孔憲才 顏芳 劉志兵

摘 要：本文在分析了船舶振動(dòng)源的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了最新減振降噪技術(shù)在我國(guó)新型海洋科學(xué)綜合考察船上的系統(tǒng)綜合應(yīng)用，并對(duì)實(shí)船測(cè)試效果作出表述。

關(guān)鍵詞：雙層隔振 減振器 振動(dòng) 噪聲 阻尼 隔聲

為保證科學(xué)考察船聲學(xué)探測(cè)設(shè)備獲取理想可靠的探測(cè)數(shù)據(jù)，并遵循“以人為本”設(shè)計(jì)原則，國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施海洋科學(xué)綜合考察船“科學(xué)”號(hào)在設(shè)計(jì)與建造過(guò)程中，綜合運(yùn)用減振降噪技術(shù)，成功控制、降低生活區(qū)域和工作處所的振動(dòng)和噪聲，使船舶在總體上具有良好的聲寂靜性能，滿(mǎn)足了船載聲學(xué)探測(cè)設(shè)備的使用要求、滿(mǎn)足《海洋船舶噪聲規(guī)定》和《機(jī)械振動(dòng)客船和商船適居性振動(dòng)測(cè)量、報(bào)告和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，總體減振降噪效果明顯。

通過(guò)周密分析和廣泛調(diào)研，確認(rèn)本船的主要噪聲源有：機(jī)電運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)與噪聲，結(jié)構(gòu)剛性不足產(chǎn)生的局部振動(dòng)，與振源設(shè)備連接的結(jié)構(gòu)和管路發(fā)生的振動(dòng)、傳播和放大，船上空氣調(diào)節(jié)及機(jī)器處所通風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生的風(fēng)噪等。針對(duì)以上噪聲源，根據(jù)現(xiàn)有減振降噪技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，采取多種有效措施，控制船舶振動(dòng)和噪聲傳播?，F(xiàn)就“科學(xué)”號(hào)科學(xué)考察船上所采用的減震降噪技術(shù)進(jìn)行闡述。

1 針對(duì)結(jié)構(gòu)噪聲采取的降噪措施

在總計(jì)設(shè)計(jì)和船體結(jié)構(gòu)施工等方面采取了節(jié)點(diǎn)優(yōu)化、工藝控制和局部加強(qiáng)等相關(guān)措施，保證結(jié)構(gòu)連續(xù)性和局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減少由于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足或設(shè)計(jì)不合理而造成的結(jié)構(gòu)噪聲。

為減少結(jié)構(gòu)振動(dòng)，在船舶的生產(chǎn)設(shè)計(jì)中，保證主船體結(jié)構(gòu)和甲板室的圍壁支撐結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，優(yōu)化局部結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，在不參與總縱強(qiáng)度計(jì)算的相對(duì)薄弱的上層建筑結(jié)構(gòu)中，采用“拉入法”節(jié)點(diǎn)，控制結(jié)構(gòu)貫穿孔尺度保證了結(jié)構(gòu)局部剛性。

緊抓工藝控制，編制滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的施工及焊接工藝，在船舶重要區(qū)域結(jié)構(gòu)采用雙面連續(xù)焊接。通過(guò)對(duì)船舶焊接質(zhì)量的過(guò)程控制，并進(jìn)行嚴(yán)格的工藝檢查，以保證船體結(jié)構(gòu)連續(xù)有效的連接，使載荷能夠得到有效傳遞。

在生產(chǎn)設(shè)計(jì)中嚴(yán)格控制管路、電纜的貫穿對(duì)船體結(jié)構(gòu)的破壞，對(duì)于穿艙管路和電纜通道，通過(guò)核算采取相應(yīng)的補(bǔ)強(qiáng)措施，補(bǔ)強(qiáng)方案取得船體專(zhuān)業(yè)的確認(rèn)后給予實(shí)施。

2機(jī)電設(shè)備運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)的解決措施

2.1柴油發(fā)電機(jī)組雙層隔振

對(duì)“科學(xué)”號(hào)船舶重要振源設(shè)備四臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組采取了雙層隔振裝置的安裝方式，大大減小柴油發(fā)電機(jī)組振動(dòng)向基座或船體的傳遞。

根據(jù)機(jī)艙的總體布局和設(shè)計(jì)需求，1#和4#柴油發(fā)電機(jī)組采用了獨(dú)立的雙層隔振安裝方式，柴油發(fā)電機(jī)組通過(guò)上層隔振器固定在中間筏架上，中間筏架通過(guò)下層隔振器固定在船體內(nèi)底板加強(qiáng)結(jié)構(gòu)上。2#、3#柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行了組合安裝，采用浮筏結(jié)構(gòu)，更為有效地減少了柴油機(jī)組振動(dòng)向船體的傳遞。

2.2 水泵的減振安裝

對(duì)較大功率的水泵采取了的減振安裝，水泵的隔振裝置由撓性橡膠下隔振器、側(cè)掛隔振器與撓性橡膠接管組成。隔振器有效減小泵體運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的垂向振動(dòng)向船體的傳遞，隔振裝置限制泵體運(yùn)轉(zhuǎn)水平振動(dòng)，從而達(dá)到減振的目的。

2.3空壓機(jī)的減振安裝

船上的2臺(tái)氣爆空壓機(jī)是一個(gè)重要的振動(dòng)源，對(duì)其采用鋼彈簧的單層隔振系統(tǒng)安裝，阻隔設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)振動(dòng)向船體結(jié)構(gòu)的傳遞。

對(duì)機(jī)艙內(nèi)的3臺(tái)主空壓機(jī)采用了橡膠隔振器的單層隔振系統(tǒng)安裝，阻隔設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)振動(dòng)向船體結(jié)構(gòu)的傳遞。

2.4 風(fēng)機(jī)、空調(diào)機(jī)組采用彈性安裝

風(fēng)機(jī)使用彈性減震裝置安裝固定，風(fēng)機(jī)出口安裝軟連接管，做柔性接頭進(jìn)行隔振。

2.5 其他機(jī)電設(shè)備安裝底座的處理

采用阻尼板和阻尼材料對(duì)機(jī)電設(shè)備的基座進(jìn)行處理。對(duì)面積較大的基座輻射了阻尼板材，對(duì)于小型設(shè)備基座和不規(guī)則的基座，敷設(shè)了阻尼涂料。

2.6 機(jī)電設(shè)備振動(dòng)較大區(qū)域的地面處理

絞車(chē)艙、主機(jī)艙上部、空壓機(jī)倉(cāng)、推進(jìn)電機(jī)艙地面均進(jìn)行了阻尼處理，減少震動(dòng)的外傳。圖7所示網(wǎng)格區(qū)域敷設(shè)了14mm后的阻尼板材。

2.7 管道安裝的措施

機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)，一部分通過(guò)基座傳遞至船體結(jié)構(gòu)，另一部分通過(guò)管路與管道內(nèi)的流體傳遞至全船。因此對(duì)本船振動(dòng)較大的設(shè)備，進(jìn)出口接管全面采用撓性減振安裝，如主機(jī)、空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)、油、水泵、冷水機(jī)組等。根據(jù)管路采用材料和管徑大小，配置合適的撓性固定支架，與機(jī)器相連部分均采用了撓性接頭或波紋管的方式，主機(jī)等主要設(shè)備的撓性接管滿(mǎn)足CCS的規(guī)范要求，風(fēng)管等撓性接管的安裝還需要滿(mǎn)足SOLAS的防火要求。

全船管路的振動(dòng)主要源于機(jī)艙部分設(shè)備，因此機(jī)艙部分的管路是振動(dòng)控制的主要部位，本船對(duì)機(jī)艙部分的主要?jiǎng)恿苈芬踩娌捎昧藦椥詼p振管卡和支架等方式的固定。

2.8 浮動(dòng)地板的采用

對(duì)集控室采用了浮動(dòng)地板的安裝方式，降低振動(dòng)量，有效保證了集控室配電板和控制精密元器件的工作環(huán)境。

3 空氣傳播噪聲

3.1總體設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)布局

（1）生活、工作區(qū)域的有效分割

總體布局上，盡量做到，生活、工作區(qū)域和機(jī)艙區(qū)域的相對(duì)獨(dú)立，以保證隔聲阻尼的有效利用。

圖中藍(lán)色區(qū)域?yàn)閷?shí)驗(yàn)室與駕駛臺(tái)等室內(nèi)工作場(chǎng)所，綠色區(qū)域主要為生活公共與休息處所，紅色為機(jī)艙及機(jī)器處所，為產(chǎn)生振動(dòng)或噪聲的區(qū)域，是進(jìn)行防護(hù)的重點(diǎn)，也是采取采取隔聲措施的區(qū)域。

（2）機(jī)械處所的封閉措施

采用單煙囪的布局，去掉了機(jī)艙天棚，機(jī)艙采用全封閉方式，盡量減少聲音的輻射面；艏側(cè)推艙也進(jìn)行了隔離封閉；

（3）低噪聲設(shè)備的廣泛使用

在設(shè)計(jì)之初和簽署技術(shù)協(xié)議時(shí)，明確提出設(shè)備商應(yīng)盡量采用最新的低噪聲設(shè)備，并提供設(shè)備臺(tái)架試驗(yàn)所測(cè)取得噪聲及振動(dòng)指標(biāo)，為后期的采用可行措施提供了有效技術(shù)數(shù)據(jù)。本船采用的低風(fēng)速送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，有效地保證了住區(qū)及生活艙室的噪聲指標(biāo)，收到了明顯的效果。這為科學(xué)考察船、海監(jiān)公務(wù)船等類(lèi)似噸位較小船舶采取低風(fēng)速空調(diào)系統(tǒng)開(kāi)船了先河，有效地做到了舒適性指標(biāo)提高。

3.2 空調(diào)機(jī)通風(fēng)設(shè)置消音器、靜壓箱

機(jī)械通風(fēng)機(jī)因氣體流動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)力性噪聲，是甲板與艙室噪聲的主要原因之一，本船對(duì)各房間與主要艙室的機(jī)械通風(fēng)與空調(diào)通風(fēng)進(jìn)行了噪聲估測(cè)，對(duì)于噪聲大的房間，在設(shè)備與管路上增加消音設(shè)備，減少噪聲，將噪聲控制有效范圍內(nèi)。

本船空調(diào)風(fēng)管選用大截面矩形風(fēng)管，達(dá)到降低風(fēng)速減小艙室噪音目的。在風(fēng)管內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流板、消音器，在接布風(fēng)器的支管處加調(diào)風(fēng)板，調(diào)節(jié)每個(gè)布風(fēng)器的風(fēng)速與風(fēng)量，并在布風(fēng)器內(nèi)部敷設(shè)吸音材料，切斷噪聲在風(fēng)管中的傳播途徑，降低各個(gè)艙室布風(fēng)器的噪音。

采用壓槽加強(qiáng)、Z型立板加強(qiáng)、內(nèi)部環(huán)扣加強(qiáng)、n型波浪板加強(qiáng)和L型板加強(qiáng)等措施，增大風(fēng)管的管壁強(qiáng)度，防止因?qū)挻箫L(fēng)管自身振動(dòng)帶來(lái)的噪聲。

控制空調(diào)風(fēng)管的絕緣安裝質(zhì)量，既可以防止產(chǎn)生凝水，同時(shí)還有減振降噪作用。

3.3 聲音的阻隔

（1）機(jī)器處所的雙隔聲門(mén)布局

進(jìn)出機(jī)艙的通道均采用了隔離空間，布設(shè)了兩道隔聲防火門(mén)，有效地減少了機(jī)艙噪聲的外傳。

（2）水密門(mén)隔聲門(mén)的開(kāi)發(fā)利用

對(duì)所有的水密門(mén)在水密要求的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了能夠安裝到水密門(mén)上的隔聲門(mén)，在水密門(mén)開(kāi)啟的情況下，做到艙室之間的隔聲，有效地防止了機(jī)器處所噪聲的外傳，效果明顯。

圖中所示水密門(mén)均安裝有隔聲門(mén)，保證了水密門(mén)開(kāi)啟狀態(tài)下的隔聲門(mén)的關(guān)閉，致使噪聲不得外傳。

（3）通風(fēng)機(jī)的處理

①主機(jī)通風(fēng)機(jī)

對(duì)船上的一大噪聲源機(jī)艙通風(fēng)機(jī)，進(jìn)行了專(zhuān)業(yè)降噪處理；設(shè)置了專(zhuān)門(mén)的風(fēng)機(jī)間，采用了低噪聲的雙速風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)出口與風(fēng)道采用波紋管方式聯(lián)接；風(fēng)機(jī)房進(jìn)行了內(nèi)部隔聲吸聲處理，風(fēng)機(jī)進(jìn)口進(jìn)行了消聲處理，風(fēng)道內(nèi)部敷設(shè)了吸聲材料，有效進(jìn)行了噪聲控制。

②其他通風(fēng)機(jī)

本船對(duì)布置在生活和工作區(qū)域的通風(fēng)機(jī)除采用低噪聲的通風(fēng)機(jī)外，還對(duì)這些風(fēng)機(jī)采取了減震降噪處理，制作了小型風(fēng)機(jī)箱，風(fēng)機(jī)進(jìn)行了彈性安裝，風(fēng)機(jī)出口和風(fēng)道間采用彈性波紋管安裝，最大限度地減少噪聲外傳。

③風(fēng)道內(nèi)的吸聲處理

為更好地做到減震降噪，對(duì)通徑較大的通風(fēng)道內(nèi)壁進(jìn)行消聲材料的敷設(shè)，以降低噪聲的傳播。

④舾裝材料的采用

對(duì)船體舾裝材料均進(jìn)行了減振降噪的技術(shù)要求，比如駕駛臺(tái)玻璃為雙層鋼化玻璃，所有住區(qū)房間的門(mén)均為隔聲門(mén)，內(nèi)壁板均為加厚型等等，這些措施也較好地保證了噪聲的控制.

（4）減振降噪效果

以上減振降噪措施的全面采用，收到的效果極為明顯，以下為海上試驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果。

①振動(dòng)測(cè)量

在全速航行時(shí)，對(duì)本船振動(dòng)值進(jìn)行了測(cè)定，船員住艙、機(jī)艙、集控室及生活區(qū)域的振動(dòng)指標(biāo)均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，并大大低于標(biāo)準(zhǔn)值。船員艙室實(shí)測(cè)最大振動(dòng)量為0.4mm/s，低于船級(jí)社設(shè)定的最高舒適度等級(jí)1級(jí)中對(duì)于船員艙室2.8mm/s的要求；機(jī)艙集控室實(shí)測(cè)最大振動(dòng)量為0.9mm/s，低于船級(jí)社設(shè)定的最高舒適度等級(jí)1級(jí)中對(duì)于機(jī)艙集控室4.0mm/s的要求.全船實(shí)測(cè)最大振動(dòng)量的平均值為0.8mm/s，可見(jiàn)減減振降噪的效果是多么地明顯。

（2）噪聲測(cè)量

全船共有40間臥室，經(jīng)海上航行試驗(yàn)，全速航行時(shí)噪聲指標(biāo)達(dá)到船員臥室噪聲舒適度最高等級(jí)的房間為30間（低于52dB），占全船臥室的75%；達(dá)到客船乘客高級(jí)艙室噪聲舒適度最高等級(jí)的房間約為8間（低于45dB），占全船臥室的25%，船長(zhǎng)臥室噪聲指標(biāo)達(dá)到了46dB。

振動(dòng)測(cè)量和噪聲測(cè)量數(shù)據(jù)顯示設(shè)計(jì)和建造所采取的減振降噪措施是合理有效，措施得當(dāng)；未出現(xiàn)一處振動(dòng)超標(biāo)的現(xiàn)象也顯示了本船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、建造焊接工藝處理到位的這一不爭(zhēng)事實(shí)。

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