船舶輪機振動噪聲控制研究

付作林

摘要：船舶輪機在運行過程中由于設(shè)備質(zhì)量的問題，從而產(chǎn)生一定的噪聲，對周圍的環(huán)境造成一定的影響。如今隨著社會對生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重視程度提高，船舶輪機振動噪聲對生態(tài)環(huán)境造成的影響不可忽視，需要采取一系列降噪措施減少對生態(tài)環(huán)境的損害。本文對我國船舶輪機的隔振現(xiàn)狀進(jìn)行介紹，在本文最后提出一系列的隔振降噪措施，期望能對船舶輪機振動噪聲控制有一定幫助。

關(guān)鍵詞：船舶輪機；振動造成；控制措施

引言

船舶輪機運行中產(chǎn)生的噪音與船舶設(shè)備的運行情況有密切關(guān)系，在保證船舶設(shè)備運行正常的情況下，減少噪音的產(chǎn)生，保護(hù)生態(tài)環(huán)境是當(dāng)前船舶公司的重要任務(wù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國在船舶輪機隔振降噪方面的技術(shù)愈發(fā)成熟，越來越多的隔振技術(shù)應(yīng)用于降噪工作中，從而有效的降低船舶運行中噪聲的影響，保護(hù)周圍生態(tài)環(huán)境。

一、我國船舶隔振現(xiàn)狀

改革開放四十年以來，社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)得到了充分的發(fā)展，國家和政府加大對船舶輪機相關(guān)設(shè)施的經(jīng)費投入，鼓勵科研人員加強對船舶輪機振動噪聲控制的研究。除此之外，我國船舶業(yè)企業(yè)借鑒西方先進(jìn)經(jīng)驗，引進(jìn)歐美相關(guān)方面的技術(shù)設(shè)備，在船舶輪機振動噪聲控制上取得了一定成就。表現(xiàn)如下：

1.1認(rèn)知水平提高。新世紀(jì)以來，不僅國家和政府倡導(dǎo)工業(yè)行業(yè)要減少噪聲污染，而且船舶行業(yè)也認(rèn)識到控制船舶噪聲的必要性和重要性。船舶輪機的噪聲程度成為劃分船舶質(zhì)量的尺標(biāo)，建造新的船舶在噪聲控制上也要達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。

1.2領(lǐng)導(dǎo)層戰(zhàn)略決策上的重視。船舶業(yè)企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者及高層管理者將船舶輪機振動噪聲控制納入未來的企業(yè)戰(zhàn)略中，提出加大隔振降噪技術(shù)的研究，自上而下實現(xiàn)企業(yè)的變革和發(fā)展。

1.3人才隊伍建設(shè)。為響應(yīng)社會和企業(yè)的需求，理工類高校陸續(xù)增加船舶專業(yè)，開設(shè)輪機隔振降噪相關(guān)課程。在專業(yè)的指導(dǎo)教師的培養(yǎng)下，為船舶輪機振動噪聲控制輸送大量的專業(yè)化人才。

1.4研發(fā)新材料。在科研人員的努力下，新材料如雨后春筍般涌現(xiàn)，為船舶輪機振動噪聲控制打開了新局面。新的消聲器在性能上比傳統(tǒng)的消聲器更好，消減船舶各機械設(shè)備的噪音效果更佳。

二、船舶輪機振動噪聲原因分析

船舶輪機振動噪聲產(chǎn)生的原因是多樣的，比較復(fù)雜，對于船舶輪機振動噪聲的控制，需要進(jìn)行系統(tǒng)性的控制。找到因果關(guān)系，透過現(xiàn)象看本質(zhì)，此外船舶輪機振動噪聲控制必須要以實踐為主，這樣才能夠提高船舶輪機振動噪聲控制水平。一般而言，以下四種情況會導(dǎo)致振動噪聲的產(chǎn)生：

2.1船舶輪機設(shè)計不足。設(shè)計人員在聲學(xué)設(shè)計上不合理，沒有達(dá)到平衡標(biāo)準(zhǔn)從而產(chǎn)生振動噪聲。

2.2機械設(shè)備出現(xiàn)故障。船舶輪機內(nèi)部的機械設(shè)備多是鐵制的，長時間受蒸汽影響容易生銹，影響機械設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，摩擦產(chǎn)生噪音。另一種情況，大型機械設(shè)備的零部件缺失也會產(chǎn)生較大的振動噪聲。

三、各種隔振降噪技術(shù)在船舶輪機中的應(yīng)用

隔離振動是控制振動噪聲的主要手段。隔離振動主要是在聲音的傳播渠道上進(jìn)行阻礙，降低振動噪聲。

3.1常見的隔振方法

（1）減振浮筏裝置。傳統(tǒng)的隔振方法是使用雙層隔膜，但雙層隔膜也存在明顯的不足。雙層隔膜只能與一臺機械設(shè)備相互配合工作，因此控制噪聲的效果大幅度下降。上世紀(jì)以來，科學(xué)研究的發(fā)展使得減振浮筏裝置應(yīng)運而生。減振浮筏裝置突破了傳統(tǒng)雙層隔膜的局限性，更具有競爭性優(yōu)勢。減振浮筏裝置允許多臺機械設(shè)備同時安裝在一個公共的中間質(zhì)量上。其體積、重量以及占地空間更小，更適合空間狹小的船舶。

（2）低速船用主機隔振。低速船用主機隔振是近年來的一種新興技術(shù)，由于技術(shù)的不成熟也存在一些問題。速度較低的柴油機，尤其是船用主機，對彈性度提出了更高的要求。同時要求較低的固有頻率，這加大了設(shè)計工作的難度。除此之外，當(dāng)航海環(huán)境自然條件險惡，主機隔振的穩(wěn)定性較低，影響船舶的安全航行，這一直是一個難題。早在我國船舶業(yè)發(fā)現(xiàn)許多年前，歐洲航海業(yè)發(fā)達(dá)的荷蘭、英國等國就低速船的穩(wěn)定性差的問題進(jìn)行過研究。從客船開始入手，對客船輪機進(jìn)行更合理的組合。針對運行速率功率較高的柴油機安裝減振設(shè)備。

3.2船舶輪機內(nèi)器械設(shè)備管道隔振

管道是船舶輪機中最基礎(chǔ)的器械設(shè)備。做好管道的隔振工作，是控制船舶輪機噪聲的突破口。管道相互連接，形成一個完整的系統(tǒng)，振動噪聲也會在相連管道之間傳播。新型的管道材料，有金屬管和橡皮管。金屬管在承受的壓力、溫度上性能更好。橡皮管與以往的管道相比，更富有彈性，減少振動噪聲的產(chǎn)生。

彈性度高的管道柔韌性更好，不容易出現(xiàn)斷裂、漏洞。選用高彈性的管道有助于抑制噪音的傳播，降低噪音的振動幅度。高彈性設(shè)備對于減輕沖擊、縮短位置移動、保護(hù)輪機有也一定的作用。研究表明，彈性支撐設(shè)備能夠?qū)⒐艿雷畲笪灰浦翟黾拥?0mm?？偟膩碚f，保持設(shè)備的彈性度，對于減少振動噪音和保護(hù)機械設(shè)備抵抗沖擊都具有重大意義。我國大型國企加大了對管道減振降噪方面的研究，發(fā)明新型的減振原件。比如多球體橡膠性接頭和減振閥門還有阻尼彈性吊架。與此同時，加強對管道系統(tǒng)振動噪聲機理的理論創(chuàng)新。政府撥款鼓勵支持科研，建設(shè)大型船舶輪機研究基地。

3.3船舶輪機噪聲控制方法

（1）隔聲技術(shù)和隔聲罩。隔聲技術(shù)是控制船舶輪機噪聲最常用的一種技術(shù)。浮動地板在隔音上發(fā)揮重要作用，隔聲集控室可以擴大隔音范圍，在30dB附近波動。船舶在選擇隔聲罩時要考慮船舶自身設(shè)備和條件。隔聲罩以其使用范圍為劃分依據(jù)，有半隔聲罩和全隔聲罩，另一種局部隔聲罩應(yīng)用最為普遍。

（2）阻尼降噪。阻尼降噪指在傳遞過程上進(jìn)行控制，降低能量振動幅度，抑制和阻礙振動噪聲傳播。解決振動能量傳遞和結(jié)構(gòu)的聲輻射問題，常用的方法有分別是源頭控制、聲源和輻射面隔離以及降低輻射面的輻射效率。

（3）消聲降噪。消聲器的適用范圍廣，比如老百姓的摩托車上也會安一具消聲器。在船舶中，排放氣體的管道、通風(fēng)口乃至供娛樂的電視機都適合安裝消聲器。柴油機是發(fā)動船舶的核心部位，是船舶的馬達(dá)。要解決船舶輪機的噪聲問題，必須從柴油機著手。一般而言，船舶用來裝貨或承載旅客，內(nèi)部船艙空間有限。而且，柴油機運行功率大、體積大、占地面積大，擠占了消聲器的空間，影響消聲器的安裝。因此，相關(guān)設(shè)計人員既要考慮消聲量，又要考慮阻力損失，實現(xiàn)兩者的統(tǒng)籌兼顧。適用于柴油機的消聲器存在一些問題，相關(guān)人員正致力于科學(xué)研究以彌補消聲器的缺陷。

結(jié)語

控制船舶輪機的振動噪聲，加強相關(guān)方面的研究，對政府、船舶業(yè)、船舶企業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要，具有多方面、全方位的意義。從微觀層面來看，減少船舶航行途中的噪音，為船上的工作人員或觀光游客創(chuàng)造了一個更好的環(huán)境；從中觀層面來看，控制船舶輪機振動噪音，延長輪機使用壽命，提高輪機的效能；從宏觀層面來看，有利于減少噪音污染、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，符合國家戰(zhàn)略層面的要求，體現(xiàn)了船舶業(yè)承擔(dān)相應(yīng)的社會責(zé)任。對船舶業(yè)而言，船舶輪機振動噪聲控制任重而道遠(yuǎn)，在未來的十幾年，要加大科研投入，在技術(shù)上更上一層樓。

參考文獻(xiàn)

[1]王亞梅.船舶輪機隔振方法淺析[J].船舶制造業(yè)，2016，13：50-53.

[2]張智霖.船舶輪機常見的振動噪聲原因分析[D].上海交通大學(xué)，2017.

[3]陳國坤.船舶輪機振動噪聲的主要控制手段與新技術(shù)應(yīng)用[J].浙江科技學(xué)報，2017，34：35-36.

（作者單位：湖北海洋工程裝備研究院有限公司）