船舶輪機(jī)振動(dòng)噪聲控制研究

呂建華

摘 要：船舶輪機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了一定的影響，其產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲在一定程度上破壞了生態(tài)環(huán)境。為了加強(qiáng)船舶輪機(jī)振動(dòng)噪聲的控制和維護(hù)生態(tài)環(huán)境，就需要采取一些列的隔振降噪措施，本文根據(jù)船舶輪機(jī)的實(shí)際情況，闡述了一系列隔振降噪的方法。

關(guān)鍵詞：船舶輪機(jī)；振動(dòng)噪聲；控制

一、我國(guó)船舶隔振現(xiàn)狀

自改革開(kāi)放以后，隨著我國(guó)社會(huì)的的進(jìn)步和科技的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)開(kāi)始大力投入對(duì)先進(jìn)設(shè)備的研究，也使得我國(guó)的船舶輪機(jī)振動(dòng)噪聲控制，在這段時(shí)間得到了快速的發(fā)展。對(duì)于船舶輪機(jī)振動(dòng)噪聲控制的發(fā)展主要從以下幾個(gè)方面體現(xiàn)：其一概念的更新，國(guó)內(nèi)對(duì)于船舶振動(dòng)噪聲控制開(kāi)始重視，已經(jīng)將船舶輪機(jī)振動(dòng)噪聲的情況和船舶性能掛鉤，是決定船舶優(yōu)劣的關(guān)鍵，在國(guó)內(nèi)業(yè)內(nèi)已經(jīng)達(dá)成共識(shí)；其二船舶制造公司的決策層領(lǐng)導(dǎo)，開(kāi)始對(duì)船舶輪機(jī)振動(dòng)噪聲的控制加以重視，各個(gè)領(lǐng)導(dǎo)階層開(kāi)始狠抓船舶輪機(jī)的振動(dòng)噪聲情況，而且國(guó)內(nèi)也加大了船舶輪機(jī)隔振降噪技術(shù)的研究，每個(gè)五年計(jì)劃都將船舶輪機(jī)隔振降噪技術(shù)的研究列入其中；其三船舶輪機(jī)隔振降噪技術(shù)的研究隊(duì)伍不斷壯大，如今國(guó)內(nèi)許多高校都設(shè)置了振動(dòng)沖擊噪聲專(zhuān)業(yè)，各個(gè)研究院也開(kāi)始對(duì)船舶隔振降噪技術(shù)進(jìn)行研究；其四各種新型材料的出現(xiàn)，加快了船舶輪機(jī)隔振降噪技術(shù)的發(fā)展，比如新型的隔振器材和阻尼材料以及吸聲和消聲器材等等，為船舶輪機(jī)隔振降噪技術(shù)的研究提供了強(qiáng)大的物質(zhì)基礎(chǔ)。

二、船舶輪機(jī)振動(dòng)噪聲原因分析

船舶輪機(jī)振動(dòng)噪聲比較復(fù)雜，對(duì)于船舶輪機(jī)振動(dòng)噪聲的控制，需要進(jìn)行系統(tǒng)性的控制。此外船舶輪機(jī)振動(dòng)噪聲控制必須要以實(shí)踐為主，這樣才能夠提高船舶輪機(jī)振動(dòng)噪聲控制水平。常見(jiàn)的船舶輪機(jī)振動(dòng)噪聲產(chǎn)生的原因如下：首先是船舶輪機(jī)設(shè)計(jì)沒(méi)到位，船舶輪機(jī)聲學(xué)設(shè)計(jì)沒(méi)有達(dá)到平衡標(biāo)準(zhǔn)，由于聲學(xué)設(shè)計(jì)的不合理導(dǎo)致船舶輪機(jī)振動(dòng)噪聲的產(chǎn)生；其次設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，如果船舶輪機(jī)的內(nèi)機(jī)械設(shè)備安裝不合理和不科學(xué)，內(nèi)機(jī)械出現(xiàn)松動(dòng)狀況，那么內(nèi)機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行的時(shí)候就會(huì)和其他部件產(chǎn)生摩擦以及內(nèi)機(jī)械本身會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，導(dǎo)致出現(xiàn)較大的振動(dòng)噪聲；最后輪機(jī)內(nèi)相關(guān)應(yīng)用元件本身還存在一定的問(wèn)題，輪機(jī)內(nèi)相關(guān)應(yīng)用元件自身潛藏著很大的振動(dòng)噪聲污染，使得船舶輪機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大的噪聲污染，形成較大的污染風(fēng)險(xiǎn)，加大了輪機(jī)振動(dòng)噪聲控制的難度。

三、各種隔振降噪技術(shù)在船舶輪機(jī)中的應(yīng)用

為了解決船舶輪機(jī)振動(dòng)噪聲問(wèn)題，就需要采取一定的控制措施，對(duì)船舶輪機(jī)振動(dòng)噪聲加以控制，這樣才能夠減小噪聲污染。對(duì)于振動(dòng)噪聲控制主要是隔離振動(dòng)，減少振動(dòng)能量的傳遞，以及隔離聲音的傳遞，最大程度上減少振動(dòng)噪聲的污染。

（一）常見(jiàn)的隔振方法

第一減振浮筏裝置，減振浮筏裝置是在雙層隔膜之后的一項(xiàng)新的隔振降噪技術(shù)，我國(guó)是上個(gè)世紀(jì)90年代開(kāi)始對(duì)減振浮筏裝置進(jìn)行研究的。所謂的浮筏裝置實(shí)質(zhì)是將多臺(tái)設(shè)備共同安置在一個(gè)公共的中間質(zhì)量上。由于船舶輪機(jī)的機(jī)械設(shè)備比較多，加上船舶艙室空間比較有限，這對(duì)隔振裝置的重量和大小，都是一個(gè)考驗(yàn)，為了滿(mǎn)足要求，筏架大多為金屬構(gòu)成。和雙層隔膜相比，減震浮筏裝置的最大優(yōu)勢(shì)就是能夠安裝多臺(tái)頻率不同和擾動(dòng)力不同的設(shè)備，而雙層隔膜只能夠安裝一臺(tái)機(jī)械設(shè)備，這大大增加了減振降噪的效果。由于減振浮筏裝置的尺寸比較大，因此不能將浮筏裝置視為剛體簡(jiǎn)化，更多的要考慮的是浮筏裝置的彈性和隔振效果。第二中低速船用主機(jī)隔振，中低速柴泊機(jī)，特別是船用主機(jī)的隔振，對(duì)彈性支撐有一定的要求，要求其固有頻率較低，這對(duì)技術(shù)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是有很大難度的，如果在惡劣的海域環(huán)境下，采用主機(jī)隔振船舶的穩(wěn)定性是得不到保證的，由于技術(shù)難度較大，這個(gè)問(wèn)題較長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有得到解決。上個(gè)世紀(jì)80年代，國(guó)外開(kāi)始對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行研究，已經(jīng)對(duì)一些客輪進(jìn)行了改裝，對(duì)中速大功率主機(jī)采用隔振裝置。根據(jù)國(guó)外的主機(jī)隔振技術(shù)研究，國(guó)內(nèi)對(duì)于隔振技術(shù)的研究主要有一下幾點(diǎn)：首先是采用柴油機(jī)電力推動(dòng)裝置和可調(diào)螺距槳，使得主機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)保持一定的速度或者速度在小范圍內(nèi)變動(dòng)，避免惰速時(shí)固有頻率低的情況發(fā)生；其次采用現(xiàn)場(chǎng)平衡技術(shù)，避免不平衡傾覆力矩的情況出現(xiàn)，此外還避免惰速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)候，振幅增加太大；最后是采用了很柔軟的彈性支撐裝置。第三空氣彈簧和低頻隔振，根據(jù)目前船舶輪機(jī)隔振降噪技術(shù)來(lái)看，空氣彈簧已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于船舶輪機(jī)的低頻隔振。空氣彈簧隔振裝置有很多優(yōu)勢(shì)，主要有頻率低和動(dòng)態(tài)定位以及承載力大的特點(diǎn)。目前空氣彈簧隔振裝置在船舶輪機(jī)低頻隔振中，主要應(yīng)用于輔機(jī)和發(fā)電機(jī)組以及艙室、浮動(dòng)地板和電子通訊設(shè)備。

（二）船舶輪機(jī)內(nèi)器械設(shè)備管道隔振

對(duì)于船舶輪機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲，有時(shí)候會(huì)通過(guò)管道傳遞給相鄰的船艙，從而形成結(jié)構(gòu)噪聲，為了避免和減小振動(dòng)噪聲的傳播，需要進(jìn)行管道隔振。振動(dòng)噪聲主要是通過(guò)柴油機(jī)的進(jìn)排氣管和通風(fēng)空調(diào)以及各種水泵等等傳遞的。因此為了消除這些振動(dòng)噪聲，就需要采取相應(yīng)的措施，常使用的方法是在設(shè)備的進(jìn)出口，根據(jù)壓力和溫度等等參數(shù)，采用相應(yīng)的金屬波紋管和橡皮管，從而達(dá)到隔離振動(dòng)的效果。對(duì)于管道的支撐一般采用彈性支撐，消除艙壁的振動(dòng)噪聲的傳遞?？紤]到?jīng)_擊隔離，這些大型設(shè)備采用彈性裝置以后，機(jī)械設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)大位移抗沖擊。有資料顯示采用彈性支撐設(shè)備以后，管道的最大位移值可達(dá)到50毫米以上。由此可見(jiàn)彈性支撐系統(tǒng)無(wú)論是在管道隔振中，還是船舶輪機(jī)抗沖擊中都起到了很大的作用。目前國(guó)內(nèi)開(kāi)始對(duì)管道隔振進(jìn)行研究，而且也以收到一定的成效，比如管道減振原件的開(kāi)發(fā)，減振原件的種類(lèi)很多，比如多球體橡膠性接頭和減振閥門(mén)還有阻尼彈性吊架等等。此外國(guó)內(nèi)也開(kāi)始對(duì)管道系統(tǒng)振動(dòng)噪聲機(jī)理進(jìn)行研究，大型船舶輪機(jī)研究室也籌建成功。

（三）船舶輪機(jī)噪聲控制方法

首先是隔聲技術(shù)和隔聲罩，對(duì)于隔聲技術(shù)是船舶輪機(jī)噪聲控制中，常采用的一種技術(shù)，在船舶上對(duì)于隔聲技術(shù)最常用的就是局部隔聲集控室，和浮動(dòng)地板相配合以后，可以使得隔離聲音的范圍達(dá)到30dB左右，根據(jù)船舶的自身?xiàng)l件，隔聲罩也根據(jù)實(shí)際情況選定，隔聲罩的類(lèi)型有全隔聲罩和半隔聲罩以及局部隔聲罩。

其次阻尼降噪，為了能夠控制振動(dòng)能量的傳遞，減少振動(dòng)噪聲的傳出，形成噪聲污染，和控制結(jié)構(gòu)的聲輻射，需要采取一定的措施，通常情況下一下三種方式能夠有效解決振動(dòng)能量傳遞和結(jié)構(gòu)的聲輻射問(wèn)題，分別是源頭控制和聲源和輻射面隔離以及降低輻射面的輻射效率。最后消聲降噪，近年來(lái)船舶輪機(jī)設(shè)備上使用的消聲器的種類(lèi)比較繁多，比如管道消聲器和通風(fēng)口消聲器以及排氣管消聲器還有電視機(jī)消聲器都開(kāi)始在船舶輪機(jī)設(shè)備上使用。對(duì)于船舶輪機(jī)來(lái)說(shuō)，柴油機(jī)產(chǎn)生的噪聲是船舶輪機(jī)主要的噪聲來(lái)源，柴油機(jī)產(chǎn)生噪聲的主要來(lái)源是排氣噪聲，因此想要解決柴油機(jī)產(chǎn)生的噪聲，首先要解決的是排氣噪聲。但是由于船舶本身的空間有限，加上柴油機(jī)的功率比較大，所占的空間也比較大，這給消聲器留下的空間就很小了。設(shè)計(jì)人員再設(shè)計(jì)的時(shí)候要同時(shí)兼顧大的消聲量和小的阻力損失，這對(duì)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)難度比較大。目前柴油機(jī)排氣消聲器的研究仍然處于研究和探索中。

四、結(jié)語(yǔ)

船舶輪機(jī)振動(dòng)噪聲控制，對(duì)于船舶來(lái)說(shuō)是一件比較重要的工作。良好的輪機(jī)振動(dòng)噪聲的控制能夠提高船舶環(huán)境的質(zhì)量，此外還能夠提高船舶輪機(jī)的效能，使得船舶輪機(jī)噪聲的控制滿(mǎn)足人們的要求。船舶輪機(jī)振動(dòng)噪聲的控制，不僅僅為船上的人員提供很好的環(huán)境，還能夠減少周?chē)沫h(huán)境的污染，滿(mǎn)足生態(tài)發(fā)展的要求。在今后的船舶輪機(jī)的研究中，要加大船舶輪機(jī)隔振降噪技術(shù)的研究力度。

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