层层迭代,最终求出整个结构的近似解。
有限元法的仿真精度与其离散的程度有关,仿真精度与网格的尺寸成反比,与计算量成正比。
在各种信号处理算法不断优化的背景下,各种针对振动信号先进的信号处理方法也不断涌现。
许多学者开始将目光转移至柴油机振动信号特征提取、在线故障诊断等方向的研究,并把分形技术、灰度理论、粗糙集、神经网络、模式识别等技术引入到柴油机振动噪声分析体系中来,形成了丰富的理论研究体系[5]。
2柴油机振动噪声特性分析2.1分析方法的确定在柴油机振动噪声的辐射特性求解中,常见的方法有主要有有限元法(FEM)、边界元法(BEM)、能量分析法(SEA)等等。
大量研究表明,低速二冲程柴油机振动所造成的噪声,其频率主要集中在中低频段。
船舶机械设备的噪声分析与有效控制方案研究随着船舶技术的不断发展和航运业的迅速壮大,船舶噪声问题越来越受到关注。
船舶机械设备的运动和运转都会产生噪声,严重影响人员的身心健康,船舶的正常运行和船员的生产、生活等各种活动。
针对船舶机械设备噪声问题,本文对其噪声特性进行了研究,并提出了一些有效的控制方案。
一、船舶机械设备噪声的特性船舶机械设备的噪声可分为空气振动噪声和结构辐射噪声两种。
船舶机械设备噪声的频率范围主要在20 Hz~20 kHz之间,其中低频区占主导地位。
这是由于船舶的机舱空间相对较小,在低频区域,振动传递的路径较长,波长较长,振动能量更为集中,导致噪声强度较大。
船舶机械设备噪声的声压级受到许多因素的影响,主要有:工作状态、工作周期、振动幅度、振频、振动传递途径、机舱结构、绝缘材料等。
同时,不同类型的机械设备产生的噪声特性也不同。
例如:柴油发电机组的噪声主要是低频振动噪声;螺旋桨的噪声主要是水下辐射噪声。
船舶机械设备噪声控制方案的基础是对噪声的产生机理进行深入分析,理解各种振动途径和传递路径,并采取相应措施。
目前,船舶机械设备噪声的控制方案主要有以下几种:1.降噪隔振技术隔振设备的安装可将船舶机械设备噪声途径分离,避免振动能量在船体上传递。
此外,加装一定厚度的隔音材料也可有效吸收机械设备产生的噪声,使船舶室内噪声水平降低。
2.噪声吸收材料噪声吸收材料可吸收低频和中频噪声能量,从而减少噪声的辐射。
该技术广泛用于控制船舶发动机室和机舱内部的噪声,达到舒适和安全的环境要求。
3.增加隔音罩隔音罩是一种利用吸声材料包裹住机械设备进行隔音的保护罩。
该控制方案适用于噪声源较小且位置固定的设备,如船用压缩机。
4.优化机舱结构改进机舱结构可以有效减少噪声的产生和辐射,例如改进反射板、悬吊装置等。
此外,优化机舱布局和机器设备安装方式,以减少机械设备振动和噪声的传播也是一种有效控制方案。
综上所述,船舶机械设备噪声问题是一个复杂而实际的问题,需要从多个方面综合考虑和控制。
船舶机械设备的噪声分析与有效控制方案摘要:近年来,我国的船舶事业迅猛发展,在船舶设计与制造技术显著进步的过程中,船舶性能大大提高;但是,船舶机械设备却存在着噪声方面的问题,噪声对人们生产生活的影响巨大,长时间处于噪声环境下,不利于身体健康。
船舶运行的过程中,机械设备噪声较大,不仅影响了设备的正常运行,也造成了一定的噪音污染。
因此,本文从船舶机械设备的噪声来源和危害出发,提出了噪声控制的相关措施。
关键词:船舶机械设备;噪声分析;控制措施全球环境污染不仅仅体现在空气、水、土壤污染方面,更包含噪声污染,社会生产生活的很多工作都会产生噪声污染。
从船舶行业来说,船舶产生的噪声来源多,污染严重,这些噪声虽不能完全消除但可以经由恰当的方式得到一定的控制,为有效减小船舶噪声污染,相关人员不仅需从船舶设计优化的角度来进行,更需要从噪声来源出发,采取有效的噪声控制措施,在保障船舶可靠运转的同时将噪声对人的危害控制到最小。
1.船舶噪声来源船舶噪声来自于多个方面,有各种机械设备运行时发出的噪声,如柴油机、压缩机、泵组等;有液压设备工作时发出的噪声,如液压锚机、液压舵机等;有推进装置运行时发出的空化噪声和旋转噪声,如螺旋桨;有压缩空气和通风装置发出啸叫声和气流声等等。
依据噪声产生地点的差异,船舶噪声主要为动力装置噪声[1]、结构激振噪声、螺旋桨噪声。
首先,在动力装置噪声上,这类噪声的声级最高,噪声级别是由柴油机噪声强弱来决定的,如柴油机进气流动噪音、柴油机爆炸做功时发出的噪音、增压器气流的噪音、排气噪音、金属撞击等噪声。
这些噪声此起彼伏或者互相混合在一起,构成了船舶噪音的最主要来源。
其次,螺旋桨噪声,主要为空化噪声和旋转噪声,这类噪声的声级要比主辅机噪声低一些,在出现这种噪声时,尾部舱室的相关工作可能会受到影响[2]。
还有液压系统噪声和通风系统的气流声,对船舶来说,这些噪声声级相对较小,但是也不容忽视。
2.船舶机械噪声的危害船舶机械噪声有着多方面的危害,短期处于高噪声环境下,船上的乘客、船员就会有不适感,如耳鸣、头晕等,如果在长时间遭受噪声干扰的情况下,人就会变得心情急躁,容易发怒,甚至可能会出现幻听或者会诱发心脑血管的疾病。
船艇动力系统的噪声及其控制摘要:噪声控制应从隔声、吸声、消声等方面入手。
随着材料科学的发展、研究的深入和具体实践的证明,一定还会有更多更好的噪声控制方法等待着我们的发掘。
不过,噪音是由振动产生的,在材料、结构上减少振动,以及使用特殊材料吸声和利用声干涉原理达到消声目的仍然会是降噪的基本途径。
关键词:船艇动力系统;噪声;控制引言:目前,大部分船艇工作时产生的噪声比较大,其中动力装置(柴油机)产生的噪声尤为突出。
这直接影响了船艇周围的环境,尤其是影响了船员在船上的工作生活环境,这也间接影响了其工作效率。
对于军用船艇来说,噪声还影响了其隐蔽性。
对噪声进行控制早就成为了我们不容忽视的研究课题。
国家通过制定新的法规对噪声提出了更严格的限制,这也加快船艇降噪的步伐。
一、船艇动力系统的噪声危害噪声是使人感到不愉快的声音的总称。
人们通常用声级计测量声波的大小,声级的单位是分贝(dB)。
人们一般交谈时为60分贝,大声吵嚷时为80~90分贝。
不同的船艇机舱的噪声有所不同,但一般在90分贝以上,大部分在110~115分贝左右,有的甚至达到了120~125分贝。
1.1 噪声对语言沟通的影响通常,声级50dB以下的环境算是安静的,当噪声声级达到55dB,语言清晰度就降低了,会话距离只有2m左右;当噪声达到60dB时,会话距离会缩小到1m。
在80dB的噪声环境里人们交谈已经很困难,而90dB的噪声环境里面则无法交谈,船艇机舱里相互沟通就只有靠手势、看口型等方法了。
1.2 噪声对人的健康的危害噪声直接对人的听力产生影响。
噪声较短时间作用下,会使人的听觉灵敏度暂时下降,过后很快就会恢复。
如果接触强噪声的时间较长,听力下降比较明显,离开噪声环境后,还需要较长时间才能恢复正常。
如果继续接触强噪声,听觉疲劳不能得到改善,听力持续下降,就可能会造成病理性改变。
此外,强大的声暴,如爆炸声和枪炮声,能造成急性暴震性耳聋,出现鼓膜破裂、中耳听小骨错位、韧带撕裂、出血和听力部分或完全丧失。
船舶机械设备的噪声分析与有效控制方案研究在船舶机械环境中,大多数船舶的机舱都会受到一些噪声污染的影响,会对船舶机械设备的正常运行造成一定的阻碍,造成降低这些机械设备使用寿命和精确度的问题。
大部分国家制定了相应的噪声标准,以此来为船舶的正常运行提供支撑。
这篇文章重点分析了降低噪声技术的措施,为我国目前船舶噪声的防护提出了积极的建议。
标签:船舶;機械设备;噪声分析;控制策略;引言:目前来说,大多数船员都增强了自身对健康保护的意识,国际组织上提出了要减少因为噪声引发船员疲劳感和健康,进而对船舶的航行安全产生消极影响的建议,为了满足国际噪声的高要求,就要采取有效的措施来减少国际壁垒对我国造船技术的影响,加强对船舶噪声控制技术的研发力度,准确的找出影响船舶运行的噪声来源,为我国船舶行业降噪技术的发展奠定坚实的基础。
一、影响船舶运行的主要噪声源分析大多数情况下,对船舶运行产生影响的噪声源主要是从三个方面展开的,其中就包括了机器噪声、通风系统以及推进系统。
其中推进系统中就包含了螺旋桨以及尾部船体;而通风系统就包含了通风装置、空调装置、通风管道以及通风机等;机器噪声则包括了压缩机、减速齿轮、柴油机和汽轮机等[1]。
只有更好的解决这三个方面的问题,就能很好的对船舶的噪声影响进行有效控制。
二、船舶机械噪声可能产生的危害噪声会给船舶的正常运行带来多个方面的危害,比如说,噪声的产生会对乘客带来一定的影响,造成乘客的耳部受到损害,严重的情况下会对乘客的中枢神经和心脑血管产生损害。
如果长时期受到这种噪声的影响,就容易造成人的听力受损,产生一定的幻听。
通过实践证明,噪声较大的情况下会影响人们正常的工作效率,在噪声较大的环境中进行休息,会对人们的睡眠产生影响,使得睡眠的质量低下,造成恶性循环的问题。
从对船舶本身的影响来看,如果船舶之间出现衔接不当的问题,就会带来一定的振动,进一步让噪声变得更为严重,这样不但会让乘客产生不好的体验,还会对船舶本身造成一定程度的损坏,影响船舶机械设备使用的寿命。
SHANGHAI SHIPBUILDING 上海造船2011年第3期(总第87期)船用柴油机性能对其辐射噪声影响研究王志刚,沈建平,姚 辉(711研究所,上海 200090)摘要:对柴油机的辐射噪声水平进行预估,分析柴油机性能对整机辐射噪声的影响,是进行柴油机低噪声设计的重要技术途径。
以某型船用大功率高速柴油机为研究对象,阐述了柴油机结构噪声预估方法,分析了柴油机在不同运行工况下的整机辐射噪声,研究成果可应用于船用柴油机的振动噪声控制。
关键词:船用柴油机;辐射噪声;声学仿真中图分类号:TU311.3 文献标识码:A 文章编号:1005-9962(2011) 03-0039-04 Abstract: To evaluate the radiated noise level and to analyze the influence of diesel engine performance on its overall radiated noise are important technical approaches for low noise diesel engine design. This paper takes a high power marine high speed diesel engine as the example to elaborate the evaluation method of diesel engine structural noise and analyzes its overall radiated noise under different working conditions.Key words:marine diesel engine; radiated noise; acoustic simulation0 引言柴油机是现代舰船最重要的动力源设备之一,其振动噪声水平对舰船的声隐身性和舒适性有直接影响,其振动噪声指标、功率密度和尺寸重量等指标是衡量船用柴油机性能的重要指标。
对柴油机的结构辐射噪声进行预估,掌握柴油机性能指标对整机结构辐射噪声的影响,是实现柴油机低噪声设计以及进行柴油机振动噪声有效控制的重要技术途径[1~3]。
本文以某型大功率船用柴油机为研究对象,采用柴油机近场辐射噪声的预估方法,完成了从柴油机缸内爆发压力到柴油机近场辐射噪声的预估,并对柴油机在32%、50%、75%、100%和110%的5种工况下的辐射噪声进行了分析,为低噪声柴油机的研制开发提供技术支撑。
1 柴油机整机噪声分析模型在某型大功率船用柴油机三维实体模型基础上建立基于声传递向量(ATV)概念的柴油机近场边界元(BEM)分析模型。
ATV为声学系统输入与输出之间的关系矩阵——声传递向量(Acoustic第一作者简介:王志刚,男,1977年生,博士,高级工程师。
2005年毕业于上海同济大学工程力学专业,现从事动力装置研究设计工作。
收稿日期:2011-05-10Transfer Vectors)矩阵,即从柴油机振动结构表面的边界单元到域点处的声传递函数的信息集合[4]。
柴油机结构声辐射分析模型是由结构有限元模型、结构声边界元模型、外场域点网格模型组合而成的。
其中,结构有限元模型独立于其他两种模型而存在,结构边界元模型依赖于结构有限元模型的边界特性,外场域点的网格模型是依照一定规则所建立的包围结构声学模型。
在柴油机结构辐射分析模型的建模中,考虑到声场分析的声学介质是空气,其特性阻抗较小,外域声波对结构振动的反向作用极其微弱,故在该模型中不考虑FEM(有限元法)结构振动模型与BEM 声学波动模型之间的相互耦合,只考虑结构振动导致噪声发生的单向作用效能。
柴油机分析模型的建立采用了Virtual Lab声学分析软件,网格划分采用了Hypermesh前处理分析软件。
柴油机的结构有限元模型见图1。
图1 柴油机的仿真分析模型40 上海造船2011年第3期2 柴油机噪声分析载荷确定柴油机整机辐射噪声分析所考虑的载荷主要包括:柴油机的缸内气体爆发力、活塞侧向力、各主轴承处的轴承载荷等。
以上载荷具体幅值与变化规律由发动机专用动力学计算软件GT-crank 求解得到,如图2、图3所示。
7.50E+055.00E+05 2.50E+050.00E+00-2.50E+05-5.00E+05活塞侧向力曲轴转角/ (°)激励力/N0 180 360 540 720图2 活塞侧向力载荷时域曲线2.00E+06 1.00E+06 0.00E+00-1.00E+06 -2.00E+06-3.00E+06-4.00E+06第一主轴承处X向激励力第一主轴承处Y 向激励力曲轴转角/ (°)激励力/N0 180 360 540 720图3 轴承激励力载荷时域曲线3 柴油机在不同工况下辐射噪声计算应用Virtual Lab 声学分析软件,计算柴油机在32%、50%、75%、100%和110%的5种工况下的辐图4 32%工况柴油机声压级分布射噪声,建立了柴油机近场的声压级云图,该云图表征了柴油机在0~2000Hz 频段内各三分之一倍频带中心频率点的结构辐射噪声分布。
详见图4~8。
图5 50%工况柴油机声压级分布王志刚等:船用柴油机性能对其辐射噪声影响研究41图6 75%工况柴油机声压级分布图7 100%工况柴油机声压级分布图8 110%工况柴油机声压级分布从以上声压分布图上可以看到柴油机在不同运行工况的近场辐射噪声分布,在声学计算的基础上,进行柴油机性能对整机辐射噪声影响分析。
4 柴油机性能对整机辐射噪声影响分析对该型柴油机在0~2000Hz频率范围内的不同工况下声功率级进行分析,得出柴油机的不同运行工况对整机辐射声功率级的影响曲线,如图9、10所示。
从图中可以看出,柴油机的整机辐射声功率随负荷的增大而逐渐变大。
但当负荷超过100%时,在1000~2000Hz频段内随着负荷的增加整机辐射声功率反而下降。
这是由于在负荷过大时,整机功率反而会有所下降,因此激励力和辐射声功率也会有所减小。
从整体频谱曲线上来看,不同负荷下声功率在0~2000Hz频率范围内变化趋势大致相同,虽然负荷不同,但是转速是一致的,因此相应结果只是幅值有所不同。
5 结语从船用柴油机声压分布云图和整机声功率级来看,对于V型气缸排列的船用大功率柴油机,在同一频率范围内,5种工况下柴油机外场声压分布规律基本一致,但幅值随着柴油机负荷增加总体表现出上升趋势,但这种上升并非呈明显线性特性。
并且,从柴油机的声压云图分布来看,显示柴油机顶部及缸盖部位辐射噪声较大,在柴油机低噪声设计时,应重点关注这些部位。
本文所建立的柴油机辐射噪声计算方法可应用于柴油机的辐射噪声预估,支撑船用柴油机的低噪声设计。
42 上海造船2011年第3期分贝/ d B图10 不同工况对柴油机整机辐射声功率级的影响曲线【 参 考 文 献 】[1] 王 鑫,季振林. 柴油机辐射噪声预测及控制技术研究[J]. 噪声与振动控制,2008,02 (10): 32.[2] 周建明. 内燃机结构噪声预测方法的研究[D]. 武汉:武汉理工大学硕士论文,2007. (8):.36-45.[3] 齐晓霞,王 文. 船用柴油机噪声控制技术[J]. 噪声与振动控制,2004, 02 (6): 16.[4] 冯慧华,左正兴. 基于BEM/FEM 耦合技术的柴油机外声场模拟技术研究[J]. 内燃机学报,2004, 22 (2): 155.(上接第13页)图8 3万吨级散货船B 内底与底边舱斜板相交处疲劳分析结果4 结 论散货船的疲劳分析是船体强度分析的重要环节。
船体节点的疲劳寿命,尤其是对于某些关键节点,如水线附近纵骨与主要支撑构件的结构详细节点,在设计与计算分析过程中要引起特别注意和认真考虑,并且要进行有针对性的加强,以减少疲劳损伤,提高船舶使用寿命。
【 参 考 文 献 】[1] BUREAU VERITAS. Fatigue Strength Of Welded ShipStructures[Z]. NI 393 DSM R01E.[2] Common Structure Rules for Bulk Carriers[S]. July2009,NR 522 DT R02E.疲劳寿命>40年[3] 08 CSR for Bulk Carriers January 2006 BackgroundDocument Chapter 8- Fatigue check of Structural details, Technical Background Documents for Bulk Carrier CSR (version Jan 06)[H]. .[4] BureauVeritas. 30000dwt Bulk Carrier FEM Fatigueanalysis report[R]. 2008. 4.[5] BureauVeritas. 50000dwt Bulk Carrier FEM Fatigueanalysis report[R]. 2007. 11.[6] BureauVeritas. 76000dwt Bulk Carrier FEM Fatigueanalysis report[R]. 2008. 11.[7] BureauVeritas. 82000dwt Bulk Carrier FEM Fatigueanalysis report[R]. 2010. 6.[8] BureauVeritas. 92500dwt Bulk Carrier FEM Fatigueanalysis report[R]. 2009. 6.[9] BureauVeritas. 114500dwt Bulk Carrier FEM Fatigueanalysis report[R]. 2009. 12.[10] BureauVeritas. 176000dwt Bulk Carrier FEM Fatigueanalysis report[R]. 2010. 4.。