隔声试验中的船用耐火材料试样设计与试验

2015-05-06周庆云邱立凡郭颖钊洪伟龙

江苏船舶 2015年4期

周庆云，邱立凡，郭颖钊，洪伟龙

(1.中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室，江苏无锡214082;2.中国船级社江苏分社，江苏南京210011)

0 引言

目前，各种形式的隔声产品已广泛应用于船舶和海洋平台制造行业。船舶建造对噪声指标要求日趋严格，国际海事组织(IMO)第 91届海安会(MSC91)通过了第338号关于SOLAS修正案的决议，提出了船舶噪声防护的新规则要求，规定了居住处所的舱壁和甲板的隔声性能要求，2014年7月1日以后签订建造合同的新建船舶将强制执行新的噪声限值标准，并强制要求进行船用产品空气声隔声性能检测。

对于船舶舱室隔声来说，船舶构件的隔声性能是根本，因此应该对船舶构件的隔声性能有严格的要求，通过实验室的检测来评价隔声性能。但目前在已颁布的测量结构隔声性能的标准之中，只有对建筑结构的隔声测试规范［1，3］，而船舶在内舾装中，有的是直接将耐火材料敷设在舱壁、甲板的钢板上，其结构形式特殊，不能完全参照建筑结构的规范进行隔声性能测试。为了对相关船用产品厂家提供的船舶内舾装材料的隔声性能评价与产品定型，对船舶舱壁和甲板用耐火材料的隔声试验试样进行了专门设计和试验。

1 隔声试验介绍

1.1 隔声测试实验室

构件的隔声试验采用混响室-混响室法，在专门的隔声室中测量。隔声室由声源室和接收室两部分组成，两室连接处为安装被测试件的测试洞口，测试样品安装在声源室侧的洞口上，测试洞口最大尺寸:4 m×3 m=12 m2。

隔声试验系统由12面体球形声源和空气声测试系统组成。

1.2 隔声测试方法

构件的隔声测试依据ISO 10140-2—2010的方法进行。通过在声源室形成稳定的声场，测量声源室和接收室的平均声压级，再对两室的平均声压级差进行修正得到其隔声量。以1/3倍频程中心频率100～3 150 Hz范围测试，其计算公式见式(1):

式中:R为隔声量，dB;L1为声源室的声压级，dB;L2为接收室的声压级，dB;S为试件面积，m2;A为接收室的吸声量，m2，计算方法见式(2):

其中:T60为混响时间，s;V为接受室体积，m3。

首先，通过测量声源室和接受室内的平均声压级以及接受室的混响时间，即可由式(1)计算得出试件的隔声量。然后根据ISO 717-1—2013，用隔声单值评价量对1/3倍频程测量数据进行评价，即试样的计权隔声指数RW。

2 船用耐火材料构件

船舶的舱壁和甲板结构最常用的隔声材料包括:岩棉、陶瓷棉、陶瓷纤维毡、复合氧化铝毯等棉制品、甲板敷料。它们具有防火、吸声或振动阻尼作用，与钢壁板结合后有较好的隔声性能。由于这些材料有的在船上需要安装在钢舱壁或钢甲板上使用，因此，实际应对加上耐火材料后的舱壁构件和甲板构件进行隔声性能测试。下面对耐火棉制品材料试样的结构进行介绍。

2.1 隔声材料试样的基板结构

根据ISO 10140-2—2010隔声测试标准，为了评价构件的隔声指数，将隔声壁板结构试件和甲板结构试件的测试面积统一确定为10 m2。隔声试验用的钢舱壁或钢甲板都按照实际船舶结构加工，在5 mm厚钢板上间隔600 mm焊接角钢(L形)，在钢板的另两边即角钢的正交方向焊接扁钢，角钢和扁钢则分别根据钢舱壁或钢甲板的规格要求使用。为岩棉、陶瓷棉、陶瓷纤维毡等棉制品设计的试验钢舱壁或钢甲板如图1所示，基板的一面为平面，另一面上焊有角钢和扁钢。考虑试验中试件的安装和四周的密封，图中试件尺寸略微放大，以满足试件安装后的测试面积为10 m2。

2.2 耐火棉制品材料试样结构

耐火棉制品试样是将棉制品附在图1的钢板上，本文实际使用钢板规格为3 980 mm×2 580 mm×4.8 mm。安装程序是先将棉制品附在角钢一面的钢板上，然后在角钢(又称扶强材)上附上棉制品，最后通过焊在钢壁板上的碰钉压住。

图1 耐火材料隔声试验用基板(单位:mm)

3 隔声性能测试及结果

3.1 棉制品的隔声测试

3.1.1 舱壁结构测量结果

棉制品材料和钢舱壁形成舱壁构件，试件有效测试面积为10 m2。表1列出了4种舱壁构件试样的规格及其隔声测量结果。表中，A60-B-03的厚度(35+35)mm+40 mm扶强材是指钢板上岩棉厚度为(35+35)mm，扶强材(角钢)上岩棉厚度为40 mm。其余试件在扶强材上棉制品的厚度与钢板上的厚度相同。图2～图3给出了2个舱壁试样的结构图样。图4～图7给出隔声指数频谱结果图，图中三折线为ISO 717-1规定的参考值曲线。