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      有關(guān)船艇機艙噪聲測試及其控制分析

      2014-04-29 18:52:55文顯
      中國機械 2014年18期
      關(guān)鍵詞:控制

      文顯

      摘 要:對于船艇機艙而言,當其噪聲過于強烈時會給船員的正常工作帶來十分不利的影響。有鑒于此,本文圍繞船艇機艙噪聲測試及其控制進行分析,首先介紹了船艇機艙噪聲測試和噪聲源確定,然后分析了噪聲控制,主要包括降噪設(shè)備安裝、柔性隔聲罩設(shè)計、吸聲飾面設(shè)計,最后結(jié)合實船測試進行了探討,以期為業(yè)內(nèi)人士提供有益參考。

      關(guān)鍵詞:船艇機艙;噪聲測試;控制

      船艇機艙噪聲將會嚴重影響船員的正常工作,如何更加有效地隔音降噪成了熱門學(xué)科之一[1]。本文將結(jié)合實例分析船艇機艙噪聲測試及其控制。

      1.船艇機艙噪聲測試

      某船艇發(fā)動機主要技術(shù)參數(shù)如下:1)2臺柴油主機250kW、1700r/min;2)2臺輔機24kW、1500r/min。

      測點選擇:參考《水面船艇機艙噪聲測量》(GJB153.2—86)標準[2],于艙內(nèi)選取3個測點,分別屬于艙內(nèi)點、艙外點以及測量人員站立點,與此同時,要求傳聲器探頭和地面之間的距離取1m,且要面向機艙內(nèi)已經(jīng)確定的主要噪聲源。

      測量結(jié)果與分析:通過多次測量取平均值的做法求得3個測點各自對應(yīng)的平均聲壓級值,從而實現(xiàn)對機艙噪聲的準確評價,詳情如下:1)艙內(nèi)點108.4dB;2)艙外點108.2dB;3)測量人員所在點106.8dB。各點噪聲級均遠遠超過軍標要求的限值90dB。由此可見,該船艇的噪聲污染問題比較嚴重。

      2.噪聲源確定

      通過分步運轉(zhuǎn)法對船艇機艙中的若干噪音源予以噪聲貢獻量排序,結(jié)果發(fā)現(xiàn)2臺主柴油機為主要噪聲源,需要進行重點控制,而輔機噪聲也在一定程度上加重了機艙噪聲。通過振速測量以及近場噪聲頻譜分析法展開相應(yīng)分析,發(fā)現(xiàn)柴油機噪聲輻射絕大多數(shù)來源于機體上曲軸箱部位的1000~1500HZ噪聲,而輔機噪聲主要為203Hz的低頻噪聲。

      3.噪聲控制分析

      3.1降噪設(shè)備安裝

      對于船艇機艙而言,其噪聲主要源自于柴油機,所以可為主柴油機以及副機設(shè)置對應(yīng)的柔性隔聲罩;若想有效削弱直達聲于機艙內(nèi)壁重復(fù)性反射形成的混響,可于機艙內(nèi)壁上設(shè)置適宜的吸聲飾面材料;考慮到地板下是彼此連通的,而柴油機下曲軸箱設(shè)置在地板以下,所以下部空間容易受到混響的干擾,所以,活動地板下面也建議設(shè)置吸聲飾面材料。

      3.2柔性隔聲罩設(shè)計

      現(xiàn)階段,隔聲罩大多采用“厚鋼板+吸聲棉(內(nèi)襯)”制作而成[3],然而這一傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的隔聲罩不適合在船艇上使用。這是因為機艙入口相對偏小,再加上主、輔機已經(jīng)占用了較大空間,如果勉強安裝,有可能嚴重影響船艇的正常使用。所以,結(jié)合該船艇的具體情況,為其設(shè)計和安裝了專用的柔性隔聲罩。

      考慮到重量會影響船艇機艙的工作性能,所以,外層采用日產(chǎn)進口隔聲材料,該隔聲材料在制作時摻有一定比例的鐵粉,不僅密度低,而且隔聲性能優(yōu)異。內(nèi)層吸聲層采用石油纖維棉制作而成,該材料不僅具有理想的吸聲性能,而且具有良好的低容重性,還具有優(yōu)異的阻燃性。覆面層應(yīng)具備良好的阻燃以及透聲性能,能夠為吸聲層提供有效保護,同時不會影響吸聲層工作性能的發(fā)揮。

      3.3吸聲飾面設(shè)計

      對若干種吸收材料予以分析和比較,同時結(jié)合該船艇的結(jié)構(gòu)特點,初步確定具有如下參數(shù)及特點的三聚氰胺泡沫塑料:1)密度7.2kg/m?;2)開孔率>95%;3)導(dǎo)熱系數(shù)<0.035W/MK;4)蜂窩狀結(jié)構(gòu);5)吸聲性能理想;6)防火性能優(yōu)異[4]。三聚氰胺泡沫塑料的主要制作材料為甲醛樹脂,采用微波發(fā)泡等多項工藝制作而成,在防火性能上能夠滿足B1級。除此之外,泡沫類吸聲材料容易加工和安裝,如無需焊接以及鉚接等工藝,不會給船艇力學(xué)性能帶來負面影響。

      參考3種厚度的三聚氰胺泡沫塑料各自具有的吸聲性能(詳見圖1),同時要求吸聲材料具有理想的吸聲系數(shù),另外,還需結(jié)合船艇機艙的具體結(jié)構(gòu),最終將吸聲層厚度確定為70mm,并將其設(shè)置在易于安裝的部位,主要包括頂部甲板和底部甲板、左舷部和右舷部、前隔板和后隔板等。值得一提的是,吸聲效果在一定程度上取決于吸聲層所對應(yīng)的安裝面積。

      圖1 不同厚度三聚氰胺泡沫塑料的吸聲系數(shù)比較

      4.實船測試

      為盡量削弱測試裝置、天氣以及人員等因素對最終測試結(jié)果的影響,采用“同一天+同一組裝置+同一組人員”的辦法對船艇機艙吸聲飾面安裝前后各自對應(yīng)的噪聲予以測試。對各個測點的聲壓級作平均處理,最終得到船艇機艙吸聲飾面安裝前后各自對應(yīng)的平均聲壓級分別為108.4dB和102.8dB,符合既定的設(shè)計要求。

      5.結(jié)束語

      總而言之,噪聲會嚴重影響船員的正常工作,應(yīng)積極通過降噪設(shè)備安裝、柔性隔聲罩設(shè)計以及吸聲飾面設(shè)計等措施來降低和控制噪聲,從而為船員營造一個良好的工作環(huán)境。

      參考文獻:

      [1]王晉蜀,黃鎮(zhèn),劉鋼,徐國鑫,郭鵬,張麗. 船艇噪聲對遠洋作業(yè)人員主觀感覺的影響[J]. 解放軍預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志,2013,02:134-135.

      [2]孫丹. 船用分油機振源特性分析、噪聲預(yù)報及振動噪聲控制研究[D].哈爾濱工程大學(xué),2013.

      [3]胡軍華,曹樹平,羅小輝,牛子華. 閥控舵機系統(tǒng)噪聲控制的試驗分析[J]. 噪聲與振動控制,2010,01:25-28.

      [4]鄧軍,孫昭君,王斌,王靜. 船艇柴油機排氣噪聲自適應(yīng)主動控制算法及實驗研究[J]. 噪聲與振動控制,2009,05:93-95.

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