船舶机舱振动噪声预报与减振降噪技术研究
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54材料与工艺 广东造船2023年第4期(总第191期)作者简介:谢江华(1975-),男,高级工程师。
主要从事船舶舾装设计工作。
收稿日期:2022-03-21船舶居住舱室隔声、减振典型技术研究谢江华(华南建材(深圳)有限公司,深圳 518000)摘 要:随着船舶居住舱室舒适度越来越受到重视,隔声、减振、降噪技术在船舶内舾装中也越来越受到重视。
本文通过梳理相关法律法规关于船舶居住舱室的规定,从设计方案、材料选型、工艺节点等几个方面进行分析,形成典型的隔声、减振技术方案,满足不同舒适度等级居住舱室建造要求,为船舶居住舱的设计建造提供参考。
关键词:船舶居住舱室;隔声;减振;降噪中图分类号: X593 文献标识码:ATypical Application of Sound Isolation, Vibration Reduction and Noise Reduction Technology in Ship Accommodation CabinsXIE Jianghua( South China Construction Material (Shenzhen) Co., Ltd., Shenzhen 518000 )Abstract: A s more and more attention has been paid to the comfort class of the marine accommodation cabin, the reasonable application of relative technology for sound insulation, vibration reduction and noise reduction is becoming more and more important in the marine interior outfitting. By sorting out the rules of marine accommodation cabin from the relevant laws and regulations, this study makes some analysis from the aspects of design scheme, material selection and technical processing joints that forms typical sound insulation and vibration reduction technical solutions to meet the construction requirements for different comfortable class of the accommodation cabin, and provides some reference for the design and construction of marine accommodation cabin.Key words: marine accommodation cabin; sound insulation; vibration reduction; noise reduction1 前言噪声控制一直是船舶建造的一项重要技术指标,相关机构颁布了噪声控制各种标准。
船舶机械噪声的有效控制探究随着航运业的发展,船舶机械噪声成为了一个越来越为人关注的问题。
船舶在航行过程中,机械的运转会产生噪声,这不仅对船员的健康造成危害,还会影响到船舶的周围环境,甚至对海洋生物产生影响。
有效控制船舶机械噪声成为了一项迫切的任务。
本文将探讨船舶机械噪声的产生原因、危害和有效控制方法。
一、船舶机械噪声的产生原因1. 主机和辅机的运转:船舶的主机和辅机在运转过程中会产生机械运转噪声,尤其是在高速航行时,噪声会更加明显。
3. 船体结构振动:船体结构在航行中会受到海浪和风力的影响,产生振动并引起噪音。
4. 辅助设备运转:船舶上的辅助设备,如空调、冷藏设备等在运转时也会产生噪音。
船舶机械噪声对船员、海洋生物和周围环境都会造成一定的危害。
1. 对船员的危害:长期处于高噪声环境中的船员容易患上听力损伤、头痛、失眠等健康问题,严重的甚至可能引起职业性听力损伤。
2. 对海洋生物的危害:船舶机械噪声对海洋生物的生存和繁衍都有着负面影响。
很多海洋生物都会对噪声产生敏感反应,特别是在垂直迁徙或水平迁徙过程中,噪声会干扰它们的正常行为。
3. 对周围环境的危害:船舶机械噪声会影响到周围的海域环境,如果噪声过大则会扰乱当地海洋生态系统的平衡。
三、船舶机械噪声的有效控制方法为了降低船舶机械噪声对船员和环境造成的危害,需要采取一系列的有效控制方法。
1. 采用噪声隔离措施:可以在船舶的机舱和机械设备周围设置隔音板、隔音棉等材料,来隔离和吸收噪声。
2. 优化机械设备的设计:通过对船舶主机、辅机和螺旋桨等机械设备的结构和工艺进行优化设计,减少噪声的产生。
3. 控制船体结构振动:采用减振设备、减振材料等措施,来减少船体结构振动产生的噪音。
4. 限制船舶航行速度:在需要降低噪音的区域,可以通过限制航行速度的方式来减少螺旋桨产生的噪音。
5. 定期检查和维护:对船舶机械设备进行定期的检查和维护,及时发现和修复噪音产生的问题。
船舶机械噪声的有效控制探究随着船舶产业的不断发展,船舶机械噪声渐渐成为了一个备受关注的问题。
船舶机械噪声对船员的健康和舒适度产生负面影响,同时也对水下生态环境造成潜在的危害。
如何有效地控制船舶机械噪声,成为了船舶设计和运营中一个亟待解决的问题。
本文将探讨船舶机械噪声的形成原因、对船员和环境造成的影响,以及常见的有效控制方法,以期为船舶机械噪声控制提供一些有益的思路和方法。
一、船舶机械噪声的形成原因1. 发动机振动噪声:发动机在工作时会产生振动,这种振动会通过机体传递出来,并转化为空气中的声音,形成发动机振动噪声。
2. 排气系统噪声:船舶排气系统在工作时会产生高压气体的排放和喷射声,这些声音会被传播到周围环境,形成排气系统噪声。
3. 螺旋桨噪声:螺旋桨是船舶的动力来源,其在运行时会产生水流噪音,同时也会引起船体的振动,这些都会成为螺旋桨噪声的形成原因。
4. 船体结构噪声:船体结构的材料和加工技术的不同会影响船体的结构强度和密封性,进而影响船体对外界噪声的隔离能力,产生船体结构噪声。
二、船舶机械噪声对船员和环境的影响1. 对船员的影响:长期处于高噪声环境中的船员容易出现听力损伤、头痛、失眠、忧郁等问题,严重影响船员的身体健康和工作效率。
2. 对水下生态环境的影响:船舶机械噪声会扰动水下生态环境,对水下动植物的生长和繁衍产生不利影响,甚至影响海洋生态平衡。
三、船舶机械噪声的有效控制方法针对船舶机械噪声所产生的问题,可以采取以下有效的控制方法:1. 发动机振动噪声控制:可以通过提高发动机的平衡性和减震装置的设置,减少发动机产生的振动,降低振动噪声的传播。
2. 排气系统噪声控制:采用消声器和隔音罩等装置,降低排气系统产生的喷射声和排气噪声的传播。
3. 螺旋桨噪声控制:采用螺旋桨的改进设计和表面降噪涂层等技术手段,减少螺旋桨产生的水流噪音和船体振动声音。
4. 船体结构噪声控制:选择适当的船体结构材料,优化船体结构设计和加工工艺,提高船体的隔音性能。
关于船舶减振降噪的原理与措施关于船舶减振降噪的原理与措施段世忠(黑龙江省航道局)摘要:船舶噪音的污染源主要是由于船舶的动力装置及其它辅助装置自身振动及吸排气引起的,并提出了传播的的途径及应采取的措施来减振降噪.关键词:船舶;噪音;控制方法一,船舶噪音源1.空气动力噪音1.1由主机空气流动产生的噪音.如果进气管直径为0.35m,则其平均流速可达64m/8,再考虑到各缸的进气必然存在间断性和不均匀性,于是在进气管中会出现空气动力噪音并向四周传播,形成空气动力噪音场.1.2排气产生的噪音.主要有排气压力脉动噪音,气流通过气阀等处发生的涡流声,边界层气流扰动发生的噪音和排气出口喷流噪音.在多缸柴油机排气噪声的频谱分析中,低频处有一明显的噪声峰值,即低频噪声.这时由于柴油机每一缸气阀开启时,缸内燃气突然高速喷出,气流冲击到排气阀后面的气体上,使其产生压力巨变而形成压力波,从而激发噪声,由于各缸排气阀是在指定的相位上周期性运行,因而这是一种周期性的噪声.另外排气系统中气体的共振是在主机与烟囱之间的排气管中形成的强烈压力脉动,除了引起涡轮鼓风机和排气管系统的振动外,还可以在船舶烟囱附近产生振动.1.3来自增压器气流的噪音.对废气涡轮增压器来讲,空气与压气机叶片之间的相对速度很大,在叶片附近必然会出现大量涡流,在形成强烈而尖厉的空气动力噪音的同时,激励叶片振动而发出噪音.2.柴油机的噪音柴油机主要是由于气动,机械两方面产生的噪声.燃烧过程中气体在气缸中产生声驻波,声压起伏通过换气过程等直接辐射并通过气缸壁以结构声形式传播和辐射.燃烧过程中冲击波激励的机械振动通过活塞,连杆,曲柄轴传到柴油机构架上,并由曲轴箱,壳体等向外辐射声能.低速柴油机(转速低于每分钟200转)的噪声主要是从柴油机的上表面,增压器和换气系统附近向外辐射的,其频率主要随机器的转速和燃烧周期而定,中速柴油机(转速每分钟300~750转)的噪声通常高于低速柴油机.主要噪声级出现在中频段,这是燃烧过程压力增长速率大的缘故.阀门盖,检修门,曲轴箱侧壁等处最响.低频段的扩展与气缸中最大压力有关,而高频段的噪声则是由气缸中压力脉动引起的,这种机器的增压器系统产生高频段噪声,高速柴油机(转速每分钟超过800转)的低频段噪声级较低.这种机器具有高的燃烧压力和急剧燃烧的特点,所以机器的转动部件,摆动部件和阀门机构等发出强噪声,齿轮啮合的噪声频率决定于齿数乘转速.电机槽极的噪声频率决定于轴速乘上定子极数.燃汽轮机的噪声频率决定于轴转速乘上叶片数.泵在工作时,管路中由于压力脉动产生流体动力噪声.柴油机的配气机构之间,气阀和阀座之间,高压油泵的滚轮和柱塞之间,喷油器的针阀和针阀体之间,活塞裙部和缸套之间等都会产生金属撞击和摩擦噪音.各种机械在工作时除直接向周围辐射噪声外,还通过各自的基座将机器的振动传递给船壳,引起船壳的构架和壳板振动.这些结构振动形成结构声,在船体中传播并向周围媒质(空气,水)辐射噪声.3.辅助机械噪音辅助机械包括各种舱室机械如水泵,油泵,风机,锅炉等;甲板机械如货物装卸设备,锚绞设备以及各种挖泥机等工作机构等锅炉噪音主要在燃烧室附近较明显,自然通风时空气卷入火焰及可燃物小团粒随机爆裂;人工通风时通风机是主要的噪音源.液压系统的噪音,可来自液体动力引起的冲击力,脉动,气穴声和机械振动及管道,油箱的共鸣声等.4.螺旋桨噪音主要有旋转噪声和空化噪声(当桨叶表面的水分子压力降低到水的汽化压力以下时,产生汽泡,汽泡上升后破裂).旋转噪声是螺旋桨在不均匀流场中工作引起干扰力(其频率主要决定于桨轴转速乘桨叶数,常称为叶频) 和螺旋桨的机械不平衡引起的干扰力(其频率为桨轴转速,常称为轴频)所产生的噪声.螺旋桨出现空化现象以后,船舶水下噪声主要决定于螺旋桨噪声.出现空化时的航速称为临界航速.空化噪声具有连续谱的特征,空化噪声特性与桨叶片形状,桨叶面积,叶距分布等因素有关.在一定转速下,随着螺旋桨叶片旋转产生的涡旋的频率与桨叶固有频率相近时,产生桨鸣,螺旋桨噪音的强度较主辅机噪声的强度要弱,影响范围也主要限于尾部舱室.5.船体振动的噪音船体振动的噪音是由主辅机及螺旋桨的扰动和各种机械及波浪的冲击引起的振动而产生.辅助机械一般功率较小,噪声的强度相对说来也较低. 但是,如果泵和风机等设备安装在临近驾驶室或客舱附近而不采取防噪措施,也容易造成严重的噪声干扰.6.水动力噪声主要是由于高速海流的不规则起伏作用于船体,激起船体的局部振动并向周围媒质(空气,水)辐射的噪声.此外,还有船下附着的空气泡撞击声呐导流罩,湍流中变化的压力引起壳板振动所辐射的噪声(声呐导流罩内的噪声一部分就是因此产生的)等等.7.金属撞击和摩擦噪声柴油机的配气机构之问,气阀和阀座之间,高压油泵的滚轮和柱塞之间等等,产生的噪声属于高频域,当活塞或气阀间隙偏大时,噪声会达到很高的程度.二,船舶噪音的控制船舶噪声的防护,必须在船舶设计时就应加以考虑,因为在使用后,采取减噪措施就会受到限制,首先是使用噪声小的主机,辅机和螺旋桨,其次是合理进行船舶舱室的布置.(一)机舱噪音控制机舱是船舶动力装置的集中地,主辅机等各种机器设备发出的噪声经久不息.在大型低速柴油机为主机的机舱里,其噪声主要是空气噪声:中速柴油机为主机的机舱,其噪声由强度相当的空气噪声和结构噪声混成;以高速柴油机为主机的机舱里,则主要是结构噪声.因此必须结合实际情况来减噪.1.增加机座的尺寸和刚性从理论上讲当机座的刚度足够大时,可以使机座的振动趋向于零;增加机座的尺寸则可以降低振动的幅度;当然还要服从于实际布置和经济性的需要.2.采用弹性支撑和连接弹性支撑一般是采用隔振器,有橡胶隔振器和金属隔振器等形式.橡胶隔振器是价格便宜,不易塑性变形,但缺点是高温下易老化及弹性变差.金属隔振器是抗水耐油,高温下不变形就是价格较贵.弹性连接一般采用弹性联轴器,允许有一定的轴向和径向位移及一定的角偏差.3.敷设阻尼材料4.要根据机型分析确定噪音来源,测定噪音大小.机舱中平均噪音数值大小可以测量出来,关于测量点的选择要求是:根据机器的尺寸,将测量点置于机器周围2—3个高度点,并且距机器表面大约lm,在机器左右两侧每个高度上的测量点数必须等于气缸数的一半5.二冲程柴油机普遍采用定压增压方式,在气缸废气出口和增压器之间安装一个大大的废气总管,若其安装位置适当(比如靠近声源),则其会具备消音器的作用,尤其是减弱低频的废气噪音.(二)居住舱室噪音控制在一般情况下,对居住舱室产生影响的几乎全部来自机舱的结构传播噪音.因此,隔音措施是解决居住舱室减噪的主要办法,即切断与有噪音源舱室结构体的联系,如采取浮筑结构,在承重楼板与地面之间夹一弹性垫层并把上下两层完全隔开,不使地面层与任何基层结构(包括墙体)有刚性连接._49..一。
船舶机械噪声的有效控制探究船舶机械噪声是指船舶在运行和操作过程中产生的各种机械噪声,包括发动机、螺旋桨、泵、风机等设备所产生的振动和噪声。
船舶机械噪声对船员的健康和工作效率产生负面影响,同时也对海洋生物造成干扰,因此有效控制船舶机械噪声是必要的。
船舶机械噪声的主要来源是发动机。
发动机产生的振动和噪声主要来源于活塞运动、气缸压力波动以及涡轮机械噪声。
为降低发动机噪声,可采用以下措施:1. 使用隔音材料:在发动机舱和机舱内部安装隔音材料,如隔音罩、隔音板等,可以有效减少发动机的噪音传播。
2. 改进结构设计:设计新型发动机时,可以考虑降低活塞运动和气缸压力波动的噪音源。
采用平行连接杆曲轴机构可以减少活塞运动产生的噪音。
3. 溶液包容体检测:对发动机的振动和噪声进行分析,找出噪声源,并通过改进结构设计和改良工艺等方式进行有效控制。
除发动机外,船舶其他机械设备也会产生噪声。
对于螺旋桨、泵、风机等设备的噪声控制,可采取以下措施:1. 声波消声器:在设备周围安装声波消声器,可以有效消除设备产生的噪音。
2. 减振措施:通过调整设备的安装位置或使用减振垫等措施,减少设备振动传导到船体的噪音。
3. 维护和保养:定期对设备进行维护和保养,保持设备的正常运行状态,减少噪音产生的可能性。
值得注意的是,船舶机械噪声控制不仅需要采取技术措施,还需要遵守环境保护法律法规和国际海事组织等相关规定,确保船舶噪声不会对海洋生态环境产生不良影响。
船舶机械噪声的有效控制对于保护船员健康和提高工作效率至关重要。
通过使用隔音材料、改进结构设计、进行振动分析和采取噪声控制措施等手段,可以降低船舶机械噪声的水平,保证船舶运行的安静和环境的稳定。
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。
船舶噪声控制技术的研究与应用在现代航运领域,船舶噪声问题日益受到关注。
船舶在航行和作业过程中产生的噪声不仅会影响船员的工作和生活环境,还可能对船舶的设备性能、结构安全以及海洋生态环境造成不利影响。
因此,深入研究船舶噪声控制技术,并将其有效地应用于船舶设计和运营中,具有重要的现实意义。
船舶噪声的来源较为复杂,主要包括机械噪声、螺旋桨噪声、水动力噪声以及通风空调系统噪声等。
机械噪声通常来自船舶主机、辅机等设备的运转,如柴油机、发电机等。
这些设备在工作时,由于零部件的摩擦、撞击以及振动等,会产生较大的噪声。
螺旋桨噪声则是由于螺旋桨在旋转过程中与水流相互作用而产生的,其噪声的大小和频率与螺旋桨的设计、转速以及水动力特性密切相关。
水动力噪声主要是由于船体在水中运动时,水流与船体表面的摩擦、分离和冲击等引起的。
通风空调系统噪声则来自风机、风道等部件的运行。
为了有效地控制船舶噪声,研究人员采取了多种技术手段。
首先,在船舶设计阶段,通过优化船体结构和舱室布局,可以减少噪声的传播和反射。
例如,采用隔振、减振措施,将振动较大的设备与船体结构隔离,以降低振动传递到船体的能量。
合理设计舱室的隔音、吸音结构,如使用隔音材料、安装吸音板等,可以有效地阻挡和吸收噪声。
在设备选型方面,选择低噪声的船舶主机、辅机以及其他设备是降低机械噪声的重要途径。
新型的静音型设备通常采用了先进的降噪技术,如优化的燃烧过程、改进的润滑系统以及降低零部件的振动等。
同时,对于螺旋桨的设计,通过优化桨叶的形状、数量和分布,可以减少螺旋桨产生的噪声。
声学材料的应用在船舶噪声控制中也发挥着重要的作用。
隔音材料可以阻止噪声的传播,常见的有隔音毡、隔音棉等。
吸音材料则能够吸收噪声能量,降低噪声的反射,如多孔吸音材料、共振吸音结构等。
这些声学材料在船舶的舱室壁、天花板、地板等部位的合理使用,可以显著改善船舶内部的声学环境。
船舶的通风空调系统也是噪声控制的重点之一。
船舶振动噪声控制技术研究一、前言船舶是海洋交通中不可或缺的存在,而船舶振动噪声也是船舶运行中无法避免的一种现象。
船舶振动噪声不仅会影响船员的工作和生活质量,还会影响到周围海洋环境的生态平衡。
因此,研究船舶振动噪声控制技术是十分必要的。
二、船舶振动噪声的来源船舶振动噪声的来源主要包括机器设备、海浪冲击、船体共振、螺旋桨等因素。
其中,机器设备是造成船舶噪声的主要因素之一。
例如,船舶的发动机、空气压缩机、冷凝机等设备会在工作时产生振动噪声。
此外,船舶行驶时会受到海浪冲击,也会产生较大的振动噪声。
不同部位的振动噪声强度和频率也不一样,例如下舱和上舱的振动噪声频率范围不同。
三、船舶振动噪声控制技术针对船舶振动噪声的控制,一般采用以下三种技术:1.被动控制技术被动控制技术是指通过改变船体的结构或材料来减少振动噪声传播的方法。
例如,在设计船体时可以采用抗振结构来改变船体的自然频率,减少船体共振。
此外,也可以采用阻尼材料来吸收振动噪声。
2.主动控制技术主动控制技术是指通过电力或机械措施来控制噪声的传播。
例如,采用主动降噪技术,在船体上安装传感器、控制器和执行机构,通过电信号控制执行机构来产生反向振动,从而抵消原有的振动噪声。
3.混合控制技术混合控制技术是指将被动控制和主动控制相结合的方法。
例如,在船体上安装主动控制器同时采用阻尼材料来控制振动噪声。
四、船舶振动噪声控制技术在实际中的应用船舶振动噪声控制技术在实际中已经有了广泛的应用。
例如,2006年美国前总统乔治·W·布什号航母就在船体共振和振动噪声控制方面进行了大量改造。
船体结构变成了具有抗振性的字型肋骨结构,同时还装备了振动噪声控制技术,使得船舶的振动噪声得到了显著的降低。
另外,2019年中国船舶重工集团有限公司研制的7000TEU大型集装箱船,在设计时也采用了独特的抗振结构和阻尼材料,在船舶振动噪声方面进行了优化,实现了良好的降噪效果。
船舶噪声抑制技术的研究与应用随着社会的发展,人们对于环境质量的关注度越来越高。
船舶作为一种运输工具,虽然具有高效快捷的特点,但不可避免地会产生噪声,对于海洋生物和人类健康都有一定的影响。
因此,船舶噪声抑制技术的研究与应用迫在眉睫。
一、船舶噪声的来源船舶噪声主要来源于两个方面:机械振动和水流声。
机械振动主要是由于发动机、螺旋桨等的震动引起的,而水流声则是由于船体与海水摩擦产生的。
船舶噪声对于海洋生物和人类健康的影响都是不容忽视的。
在海洋环境中,噪声会影响鲸鱼、海豚等动物的通讯和导航,甚至会造成其死亡。
在人类层面上,长期暴露于高强度噪声中会导致听力受损、心理疾病等问题。
二、船舶噪声抑制技术的发展历程船舶噪声抑制技术的发展可以追溯到20世纪60年代。
最早的技术是通过调整螺旋桨的叶数和旋转速度来降低噪声。
之后,出现了消音器的应用,可以将发动机排放的废气通过消音器进行降噪。
到了20世纪80年代,船舶发动机的结构设计得到了极大的改善,使用了新的降噪材料和技术,使得噪声水平得到了显著的降低。
近年来,随着科技的发展,人们开始研究利用声学控制理论和数学方法对船舶噪声进行抑制。
三、船舶噪声抑制技术的研究方向船舶噪声抑制技术的研究方向主要包括以下几个方面:1、船体结构和材料的改进。
优化船体结构和使用新型材料,可以减少由机械振动引起的噪声。
2、发动机的改进。
调整发动机的工作状态和设计,使用新的降噪技术,可以减少机械振动和废气噪声。
3、消声器的应用。
通过使用消声器,可以降低发动机排放的废气噪声,进一步降低船舶噪声。
4、主动噪声控制技术。
利用主动噪声控制技术,将船舶发出的噪声与相等但反相的声波混合起来,可以达到抵消、消除噪声的效果。
五、船舶噪声抑制技术的应用前景船舶噪声抑制技术的应用前景非常广泛。
在海洋环境中,噪声污染已经引起了人们的高度关注,很多国家都出台了对于船舶噪声的限制措施。
在商业航运中,船舶噪声抑制技术的应用可以提升客户体验,提高航速和运输效率。
船舶机械设备的噪声分析与有效控制方案研究船舶作为海上运输的重要工具,其机械设备的运转噪声对船员和环境都会造成影响。
对船舶机械设备的噪声进行分析和有效控制是十分必要的。
本文将对船舶机械设备的噪声进行分析,并提出一些有效的控制方案来减少噪声对船员和环境的影响。
一、船舶机械设备噪声分析船舶机械设备在运转过程中会产生不同程度的噪声。
主要来源包括发动机、液压系统、风扇、齿轮传动、泵等。
这些设备在运转过程中会产生振动和空气动力噪声,导致船舶内部和周围环境的噪声水平升高。
船舶机械设备噪声的特点主要包括以下几点:1. 低频噪声较为突出:船舶机械设备的噪声以低频噪声为主,这种类型的噪声会更容易传播到远处,对周围环境会造成更大的影响。
2. 复杂环境下的传播特性:船舶在海上运行,噪声会受到水面、气候等因素的影响,传播特性复杂。
3. 对船员健康和工作效率的影响:船员长时间处于高噪声环境下工作,会对其健康和工作效率产生不利影响。
为了减少船舶机械设备的噪声对船员和环境的影响,可以采取以下控制方案:1. 优化设备结构和布局:通过优化设备的结构和布局,减少振动和噪声的产生,降低噪声水平。
2. 使用隔振材料和隔音材料:在设备的固定座和周围墙壁等处使用隔振和隔音材料,有效地减少振动和噪声的传播。
3. 控制噪声源:对噪声源采取一定的控制措施,如提高设备的精度和平衡性,减少齿轮传动的噪声等。
4. 声学设计:对船舶机舱和船体的声学设计进行优化,改善声学环境,降低噪声传播。
在船舶机械设备噪声的有效控制方案中,关键是要综合考虑船舶的运营环境和工作特点,选择最合适的控制措施,减少噪声对船员和环境的影响。
基础科技
船舶物资与市场 35
0 引言
船舶机舱振动和其它种类的振动相同,按照受力情况来划分,可以将其分为强迫振动与自由振动[1]。
船舶机舱振动所受的力有阻尼力、惯性力、弹性恢复力、激振力等,其中阻尼力的值由于非常微小并且对低频振动的频率和主振动形式影响很小,因此通常对其不予考虑[2]。
只有当高谐调阻尼的影响非常大的时候,才需要对阻尼这一因素的影响加以考虑。
尤其是在共振时,因为阻尼力能够实现放大因数、减低动力,因此不论谐调高低都需要将阻尼这一因素考虑在内。
通常来说将船舶机舱振动分为局部振动与总振动两大振动类别。
船舶机舱局部振动是指机舱各个局部结构部件或构件的振动,例如轴支架、桅杆、板架、板、梁等部件的振动。
而船舶机舱总振动指的是把船舶机舱当成一个整体的船舶机舱总体振动。
在船舶机舱振动的实际情况中,局部振动与总振动这2种情况往往共同存在并且相互耦合,只有在特定条件下,才能不考虑二者的耦合情况对每个因素进行单独分析。
由于声音是由振动产生的,所以船舶机舱振动噪声与船舶机舱振动息息相关[3]。
除此之外,结构辐射噪声场的声学性质既与结构参数因素相关,又与介质特性因素相关,因此要想了解各种结构的声辐射特性,就必须研究介质与结构振动的相互作用。
船舶机舱振动会导致不同程度辐射噪声的产生,因此对船舶机舱振动噪声进行预报以及降低该噪声对减轻船舶整体噪声具有非常重要的意义。
1 有限元建模
以某船舶为模型构造该船舶的有限元模型,该船舶有3 层上层建筑和 6 层甲板,船尾为方形尾,而船首为球鼻艏,重点对其机舱进行构建,该船舶机舱内的动力设备包括减速齿轮箱、海水泵、3 台浮筏隔振的柴油发电机组、 2 台单层隔振的柴油主机,机舱整体位于船舶的内底板位置并且比较靠后。
而船舶的隔舱壁、甲板以及外板用桁、肋骨、加强筋来增加局部结构与整体结构的强度和刚度。
按照该船舶的实际用材赋予模型单元以物理属性,并采用多种类型的有限单
船舶机舱振动噪声预报与减振降噪技术研究
张冠楠
(上海船舶研究设计院,上海 200210)
摘 要:近些年来,随着海洋产业的发展,各种船舶对噪声的要求越来越高,因此对船舶机舱振动噪声预报与减振降噪技术进行深入研究,首先以某船舶为模型构造该船舶的有限元模型,然后利用超单元来进行模态计算,并通过有限元模型对该船舶机舱进行模态分析,最后通过模态分析实现船舶机舱振动噪声预报并通过对目标频带进行锁定来实现船舶机舱减振降噪处理,通过实验验证了船舶机舱振动噪声预报与减振降噪技术的有效性。
关键词:船舶;机舱振动;噪声预报;减振降噪技术
中图分类号:F272 文献标识码:A DOI:10.19727/ki.cbwzysc.2019.01.009
元构造该船舶的有限元模型[4]。
由于船体浸水表面会受到流体介质的很大影响,因此采用附连水质量对流体介质的影响情况进行模拟,便于对该船舶有限元模型在水中的机舱振动噪声特性进行分析。
该船舶的有限元模型如图1所示。
2 机舱振动模态分析
为了节省计算机资源,利用超单元来进行模态计算,得到船舶机舱振动的前 3 阶典型模态,其中包括振型特征以及模态频率等数据如表1所示。
模态计算结果表明,该船舶机舱结构中除去前三阶模态振型以外,还存在很多耦合振动模态与局部振动模态,并且由于该船舶机舱结构比较复杂,因此在进行船舶机舱减振降噪时,难以将激励源的频率与特征频率错开。
船舶机舱结构表面的振动速度与船舶机舱振动结构辐射噪声的分布规律和量级是密切相关的,而在存在一定激励力的条件下,船舶机舱结构表面振动速度的分布规律和量级则主要由船舶机舱结构自身的振动响应特性决定[5]。
因此可以利用模态分析对该船舶机舱结构的固有特性进行识别从而调整船舶机舱结构来进行船舶机舱振动噪声预报与减振降噪。
模态阶次振型特征模态频率/Hz
1阶垂向一弯 5.12阶横向一弯 5.53阶
一阶扭转
7.2
[引用格式]张冠楠.船舶机舱振动噪声预报与减振降噪技术研究[J].船舶物资与市场,2019(1):35-36.
收稿日期:2018-11-06
作者简介:张冠楠(1987-),男,工程师,研究方向为船舶结构。
图1船舶有限元模型
表1船舶机舱振动的前 3 阶典型模态
基础科技
36船舶物资与市场图2水下辐射噪声功率级对比
3 实现船舶机舱振动噪声预报与减振降噪
通过船舶机舱的有限元建模与机舱振动模态分析并结合统计能量分析来进行船舶机舱振动噪声预报,因为统计能量分析可以对宽频范围内的密集模态进行分析,得出该船舶机舱的平均振动能量传递水平[6]。
在对该船舶机舱进行统计能量分析时,将该船舶机舱划分为105个子系统,利用连接单元连接声场与各流体耦合的子系统。
然后利用统计能量分析软件中的模态密度查询系统对各个子系统的模态密度进行查询,确保各个子系统的频段划分满足要求。
最后对统计能量分析软件中的噪声预报值进行设置,当各个子系统的噪声达到预报值后该系统会自动进行噪声预报。
通过船舶机舱的有限元建模与机舱振动模态分析对目标频带进行锁定并进行减振处理即可达到船舶机舱减振降噪的
目的[7]。
首先通过有限元模型找到船舶机舱振动响应较大的具体位置,然后寻找船舶机舱振动响应较大位置的开孔处,对开孔处周围的刚度进行加强从而达到减小振动、减弱噪声的目的。
并且通过机舱振动模态分析可知,机舱中振动最大的结构位于该船舶的主机舱附近,因此将延伸主机舱的支柱至机舱内底,并增设一些加强筋以及对支柱下的肋板进行加厚,需要注意的是补板与加强筋需要补到根部。
通过上述措施即可实现船舶机舱的减振降噪。
4 实验结果与分析
为了保证船舶机舱振动噪声预报与减振降噪技术的有效性,设计一个仿真实验。
在实验过程中,以某船舶机舱为实验对象,对该机舱进行振动噪声预报与减振降噪。
为了保证实验的有效性,使用传统船舶减振降噪技术与船舶机舱振动噪声预报与减振降噪技术进行比较,观察实验结果。
其水下辐射噪声功率级的对比如图2所示。
使用船舶机舱振动噪声预报与减振降噪技术对船舶机舱进行减振降噪相比使用传统船舶减振降噪技术对船舶机舱进行减振降噪,其水下辐射噪声功率级明显有所下降,并且传统船舶减振降噪技术无法像船舶机舱振动噪声预报与减振降噪技术一样对船舶机舱振动噪声进行预报。
5 结语
船舶机舱振动噪声预报与减振降噪技术能够实现机舱振动噪声的预报并有效的对机舱进行减振降噪,可以为船舶其他部位的振动噪声预报与减振降噪处理提供一定的参考。
参考文献
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(上接48页)
根据IEEE802.3af规范,功率小于12.95W的设备都可通过一根传输以太网数据的CAT-5电缆来提供电源,数据传输与设备供电共用一根双绞线。
根据以太网IEEE802.3规范,其单根网线最大长度为90 m,因此,每个扬声器到网络交换机的距离不得超过90 m。
考虑到功率需求,需要大功率输出的地方可以选用DC直流12-24V/2A供电模式的数字喇叭,相应地,应该在信息点旁边配置电源插座[4]。
基于网络设备寻址方便,在IP数字广播系统内极容易实现单点广播,以及定点寻呼,这是优于模拟广播系统的地方。
同理,在同一个网络中部署广播主控端也极为便利。
根据IMO公约要求,船舶应急广播系统至少应该在驾驶室,消防控制室等处设置两处以上的操作控制端,随时切入广播系统,进行紧急喊话或者发出紧急总动员警报。
在驾驶室等处配置一台网络数字编码终端及麦克风,在广播控制器里设置优先级,确保驾驶室等处的操作端具有最高优先级,随时可以中断背景音乐等的播放,将系统切入到紧急广播状态。
5 结语
基于船舶局域网的数字IP广播系统设计分为2个步骤:首先是布点设计,其次是设备选型。
布点设计主要根据IMO 的SOLAS及LSA公约对声压级的要求来进行,确保船舶各处的声压级能达到规范要求。
设备选型主要考虑的是接口、功率、水密、供电等因素,最终的校验仍然是以声压级满足规范要求为标准。
本文提供的设计案例,思路清晰,方案可行,可作为船舶电气设计人员在进行IP数字广播系统设计时参考。
参考文献
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