船舶轮机振动噪声控制研究

吕建华

摘 要：船舶轮机产生的振动噪声对环境产生了一定的影响，其产生的振动噪声在一定程度上破坏了生态环境。为了加强船舶轮机振动噪声的控制和维护生态环境，就需要采取一些列的隔振降噪措施，本文根据船舶轮机的实际情况，阐述了一系列隔振降噪的方法。

关键词：船舶轮机；振动噪声；控制

一、我国船舶隔振现状

自改革开放以后，随着我国社会的的进步和科技的不断发展，国内开始大力投入对先进设备的研究，也使得我国的船舶轮机振动噪声控制，在这段时间得到了快速的发展。对于船舶轮机振动噪声控制的发展主要从以下几个方面体现：其一概念的更新，国内对于船舶振动噪声控制开始重视，已经将船舶轮机振动噪声的情况和船舶性能挂钩，是决定船舶优劣的关键，在国内业内已经达成共识；其二船舶制造公司的决策层领导，开始对船舶轮机振动噪声的控制加以重视，各个领导阶层开始狠抓船舶轮机的振动噪声情况，而且国内也加大了船舶轮机隔振降噪技术的研究，每个五年计划都将船舶轮机隔振降噪技术的研究列入其中；其三船舶轮机隔振降噪技术的研究队伍不断壮大，如今国内许多高校都设置了振动冲击噪声专业，各个研究院也开始对船舶隔振降噪技术进行研究；其四各种新型材料的出现，加快了船舶轮机隔振降噪技术的发展，比如新型的隔振器材和阻尼材料以及吸声和消声器材等等，为船舶轮机隔振降噪技术的研究提供了强大的物质基础。

二、船舶轮机振动噪声原因分析

船舶轮机振动噪声比较复杂，对于船舶轮机振动噪声的控制，需要进行系统性的控制。此外船舶轮机振动噪声控制必须要以实践为主，这样才能够提高船舶轮机振动噪声控制水平。常见的船舶轮机振动噪声产生的原因如下：首先是船舶轮机设计没到位，船舶轮机声学设计没有达到平衡标准，由于声学设计的不合理导致船舶轮机振动噪声的产生；其次设备出现问题，如果船舶轮机的内机械设备安装不合理和不科学，内机械出现松动状况，那么内机械设备在运行的时候就会和其他部件产生摩擦以及内机械本身会产生振动，导致出现较大的振动噪声；最后轮机内相关应用元件本身还存在一定的问题，轮机内相关应用元件自身潜藏着很大的振动噪声污染，使得船舶轮机在运行的过程中会产生很大的噪声污染，形成较大的污染风险，加大了轮机振动噪声控制的难度。

三、各种隔振降噪技术在船舶轮机中的应用

为了解决船舶轮机振动噪声问题，就需要采取一定的控制措施，对船舶轮机振动噪声加以控制，这样才能够减小噪声污染。对于振动噪声控制主要是隔离振动，减少振动能量的传递，以及隔离声音的传递，最大程度上减少振动噪声的污染。

（一）常见的隔振方法

第一减振浮筏装置，减振浮筏装置是在双层隔膜之后的一项新的隔振降噪技术，我国是上个世纪90年代开始对减振浮筏装置进行研究的。所谓的浮筏装置实质是将多台设备共同安置在一个公共的中间质量上。由于船舶轮机的机械设备比较多，加上船舶舱室空间比较有限，这对隔振装置的重量和大小，都是一个考验，为了满足要求，筏架大多为金属构成。和双层隔膜相比，减震浮筏装置的最大优势就是能够安装多台频率不同和扰动力不同的设备，而双层隔膜只能够安装一台机械设备，这大大增加了减振降噪的效果。由于减振浮筏装置的尺寸比较大，因此不能将浮筏装置视为刚体简化，更多的要考虑的是浮筏装置的弹性和隔振效果。第二中低速船用主机隔振，中低速柴泊机，特别是船用主机的隔振，对弹性支撑有一定的要求，要求其固有频率较低，这对技术设计来说是有很大难度的，如果在恶劣的海域环境下，采用主机隔振船舶的稳定性是得不到保证的，由于技术难度较大，这个问题较长时间没有得到解决。上个世纪80年代，国外开始对这个问题进行研究，已经对一些客轮进行了改装，对中速大功率主机采用隔振装置。根据国外的主机隔振技术研究，国内对于隔振技术的研究主要有一下几点：首先是采用柴油机电力推动装置和可调螺距桨，使得主机的运转保持一定的速度或者速度在小范围内变动，避免惰速时固有频率低的情况发生；其次采用现场平衡技术，避免不平衡倾覆力矩的情况出现，此外还避免惰速运转时候，振幅增加太大；最后是采用了很柔软的弹性支撑装置。第三空气弹簧和低频隔振，根据目前船舶轮机隔振降噪技术来看，空气弹簧已经开始应用于船舶轮机的低频隔振。空气弹簧隔振装置有很多优势，主要有频率低和动态定位以及承载力大的特点。目前空气弹簧隔振装置在船舶轮机低频隔振中，主要应用于辅机和发电机组以及舱室、浮动地板和电子通讯设备。

（二）船舶轮机内器械设备管道隔振

对于船舶轮机产生的振动噪声，有时候会通过管道传递给相邻的船舱，从而形成结构噪声，为了避免和减小振动噪声的传播，需要进行管道隔振。振动噪声主要是通过柴油机的进排气管和通风空调以及各种水泵等等传递的。因此为了消除这些振动噪声，就需要采取相应的措施，常使用的方法是在设备的进出口，根据压力和温度等等参数，采用相应的金属波纹管和橡皮管，从而达到隔离振动的效果。对于管道的支撑一般采用弹性支撑，消除舱壁的振动噪声的传递。考虑到冲击隔离，这些大型设备采用弹性装置以后，机械设备能够实现大位移抗冲击。有资料显示采用弹性支撑设备以后，管道的最大位移值可达到50毫米以上。由此可见弹性支撑系统无论是在管道隔振中，还是船舶轮机抗冲击中都起到了很大的作用。目前国内开始对管道隔振进行研究，而且也以收到一定的成效，比如管道减振原件的开发，减振原件的种类很多，比如多球体橡胶性接头和减振阀门还有阻尼弹性吊架等等。此外国内也开始对管道系统振动噪声机理进行研究，大型船舶轮机研究室也筹建成功。

（三）船舶轮机噪声控制方法

首先是隔声技术和隔声罩，对于隔声技术是船舶轮机噪声控制中，常采用的一种技术，在船舶上对于隔声技术最常用的就是局部隔声集控室，和浮动地板相配合以后，可以使得隔离声音的范围达到30dB左右，根据船舶的自身条件，隔声罩也根据实际情况选定，隔声罩的类型有全隔声罩和半隔声罩以及局部隔声罩。

其次阻尼降噪，为了能够控制振动能量的传递，减少振动噪声的传出，形成噪声污染，和控制结构的声辐射，需要采取一定的措施，通常情况下一下三种方式能够有效解决振动能量传递和结构的声辐射问题，分别是源头控制和声源和辐射面隔离以及降低辐射面的辐射效率。最后消声降噪，近年来船舶轮机设备上使用的消声器的种类比较繁多，比如管道消声器和通风口消声器以及排气管消声器还有电视机消声器都开始在船舶轮机设备上使用。对于船舶轮机来说，柴油机产生的噪声是船舶轮机主要的噪声来源，柴油机产生噪声的主要来源是排气噪声，因此想要解决柴油机产生的噪声，首先要解决的是排气噪声。但是由于船舶本身的空间有限，加上柴油机的功率比较大，所占的空间也比较大，这给消声器留下的空间就很小了。设计人员再设计的时候要同时兼顾大的消声量和小的阻力损失，这对设计人员来说难度比较大。目前柴油机排气消声器的研究仍然处于研究和探索中。

四、结语

船舶轮机振动噪声控制，对于船舶来说是一件比较重要的工作。良好的轮机振动噪声的控制能够提高船舶环境的质量，此外还能够提高船舶轮机的效能，使得船舶轮机噪声的控制满足人们的要求。船舶轮机振动噪声的控制，不仅仅为船上的人员提供很好的环境，还能够减少周围的环境的污染，满足生态发展的要求。在今后的船舶轮机的研究中，要加大船舶轮机隔振降噪技术的研究力度。

参考文献：

[1]杨德庆.船舶通液管道振动噪声分析简易方法[J].中国船，2012，04：46-58.

[2]蒋亚礼.船舶通液管线振动噪声分析与复合阻尼材料优化设计研究[D].上海交通大学，2013.

[3]王国治.基于PCL 的船舶结构参数化建模及振动噪声评估[J].江苏科技大学学报，2013，01：14-17.