船舶輪機振動噪聲控制研究

呂建華

摘 要：船舶輪機產生的振動噪聲對環(huán)境產生了一定的影響，其產生的振動噪聲在一定程度上破壞了生態(tài)環(huán)境。為了加強船舶輪機振動噪聲的控制和維護生態(tài)環(huán)境，就需要采取一些列的隔振降噪措施，本文根據船舶輪機的實際情況，闡述了一系列隔振降噪的方法。

關鍵詞：船舶輪機；振動噪聲；控制

一、我國船舶隔振現(xiàn)狀

自改革開放以后，隨著我國社會的的進步和科技的不斷發(fā)展，國內開始大力投入對先進設備的研究，也使得我國的船舶輪機振動噪聲控制，在這段時間得到了快速的發(fā)展。對于船舶輪機振動噪聲控制的發(fā)展主要從以下幾個方面體現(xiàn)：其一概念的更新，國內對于船舶振動噪聲控制開始重視，已經將船舶輪機振動噪聲的情況和船舶性能掛鉤，是決定船舶優(yōu)劣的關鍵，在國內業(yè)內已經達成共識；其二船舶制造公司的決策層領導，開始對船舶輪機振動噪聲的控制加以重視，各個領導階層開始狠抓船舶輪機的振動噪聲情況，而且國內也加大了船舶輪機隔振降噪技術的研究，每個五年計劃都將船舶輪機隔振降噪技術的研究列入其中；其三船舶輪機隔振降噪技術的研究隊伍不斷壯大，如今國內許多高校都設置了振動沖擊噪聲專業(yè)，各個研究院也開始對船舶隔振降噪技術進行研究；其四各種新型材料的出現(xiàn)，加快了船舶輪機隔振降噪技術的發(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，為船舶輪機隔振降噪技術的研究提供了強大的物質基礎。

二、船舶輪機振動噪聲原因分析

船舶輪機振動噪聲比較復雜，對于船舶輪機振動噪聲的控制，需要進行系統(tǒng)性的控制。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。常見的船舶輪機振動噪聲產生的原因如下：首先是船舶輪機設計沒到位，船舶輪機聲學設計沒有達到平衡標準，由于聲學設計的不合理導致船舶輪機振動噪聲的產生；其次設備出現(xiàn)問題，如果船舶輪機的內機械設備安裝不合理和不科學，內機械出現(xiàn)松動狀況，那么內機械設備在運行的時候就會和其他部件產生摩擦以及內機械本身會產生振動，導致出現(xiàn)較大的振動噪聲；最后輪機內相關應用元件本身還存在一定的問題，輪機內相關應用元件自身潛藏著很大的振動噪聲污染，使得船舶輪機在運行的過程中會產生很大的噪聲污染，形成較大的污染風險，加大了輪機振動噪聲控制的難度。

三、各種隔振降噪技術在船舶輪機中的應用

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

（一）常見的隔振方法

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新的隔振降噪技術，我國是上個世紀90年代開始對減振浮筏裝置進行研究的。所謂的浮筏裝置實質是將多臺設備共同安置在一個公共的中間質量上。由于船舶輪機的機械設備比較多，加上船舶艙室空間比較有限，這對隔振裝置的重量和大小，都是一個考驗，為了滿足要求，筏架大多為金屬構成。和雙層隔膜相比，減震浮筏裝置的最大優(yōu)勢就是能夠安裝多臺頻率不同和擾動力不同的設備，而雙層隔膜只能夠安裝一臺機械設備，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隔振，中低速柴泊機，特別是船用主機的隔振，對彈性支撐有一定的要求，要求其固有頻率較低，這對技術設計來說是有很大難度的，如果在惡劣的海域環(huán)境下，采用主機隔振船舶的穩(wěn)定性是得不到保證的，由于技術難度較大，這個問題較長時間沒有得到解決。上個世紀80年代，國外開始對這個問題進行研究，已經對一些客輪進行了改裝，對中速大功率主機采用隔振裝置。根據國外的主機隔振技術研究，國內對于隔振技術的研究主要有一下幾點：首先是采用柴油機電力推動裝置和可調螺距槳，使得主機的運轉保持一定的速度或者速度在小范圍內變動，避免惰速時固有頻率低的情況發(fā)生；其次采用現(xiàn)場平衡技術，避免不平衡傾覆力矩的情況出現(xiàn)，此外還避免惰速運轉時候，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，根據目前船舶輪機隔振降噪技術來看，空氣彈簧已經開始應用于船舶輪機的低頻隔振。空氣彈簧隔振裝置有很多優(yōu)勢，主要有頻率低和動態(tài)定位以及承載力大的特點。目前空氣彈簧隔振裝置在船舶輪機低頻隔振中，主要應用于輔機和發(fā)電機組以及艙室、浮動地板和電子通訊設備。

（二）船舶輪機內器械設備管道隔振

對于船舶輪機產生的振動噪聲，有時候會通過管道傳遞給相鄰的船艙，從而形成結構噪聲，為了避免和減小振動噪聲的傳播，需要進行管道隔振。振動噪聲主要是通過柴油機的進排氣管和通風空調以及各種水泵等等傳遞的。因此為了消除這些振動噪聲，就需要采取相應的措施，常使用的方法是在設備的進出口，根據壓力和溫度等等參數(shù)，采用相應的金屬波紋管和橡皮管，從而達到隔離振動的效果。對于管道的支撐一般采用彈性支撐，消除艙壁的振動噪聲的傳遞。考慮到沖擊隔離，這些大型設備采用彈性裝置以后，機械設備能夠實現(xiàn)大位移抗沖擊。有資料顯示采用彈性支撐設備以后，管道的最大位移值可達到50毫米以上。由此可見彈性支撐系統(tǒng)無論是在管道隔振中，還是船舶輪機抗沖擊中都起到了很大的作用。目前國內開始對管道隔振進行研究，而且也以收到一定的成效，比如管道減振原件的開發(fā)，減振原件的種類很多，比如多球體橡膠性接頭和減振閥門還有阻尼彈性吊架等等。此外國內也開始對管道系統(tǒng)振動噪聲機理進行研究，大型船舶輪機研究室也籌建成功。

（三）船舶輪機噪聲控制方法

首先是隔聲技術和隔聲罩，對于隔聲技術是船舶輪機噪聲控制中，常采用的一種技術，在船舶上對于隔聲技術最常用的就是局部隔聲集控室，和浮動地板相配合以后，可以使得隔離聲音的范圍達到30dB左右，根據船舶的自身條件，隔聲罩也根據實際情況選定，隔聲罩的類型有全隔聲罩和半隔聲罩以及局部隔聲罩。

其次阻尼降噪，為了能夠控制振動能量的傳遞，減少振動噪聲的傳出，形成噪聲污染，和控制結構的聲輻射，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能量傳遞和結構的聲輻射問題，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，近年來船舶輪機設備上使用的消聲器的種類比較繁多，比如管道消聲器和通風口消聲器以及排氣管消聲器還有電視機消聲器都開始在船舶輪機設備上使用。對于船舶輪機來說，柴油機產生的噪聲是船舶輪機主要的噪聲來源，柴油機產生噪聲的主要來源是排氣噪聲，因此想要解決柴油機產生的噪聲，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。設計人員再設計的時候要同時兼顧大的消聲量和小的阻力損失，這對設計人員來說難度比較大。目前柴油機排氣消聲器的研究仍然處于研究和探索中。

四、結語

船舶輪機振動噪聲控制，對于船舶來說是一件比較重要的工作。良好的輪機振動噪聲的控制能夠提高船舶環(huán)境的質量，此外還能夠提高船舶輪機的效能，使得船舶輪機噪聲的控制滿足人們的要求。船舶輪機振動噪聲的控制，不僅僅為船上的人員提供很好的環(huán)境，還能夠減少周圍的環(huán)境的污染，滿足生態(tài)發(fā)展的要求。在今后的船舶輪機的研究中，要加大船舶輪機隔振降噪技術的研究力度。

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