舰艇建造阶段的减振降噪工艺技术

石 勇，张海宽，刘 宇，王天潇

(海军驻渤船重工军代表室，辽宁葫芦岛 125004)

舰艇建造阶段的减振降噪工艺技术

石 勇，张海宽，刘 宇，王天潇

(海军驻渤船重工军代表室，辽宁葫芦岛 125004)

通过对舰艇建造阶段影响减振降噪的主要因素分析，提出减振降噪控制的主要工艺技术措施，指导造船厂开展减振降噪工艺设计、施工及检查工作。

舰艇;减振降噪;建造;工艺

0 引言

减振降噪作为舰艇的重要性能指标之一，在研制的各个阶段都有不同的任务。在设计阶段开展最新声隐身技术措施的使用、论证和评估;在生产建造阶段要保证设计的声隐身措施上艇和落实;在试验试航阶段进行声学测试和指标考核;服役阶段主要进行低噪声使用和维护保养。其中低噪声建造是实现声隐身的关键环节，建造工艺对声隐身性能的影响也不容忽视［1－2］。

本文主要通过对建造阶段影响减振降噪的主要因素分析，提出减振降噪控制的主要工艺技术措施，指导造船厂开展减振降噪工艺设计、施工及质量检查工作。

1 建造阶段影响减振降噪的主要因素分析

按声源来分类，舰艇的噪声可分为水动力噪声、结构噪声和机械振动噪声，对于不同类型的噪声源，影响因素也是不同的，下面分别进行分析。

1.1 水动力噪声的影响因素

影响水动力噪声的主要因素是指舰艇外部直接与海水接触的螺旋桨、外壳、舵翼和其他突出物的流线外型和表面粗糙度，以及受水流冲击时外表面舾装件的紧固程度等。对应到建造阶段，一般包括以下工艺因素：螺旋桨的加工精度，壳板放样和号料的精度控制，壳板、附件及突出物的流线型控制，壳板特别是焊缝部位的粗糙度控制和舷外舾装件的安装固定等。

水动力噪声是舰艇在高速航行时的主要噪声源，随着航速增加水动力噪声所占比重会增大，所以必须高度重视水动力影响因素的控制。

1.2 结构噪声的影响因素

振源激励船体结构产生噪声并在结构中传播，称为结构噪声，它最终向海水中传播形成辐射噪声。在设计过程中，主要通过对结构的刚度、阻抗、阻尼和固有频率等的控制，使结构的阻抗特性与振源的振动特性匹配，并使噪声在结构中传播时被衰弱。材料的刚度、密度，装配精度和焊接的质量都是影响结构噪声的主要因素。另外，阻尼材料的敷设质量也影响结构噪声的传递。在建造过程中，要落实设计要求，严格控制材料检验、结构下料、制作、焊接和阻尼敷设等工序。

1.3 机械噪声的影响因素

机械噪声是由设备或系统的运行而引起的，它是舰艇的主要噪声源。由于涉及的设备、系统多，范围广，所以控制工艺复杂，是减振降噪施工控制的重点和难点。

机械噪声的影响因素可分为设备本身的安装、减振装置的安装、系统管路的安装、管路附件的安装以及设备间相互作用的影响等5个方面。设备自身的安装要素包括设备的定位精度、安装垂直度等，有的设备由几个部分组成，各部分之间由轴系连接，这时轴系的对中精度是影响设备振动的关键因素，提高设备的安装质量，可以从源头上降低振动噪声水平。

减振装置是减振降噪控制最有效的手段，它设置在振动的传递路径上，起到阻隔振动传递、削减振动能量的作用。减振装置的安装质量直接影响其效能的发挥，主要包括减振器变形量、限位器间隙的控制等。

系统管路及附件的安装主要影响管路中介质的流噪声和振动通过管路向外的传递。影响因素包括系统管路走向、固定支撑的位置和数量、阀门等附件的选择等。

另外，设备与管路安装的相互影响也不容忽视。一般在设备安装后才进行管路的安装连接，管路的重量、管口法兰与设备法兰的位置偏差，使得管路对设备产生拉动，从而改变了设备的安装状态，破坏原有减振降噪安装条件，也是产生异常噪声的主要原因。

2 建造阶段减振降噪控制的主要工艺技术措施

2.1 建立减振降噪控制的工艺体系和质量检查体系

在低噪声建造过程中，要建立一套完整的减振降噪工艺体系和质量检查体系，使减振降噪施工的工艺和质量处于严格的受控状态。

在开工之前，设计部门应与建造部门一起对影响总体振动噪声水平的施工项目进行汇总和分析，对每一项目提出安装应达到的指标要求，并制定合理的工艺措施和检测方法，形成一套包含所有施工过程、所有施工项目的减振降噪施工工艺体系。舰艇建造部门根据施工阶段和施工项目，合理制定总体低噪声建造方案和施工程序，合理编制减振降噪施工细目和工艺流程，使每一个工艺措施都落实到具体工序中，并按生产顺序逐级分解，形成工人可操作的作业指导书或操作卡，从而使整个施工过程满足声学质量控制的原则要求。

对减振降噪施工质量检查，也是落实施工工艺要求的一项重要工作。首先应由工厂技术部门编制《减振降噪施工检查要求》和《减振降噪验收项目清单》，明确检查的内容、指标要求和测量方法，质量管理部门按照项目和检查要求进行检查验收。此外，要在建造的全周期进行减振降噪质量复查，复查工作以抽查为主，对安装状态的变化进行检查。形成以质量验收为主、以定期质量复查为辅的减振降噪质量检查体系。

2.2 提高建造精度，制定合理的减振降噪安装量化指标

提高舰艇的低噪声建造水平，最有效的方法是提高建造精度。应尽量提高船体、设备和系统的安装精度，特别对于转动类机械设备，它是主要的噪声源头，提高安装精度可大大降低噪声水平。如轴系的对中精度，研究表明，对中精度提高1倍，在相同转速条件下其振动降低6 dB以上。

提高精度就要有明确的指标，但对于减振降噪的施工要求往往是一些较模糊的要求，如“管路转弯不能太急”、“螺栓要把紧”等，施工者无法操作，质量检查人员也无法验收。所以，必须要将这些模糊的指标进行量化。一方面，可以借鉴成熟的工艺经验，引用已有成果;另一方面，应开展专项的工艺试验，建立安装参数与减振效果之间的对应关系，从中选出最优的安装参数作为量化指标。对于量化指标的研究应突出重点，提高费效比。针对噪声较高的设备、系统和易出现影响噪声水平问题的项目，应最先开展低噪声安装的量化指标研究，实现降噪效果最优的安装状态，而对于噪声水平处于次级的设备和系统，按照影响因素由高到低的顺序，依次加以解决，这样可以提高效率，降低工作成本。

2.3 加强总体三维施工设计，开展三维模型的声学评价

目前，世界先进国家已经较多地采用了计算机三维辅助施工设计技术，通过计算机三维建模，将设备、系统及管路按真实比例进行布置、管路放样，并对模型进行声学评估，主要包括布置的总体声学评估、系统布置评估、检查声短路、外型光顺度检查及工艺可操作性等，通过评估和改进，使三维模型在布置和工艺方面达到声学状态的最优化。

三维施工设计技术是实现精细化造船和低噪声造船的必由之路，通过三维设计技术，模拟船舶建造，及早发现不合理的声学现象，优化施工工艺顺序，保证声学设计指标。三维施工设计是一项长期的工作，它需要在开工建造前，单独利用一段时间，对施工设计图纸进行三维建模，完善模型后，再将三维模型转化为二维图纸，用于工厂施工。虽然这项工作延长了舰艇的建造周期，且需要大量人力和物力的投入，但相比于建完后出现问题再返工修改，还是非常值得的，特别是对于首制产品具有非常重要的意义。

2.4 建立低噪声建造检索数据库，促进工艺水平的改进与提高

作为总装造船厂，应建立低噪声建造数据库，对舰艇的工艺状态与噪声水平建立对应关系，便于查找低噪声建造工艺的不足，及时改进提高工艺水平。数据库应包含系统和设备的安装工艺参数、安装状态记录以及对应系统设备振动噪声测试结果;结构安装精度与结构振动测试结果;不同阶段安装参数变化情况与测试结果等。通过对大量低噪声工艺参数与减振降噪效果对应关系的横向比较与纵向比较，横向比较是指不同型号之间的比较，纵向比较是指同一设备不同阶段的振动噪声水平的比较，得到低噪声建造的工艺规律，帮助改善舰艇振动噪声水平，进行声学故障分析以及提高工艺水平。

3 结语

建造中的声学质量控制对实现舰艇总体噪声指标至关重要，声学质量控制不仅与产品的设计和建造质量有关，还与生产过程的管理密切相关。通过制定指标明确的噪声控制大纲和原则工艺，并形成一套完整的减振降噪控制、管理、监督体系，就一定能取得满意的效果。

［1］葛孚宁．潜艇建造工艺中关于减振降噪的几点想法［J］．舰船科学技术，2008，30(4)：101 －103．

GE Fu-ning．Some opinions about vibration damping and noise reduction for the structure technical of submarine［J］．Ship Science and Technology，2008，30(4)：101 －103．

［2］纪竹盛．潜艇的先进制造技术与隐身性能［J］．中国造船，2005，(2)：96 －100．

JI Zhu-sheng．Advanced manufacturing technique and the stealth performance of submarine［J］．Shipbuilding of China，2005，(2)：96－100．

Research on vibration and noise reduction craft in ship building stage

SHI Yong，ZHANG Hai-kuan，LIU Yu，WANG Tian-xiao
(Naval Deputation in Bohai Ship Building Factory，Huludao 125004，China)

Through analysis of the main factors to vibration and noise reduction in ship building stage，the main technique measures of the vibration and noise reduction control were put forward．It could guide the shipyard to process design，construction and inspection about vibration and noise reduction．

naval ship;vibration and noise reduction;build;craft

U674.76;U671

A

1672－7649(2012)05－0133－03

10.3404/j.issn.1672－7649.2012.05.032

2011－04－06;

2011－10－27

石勇(1977－)，男，博士，工程师，从事船舶与海洋工程研究。