減振措施在船舶設(shè)備安裝中的應(yīng)用

張晨 謝雨

摘 要：根據(jù)船舶各種設(shè)備和系統(tǒng)的振動(dòng)特性，有針對(duì)性地采用不同的減振措施，從源頭上消除或減少船舶振動(dòng)。

關(guān)鍵詞：減振；船舶

中圖分類號(hào)：U667.95 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： According to the vibration characteristics of ship equipment， different measures are taken to reduce vibration onboard.

Key words： Vibration damping； Onboard

1 引言

隨著國(guó)際勞工組織（ILO）《2006 年海事勞工公約》、（《MLC 2006 公約》）對(duì) 2014 年 7 月 1 日及以后建造的船舶正式開(kāi)始生效，船舶的舒適度要求也隨之越來(lái)越高，尤其是對(duì)噪聲的要求更高。

船舶振動(dòng)指船舶在機(jī)械、軸系、螺旋槳運(yùn)轉(zhuǎn)及波浪的激勵(lì)下，所引起船舶總體或局部結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致船體結(jié)構(gòu)和機(jī)械部件的疲勞破壞，危及航行安全；振動(dòng)使機(jī)器、儀表精度降低，導(dǎo)致設(shè)備失常、使用壽命縮短；振動(dòng)及由振動(dòng)產(chǎn)生的噪音會(huì)降低船員和乘客的舒適性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損害身體健康[1]。如何有效控制或降低船舶振動(dòng)、提升船舶的舒適性，已成為船舶設(shè)計(jì)和建造中的重要關(guān)注方向。本文簡(jiǎn)要介紹各種減振措施在船舶設(shè)計(jì)和建造過(guò)程中的應(yīng)用。

2 在主機(jī)安裝中的典型減振措施

主機(jī)是船上的主要振動(dòng)源，安裝過(guò)程中除了船體基座需要特殊加強(qiáng)外，在主機(jī)底座增加減振器是降低主機(jī)振動(dòng)最為常用和有效的手段之一。對(duì)常規(guī)民用運(yùn)輸船舶，基本采用圖1所示的典型減振連接形式。

（1）減振器按照材質(zhì)主要分為金屬減振器和橡膠減振器兩種：金屬減振器承載能力大，對(duì)環(huán)境變化不敏感，抗老化能力強(qiáng)；缺點(diǎn)是阻尼小、越過(guò)共振區(qū)時(shí)振動(dòng)大；橡膠減振器易老化、穩(wěn)定性差，彈性模量比金屬小很多，可產(chǎn)生較大彈性形變，有利于越過(guò)共振區(qū)衰減高頻振動(dòng)和噪聲。

（2）主機(jī)各個(gè)接口和管道連接也需要考慮減振：震動(dòng)在主機(jī)與外接管道之間傳遞，會(huì)造成接口松動(dòng)及燃油、滑油，冷卻水等泄露，影響主機(jī)的正常運(yùn)行；管道系統(tǒng)常用到金屬、橡膠膨脹接頭或軟管接頭，這些接頭可以有效地減少主機(jī)震動(dòng)傳遞至外接的管路上。

（3）主機(jī)排氣管道也要采取必要的減振措施：排氣管由于管線長(zhǎng)、管徑大、重量重，受到振動(dòng)影響時(shí)損害大，因此與主機(jī)連接處需增加金屬波紋膨脹節(jié)，以保護(hù)主機(jī)增壓器及本體。由于排氣管路高溫的特點(diǎn)，不適合使用橡膠類減振器，故排氣管道上在適當(dāng)間距布置金屬波紋膨脹節(jié)，以吸收管路膨脹導(dǎo)致的變形；消音器兩端布置金屬膨脹節(jié)，以保護(hù)消音器不會(huì)受到排氣管因熱膨脹導(dǎo)致的擠壓或拉伸的破壞。

金屬膨脹節(jié)的選型和數(shù)量，需要根據(jù)排氣管熱膨脹量計(jì)算確定。

（4）排氣管道需進(jìn)行彈性支撐，在空間允許情況下，沿管線互成角度布置，見(jiàn)圖2。

（5）排煙管不能與船體結(jié)構(gòu)焊接固定，以防止熱膨脹及振動(dòng)導(dǎo)致焊縫開(kāi)裂。排氣管頂部通常設(shè)彈性導(dǎo)管，彈性導(dǎo)管上增加鋼絲網(wǎng)隔振器，以減少振動(dòng)在排氣管道和船體結(jié)構(gòu)之間的傳遞。需要時(shí)彈性導(dǎo)管上焊接擋雨帽，防止雨水進(jìn)入機(jī)艙棚，見(jiàn)圖3。

3 在其它設(shè)備安裝中的減振措施

（1）發(fā)電機(jī)組、空壓機(jī)和風(fēng)機(jī)等設(shè)備運(yùn)行時(shí)振動(dòng)較大，安裝時(shí)通常在底座增加減振墊，以保護(hù)設(shè)備及接口管路，見(jiàn)圖4。

（2）小功率的風(fēng)機(jī)可以直接在風(fēng)機(jī)和基座之間增加橡膠墊用以減振。當(dāng)風(fēng)機(jī)室靠近生活區(qū)域時(shí)，可考慮在風(fēng)機(jī)上增設(shè)消音器用以減振降噪。

（3）空壓機(jī)出氣接口采用軟接，如橡膠軟管、膨脹接頭。

（4）電氣控制箱、配電箱等電氣設(shè)備內(nèi)部精密元件較多，振動(dòng)松動(dòng)引起的電器元件失效損害較大。

（5）在冰區(qū)航行的船舶考慮增加不銹鋼絲彈簧減振器或橡膠隔離。

4 在管道安裝中的減振措施

（1）管道振動(dòng)產(chǎn)生的原因很多，其中最主要的是管道內(nèi)流體壓力迅速上升或下降會(huì)出現(xiàn)液擊現(xiàn)象，導(dǎo)致振動(dòng)、發(fā)出噪音。管道內(nèi)流體流速過(guò)快會(huì)形成湍流引起振動(dòng)，因此，吸入管直徑不宜過(guò)小、流速不宜過(guò)高，以免因流阻太大導(dǎo)致泵及管路振動(dòng)；管道流速過(guò)低，要求的管徑大、耗材多，腐蝕也加強(qiáng)。故管道內(nèi)流速一般控制在1 m/s～3 m/s。因此，需根據(jù)具體介質(zhì)合理選擇管道流速。管路布置時(shí)，應(yīng)盡量平直，減少?gòu)濐^的使用，保證流通順暢。

（2）通風(fēng)管道在考慮管徑大小的同時(shí)，還需注意進(jìn)出風(fēng)口有效流通面積的大小。保證通風(fēng)筒、百葉窗的有效流通面積，可以有效的控制振動(dòng)，降低風(fēng)噪。在空間允許時(shí)可設(shè)置靜壓箱，氣流在通過(guò)靜壓箱時(shí)截面積增加、風(fēng)壓減小、流速降低，可以起到明顯的降噪減振效果。

（3）孔板是氣流阻力元件，設(shè)置孔板是管道消減振動(dòng)的有效方法之一。

（4）合理的管夾布置，也是降低管道振動(dòng)的重要手段。重型管夾TC型（CB/T3780-1997）常用于液壓管路，材質(zhì)有聚四氟乙烯、聚丙烯或尼龍等；其他管道系統(tǒng)減振，可以采用HUITE管夾，見(jiàn)圖5。

夾體材料按照系統(tǒng)介質(zhì)，可以有聚四氟乙烯、橡膠、聚丙烯、尼龍和鋁合金等選擇：如要求防止靜電，可使用橡膠；要求耐腐蝕，可以選用聚四氟乙烯。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，設(shè)備安裝時(shí)主要考慮如何減少振動(dòng)傳遞至船體基座及外部管路接口；管路安裝時(shí)，主要考慮如何固定管路，減少外部振動(dòng)傳遞至管道上。通過(guò)本文提及的減振措施在船舶建造中的應(yīng)用，可以明顯的減少振動(dòng)的傳遞，保障設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，在提高船舶性能的同時(shí)給乘員提供了良好舒適的工作生活環(huán)境。

在船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段，根據(jù)不同設(shè)備、管道系統(tǒng)結(jié)合行業(yè)法規(guī)的要求，合理的選擇減振措施，是優(yōu)化船舶設(shè)計(jì)、提高船舶性能的重要手段。

參考文獻(xiàn)

[1] 張永根. 船舶振動(dòng)原因及減振方法[J]. 江蘇船舶，2005，22（3）.