9000m_3耙吸挖泥船全船减振降噪措施简析_李晓燕

第40卷 第3期2011年06月 船海工程SH IP &OCEA N ENG IN EERI NG V ol.40 N o.3Jun.2011收稿日期:2011-05-09修回日期:2011-05-13作者简介:李晓燕(1976-),女,工程师。

研究方向:船舶监造E -mail:jiny an77@DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2011.03.0059000m 3耙吸挖泥船全船减振降噪措施简析李晓燕1,林植鑫1,陈森利2(1.中交广州航道局有限公司,广州510000;2.浙江省台州市港航管理局,浙江台州318010)摘 要:针对耙吸挖泥船的振动和噪声危害问题,介绍9000m 3耙吸挖泥船采取的减振降噪措施。

主要包括船体线型的改进,机电设备的减振降噪措施以及避免共振所采取的提高结构刚度的措施等。

关键词:振动;减振;激振力中图分类号:U 674.31 文献标志码:A 文章编号:1671-7953(2011)03-0018-049000m 3耙吸挖泥船主要用于海湾、河口的航道疏浚作业,因此其施工地点大多水位较浅,施工过程中船艉处较易形成严重的涡流,影响螺旋桨桨效,增加船艉振动。

耙吸挖泥船船体结构与一般的货船不同,在泥舱位置有大开口,在舱底有大开口泥门。

挖泥船上的泥泵是特有的疏浚设备,在疏浚过程中由于泥浆浓度的变化,引起泥泵负荷变化,产生不规则的振动,是挖泥船的另一主要振源。

1 针对船型的改进1.1 艏部线型改进针对9000m 3耙吸挖泥船线型的研究主要集中在船舶的艏部和艉部,着重对艏部线型和附体进行分析改进,没有采用折角线型,而采用了流线型船体(圆舭)加球艏的形式,艏部型线见图1。

图1 艏部型线这种形式的线型可减少兴波阻力,增强快速性,同时还能减小纵摇和减少艏部抨击。

1.2 艉部线型改进螺旋桨激起脉动水压力是肥大型船及海上船舶船体艉部振动的主要激振源。

作用于螺旋桨的不均匀进流是导致振动和激起螺旋桨噪声的主要原因,而船舶艉部线型对伴流的形成又有很大影响[1]。

所以在设计艉部型线时,除满足快速性要求外,还应考虑减振的要求。

1)尾部线型的改良。

该船是双桨、双机复合驱动、带导流鳍钢质焊接流线型船体,中间加装起导流作用的呆木,以减小船舶横摇,使螺旋桨的来流和去流畅顺,避免涡流的形成,使伴流尽可能均匀。

2)在螺旋桨外面安装导流管。

导流管的安装不仅可提高螺旋桨的效率,而且可减小斜流的影响,同时使导流管上下来流趋于均匀,平稳伴流分布使螺旋桨的一大部分负荷可以转移到导流管上,减小了螺旋桨产生的表面力和轴承负荷,避免189000m 3耙吸挖泥船全船减振降噪措施简析)))李晓燕,林植鑫,陈森利伴流因同向分布的不均匀性引起的激振力,大大减少螺旋桨对船体振动的影响。

图2 艉部附体2 机舱设备的减振降噪措施挖泥船上机器设备很多,机舱中的主机、辅机和减速齿轮箱等机器设备在运转时都可能会引起船体及其局部结构的振动,不可避免地会产生振动与噪声,而噪声会以结构噪声和空气噪声两种形式存在。

结合振动和噪声特点采取如下减振降噪措施。

2.1 增加机座尺寸,提高机座刚性柴油机属往复式机械,工作时会产生周期干扰力,当机器与结构刚性连接安装时,影响更甚[2]。

提高机座的刚性,可有效降低由机器传递的振动。

从理论上讲,当机座的刚度足够大时,可使机座的振动趋于零,增加机座尺寸可降低振动的振幅。

从机舱布置的需要来说,机座的尺寸不可能无限增大,所以要在有限大的机座结构上,尽量提高其结构刚性。

该船主机机座、推进齿轮箱机座、主发电机机座连成一体,有效地提高了机座的结构刚性。

2.2 使用浇注式环氧树脂主机垫块选用韩国杜乐信DLRASIN 公司提供的环氧树脂,根据主机安装工艺要求,在主机轴系校中结束、主机位置确定、发电机组及推进齿轮箱定位后,再浇注主机、推进齿轮箱和主轴带发电机组的垫块。

按图纸要求环氧垫块理论厚度均为45mm,对各设备机座位置进行包角处理,包角厚度约为10mm 。

环氧树脂垫块的优势体现在可现场浇注,一次成形,施工周期短,并有隔热、隔振、抗压和耐腐蚀的特征[3]。

该船主机采用浇注式环氧树脂垫块进行安装。

2.3 进排气管道的消声进排气、通风管道的噪声也是机舱噪声之一,排气管采用绕性悬浮安装,并安装排气消声器,达到降低噪声的目的[4]。

2.4 针对泥泵的减振措施泥浆浓度的变化会引起泥泵的不规则振动,使泥泵成为耙吸挖泥船的主要振源之一。

首先,加强泥泵底座的结构强度是减小振动传递的主要途径之一,提高船上两个泥泵基座的面板及腹板钢板厚度,保证其结构强度,并在相应的双层底处进行支撑加强。

其次,因为泥泵的排出口是振动的主要部位,为了减小该处的振动传递,在排出口采用长度达800mm 的橡胶管连接,极大地降低了排出口处的振动传递,取到减振的良好效果。

主机、推进齿轮箱、主发电机一体化基座见图3。

图3 主机、推进齿轮箱、主发电机一体化基座3 提高船体结构刚度避免共振3.1 船体外板加厚在船体结构形式既定的情况下,为提高船舶总的结构刚度,全船范围船底板加厚2m m,泥舱、机舱和泵舱的外板及舭部板加厚2m m,以提高船体总纵强度;对于局部刚度,采取加大结构尺寸规格的办法来提高其刚度,在高压冲水泵舱、艏19第3期船海工程第40卷侧推舱和艏尖舱区域的主甲板、耙头下的主甲板等部位均加厚2mm。

3.2泥舱结构加强耙吸挖泥船在泥舱位置有大开口,在舱底有大开口泥门,当装满泥沙来到卸泥区卸泥时,突然的载荷变化对船体结构有相当大的考验。

考虑到耙吸挖泥船船体结构的特殊性,按规范规定有泥舱区域的挖泥船船底板厚度应增厚15%,在满足规范的前提下,结合挖泥船的实际情况,抽舱隧道侧板、底板加厚15mm,在泥舱艏、艉端隔舱板、泥舱下部纵壁板、中央三角舱等部位的板材均增厚3mm,在泥舱顶围板、泥舱上部纵壁板、泥舱全长范围的舷侧顶列板均加厚2m m,有效地保证了泥舱部位的结构强度。

该船船底板上设双列圆形泥门开孔,共有18个泥门,每个开口直径达4.13m,泥门的开孔也大大削弱了泥舱段的结构强度,为了弥补开口的强度损失,必须加强泥门周围强度。

泥门四周采用箱形结构、结构外面用泥门包板的形式进行结构加强,效果很好。

3.3泥舱围板高强度钢的应用耙吸挖泥船泥舱部位的泥舱、泥门大开口是耙吸船独有的特征结构。

船主甲板在整个泥舱区设有大开口,泥舱甲板高出主甲板4m,横剖面的中和轴偏下,泥舱甲板处的剖面模数最小,使得剖面模数损失较大,也使得泥舱处结构强度减弱,容易传递振动。

由于该船挖泥干舷吃水时的中垂弯矩很大,为了满足总纵强度的基本要求并严格控制泥舱段的重量,在泥舱围板结构采用H36的高强度钢,提高泥舱围板处的结构强度。

4居住舱室减噪措施和上层建筑结构设计的改进居住舱室是船员休息的场所,为了船员的工作效率和身体健康,应尽量提供舒适的环境。

居住舱室内部采用浮式隔音地板;并对所有暴露在外的钢制外墙做隔音处理;护墙板、隔墙板和天花板均由隔音板制成,并采用非接触式安装;在需要减振降噪的部位增加浮动耐火甲板敷料。

上层建筑因为设计跨距长,原设计对大面积的罗经甲板设置的加强桁材不够,造成局部面积刚度不够,很容易产生共振。

因此应减少强迫振动的振幅,补偿所损失的刚度。

9000m3耙吸船在罗经甲板下增加了板格密度,另外在长跨度板材上用支柱支撑,从而形成刚性框架,使上层建筑的板格、纵横构件以及罗经甲板板架本身的固有频率大大提高,很好的解决了共振问题。

罗经甲板结构加强见图4。

图4罗经甲板结构5结论9000m3耙吸挖泥船在采取上述措施后,全船的减振降噪效果明显。

与其他耙吸挖泥船相比,该船振动轻微,舒适性好。

改善了船员的工作和生活环境,船员普遍反映良好。

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分析其原因,发现经过对比,在将螺旋桨套装到艉轴锥体上时,因人力大小和用力方式不同,以及液压螺母人力旋紧时的用力大小等原因,数据就会不同,但是,只要是在低轴向推力和小干装配压入距离情况下,压入距离和轴向推力的线性关系就保持得较好;否则,系数k,即直线斜率变化就大。

综合对比数据,特别是船2的数据,如果将干装配压入距离控制在总压入距离的10%以内,此段距离内轴向推力变化均匀,保持了较好的线性关系,再继续加大干装配压入距离,轴向推力变化逐渐加剧,甚至在压入后,想通过径向加压拆卸螺旋桨都很困难。

3结论通过理论基础分析,及对比实船装配实验分析得知,在高速船螺旋桨无键联接液压装配中,干装配压入距离推荐值比文献[3]中可供参考的初时预紧力推荐值更具有指导意义。

实践证明,干装配时应尽量控制在低轴向推力阶段,并将干装配压入距离控制在计算压入距离的10%左右,最好控制在10%以内,这样确定的初始压入距离就相对准确,从而能保证高速船螺旋桨无键联接液压装配的质量。

参考文献[1]高永平,陈廷明,王贵柔.无键液压装配技术在螺旋桨与艉轴安装上的应用[J].中国修船,2005(1):11-12.[2]谭祖胜.高速船推进轴系回旋振动影响因素及特点探析[J].船舶工程,1999(3):32-34.[3]黄西玲,罗斌,闫崇达.螺旋桨与艉轴无键液压装配技术与实践[J].船舶工程,2004,26(1):68-69. [4]陆俊岫,吴庭笙,魏承楣.船舶建造质量检验[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2004.[5]中华人民共和国船舶行业标准.CB/T3607-93.螺旋桨及艉轴安装质量要求[S].中国船舶工业总公司发布,1993-11-08.A nalysis of K eyless Propeller Installation by H ydraulic M ethodon H igh Speed ShipHUANG Guo-liang1,TAN Zu-sheng2,3(1CN OO C Energ y T echnolog y and Ser vices Lt d.,O PSC,T ianjin300452,China;2K ey L aborato ry of H ig h Speed Ship Eng ineering(W uhan U niver sity o f T echnolog y),M inist ry of Educatio n,Wuhan430063,China;3Wuhan Nanhua H ig h-Speed Ship Eng ineering Co.,L td,Wuhan430064,China)Abstract:Because of the lack of standar d fo r key less propeller installat ion by hy dr aulic method on hig h speed ship, based o n t he st andard and pro cedure suitable for larg e ship,the principle of keyless propeller installatio n by hydraulic met ho d o n hig h speed ship was analyzed.Co mbining with actual installatio n on bo ard,the techno lo gical par ameter for key less pr opeller installatio n by hy draulic method on hig h speed ship was prov ided.Key words:high speed ship;pr opeller;key less installation;hy dr aulic installatio n(上接第20页)On Reducing Vibration and Low ing Noise of9000m3T railing Suction Hopper DredgerLI Xiao-yan1,LIN Zh-i xin1,CHEN Sen-li2(1CCCC G uang zhou Dr edg ing Co.Ltd.,Guangzhou510221,China;2Zhejiang T aizhou Por t and Shipping A dminist ratio n Bureau,T aizhou Zhejiang318010,China) Abstract:A iming at the problems of v ibrations and noises,the main measures of reducing vibr ation and lo wing no ise of the9000m3trailing suction hopper dredger,including the impr ov ing o f hull line,the reducing v ibratio n and lo wing no ise of the machine equipment,and impr ov ing stiffness o f hull str ucture.Key words:vibrat ion;r educing v ibratio n;ex citing fo rce23。