关于船舶减振降噪的原理与措施

摘 要：船舶噪音的污染源主要是由于船舶的动力装置及其它辅助装置自身振动及吸排气引起的，并提出了传播的的途径及应采取的措施来减振降噪 。

关键词：船舶；噪音；控制方法

一、船舶噪音源

1.空气动力噪音

1.1由主机空气流动产生的噪音。 如果进气管直径为0．35m，则其平均流速可达64 m／s，再考虑到各缸的进气必然存在间断性和不均匀性，于是在进气管中会出现空气动力噪音并向四周传播，形成空气动力噪音场。

1.2排气产生的噪音。主要有排气压力脉动噪音、气流通过气阀等处发生的涡流声、边界层气流扰动发生的噪音和排气出口喷流噪音。在多缸柴油机排气噪声的频谱分析中，低频处有一明显的噪声峰值，即低频噪声。这时由于柴油机每一缸气阀开启时，缸内燃气突然高速喷出，气流冲击到排气阀后面的气体上，使其产生压力巨变而形成压力波，从而激发噪声，由于各缸排气阀是在指定的相位上周期性运行，因而这是一种周期性的噪声。

另外排气系统中气体的共振是在主机与烟囱之间的排气管中形成的强烈压力脉动，除了引起涡轮鼓风机和排气管系统的振动外，还可以在船舶烟囱附近产生振动。

1.3来自增压器气流的噪音。对废气涡轮增压器来讲，空气与压气机叶片之间的相对速度很大，在叶片附近必然会出现大量涡流，在形成强烈而尖厉的空气动力噪音的同时，激励叶片振动而发出噪音。

2.柴油机的噪音

柴油机主要是由于气动、机械两方面产生的噪声。燃烧过程中气体在气缸中产生声驻波，声压起伏通过换气过程等直接辐射并通过气缸壁以结构声形式传播和辐射。燃烧过程中冲击波激励的机械振动通过活塞、连杆、曲柄轴传到柴油机构架上，并由曲轴箱、壳体等向外辐射声能。低速柴油机（转速低于每分钟 200转）的噪声主要是从柴油机的上表面、增压器和换气系统附近向外辐射的，其频率主要随机器的转速和燃烧周期而定，中速柴油机（转速每分钟300～750转）的噪声通常高于低速柴油机。主要噪声级出现在中频段，这是燃烧过程压力增长速率大的缘故。阀门盖、检修门、曲轴箱侧壁等处最响。低频段的扩展与气缸中最大压力有关，而高频段的噪声则是由气缸中压力脉动引起的，这种机器的增压器系统产生高频段噪声，高速柴油机（转速每分钟超过800转）的低频段噪声级较低。这种机器具有高的燃烧压力和急剧燃烧的特点，所以机器的转动部件、摆动部件和阀门机构等发出强噪声，齿轮啮合的噪声频率决定于齿数乘转速。电机槽极的噪声频率决定于轴速乘上定子极数。燃汽轮机的噪声频率决定于轴转速乘上叶片数。泵在工作时，管路中由于压力脉动产生流体动力噪声。柴油机的配气机构之间、气阀和阀座之间、高压油泵的滚轮和柱塞之间、喷油器的针阀和针阀体之间、活塞裙部和缸套之间等都会产生金属撞击和摩擦噪音。各种机械在工作时除直接向周围辐射噪声外，还通过各自的基座将机器的振动传递给船壳，引起船壳的构架和壳板振动。这些结构振动形成结构声，在船体中传播并向周围媒质（空气、水）辐射噪声 。

3.辅助机械噪音

辅助机械包括各种舱室机械如水泵、油泵、风机、锅炉等；甲板机械如货物装卸设备、锚绞设备以及各种挖泥机等工作机构等。锅炉噪音主要在燃烧室附近较明显，自然通风时空气卷入火焰及可燃物小团粒随机爆裂；人工通风时通风机是主要的噪音源。液压系统的噪音，可来自液体动力引起的冲击力、脉动、气穴声和机械振动及管道、油箱的共鸣声等。

4.螺旋桨噪音

主要有旋转噪声和空化噪声（当桨叶表面的水分子压力降低到水的汽化压力以下时，产生汽泡，汽泡上升后破裂）。旋转噪声是螺旋桨在不均匀流场中工作引起干扰力（其频率主要决定于桨轴转速乘桨叶数，常称为叶频）和螺旋桨的机械不平衡引起的干扰力（其频率为桨轴转速，常称为轴频）所产生的噪声。螺旋桨出现空化现象以后，船舶水下噪声主要决定于螺旋桨噪声。出现空化时的航速称为临界航速。空化噪声具有连续谱的特征，空化噪声特性与桨叶片形状、桨叶面积、叶距分布等因素有关。在一定转速下，随着螺旋桨叶片旋转产生的涡旋的频率与桨叶固有频率相近时，产生桨鸣，螺旋桨噪音的强度较主辅机噪声的强度要弱，影响范围也主要限于尾部舱室。

5.船体振动的噪音

船体振动的噪音是由主辅机及螺旋桨的扰动和各种机械及波浪的冲击引起的振动而产生。辅助机械一般功率较小，噪声的强度相对说来也较低。但是，如果泵和风机等设备安装在临近驾驶室或客舱附近而不采取防噪措施，也容易造成严重的噪声干扰。

6.水动力噪声

主要是由于高速海流的不规则起伏作用于船体，激起船体的局部振动并向周围媒质（空气、水）辐射的噪声。此外，还有船下附着的空气泡撞击声呐导流罩，湍流中变化的压力引起壳板振动所辐射的噪声（声呐导流罩内的噪声一部分就是因此产生的）等等。

7.金属撞击和摩擦噪声

柴油机的配气机构之间、气阀和阀座之间、高压油泵的滚轮和柱塞之间等等，产生的噪声属于高频域，当活塞或气阀间隙偏大时，噪声会达到很高的程度。

二、船舶噪音的控制

船舶噪声的防护，必须在船舶设计时就应加以考虑，因为在使用后，采取减噪措施就会受到限制，首先是使用噪声小的主机、辅机和螺旋桨，其次是合理进行船舶舱室的布置。

（一）机舱噪音控制

机舱是船舶动力装置的集中地，主辅机等各种机器设备发出的噪声经久不息。在大型低速柴油机为主机的机舱里，其噪声主要是空气噪声；中速柴油机为主机的机舱，其噪声由强度相当的空气噪声和结构噪声混成；以高速柴油机为主机的机舱里，则主要是结构噪声。因此必须结合实际情况来减噪。

1.增加机座的尺寸和刚性 从理论上讲当机座的刚度足够大时，可以使机座的振动趋向于零；增加机座的尺寸则可以降低振动的幅度；当然还要服从于实际布置和经济性的需要。

2.采用弹性支撑和连接弹性支撑一般是采用隔振器，有橡胶隔振器和金属隔振器等形式。橡胶隔振器是价格便宜、不易塑性变形，但缺点是高温下易老化及弹性变差。金属隔振器是抗水耐油，高温下不变形就是价格较贵。弹性连接一般采用弹性联轴器，允许有一定的轴向和径向位移及一定的角偏差。

3.敷设阻尼材料

4.要根据机型分析确定噪音来源，测定噪音大小。 机舱中平均噪音数值大小可以测量出来，关于测量点的选择要求是：根据机器的尺寸，将测量点置于机器周围2—3个高度点，并且距机器表面大约1 m，在机器左右两侧每个高度上的测量点数必须等于气缸数的一半。

5.二冲程柴油机普遍采用定压增压方式，在气缸废气出口和增压器之间安装一个大大的废气总管，若其安装位置适当（比如靠近声源），则其会具备消音器的作用，尤其是减弱低频的废气噪音。

（二）居住舱室噪音控制

在一般情况下，对居住舱室产生影响的几乎全部来自机舱的结构传播噪音。因此，隔音措施是解决居住舱室减噪的主要办法，即切断与有噪音源舱室结构体的联系，如采取浮筑结构，在承重楼板与地面之间夹一弹性垫层并把上下两层完全隔开，不使地面层与任何基层结构（包括墙体）有刚性连接。