船舶的噪声与振动控制

船舶的噪声与振动控制
发表时间：2019-06-21T11:53:56.483Z 来源：《科学与技术》2019年第03期作者：张洪政[导读] 对船舶的噪声与振动控制进行了研究。

南通中远船务工程有限公司江苏省南通市 226001
摘要：船舶运行期间，需要借助于螺旋桨、主机、推进系统等动力机械与风机、泵等辅助机械装置才可产生运行动力正常行驶，但是这些机械工作时发出的噪声及振动较大，船体长时间受到这些装置工作的影响，有着较高的风险发生船体结构破坏问题，而且船员在此种工作环境下工作容易出现身体健康问题，所以船舶噪声和振动控制处理非常重要，本文对船舶的噪声与振动控制进行了研究。

关键词：船舶；噪声；振动控制
1振动源与噪声源分析
船舶结构中的主机、柴油机、主推进及主螺旋桨等装置是造成船舶振动源（噪声源）的主要因素，分析多因素与振动源（噪声源）之间的相关性，发现柴油机、螺旋桨装置为重要的影响因素，其中柴油机运转期间可以为船舶提供运行动力，会产生修复力矩、惯性力等振动（噪声）干扰力，而螺旋桨则可以在工作中产生轴承力、叶频干扰力等影响振动振幅大小的激振力。

分析船舶发出的噪声可知主要包括三类：空气动力、电磁、机械噪声，划分依据为发出噪声的声源，还可以依照船舶上噪声发出的具体位置，将噪声划分为船体振动、结构激振、螺旋桨噪声等多类。

研究船舶振动源、噪声源期间，需要对船舶作以局部结构模态分析，从而可让研究人员充分掌握船舶结构阻尼、振型及频率等参数，进而依据参数明确船舶出现振动及噪声期间，是否同时出现谐振现象，并且通过参数还可以对船舶频率、振型的正确性进行测试，从而可结合多项分析结果来预测船舶振动源位置。

2船舶的噪声与振动控制
2.1流程
分析船舶振动及噪声期间，首先需要对结构振动、声场进行局部分析，内容涉及船舶结构频率、振型，船舶结构敏感点响应值，可选择船舶上的甲板、驾驶室、机舱、控制室以及船员作为重点分析区域与对象，具体分析时需要先明确模型边界，之后对振动源和噪声源参数进行完整收集，从而可以参考参数构建仿真模型、划分网格、荷载施加、提取计算结果等流程的分析。

其次进行结构振动及声场整体分析，即研究人员可以先整理分析局部分析结构，之后便可从整个船舶角度出发，进行整船的声场计算。

同时，在对船舶噪声与振动进行控制分析时，需要加强电子技术使用，并通过对噪声与振动控制电子元件的合理设置，获取相应的信息，进而在计算机三维空间中进行有效分析，为船舶噪声与振动问题的科学控制提供参考信息，优化船舶应用过程中的安全性能。

除此之外，为了实现对船舶低频声能的有效吸收，则需要考虑共振吸声结构的合理设置，进而为船舶性能的不断优化提供支持，增强其噪声与振动控制效果。

2.2船舶海上试验
对于船舶作以海上航行试验，可以具体分析得出船舶噪声及振动运动情况，以便找出可进行噪声振动控制设计的主要方向。

试验期间主要完成两个方面的测试工作，包括船舶局部振动试验、船舱内部室内空气噪声试验，试验期间需要严格依照“DNVRulesforclassificationofships”标准、IMOResolutionA.468XⅡ标准（评价空气噪声）、IS06954标准（评价船体局部振动）进行各个环节的试验；还需要准备精密声级计、动态数据分析仪进行数据分析，辅助试验完成。

试验期间主要分为Transit、DP两种工况，便可得出局部振动数据、船舱内空气噪声参数。

研究期间选择广州市的某一港口停靠船舶为研究对象，将其驶向海上后可开始试验，该艘船长度为150米，型深与型宽分别为13米、25米，结构组成中的螺旋桨、主机、辅机为发出噪声与振动的振动源（噪声源），每个装置的数量分别为2台，试验过程中船舶的吃水深度分别为5.4米（船尾）、5.1米（船首），试验地点选择在甲板上的三个房间、控制室、餐厅。

试验使用的模型为SEA模型，该模型属于当前模拟船舶噪声及振动问题的常用模型，应用时可以借助于边界元分析、有限元方法及统计能量分析三种方法共同进行船舶问题的试验模拟，重点分析输入功率、模态密度及内损耗因子等内容。

同时需要依据试验模型分析船舶载荷，由于模型提供的载荷方法较多，结合本文研究船舶的具体情况，选择定义功率、定义约束法进行分析，借助于以上方法可以对船舶施加载荷，进而通过激励频率的增加，可预测出船舶噪声振动发生情况。

得出试验结果后，分析船体局部振动试验结果可以了解到在不同工况下，在轻微振动区域内进行各个测点的数据测试工作，得出的局部振动参数结果较好，而船舱室内空气噪声，在处于Transit工况下，测得数据相差不大，可显示当前舱内空气噪声的实际数据，分析这些数据表示在该工况下舱内空气噪声较小，在另一个工况下，发现在工况右向状态下，对比不同测试点发出的声音分贝，可知存在部分位置的噪声超过60分贝的情况，主要集中在船舶甲板的房间、餐厅位置，分析这些地方分贝过高的主要原因，可知是由于船舶航行期间，海水流速因素、甲板结构设计因素等所致，因此控制船舶噪声振动期间，可以从水流情况、甲板设计方向作以有效设计，确保后续设计的船舶可以规避相关影响因素的干扰，降低航行期间发出的噪声大小与振动幅度，以此给船舶上的船员构建一个良好的工作环境。

具体设计时可结合目前一些常用的船舶隔噪声、隔振设计方法，在船体结构之上进行地板弹性、壁板三者的连接设计，从而可让船体在工作时对于振动、噪声情况进行合理降低控制，避免振动噪声过大情况出现；还可对导致噪声出现的船舶舱内缝隙与孔洞、隔声材料吸声量差、隔声构件阻尼及质量不达标、隔声构件密封性能不良等影响因素予以综合考量，从而选择质量性能优良的隔声构件进行船体室内装修，便可保证船舶行驶过程中出现的噪声振动较小，除了常规应用的隔声构件外，还可采用减振效果较好的阻尼合金材料制成的腹板材料、附加阻尼材料进行船舶减振设计。

本文研究数据受到一些因素影响（参数测量期间仪器位置移动、材料参数选择不当、模型过于简化、载荷施加误差、未对可能造成船舶噪声与振动的舾装部件进行试验分析等），导致数据存在一定的误差，需要研究人员在后续的海上试验研究中合理规避相关因素，从而保证船舶噪声与振动问题被有效的控制。

3结束语
船舶噪声和振动对于船体结构质量、船员身体健康有着严重的不良影响，由于该问题的发生与船舶结构设计有紧密联系，所以要求设计人员对于船舶发出噪声、振动的具体情况有详细了解，继而可以在后续的船舶设计工作中从噪声与振动发生的原因入手，有效做好船舶结构设计工作，确保优化设计建造而成的船舶能够为我国船舶事业、海洋事业的长远稳健发展提供更多帮助。

参考文献
[1]李克用.船舶的振动与噪音的理论分析[J].黑龙江科技信息,2011(28):59.。