淺談船舶柴油發(fā)電機(jī)組隔振與隔聲

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，柴油發(fā)電機(jī)組憑借自身優(yōu)越的獨(dú)立性廣泛受到眾多工程歡迎。但是柴油發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)，會(huì)造成機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的效率和可靠性能顯著下降，外部環(huán)境的舒適度也會(huì)隨之變差。同時(shí)船舶柴油發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行的過(guò)程會(huì)產(chǎn)生巨大的振動(dòng)以及噪音，這在很大程度上會(huì)嚴(yán)重威脅船體結(jié)構(gòu)的安全性能以及相關(guān)機(jī)械的穩(wěn)定運(yùn)行，并且還會(huì)造成對(duì)環(huán)境的污染。因此，隔振與隔聲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)于船舶柴油發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行十分有必要。

關(guān)鍵詞：船舶柴油；發(fā)電機(jī)組；隔振；隔聲設(shè)計(jì)

一、隔振與隔聲技術(shù)的研究現(xiàn)狀

（一）隔振技術(shù)的研究現(xiàn)狀。國(guó)外從很早開(kāi)始就對(duì)隔振技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)的研究，理論研究和應(yīng)用方面都已經(jīng)十分成熟，并且普遍應(yīng)用于各型艦艇中。如獵掃雷艦艇作為浮筏裝置的重要應(yīng)用平臺(tái)，其主要有橫向懸吊式和縱向懸吊式浮筏裝置兩組最基本的裝置，不僅能夠有效的降低空氣噪聲對(duì)船艦殼體和水下輻射噪聲的影響，并且促使噪聲傳輸路徑的有效延長(zhǎng)，從而能夠有效減輕和降低水下爆炸對(duì)艦船的沖擊作用。同時(shí)，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力特性的有效分析，建立了一定的隔振系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)模型，專(zhuān)門(mén)對(duì)隔振系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了科學(xué)的研究。

（二）隔聲技術(shù)的研究現(xiàn)狀。為保證船舶柴油機(jī)組的噪聲輻射能夠在合理的范圍內(nèi)，專(zhuān)家小組采取積極有效的措施實(shí)現(xiàn)了對(duì)噪聲傳遞的有效控制，并且對(duì)其中間質(zhì)量的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了科學(xué)的分析，設(shè)計(jì)和使用了一定的隔聲罩。現(xiàn)如今，國(guó)內(nèi)有效降低柴油發(fā)電機(jī)組的噪聲主要是通過(guò)雙層隔振裝置和隔聲罩來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

二、船舶柴油發(fā)電機(jī)組隔振與隔聲設(shè)計(jì)的基本原理

單層隔振是一種最簡(jiǎn)單的隔離振動(dòng)的方法，理論上隔離效果會(huì)隨著外界干擾頻率增加而更加顯著，但是實(shí)際情況恰恰相反，由于高頻段隔震器的存在，其會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的駐波效應(yīng)，支撐物邊緣的振動(dòng)和振動(dòng)器的剛度在很大程度上會(huì)隨著頻率的升高而有所增加，相應(yīng)的單層隔振在高頻段內(nèi)的衰減值也會(huì)明顯下降。同時(shí)，雙層的隔振系統(tǒng)在理論上是可以能夠有效的降低隔振的傳遞率，機(jī)組向船體之間的振動(dòng)傳遞也會(huì)大幅度的降低，以此來(lái)有效的阻止振動(dòng)和噪聲的傳遞。

（一）振動(dòng)分析力學(xué)。通常情況下，柴油發(fā)電機(jī)組的外形呈不規(guī)則的形狀，質(zhì)量分布的并不均勻，相應(yīng)的每層中各彈性所能夠支撐的剛度特性也不相同，同時(shí)它們所布置的具體位置和主要?jiǎng)偠容S所安裝的方向也是隨意的。

（二）動(dòng)力裝置雙層裝置的有限元理論。所謂的有限元主要是一種離散連續(xù)系統(tǒng)的手段，能夠?qū)﹄p層隔振的模態(tài)進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，在一定程度上它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)研究方向的劃分，將其分為一個(gè)個(gè)相互獨(dú)立的單元。同時(shí)，它不會(huì)集中或者均勻的分配各個(gè)單元的質(zhì)量，會(huì)選擇各單元的交界點(diǎn)作為廣義的坐標(biāo)，然后通過(guò)內(nèi)插的方法在任一單元的內(nèi)部進(jìn)行移動(dòng)?；诟鲄^(qū)域的劃分可以按照精度的要求，其內(nèi)插函數(shù)的形式完全可以通過(guò)線性函數(shù)來(lái)代替。理解了節(jié)點(diǎn)的位移能夠表示系統(tǒng)內(nèi)任一點(diǎn)的位移之后，相應(yīng)的勢(shì)能和動(dòng)能也會(huì)計(jì)算出來(lái)，從而便能夠得出各單元在剛度和質(zhì)量方面的矩陣，運(yùn)動(dòng)方程也會(huì)得到。實(shí)驗(yàn)證明，各單元數(shù)目的增多、面積的縮小，所得結(jié)果的精確性更高。但是，就實(shí)際工程而言，單元的長(zhǎng)度不可能趨向零，只有各單位所具有的精確度在允許范圍內(nèi)，單位的數(shù)目便是有限的。

（三）動(dòng)力裝置箱裝體隔聲理論。將聲源放置在經(jīng)過(guò)加裝封閉過(guò)的罩體內(nèi)，其發(fā)出的噪聲可以在罩內(nèi)進(jìn)行無(wú)數(shù)次的條件反射，從某意義上這會(huì)使得罩內(nèi)聲能的密度有所增加。因此，不論罩面材料的隔聲性能多強(qiáng)，實(shí)際隔聲的音量在也會(huì)有所下降。

三、船舶柴油發(fā)電機(jī)組隔振與隔聲的設(shè)計(jì)

（一）隔振器的設(shè)置。1.由于柴油機(jī)的質(zhì)量比發(fā)電機(jī)的質(zhì)量要大很多，船舶發(fā)電機(jī)組下隔振器所能夠承受的載荷不均勻，靠近柴油機(jī)組要比靠近發(fā)電機(jī)的載荷大，中間質(zhì)量下面的隔振器同樣面臨一樣的問(wèn)題，布置形式的不同和隔振器的位置不同其所能夠承受的載荷能力大不相同。2.當(dāng)所選用的隔振器相同時(shí)，系統(tǒng)固有頻率的改變可以通過(guò)布置方式來(lái)完成。位置的改變?cè)诤艽蟪潭壬峡梢砸疝D(zhuǎn)動(dòng)剛度值的變化，系統(tǒng)的剛度矩陣也會(huì)相應(yīng)的發(fā)生改變，并且會(huì)增加或者減小系統(tǒng)的固有頻率。3.基于隔振器位置的不同其系統(tǒng)的固有頻率也會(huì)有顯著的不同，因此在選擇合適的隔振器時(shí)，為有效避免系統(tǒng)在水平方向的巨大位移，可以適當(dāng)?shù)倪x用剛度比較大的隔振器。同時(shí)，在確保系統(tǒng)能夠平穩(wěn)、可靠運(yùn)行的同時(shí)，通過(guò)隔振器布置方式的改變，保證系統(tǒng)的固有頻率在有效的隔振范圍內(nèi)。

（二）隔聲的主要方法。船舶噪聲主要來(lái)源于機(jī)械、螺旋槳以及水動(dòng)噪聲，針對(duì)這些噪聲的來(lái)源，我們可以從源頭、傳播的路徑以及輻射等方面進(jìn)行綜合治理。

1.利用隔聲罩。所謂的隔聲罩主要是一種利用隔聲的相關(guān)原理，采用隔聲的結(jié)構(gòu)將噪聲封閉在一個(gè)小空間內(nèi)，其外形的設(shè)計(jì)與聲源的外闊非常相近，且主要是靠近聲源安裝，具有體積小、造價(jià)低的優(yōu)勢(shì)。為取得良好的隔聲效果，抑制板面的振動(dòng)作用，有效減少或者避免聲波所產(chǎn)生的輻射，通常還會(huì)在隔聲罩內(nèi)涂一定的吸聲材料。

2.利用有源噪聲的控制技術(shù)。該技術(shù)原理主要是利用新的聲源產(chǎn)生一個(gè)與原聲源方向相反、幅度大致相等的聲音，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)原聲源的抵消。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，該項(xiàng)技術(shù)獲得了快速的發(fā)展與進(jìn)步。

3.實(shí)現(xiàn)對(duì)聲源的有效控制。一方面，聲源的產(chǎn)生只要來(lái)源于發(fā)電機(jī)的震動(dòng)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)度加強(qiáng)，例如設(shè)備的基座與船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電價(jià)震動(dòng)，但”震”不起來(lái)，從而減少生源的產(chǎn)生。在一定程度上設(shè)備會(huì)與周?chē)h(huán)境成為一個(gè)有機(jī)的整體，即如果震動(dòng)則整體一起動(dòng)，而發(fā)電機(jī)震動(dòng)再大也不會(huì)帶動(dòng)整條船一起震動(dòng)，發(fā)電價(jià)產(chǎn)生的震動(dòng)分散到船體各個(gè)部分就會(huì)大大減弱。另一方面，通過(guò)媒介將發(fā)電機(jī)分離開(kāi)來(lái)。例如SSV深水海洋工程船，艏部的冷凝機(jī)組采用的減震方式就是所有與周?chē)佑|的部分使用軟管連接方式，起到減震效果.這種方法與第一種方法相反，讓發(fā)電機(jī)與周?chē)糸_(kāi)，連接采取軟連接，此方法可以減少對(duì)周?chē)撔圆牧吓鲎伯a(chǎn)生的震動(dòng)噪音不能減少自身發(fā)電機(jī)的震動(dòng)。

四、結(jié)語(yǔ)

柴油發(fā)電機(jī)組的原動(dòng)力以柴油為主，并且能夠同步帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，它作為一種電源設(shè)備，具有相對(duì)獨(dú)立性，能夠促進(jìn)柴油燃燒的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為一定的電能。同時(shí)具有體積小、移動(dòng)方便、操作簡(jiǎn)便以及啟動(dòng)迅速等方面的特點(diǎn)，供電穩(wěn)定的同時(shí)價(jià)格非常便宜，環(huán)境適應(yīng)性非常強(qiáng)。因此，柴油發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用十分廣泛，在一些相對(duì)比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)以及重要的科學(xué)考察、地質(zhì)勘查、搶險(xiǎn)救災(zāi)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。柴油發(fā)電機(jī)組在船舶中的運(yùn)用能夠極大的促進(jìn)船舶事業(yè)的發(fā)展，但是發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)和噪音嚴(yán)重影響了機(jī)械的可靠運(yùn)行，船體結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)也會(huì)顯著降低，因此需要加強(qiáng)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組隔振與隔聲的設(shè)計(jì)。

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