新型阻尼材料在船舶上的運用

劉鐫 楊春

摘 要：考慮到艙室噪音對船舶性能的重要性，結合現在國內船舶建造的實際情況，從生產實際運用出發，給船舶減振降噪方案提供可參考的經驗方法。

關鍵詞：艙室噪音;減振降噪;阻尼材料;施工工藝

中圖分類號：U668.1? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）11-0104-02

1 前言

船舶艙室噪音主要有兩個來源，一是外部水流與船舶之間互動而產生的拍打沖擊聲，二是在航行過程中，主輔機、各種泵機和空調通風系統等機械的運轉和各類管道風流、水流的動力沖擊產生振動、噪聲，而這些振動能量又可通過船體結構向四周傳遞擴散，噪音和振動相輔相成，減振降噪為一體，從船舶的總體設計布局開始，到機械的選擇及機器處所的屏蔽、居住處所噪音的控制等方法措施，減振降噪是每條船設計的一個課題。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，它具有簡單靈活的施工方法和優良的降噪效果。

2 阻尼降噪背景介紹

阻尼就是使自由振動衰減的各種摩擦和其他阻礙作用，是使振動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消耗機械振動能量的能力，在材料學中直接名稱為內耗，是指物體在振動時，材料的結構晶體由相互錯動摩擦等內部原因引起的振動能量損耗的現象。因此用增大材料阻尼來控制振動，使振動能量被轉化損耗從而降低噪音，已是當今船舶降噪行之有效的一項技術措施。船舶結構的主體材料通常為各類金屬，而金屬材料的阻尼很小，敷設阻尼材料可以增大其阻尼。

目前在我國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年代初開始用于船上的一種能夠有效地降低結構振動和噪聲的特種涂料。該涂料采用約束阻尼復合型結構，底層的阻尼層為雙組份無溶劑聚氨酯涂料，上面的約束層材料為雙組份無溶劑環氧樹脂涂料，均可在常溫下固化成型。該涂料的主要優點：附著力好，且耐介質性好，況且容易重復施工，易于修補。在船上實用時間長，船廠施工經驗豐富，阻尼涂料在減振降噪材料中屬于經濟實惠型，況且對船體曲面施工有相對的優勢。但由于涂料粘稠，人工刮涂不易，需消耗較大的人工量，對施工環境要求較高;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的圍壁板或通風管道上，或人員不常到達、較隱蔽的地方。

阻尼板是為了優化涂料的施工難度而研發出來的粘彈性阻尼橡膠板材，其尺寸大小及厚度可以根據需求定制，根據使用經驗，平板大小通常為500X500（mm），方便搬運和施工。它的最大優點就是簡化了施工程序和難度，只需將阻尼板用專用膠水粘貼在對應的基材上即可。阻尼板使用簡便快捷、減少現場施工工作量及施工難度，對施工環境要求相對簡單，施工質量穩定，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、生活艙室的結構風管，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程中，我們接觸到一種進口的新型水溶性阻尼涂料，由碳酸鈣、有機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涂料。施工設計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4mm，4mm以上隨厚度的增加，減振效果的增強就不明顯了。干膜每毫米厚比重為：1KG/m2，即密度：1.0噸/m3;而我國現在常用阻尼材料的密度為：1.6噸/m3。下面舉例說明涂料用量的計算方法（詳細數據見表1）。

該涂料可直接涂布于發出或傳遞各種噪音振動的物體表面上（碳鋼表面應使用底漆以杜絕“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（100HZ～12kHz），視敷設所在基材和環境而定，涂料的降噪范圍為6～20dB。水性阻尼材料還有一個優勢是可以直接替換艙壁的面漆，對艙室進行全面噴涂。由于它靈活的施工方法和較輕的密度優勢，應該在船舶工程領域內有長足發展前景，下面較詳細的來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）高壓無氣噴涂機——通過空壓機的輸送的空氣動力，高壓無氣噴涂機通過料桶吸取涂料，并通過高壓軟管將涂料送達噴槍。

（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——用于狹小區域的噴涂。

（5）測厚儀——用于測量涂層厚度。

（6）空氣溫度、濕度測量儀——用于測量環境空氣溫濕度。

除無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、防護眼鏡、PVC防? 護手套等通用工具。為施工方便，施工艙室內原則上應無安裝設備，若因特殊情況，則應對已安裝設備、管路及線纜等部位做好防護包覆工作。

3.2底材處理

和所有油漆、涂料要求一樣，底材表面應保證清潔、無雜質污染。現在就一般情況下，不同底材遇到不同情況所應做出的不同處理方式進行介紹。非碳鋼表面（包括鋁質、不銹鋼和電鍍表面鋁質、不銹鋼和電鍍表面）在使用新型阻尼涂料之前無需底漆保護，僅需清潔;一般來說，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使用底漆，這是因為所有水基涂料直接應用在碳鋼表面都會有“閃銹”產生，而底漆能起到隔離作用，這樣會杜絕出現“閃銹”;在使用阻尼涂料產品之前應保證底漆完全固化。

3.3施工細則和注意事項

3.3.1施工條件

需噴涂表面要求清潔干燥、無灰塵、油脂、霉菌、臘等附著物。為使涂料具有更好的附著力，可用弱酸性物質處理金屬表面，或表面磨砂處理，用增加粗糙度來增加涂料的附著力。施工環境通風良好，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，良好的通風條件，較低的相對濕度，較薄的噴涂厚度都可加速涂料干燥時間。根據基材涂覆表面的狀態，施工設備可選擇滾筒漆刷、普通漆刷、無氣噴涂設備、高壓空氣噴涂設備或無氣輔助空氣噴涂設備。

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：最簡單施工方式，但不易掌握涂層厚度，適用于修復點和小面積涂刷。

（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。比較適用于船舶環境，并且施工面積越大越復雜其優越性越明顯。

3.3.3施工注意細節

第一層涂料徹底干燥是決定涂料附著力的關鍵因素，因此阻尼涂料第一層的噴涂厚度控制在0.4mm以內;0.4mm涂層的自然干燥時間約2小時，涂層需待上一層干透后在進行下一層的作業。產品完全固化需要24小時，7天后，其阻尼性能才得以全面展開。如有下一道工序作業，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待。施工時可用肥皂溫水清洗錯涂的部位，噴嘴等工具零部件不用時需浸泡在清水里清洗以免涂料干燥后阻塞噴涂設備的管路，注意工人施工時需配帶防護眼鏡和PVC防護手套等個人防護用品。

3.4施工部位推薦

施工部位推薦主要在：動力設備、舵機、空調通風等大型設備所在基座和艙室;海浪拍打區域，如水線上下部分的船體外殼板;主要電子設備艙室;上層建筑中的重要生活艙室;船體的薄壁結構，如通風管道等。

4 結語

新型阻尼涂料較傳統的阻尼材料相比，具有施工簡便靈活、重量輕、覆蓋全面等工藝性優點，但我們也只是試驗性使用在較小范圍內，實際經驗和效果不足，只是給大家在做減振降噪設計時提供一種新思路。近年來，隨著對船舶艙室噪音的重視度加深和我國化工行業的發展，噴涂型的阻尼涂料也逐漸國產化和多功能綜合統一化，我們有機會接觸越來越多的減振降噪新產品，讓人們在船上工作生活也能有一個安靜的環境成為可能。