減振降噪技術(shù)在高速船舶上的應(yīng)用

謝光能

摘? ? 要：目前高速船的應(yīng)用越來越廣泛，高速船的舒適性在業(yè)界越來越關(guān)注，減振降噪技術(shù)應(yīng)用空間也越來越大。本文基于高速船的特點，對減振降噪技術(shù)的分類、發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀作了簡單介紹，同時歸納了典型的應(yīng)用案例。

關(guān)鍵詞：減振降噪;隔音;高速船

中圖分類號：U667.7? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract：? At present， the application of high-speed vessel is more and more extensive. The comfort of high-speed vessel is concerned in shipbuilding industry. Based on the characteristics of high-speed vessel， this paper briefly introduces the classification， development and application status of vibration and noise reduction technology， and summarizes typical application cases.

Key words： Vibration and Noise Reduction; Sound proofing; High-Speed Vessel;

1? ?引言

隨著人民生活水平的逐步提高，高速船的應(yīng)用越來越廣泛，特別是近年來珠三角地區(qū)全鋁合金高速客船的廣泛應(yīng)用，極大地提高了水運市場的效率與活力。根據(jù)船舶設(shè)計理論可知，高速船追求輕量化設(shè)計，其結(jié)構(gòu)一般不會有太多的富余，加上高速船本身配備的高轉(zhuǎn)速大功率主機，振動和噪聲問題自然就容易暴露[1]。在高速船應(yīng)用的早期，人們還沒有特別在意船的結(jié)構(gòu)振動和噪聲問題，但隨著生活質(zhì)量的提高，這些問題逐步引起乘客、船員和客運企業(yè)的重視，特別是對高速客船的乘坐環(huán)境提出了更為嚴(yán)格的要求。因此，如何在高速船上均衡第應(yīng)用減振降噪技術(shù)正成為造船公司關(guān)注的熱點。

2? ?高速船減振降噪技術(shù)

高速船的噪聲源一般分為三類：機械噪聲、推進(jìn)器噪聲、水（氣）動力噪聲。

（1）機械噪聲：主要有主機、輔機、風(fēng)機、泵、空調(diào)機組及其相關(guān)部件運行時產(chǎn)生的噪聲;

（2）推進(jìn)器噪聲：主要是噴水推進(jìn)器流道內(nèi)的高速水流聲和螺旋槳空泡噪聲、諧鳴聲;

（3）水動力噪聲：主要是高速水流不規(guī)則起伏時，作用于船體所產(chǎn)生的拍擊振動噪聲[2];

（4）氣動力噪聲：航速30 kn及以上的高速船，由于其上層建筑的結(jié)構(gòu)外形原因，高速前行時會自然產(chǎn)生類似尖叫的風(fēng)鳴音。

減振降噪技術(shù)的核心：首先是識別振動源和噪聲源;然后是研究其產(chǎn)生原因以及特性;再從船舶艙室的總體布置、結(jié)構(gòu)設(shè)計著手，分別針對源頭、傳播途徑和終端采取相應(yīng)的控制措施。

聲音來源于振動，要消除噪音在于消除振動。但振動往往無法達(dá)到完全消除的效果，故隔音降噪工程一般是從減少振動開始，結(jié)合隔音、吸音技術(shù)，通過三方面綜合作用來實現(xiàn)。

2.1? 阻尼材料

阻尼材料能有效控制結(jié)構(gòu)振動和噪聲，其原理是利用材料本身的粘彈特性，將振動引起的機械能轉(zhuǎn)化為熱能，逐漸散失在空氣中，達(dá)到減振降噪的目的。

阻尼材料在機器處所和艙室均可使用，通過刮涂、噴涂的施工方法，將材料敷設(shè)在船體結(jié)構(gòu)表面，改變結(jié)構(gòu)的固有頻率、減少結(jié)構(gòu)的吻合和共振效應(yīng)，達(dá)到較好的減振降噪效果。

船用阻尼材料主要有片狀型材、阻尼鋼板和涂料三種類型[3]：

（1）片狀型材：目前已經(jīng)很少使用，原因是其對底材的處理工藝較為復(fù)雜，若遇上形式復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和曲度較大的部位，往往難以施工。

（2）阻尼鋼板：是近年來的主要使用類型。阻尼鋼板為復(fù)合型材料，由一層粘彈性材料和一定厚度的間斷小片鋼板（或鋁板）敷在船體板內(nèi)表面，形成金屬-阻尼-金屬結(jié)構(gòu)，阻尼效果好。額外敷設(shè)的鋼板（或鋁板）厚度，需要通過模擬計算或使用經(jīng)驗來選定。其缺點是需要額外增加鋼板（或鋁板），導(dǎo)致減振方案的整體重量較大，影響高速船航速性能，使用前要考慮整船的航速性能儲備。

（3）阻尼涂料：是近來年使用較多的一種新型阻尼材料，其材料本身制造工藝簡單，現(xiàn)場施工作業(yè)方便， 減振降噪性能優(yōu)秀。該材料只需在基體的表面上噴涂、滾刷或抹涂，干燥后即可形成抗紫外線、防水、不易開裂及可燃性極低的固化層，能有效地吸收和消散振動能量，從而達(dá)到減振的目的。阻尼涂料無需金屬板配合使用，整體方案重量輕，非常適合高速船。

2.2? 隔振技術(shù)

隔振技術(shù)，是指在振源與其他設(shè)備或結(jié)構(gòu)設(shè)施之間安裝帶有一定彈性的裝置或組合材料，使得兩者之間的連接由剛性轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥裕瑥亩韪艋驕p少振動傳遞，達(dá)到減振降噪的目的。對于高速船而言，振動源主要有主機、發(fā)電機組、空調(diào)壓縮機組、進(jìn)排氣風(fēng)機和管系等。

2.3? 隔音技術(shù)

隔音是指采取一定的措施，把噪音隔絕在其傳播途中。當(dāng)聲波遇到勻質(zhì)障礙物（如裝飾板、橡膠板、結(jié)構(gòu)板等）時，由于材料阻抗特性發(fā)生變化，一部分被障礙物吸收，大部分聲音被障礙物反射回去，最終只有一小部分聲音能透過障礙物輻射到另一空間去。隔音技術(shù)在高速船降噪方案當(dāng)中發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用。