新型阻尼材料在船舶上的运用

刘镌 杨春

摘 要：考虑到舱室噪音对船舶性能的重要性，结合现在国内船舶建造的实际情况，从生产实际运用出发，给船舶减振降噪方案提供可参考的经验方法。

关键词：舱室噪音;减振降噪;阻尼材料;施工工艺

中图分类号：U668.1             文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）11-0104-02

1 前言

船舶舱室噪音主要有两个来源，一是外部水流与船舶之间互动而产生的拍打冲击声，二是在航行过程中，主辅机、各种泵机和空调通风系统等机械的运转和各类管道风流、水流的动力冲击产生振动、噪声，而这些振动能量又可通过船体结构向四周传递扩散，噪音和振动相辅相成，减振降噪为一体，从船舶的总体设计布局开始，到机械的选择及机器处所的屏蔽、居住处所噪音的控制等方法措施，减振降噪是每条船设计的一个课题。采用吸音及阻尼材料作为船舶减振降噪的措施之一也是由来已久，且在近期工作中接触到了一种新型水溶性阻尼涂料，它具有简单灵活的施工方法和优良的降噪效果。

2 阻尼降噪背景介绍

阻尼就是使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用，是使振动幅度逐渐下降的特性。材料阻尼表示依靠材料本身的阻尼特性来消耗机械振动能量的能力，在材料学中直接名称为内耗，是指物体在振动时，材料的结构晶体由相互错动摩擦等内部原因引起的振动能量损耗的现象。因此用增大材料阻尼来控制振动，使振动能量被转化损耗从而降低噪音，已是当今船舶降噪行之有效的一项技术措施。船舶结构的主体材料通常为各类金属，而金属材料的阻尼很小，敷设阻尼材料可以增大其阻尼。

目前在我国普遍使用的阻尼材料一种类型是阻尼涂料，还有一种是阻尼板材。阻尼涂料是90年代初开始用于船上的一种能够有效地降低结构振动和噪声的特种涂料。该涂料采用约束阻尼复合型结构，底层的阻尼层为双组份无溶剂聚氨酯涂料，上面的约束层材料为双组份无溶剂环氧树脂涂料，均可在常温下固化成型。该涂料的主要优点：附著力好，且耐介质性好，况且容易重复施工，易于修补。在船上实用时间长，船厂施工经验丰富，阻尼涂料在减振降噪材料中属于经济实惠型，况且对船体曲面施工有相对的优势。但由于涂料粘稠，人工刮涂不易，需消耗较大的人工量，对施工环境要求较高;涂料完工后的表面平整度不够，影响外表的美观。通常使用在有外装饰的地方，例如可做甲板敷料下的基层，有装饰板或绝缘敷设的围壁板或通风管道上，或人员不常到达、较隐蔽的地方。

阻尼板是为了优化涂料的施工难度而研发出来的粘弹性阻尼橡胶板材，其尺寸大小及厚度可以根据需求定制，根据使用经验，平板大小通常为500X500（mm），方便搬运和施工。它的最大优点就是简化了施工程序和难度，只需将阻尼板用专用胶水粘贴在对应的基材上即可。阻尼板使用简便快捷、减少现场施工工作量及施工难度，对施工环境要求相对简单，施工质量稳定，尤其适用于施工空间狭小和讲究表面美观的处所;但阻尼板材遇曲面施工时不容易与基材表面服贴，较适用于大型基座的减振，如主辅基座、齿轮箱基座;还有需要直接暴露出面、讲究美观的地方，如位于工作、生活舱室的结构风管，或紧邻噪音大的舱室围壁，如果天花板需要使用阻尼材料减振降噪，考虑到施工难度，一般都会考虑使用板材。

3 新型水溶性阻尼涂料

在近期的船舶工程施工过程中，我们接触到一种进口的新型水溶性阻尼涂料，由碳酸钙、有机化合物及其他成分组成的、具有高阻尼性能的水溶性丙烯酸材质涂料。施工设计涂料厚度为基材厚度的1/2厚左右，最大使用厚度推荐不超过4mm，4mm以上随厚度的增加，减振效果的增强就不明显了。干膜每毫米厚比重为：1KG/m2，即密度：1.0吨/m3;而我国现在常用阻尼材料的密度为：1.6吨/m3。下面举例说明涂料用量的计算方法（详细数据见表1）。

该涂料可直接涂布于发出或传递各种噪音振动的物体表面上（碳钢表面应使用底漆以杜绝“闪锈”），形成阻尼减振层，具有良好的减振降噪效果和绝缘特性。在我们通常所接触到的噪音频率范围内（100HZ～12kHz），视敷设所在基材和环境而定，涂料的降噪范围为6～20dB。水性阻尼材料还有一个优势是可以直接替换舱壁的面漆，对舱室进行全面喷涂。由于它灵活的施工方法和较轻的密度优势，应该在船舶工程领域内有长足发展前景，下面较详细的来介绍一下这种新型阻尼涂料的使用方法。

3.1施工工具

主要施工工具如下：

（1）高压无气喷涂机——通过空压机的输送的空气动力，高压无气喷涂机通过料桶吸取涂料，并通过高压软管将涂料送达喷枪。

（2）喷枪——用于阻尼涂料喷涂。

（3）搅拌器——用于涂料施工前的搅拌。

（4）喷壶/滚筒漆刷/漆刷——用于狭小区域的喷涂。

（5）测厚仪——用于测量涂层厚度。

（6）空气温度、湿度测量仪——用于测量环境空气温湿度。

除无气喷涂方式外还可以选择高压空气喷枪，另外还需配备搅拌容器、防护眼镜、PVC防  护手套等通用工具。为施工方便，施工舱室内原则上应无安装设备，若因特殊情况，则应对已安装设备、管路及线缆等部位做好防护包覆工作。

3.2底材处理

和所有油漆、涂料要求一样，底材表面应保证清洁、无杂质污染。现在就一般情况下，不同底材遇到不同情况所应做出的不同处理方式进行介绍。非碳钢表面（包括铝质、不锈钢和电镀表面铝质、不锈钢和电镀表面）在使用新型阻尼涂料之前无需底漆保护，仅需清洁;一般来说，轻微的酸溶液或洗洁精清洗就足够了，并确保所有表面在使用阻尼涂料之前都完全干燥。碳钢表面在喷涂之前应使用底漆，这是因为所有水基涂料直接应用在碳钢表面都会有“闪锈”产生，而底漆能起到隔离作用，这样会杜绝出现“闪锈”;在使用阻尼涂料产品之前应保证底漆完全固化。

3.3施工細则和注意事项

3.3.1施工条件

需喷涂表面要求清洁干燥、无灰尘、油脂、霉菌、腊等附着物。为使涂料具有更好的附着力，可用弱酸性物质处理金属表面，或表面磨砂处理，用增加粗糙度来增加涂料的附着力。施工环境通风良好，喷涂温度一般在：5℃～38℃（摄氏度）之间比较理想。更高的干燥温度，良好的通风条件，较低的相对湿度，较薄的喷涂厚度都可加速涂料干燥时间。根据基材涂覆表面的状态，施工设备可选择滚筒漆刷、普通漆刷、无气喷涂设备、高压空气喷涂设备或无气辅助空气喷涂设备。

3.3.2施工方式

（1）滚筒漆刷：仅适用于较薄的涂层施工。

（2）普通漆刷：最简单施工方式，但不易掌握涂层厚度，适用于修复点和小面积涂刷。

（3）喷涂：适用于大面积喷涂施工用，尤其适用于不规则表面的喷涂，可快速施工并取得均匀的涂装效果。比较适用于船舶环境，并且施工面积越大越复杂其优越性越明显。

3.3.3施工注意细节

第一层涂料彻底干燥是决定涂料附着力的关键因素，因此阻尼涂料第一层的喷涂厚度控制在0.4mm以内;0.4mm涂层的自然干燥时间约2小时，涂层需待上一层干透后在进行下一层的作业。产品完全固化需要24小时，7天后，其阻尼性能才得以全面展开。如有下一道工序作业，需待涂料全面固化后才可以施工。水溶性阻尼涂料的特性与乳胶漆相同，可以采用相同的方法对待。施工时可用肥皂温水清洗错涂的部位，喷嘴等工具零部件不用时需浸泡在清水里清洗以免涂料干燥后阻塞喷涂设备的管路，注意工人施工时需配带防护眼镜和PVC防护手套等个人防护用品。

3.4施工部位推荐

施工部位推荐主要在：动力设备、舵机、空调通风等大型设备所在基座和舱室;海浪拍打区域，如水线上下部分的船体外壳板;主要电子设备舱室;上层建筑中的重要生活舱室;船体的薄壁结构，如通风管道等。

4 结语

新型阻尼涂料较传统的阻尼材料相比，具有施工简便灵活、重量轻、覆盖全面等工艺性优点，但我们也只是试验性使用在较小范围内，实际经验和效果不足，只是给大家在做减振降噪设计时提供一种新思路。近年来，随着对船舶舱室噪音的重视度加深和我国化工行业的发展，喷涂型的阻尼涂料也逐渐国产化和多功能综合统一化，我们有机会接触越来越多的减振降噪新产品，让人们在船上工作生活也能有一个安静的环境成为可能。