有關(guān)船艇機艙噪聲測試及其控制分析

文顯

摘 要：對于船艇機艙而言，當其噪聲過于強烈時會給船員的正常工作帶來十分不利的影響。有鑒于此，本文圍繞船艇機艙噪聲測試及其控制進行分析，首先介紹了船艇機艙噪聲測試和噪聲源確定，然后分析了噪聲控制，主要包括降噪設(shè)備安裝、柔性隔聲罩設(shè)計、吸聲飾面設(shè)計，最后結(jié)合實船測試進行了探討，以期為業(yè)內(nèi)人士提供有益參考。

關(guān)鍵詞：船艇機艙；噪聲測試；控制

船艇機艙噪聲將會嚴重影響船員的正常工作，如何更加有效地隔音降噪成了熱門學(xué)科之一[1]。本文將結(jié)合實例分析船艇機艙噪聲測試及其控制。

1.船艇機艙噪聲測試

某船艇發(fā)動機主要技術(shù)參數(shù)如下：1）2臺柴油主機250kW、1700r/min；2）2臺輔機24kW、1500r/min。

測點選擇：參考《水面船艇機艙噪聲測量》（GJB153.2—86）標準[2]，于艙內(nèi)選取3個測點，分別屬于艙內(nèi)點、艙外點以及測量人員站立點，與此同時，要求傳聲器探頭和地面之間的距離取1m，且要面向機艙內(nèi)已經(jīng)確定的主要噪聲源。

測量結(jié)果與分析：通過多次測量取平均值的做法求得3個測點各自對應(yīng)的平均聲壓級值，從而實現(xiàn)對機艙噪聲的準確評價，詳情如下：1）艙內(nèi)點108.4dB；2）艙外點108.2dB；3）測量人員所在點106.8dB。各點噪聲級均遠遠超過軍標要求的限值90dB。由此可見，該船艇的噪聲污染問題比較嚴重。

2.噪聲源確定

通過分步運轉(zhuǎn)法對船艇機艙中的若干噪音源予以噪聲貢獻量排序，結(jié)果發(fā)現(xiàn)2臺主柴油機為主要噪聲源，需要進行重點控制，而輔機噪聲也在一定程度上加重了機艙噪聲。通過振速測量以及近場噪聲頻譜分析法展開相應(yīng)分析，發(fā)現(xiàn)柴油機噪聲輻射絕大多數(shù)來源于機體上曲軸箱部位的1000～1500HZ噪聲，而輔機噪聲主要為203Hz的低頻噪聲。

3.噪聲控制分析

3.1降噪設(shè)備安裝

對于船艇機艙而言，其噪聲主要源自于柴油機，所以可為主柴油機以及副機設(shè)置對應(yīng)的柔性隔聲罩；若想有效削弱直達聲于機艙內(nèi)壁重復(fù)性反射形成的混響，可于機艙內(nèi)壁上設(shè)置適宜的吸聲飾面材料；考慮到地板下是彼此連通的，而柴油機下曲軸箱設(shè)置在地板以下，所以下部空間容易受到混響的干擾，所以，活動地板下面也建議設(shè)置吸聲飾面材料。

3.2柔性隔聲罩設(shè)計

現(xiàn)階段，隔聲罩大多采用“厚鋼板+吸聲棉（內(nèi)襯）”制作而成[3]，然而這一傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的隔聲罩不適合在船艇上使用。這是因為機艙入口相對偏小，再加上主、輔機已經(jīng)占用了較大空間，如果勉強安裝，有可能嚴重影響船艇的正常使用。所以，結(jié)合該船艇的具體情況，為其設(shè)計和安裝了專用的柔性隔聲罩。

考慮到重量會影響船艇機艙的工作性能，所以，外層采用日產(chǎn)進口隔聲材料，該隔聲材料在制作時摻有一定比例的鐵粉，不僅密度低，而且隔聲性能優(yōu)異。內(nèi)層吸聲層采用石油纖維棉制作而成，該材料不僅具有理想的吸聲性能，而且具有良好的低容重性，還具有優(yōu)異的阻燃性。覆面層應(yīng)具備良好的阻燃以及透聲性能，能夠為吸聲層提供有效保護，同時不會影響吸聲層工作性能的發(fā)揮。

3.3吸聲飾面設(shè)計

對若干種吸收材料予以分析和比較，同時結(jié)合該船艇的結(jié)構(gòu)特點，初步確定具有如下參數(shù)及特點的三聚氰胺泡沫塑料：1）密度7.2kg/m?；2）開孔率>95%；3）導(dǎo)熱系數(shù)<0.035W/MK；4）蜂窩狀結(jié)構(gòu)；5）吸聲性能理想；6）防火性能優(yōu)異[4]。三聚氰胺泡沫塑料的主要制作材料為甲醛樹脂，采用微波發(fā)泡等多項工藝制作而成，在防火性能上能夠滿足B1級。除此之外，泡沫類吸聲材料容易加工和安裝，如無需焊接以及鉚接等工藝，不會給船艇力學(xué)性能帶來負面影響。

參考3種厚度的三聚氰胺泡沫塑料各自具有的吸聲性能（詳見圖1），同時要求吸聲材料具有理想的吸聲系數(shù)，另外，還需結(jié)合船艇機艙的具體結(jié)構(gòu)，最終將吸聲層厚度確定為70mm，并將其設(shè)置在易于安裝的部位，主要包括頂部甲板和底部甲板、左舷部和右舷部、前隔板和后隔板等。值得一提的是，吸聲效果在一定程度上取決于吸聲層所對應(yīng)的安裝面積。

圖1 不同厚度三聚氰胺泡沫塑料的吸聲系數(shù)比較

4.實船測試

為盡量削弱測試裝置、天氣以及人員等因素對最終測試結(jié)果的影響，采用“同一天+同一組裝置+同一組人員”的辦法對船艇機艙吸聲飾面安裝前后各自對應(yīng)的噪聲予以測試。對各個測點的聲壓級作平均處理，最終得到船艇機艙吸聲飾面安裝前后各自對應(yīng)的平均聲壓級分別為108.4dB和102.8dB，符合既定的設(shè)計要求。

5.結(jié)束語

總而言之，噪聲會嚴重影響船員的正常工作，應(yīng)積極通過降噪設(shè)備安裝、柔性隔聲罩設(shè)計以及吸聲飾面設(shè)計等措施來降低和控制噪聲，從而為船員營造一個良好的工作環(huán)境。

參考文獻：

[1]王晉蜀，黃鎮(zhèn)，劉鋼，徐國鑫，郭鵬，張麗. 船艇噪聲對遠洋作業(yè)人員主觀感覺的影響[J]. 解放軍預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2013，02：134-135.

[2]孫丹. 船用分油機振源特性分析、噪聲預(yù)報及振動噪聲控制研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2013.

[3]胡軍華，曹樹平，羅小輝，牛子華. 閥控舵機系統(tǒng)噪聲控制的試驗分析[J]. 噪聲與振動控制，2010，01：25-28.

[4]鄧軍，孫昭君，王斌，王靜. 船艇柴油機排氣噪聲自適應(yīng)主動控制算法及實驗研究[J]. 噪聲與振動控制，2009，05：93-95.