焦自權(quán)+孫勇敢+王僑

摘 要：船舶及海洋結(jié)構(gòu)物在設(shè)計過程中，通常會對其進行聲振數(shù)值模擬分析。由于數(shù)值模擬具有不確定性，為了驗證其數(shù)值結(jié)果是否可靠。本文制訂了針對船舶數(shù)值模擬可靠性的試航實測驗證，通過對比實測數(shù)值與數(shù)值模擬分析結(jié)果，為以后船舶設(shè)計階段過程中的全頻段聲振預(yù)報研究提供借鑒意義。

關(guān)鍵詞：船舶聲振、試航實驗

0 引言

船舶與海洋結(jié)構(gòu)物聲振預(yù)報研究涉及其結(jié)構(gòu)的可靠性和工作人員的安全生產(chǎn)等方面，聲振會引起結(jié)構(gòu)共振及應(yīng)力疲勞，同時也會影響到船上工作人員的心情，損害聽力，給安全生產(chǎn)帶來隱患。它的設(shè)計與建造在一定程度上反映了船舶及海工行業(yè)的技術(shù)水平，而聲振水平作為船舶的一項重要性能指標(biāo)，已被越來越多的船廠和船東所重視[1]。一些船東，特別是歐美國家的船東，在設(shè)計任務(wù)書中對船舶聲振性能水平提出了嚴(yán)格的要求。

在國際和國內(nèi)綠色造船的大趨勢下，我國船級社規(guī)定在設(shè)計階段必需計算其聲振性能。而在船舶與海洋結(jié)構(gòu)物的設(shè)計過程中，不可能進行相關(guān)的現(xiàn)場實測試驗，也就很難得到其聲振數(shù)據(jù)，因此大多數(shù)情況下會使用聲學(xué)相關(guān)軟件進行數(shù)值模擬來預(yù)測各區(qū)域的噪聲水平依據(jù)數(shù)值模擬的噪聲分析結(jié)果來進一步優(yōu)化船舶及海洋平臺上的設(shè)備合理布局，進而采取經(jīng)濟可行的減振降噪措施來滿足各區(qū)域噪聲標(biāo)準(zhǔn)的具體要求[2-3]。

而目前，廣西區(qū)內(nèi)各船舶及海工企業(yè)對聲振問題均未有足夠的重視，以致使船舶與海洋結(jié)構(gòu)物在完工后的聲振性能有可能達不到相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)。本文通過試航實測試驗來對其聲振性能進行驗證，在為廣西區(qū)內(nèi)海工企業(yè)提供聲振技術(shù)支持的同時，降低企業(yè)船舶設(shè)計和建造成本，并對提高區(qū)內(nèi)船舶及海工產(chǎn)品核心競爭力和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級方面有著重要的現(xiàn)實意義。

1 試航試驗研究意義

通過參加廣西造船協(xié)會舉辦的相關(guān)會議，以及多次對廣西區(qū)內(nèi)船舶及海工企業(yè)進行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)目前大多數(shù)海工企業(yè)對設(shè)計階段的聲振性能研究并未保持足夠的認(rèn)識，以致使船舶在完工后的聲振性能有可能達不到國家標(biāo)準(zhǔn)或者船東要求，需要重新對其進行減振降噪處理，這不僅增加了建造成本，延長了建造周期，而且降噪效果不明顯。

在船舶海試測量檢驗階段，運用聲振儀器對船舶進行現(xiàn)場實測試驗，統(tǒng)計出船上各區(qū)域的實測聲振水平，進而與數(shù)值仿真模擬分析的結(jié)果對比驗證。通過對比得出的數(shù)據(jù)結(jié)果，為以后船舶設(shè)計階段過程中的全頻段聲振預(yù)報研究提供借鑒。

2 試航試驗研究內(nèi)容

2.1 試驗?zāi)康?/p>

利用船用聲振儀器，在船舶海試階段采集其各區(qū)域聲振性能的原始數(shù)據(jù)，并對數(shù)值模擬分析結(jié)果的可行性和有效性進行驗證。

2.2 試驗要求

a）波高要求：小于等于1米

b）水深要求：大于等于5倍船舶吃水

c）風(fēng)速要求：小于等于蒲氏4級

d）艙室狀態(tài)：艙室門和窗關(guān)閉

2.3 試驗儀器

a）振動分析儀--TV310（動態(tài)頻譜測量模式）

b）聲級計--NV28（1/3倍頻程、A計權(quán)）

2.4 試驗標(biāo)準(zhǔn)

a）試驗參照國際海事組織（IMO）第91屆海安會（MSC91）決議

b）《船上噪聲等級規(guī)則》

2.5 試驗方案

a）試驗工況：正常工作工況、應(yīng)急工況

b）環(huán)境條件確認(rèn)：條件滿足上述試驗要求

c）測量點要求：盡量選擇被測區(qū)域的中央位置

d）儀器校準(zhǔn)：滿足ISO 17025（2005）標(biāo)準(zhǔn)要求

e）背景噪聲：測量并記錄，以便對船舶聲振結(jié)果進行修正

2.6 試驗記錄

將各工況下船舶各區(qū)域聲振性能實測數(shù)據(jù)結(jié)果整理后記錄在表1中。其中，Position為測量區(qū)域，LM和LB分別表示實測值和背景噪聲，LC和LL分別表示修正值和限制值。

注：a）測量人員在試驗中均須佩戴護耳裝置

b）測量人員在試驗中均須船上工作人員陪同

c）測量人員在試驗中均須遵從海試大綱安排

3 試航試驗研究分析

本文通過文獻資料檢索、區(qū)內(nèi)外企業(yè)實地調(diào)研等方式，對船舶聲振預(yù)報研究在現(xiàn)代設(shè)計建造生產(chǎn)中的應(yīng)用情況、現(xiàn)有的研究條件、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及今后的發(fā)展趨勢有了一個較為充分的認(rèn)識。在總結(jié)有關(guān)項目的工作經(jīng)驗和研究成果的基礎(chǔ)上，通過海試測量檢驗，形成了一個完整的船舶聲振系統(tǒng)性試驗研究。

本文依托欽州學(xué)院省級工程技術(shù)研究中心——“廣西船舶數(shù)字化設(shè)計與先進制造工程技術(shù)研究中心”，與中船集團第十一研究所（上海船舶工藝研究所）共建“數(shù)字化造船國家工程實驗室欽州基地”以及在建的船舶設(shè)計與建造實驗室等實驗平臺，并與上海交通大學(xué)海洋工程國家重點實驗室、大連理工大學(xué)船舶振動噪聲實驗室、重慶交通大學(xué)航海學(xué)院船舶聲振實驗室開展長期合作研究，同時在山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所船舶研究室的大力支持下，擁有的各種實驗設(shè)備、儀器和專業(yè)軟件完全能滿足本文開展實施的需求。

通過海試測量檢驗，將數(shù)值仿真模擬分析的結(jié)果與實測值進行對比，為船舶總體設(shè)計和詳細設(shè)計階段提供重要參考依據(jù)，還為以后的船舶設(shè)計提供試驗依據(jù)，并形成系統(tǒng)報告提交主管部門驗收。

科研課題：

1.廣西高校科學(xué)技術(shù)研究項目“超大型導(dǎo)管架油氣平臺聲振預(yù)報研究”（編號：KY2015LX512）

2.欽州市船舶先進設(shè)計制造重點實驗室開放課題“30萬噸級原油船總體振動性能研究”（編號：2016MADMB01）

參考文獻

[1] 焦自權(quán)，孫勇敢，馬駿. 大型導(dǎo)管架平臺聲振預(yù)報研究[J]. 重慶交通大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2014，33（5）：77-79.

[2] 焦自權(quán)，孫勇敢，劉文靜. 基于統(tǒng)計能量方法的海洋平臺噪聲控制[J]. 重慶交通大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2015，34（1）：62-65.

[3] 王術(shù)新， 王斌， 黃興華. 船舶機艙噪聲控制[J]. 艦船科學(xué)技術(shù)， 2003， 25（5）： 29-30.

作者簡介

焦自權(quán)，男（1986.08—），漢族，籍貫 河北石家莊，碩士，講師，研究方向：船舶振動與噪聲控制

孫勇敢，男（1985—），漢族，籍貫 河南周口人，碩士，講師，研究方向：船舶振動與噪聲控

王僑，男（1981—），漢族，籍貫 山東青島人，碩士，工程師，研究方向：船舶建造與設(shè)計