新型阻尼材料在船舶上的運(yùn)用

劉鐫 楊春

摘 要：考慮到艙室噪音對(duì)船舶性能的重要性，結(jié)合現(xiàn)在國(guó)內(nèi)船舶建造的實(shí)際情況，從生產(chǎn)實(shí)際運(yùn)用出發(fā)，給船舶減振降噪方案提供可參考的經(jīng)驗(yàn)方法。

關(guān)鍵詞：艙室噪音;減振降噪;阻尼材料;施工工藝

中圖分類號(hào)：U668.1? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2020）11-0104-02

1 前言

船舶艙室噪音主要有兩個(gè)來(lái)源，一是外部水流與船舶之間互動(dòng)而產(chǎn)生的拍打沖擊聲，二是在航行過(guò)程中，主輔機(jī)、各種泵機(jī)和空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)等機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)和各類管道風(fēng)流、水流的動(dòng)力沖擊產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲，而這些振動(dòng)能量又可通過(guò)船體結(jié)構(gòu)向四周傳遞擴(kuò)散，噪音和振動(dòng)相輔相成，減振降噪為一體，從船舶的總體設(shè)計(jì)布局開(kāi)始，到機(jī)械的選擇及機(jī)器處所的屏蔽、居住處所噪音的控制等方法措施，減振降噪是每條船設(shè)計(jì)的一個(gè)課題。采用吸音及阻尼材料作為船舶減振降噪的措施之一也是由來(lái)已久，且在近期工作中接觸到了一種新型水溶性阻尼涂料，它具有簡(jiǎn)單靈活的施工方法和優(yōu)良的降噪效果。

2 阻尼降噪背景介紹

阻尼就是使自由振動(dòng)衰減的各種摩擦和其他阻礙作用，是使振動(dòng)幅度逐漸下降的特性。材料阻尼表示依靠材料本身的阻尼特性來(lái)消耗機(jī)械振動(dòng)能量的能力，在材料學(xué)中直接名稱為內(nèi)耗，是指物體在振動(dòng)時(shí)，材料的結(jié)構(gòu)晶體由相互錯(cuò)動(dòng)摩擦等內(nèi)部原因引起的振動(dòng)能量損耗的現(xiàn)象。因此用增大材料阻尼來(lái)控制振動(dòng)，使振動(dòng)能量被轉(zhuǎn)化損耗從而降低噪音，已是當(dāng)今船舶降噪行之有效的一項(xiàng)技術(shù)措施。船舶結(jié)構(gòu)的主體材料通常為各類金屬，而金屬材料的阻尼很小，敷設(shè)阻尼材料可以增大其阻尼。

目前在我國(guó)普遍使用的阻尼材料一種類型是阻尼涂料，還有一種是阻尼板材。阻尼涂料是90年代初開(kāi)始用于船上的一種能夠有效地降低結(jié)構(gòu)振動(dòng)和噪聲的特種涂料。該涂料采用約束阻尼復(fù)合型結(jié)構(gòu)，底層的阻尼層為雙組份無(wú)溶劑聚氨酯涂料，上面的約束層材料為雙組份無(wú)溶劑環(huán)氧樹(shù)脂涂料，均可在常溫下固化成型。該涂料的主要優(yōu)點(diǎn)：附著力好，且耐介質(zhì)性好，況且容易重復(fù)施工，易于修補(bǔ)。在船上實(shí)用時(shí)間長(zhǎng)，船廠施工經(jīng)驗(yàn)豐富，阻尼涂料在減振降噪材料中屬于經(jīng)濟(jì)實(shí)惠型，況且對(duì)船體曲面施工有相對(duì)的優(yōu)勢(shì)。但由于涂料粘稠，人工刮涂不易，需消耗較大的人工量，對(duì)施工環(huán)境要求較高;涂料完工后的表面平整度不夠，影響外表的美觀。通常使用在有外裝飾的地方，例如可做甲板敷料下的基層，有裝飾板或絕緣敷設(shè)的圍壁板或通風(fēng)管道上，或人員不常到達(dá)、較隱蔽的地方。

阻尼板是為了優(yōu)化涂料的施工難度而研發(fā)出來(lái)的粘彈性阻尼橡膠板材，其尺寸大小及厚度可以根據(jù)需求定制，根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，平板大小通常為500X500（mm），方便搬運(yùn)和施工。它的最大優(yōu)點(diǎn)就是簡(jiǎn)化了施工程序和難度，只需將阻尼板用專用膠水粘貼在對(duì)應(yīng)的基材上即可。阻尼板使用簡(jiǎn)便快捷、減少現(xiàn)場(chǎng)施工工作量及施工難度，對(duì)施工環(huán)境要求相對(duì)簡(jiǎn)單，施工質(zhì)量穩(wěn)定，尤其適用于施工空間狹小和講究表面美觀的處所;但阻尼板材遇曲面施工時(shí)不容易與基材表面服貼，較適用于大型基座的減振，如主輔基座、齒輪箱基座;還有需要直接暴露出面、講究美觀的地方，如位于工作、生活艙室的結(jié)構(gòu)風(fēng)管，或緊鄰噪音大的艙室圍壁，如果天花板需要使用阻尼材料減振降噪，考慮到施工難度，一般都會(huì)考慮使用板材。

3 新型水溶性阻尼涂料

在近期的船舶工程施工過(guò)程中，我們接觸到一種進(jìn)口的新型水溶性阻尼涂料，由碳酸鈣、有機(jī)化合物及其他成分組成的、具有高阻尼性能的水溶性丙烯酸材質(zhì)涂料。施工設(shè)計(jì)涂料厚度為基材厚度的1/2厚左右，最大使用厚度推薦不超過(guò)4mm，4mm以上隨厚度的增加，減振效果的增強(qiáng)就不明顯了。干膜每毫米厚比重為：1KG/m2，即密度：1.0噸/m3;而我國(guó)現(xiàn)在常用阻尼材料的密度為：1.6噸/m3。下面舉例說(shuō)明涂料用量的計(jì)算方法（詳細(xì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1）。

該涂料可直接涂布于發(fā)出或傳遞各種噪音振動(dòng)的物體表面上（碳鋼表面應(yīng)使用底漆以杜絕“閃銹”），形成阻尼減振層，具有良好的減振降噪效果和絕緣特性。在我們通常所接觸到的噪音頻率范圍內(nèi)（100HZ～12kHz），視敷設(shè)所在基材和環(huán)境而定，涂料的降噪范圍為6～20dB。水性阻尼材料還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)是可以直接替換艙壁的面漆，對(duì)艙室進(jìn)行全面噴涂。由于它靈活的施工方法和較輕的密度優(yōu)勢(shì)，應(yīng)該在船舶工程領(lǐng)域內(nèi)有長(zhǎng)足發(fā)展前景，下面較詳細(xì)的來(lái)介紹一下這種新型阻尼涂料的使用方法。

3.1施工工具

主要施工工具如下：

（1）高壓無(wú)氣噴涂機(jī)——通過(guò)空壓機(jī)的輸送的空氣動(dòng)力，高壓無(wú)氣噴涂機(jī)通過(guò)料桶吸取涂料，并通過(guò)高壓軟管將涂料送達(dá)噴槍。

（2）噴槍——用于阻尼涂料噴涂。

（3）攪拌器——用于涂料施工前的攪拌。

（4）噴壺/滾筒漆刷/漆刷——用于狹小區(qū)域的噴涂。

（5）測(cè)厚儀——用于測(cè)量涂層厚度。

（6）空氣溫度、濕度測(cè)量?jī)x——用于測(cè)量環(huán)境空氣溫濕度。

除無(wú)氣噴涂方式外還可以選擇高壓空氣噴槍，另外還需配備攪拌容器、防護(hù)眼鏡、PVC防? 護(hù)手套等通用工具。為施工方便，施工艙室內(nèi)原則上應(yīng)無(wú)安裝設(shè)備，若因特殊情況，則應(yīng)對(duì)已安裝設(shè)備、管路及線纜等部位做好防護(hù)包覆工作。

3.2底材處理

和所有油漆、涂料要求一樣，底材表面應(yīng)保證清潔、無(wú)雜質(zhì)污染?，F(xiàn)在就一般情況下，不同底材遇到不同情況所應(yīng)做出的不同處理方式進(jìn)行介紹。非碳鋼表面（包括鋁質(zhì)、不銹鋼和電鍍表面鋁質(zhì)、不銹鋼和電鍍表面）在使用新型阻尼涂料之前無(wú)需底漆保護(hù)，僅需清潔;一般來(lái)說(shuō)，輕微的酸溶液或洗潔精清洗就足夠了，并確保所有表面在使用阻尼涂料之前都完全干燥。碳鋼表面在噴涂之前應(yīng)使用底漆，這是因?yàn)樗兴苛现苯討?yīng)用在碳鋼表面都會(huì)有“閃銹”產(chǎn)生，而底漆能起到隔離作用，這樣會(huì)杜絕出現(xiàn)“閃銹”;在使用阻尼涂料產(chǎn)品之前應(yīng)保證底漆完全固化。

3.3施工細(xì)則和注意事項(xiàng)

3.3.1施工條件

需噴涂表面要求清潔干燥、無(wú)灰塵、油脂、霉菌、臘等附著物。為使涂料具有更好的附著力，可用弱酸性物質(zhì)處理金屬表面，或表面磨砂處理，用增加粗糙度來(lái)增加涂料的附著力。施工環(huán)境通風(fēng)良好，噴涂溫度一般在：5℃～38℃（攝氏度）之間比較理想。更高的干燥溫度，良好的通風(fēng)條件，較低的相對(duì)濕度，較薄的噴涂厚度都可加速涂料干燥時(shí)間。根據(jù)基材涂覆表面的狀態(tài)，施工設(shè)備可選擇滾筒漆刷、普通漆刷、無(wú)氣噴涂設(shè)備、高壓空氣噴涂設(shè)備或無(wú)氣輔助空氣噴涂設(shè)備。

3.3.2施工方式

（1）滾筒漆刷：僅適用于較薄的涂層施工。

（2）普通漆刷：最簡(jiǎn)單施工方式，但不易掌握涂層厚度，適用于修復(fù)點(diǎn)和小面積涂刷。

（3）噴涂：適用于大面積噴涂施工用，尤其適用于不規(guī)則表面的噴涂，可快速施工并取得均勻的涂裝效果。比較適用于船舶環(huán)境，并且施工面積越大越復(fù)雜其優(yōu)越性越明顯。

3.3.3施工注意細(xì)節(jié)

第一層涂料徹底干燥是決定涂料附著力的關(guān)鍵因素，因此阻尼涂料第一層的噴涂厚度控制在0.4mm以內(nèi);0.4mm涂層的自然干燥時(shí)間約2小時(shí)，涂層需待上一層干透后在進(jìn)行下一層的作業(yè)。產(chǎn)品完全固化需要24小時(shí)，7天后，其阻尼性能才得以全面展開(kāi)。如有下一道工序作業(yè)，需待涂料全面固化后才可以施工。水溶性阻尼涂料的特性與乳膠漆相同，可以采用相同的方法對(duì)待。施工時(shí)可用肥皂溫水清洗錯(cuò)涂的部位，噴嘴等工具零部件不用時(shí)需浸泡在清水里清洗以免涂料干燥后阻塞噴涂設(shè)備的管路，注意工人施工時(shí)需配帶防護(hù)眼鏡和PVC防護(hù)手套等個(gè)人防護(hù)用品。

3.4施工部位推薦

施工部位推薦主要在：動(dòng)力設(shè)備、舵機(jī)、空調(diào)通風(fēng)等大型設(shè)備所在基座和艙室;海浪拍打區(qū)域，如水線上下部分的船體外殼板;主要電子設(shè)備艙室;上層建筑中的重要生活艙室;船體的薄壁結(jié)構(gòu)，如通風(fēng)管道等。

4 結(jié)語(yǔ)

新型阻尼涂料較傳統(tǒng)的阻尼材料相比，具有施工簡(jiǎn)便靈活、重量輕、覆蓋全面等工藝性優(yōu)點(diǎn)，但我們也只是試驗(yàn)性使用在較小范圍內(nèi)，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和效果不足，只是給大家在做減振降噪設(shè)計(jì)時(shí)提供一種新思路。近年來(lái)，隨著對(duì)船舶艙室噪音的重視度加深和我國(guó)化工行業(yè)的發(fā)展，噴涂型的阻尼涂料也逐漸國(guó)產(chǎn)化和多功能綜合統(tǒng)一化，我們有機(jī)會(huì)接觸越來(lái)越多的減振降噪新產(chǎn)品，讓人們?cè)诖瞎ぷ魃钜材苡幸粋€(gè)安靜的環(huán)境成為可能。