船舶舾装噪声与振动控制技术研究

船舶舾装噪声与振动控制技术研究

王磊    夏琛

中船黄埔文冲船舶有限公司

摘要：本论文旨在研究船舶舾装噪声与振动控制的方法和技术。船舶舾装噪声和振动对乘员的舒适性和健康产生负面影响，并可能干扰敏感设备的正常工作。该论文首先介绍了船舶舾装噪声和振动的特点和来源。然后回顾了国内外相关研究的现状，并探讨了控制技术的发展趋势。接下来，系统地介绍了船舶舾装噪声和振动控制的技术方法，包括声波隔离材料的应用、结构声学优化设计、声吸收材料的使用等。针对舾装振动控制，介绍了振动隔离装置的设计、主动振动控制技术等。此外，还探讨了实验方法和数值模拟技术的应用价值。最后总结了研究成果和展望未来发展趋势。该论文为船舶舾装噪声与振动控制技术的应用提供了有价值的参考。

关键词：船舶舾装、噪声控制、振动控制、舾装噪声、舾装振动、声波隔离、结构声学优化、振动隔离、主动振动控制。

引言：船舶舾装噪声和振动是船舶运行中普遍存在的问题，对乘员舒适性、健康以及设备正常工作产生负面影响。为了控制这些问题，过去几十年来，在船舶舾装噪声和振动控制领域取得了显著进展。研究人员和工程师们积极探索各种技术和方法，包括声波隔离材料的应用、结构声学优化设计、声吸收材料的使用、声源控制技术、振动隔离装置的设计和应用、结构振动优化设计、主动振动控制技术以及能量吸收技术等。然而，船舶舾装噪声和振动控制仍面临挑战，如复杂性、不同船舶类型和舾装结构的差异。因此，需要针对具体情况采取相应的控制策略，并进一步研究和改进舾装噪声和振动控制技术的可行性、经济性和实用性。本论文旨在综述船舶舾装噪声和振动控制领域的研究现状，探讨相关技术和方法，并展望未来的发展方向。通过深入理解舾装噪声和振动的特点和来源，研究现有的控制技术和方法，以及探索新的创新途径，我们可以为提高船舶乘员的工作环境和设备的正常运行做出贡献。

1.船舶舾装噪声与振动的特点与来源：

船舶舾装噪声与振动是由舾装结构和设备在船舶运行过程中产生的，具有以下特点和多样化的来源。

舾装噪声是指由船舶舾装结构和设备所产生的声音。舾装噪声通常呈现出低频、中频和高频等不同频段的特点。这些噪声可能来自船体结构的共振或震动，以及设备的机械运转、液流或气流等引起的振动噪声。舾装噪声会通过结构传导和空气传播途径传播到船舱和甲板上，影响乘员的工作环境和居住条件。

舾装振动是由船舶舾装结构和设备产生的机械振动。船舶运行中的发动机、推进装置、泵类设备等都会产生振动，并通过舾装结构传导到船体和周围环境中。舾装振动通常被分为低频振动和高频振动，对船舶结构和设备的正常运行产生影响，同时也会对乘员的工作环境和设备的可靠性造成负面影响。

船舶舾装噪声和振动的来源多种多样。舾装噪声的主要来源包括发动机、推进装置、冷却系统、液压系统、空调系统、泵类设备以及构造共振等。这些源头产生的噪声通过结构传导、空气传播或水中传播等途径传输到船舱和甲板上。舾装振动的主要来源包括发动机的振动、推进装置的螺旋桨激发力、船体结构的共振振动等。这些振动源会通过舾装结构传导到船体和周围环境中。

2.船舶舾装噪声与振动控制的现状：

目前，船舶舾装噪声与振动控制领域已经取得了显著的进展。人们对于船舶舾装噪声和振动的控制越来越重视，致力于提供更好的工作环境、乘员舒适性和设备可靠性。

在舾装噪声控制方面，已经开发出多种方法和技术。其中包括使用吸音材料和隔离材料来减少传播和回波噪声，进行结构声学优化设计来降低共振噪声，采用声源控制技术来减轻机械运转和流体噪声等。此外，还有一些创新的方法得到广泛应用，如主动噪声控制技术和自适应噪声控制技术，能够实时监测和调整噪声水平。

而在舾装振动控制方面，振动隔离装置是常见的控制手段之一。通过使用弹性元件、减震器等振动隔离装置，可以有效减少振动的传导和传播。此外，结构振动优化设计也是一种重要的控制方法，通过调整结构参数和材料选择来减小结构振动响应。同时，采用主动振动控制技术，如振动补偿器和振动源反向激励等，可以实时调节振动幅值和频率。

在实践应用中，船舶舾装噪声与振动控制已经在某些领域取得了成功。例如，在豪华游轮和科研船舶上，采用吸音材料、隔离系统和先进的噪声控制技术，显著改善了乘员的工作环境和居住条件。此外，船舶舾装噪声与振动控制的研究也逐渐扩展到其他类型的船舶，如商业船舶和海洋工程船舶等。

3.船舶舾装噪声控制技术：

船舶舾装噪声控制技术旨在减少船舶舾装结构和设备所产生的噪声，提供更好的工作环境和乘员舒适性。以下是一些常见的船舶舾装噪声控制技术：

吸音材料：使用吸音材料可以有效地减少噪声的反射和传播。这些材料通常具有优异的声吸收性能，可以在船舶内部表面或隔离层上安装，将噪声能量转化为热能。

隔音隔振：采用隔音隔振技术可以降低噪声的传导路径和传播效果。通过安装隔音隔振材料、隔声板和隔振装置等，可以减少结构传导和空气传播噪声的影响。

结构声学优化设计：通过对舾装结构进行声学优化设计，可以降低共振噪声和结构辐射噪声。这包括调整结构参数、加强结构刚度和引入防振措施，以减小结构的振动响应和噪声辐射。

噪声源控制：针对船舶内部设备和机械运转所产生的噪声，可以采取噪声源控制技术。这包括通过降低设备噪声、改进液流或气流的流动特性以及优化设备布置等方式来减少噪声的产生。

主动噪声控制：主动噪声控制技术利用传感器、控制系统和音频发射器等组件实现噪声的实时监测和补偿。通过反向发射与原始噪声相消的方式，可以有效地减少船舶舾装噪声。

自适应噪声控制：自适应噪声控制技术基于实时信号处理和反馈控制，能够根据不同工作条件和噪声特性实时调节噪声控制参数。它可以适应船舶舾装噪声的变化，并精确地补偿噪声幅值和频谱。

4.船舶舾装振动控制技术：

船舶舾装振动控制技术旨在减少船舶舾装结构和设备所产生的振动，以改善船体结构的可靠性、设备的正常运行和乘员的工作环境。以下是一些常见的船舶舾装振动控制技术：

振动隔离装置：通过使用弹性元件、减震器或阻尼材料等振动隔离装置，可以将振动的传导和传播路径中断，减少振动对结构和设备的影响。这些装置能够吸收和分散振动能量，降低结构共振频率和振幅。

结构优化设计：通过合理设计船舶舾装结构，包括调整结构参数、增加刚度和引入防振措施等，可以降低结构的固有振动频率，并提高结构的抗振能力。这样可以减小振动对船舶舾装的激发效果，从而控制振动水平。

主动振动控制：主动振动控制技术利用传感器、控制系统和执行器等组件实现振动的实时监测和主动调节。通过激励力或反向激励力的实时控制，可以减小振动幅值和频率，改善船体结构的振动响应。

振动源控制：针对船舶内部设备和机械运转所产生的振动源，可以采取振动源控制技术。这包括优化设备布置、增加平衡装置、使用隔振基座和消除不平衡等手段，以减少振动源的激发。

结构动态调谐：结构动态调谐是一种通过改变结构的固有特性来控制振动的方法。通过调整结构的刚度或质量分布，使其与激励频率达到共振或接近共振状态，从而减小振动响应。

振动传感与预测：利用振动传感器和数据采集系统，实时监测船舶舾装的振动情况，并进行数据分析与振动预测。这样可以及早发现振动异常和问题，并采取相应的措施进行振动控制。

结论： 船舶舾装噪声与振动控制技术是提升船体结构可靠性、设备正常运行和乘员工作环境的重要领域。通过实验方法和数值模拟技术的综合应用，可以有效地减少舾装噪声与振动水平，并改善船舶系统的性能。

展望： 未来，船舶舾装噪声与振动控制技术还有一些发展方向和挑战：

新材料应用：研发更具吸音和隔振性能的新型材料，以提高噪声与振动控制效果。同时，需要对这些材料的特性进行深入研究和验证。

主动噪声与振动控制：进一步发展主动噪声与振动控制技术，提高控制系统的精度和可靠性，实现更精确的噪声与振动补偿。

综合优化设计：将噪声与振动控制纳入船舶设计和建造阶段，通过系统集成、结构优化和布局规划等手段，最大限度地降低噪声与振动的产生和传播。

船舶舾装综合评估：在噪声与振动控制中考虑综合性能评估，包括航行安全、节能减排和乘员舒适性等因素的综合权衡与优化。

智能化控制系统：利用先进的传感器、控制算法和人工智能技术，实现船舶舾装噪声与振动的智能化监测与控制，提高系统自适应性和响应速度。

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