1. 湖北武汉 430061
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摘要：机舱集控室是船舶最难的噪声控制对象之一。利用VAOne软件，基于统计能量法（SEA），建立某平台工作船的SEA模型，进行舱室噪声预测，并与实测值进行比较。分析集控室和它相连所有子系统间的声能量输入关系，得到集控室声能量组成及排序情况，确定空气声和结构声对集控室的影响，将此作为减振降噪依据。根据集控室噪声频谱特性及软件NCT功能，采用声学包设计方法，用不同材料组合对集控室各个面进行降噪处理，最终有效地控制集控室噪声。
关键词：船舶轮机；仓集控室；再降噪
引言
为减少集控室的噪声，可供选择的措施一般包括对地板进行约束阻尼处理或浮筑地板，围壁采用带空腔且填充吸声材料的双层结构形式的隔声板，隔声板一般是根据不同隔声板隔声量测定试验或经验来选择。但由于不同船舶机舱内主要声源柴油机的声振性能差异大；大多数船机舱布置在尾部，螺旋桨激励引起的结构噪声也很大；船体又是钢结构，其振动传递损失很小。导致集控室声能量传递途径复杂，仅凭经验采取减振降噪措施，其措施的有效性与经济性有时不能很好兼顾。
1 船舶舱室噪声预报模型
1.1 研究对象描述
本文研究对象为某平台工作船，总长85.0 m，垂线间长77.75 m，型宽22.0 m，型深8.00 m，设计吃水
6.3 m，双机双桨推进 ，主机最大持续服务功率(100 %MCR)2 206 kW，额定转速800 r/min。该船为艏楼型，上层建筑从下往上依次为主甲板、升高甲板、艏楼甲板、艇甲板、办公甲板和驾驶甲板。机舱位于58－94号肋位间。集控室位于机舱中间甲板85－94号肋位间，其位置如图1所示，中间甲板距主机机座高度为3.4 m。
1.2 统计能量法 （SEA） ）理论
统计能量法是将一个复杂结构的振声系统分成若干个相互耦合的子系统，每个子系统在某个频率范围内都有若干共振频率，也可以认为这些共振频率是由多个振子组成的振子群产生的。在每个振子群中，能量储存于弹性和惯性元，通过阻尼元耗散，并且能量可以经耦合元传递到其他振子群。SEA法的目标是根据系统的各参数建立各子系统的能量流动关系，最后导出能量平衡方程，通过求解能量平衡方程可以得到每个子系统的能量，从而得到所求的振动响应。运用统计能量法的关键是合理划分物理子系统，即必须满足相似性和显著性条件，相似性条件是指划分的每个子系统几乎具有相等的激励和阻尼，或者说相等的振动能量，显著性条件是指这些子系统在能量的传输、消耗和储存中起重要作用。另外为保证计算精度，建立统计能量模型时要求单位带宽内的模态数≧5。
2.集控室降噪方案设计
集控室的降噪可以采用声学包设计方法，声学包是指减振降噪材料、面板材料及其基体结构材料的组合。不同的材料组合会导致不同的声学包性能或者说减振降噪效果，声学包设计要求根据不同的噪声频谱特性，选择相应的声学材料和降噪方法。集控室要获得好的降噪效果，必须对其所有面进行处理。但经不同面进入的能量是不同的，这里考虑对集控室地板主要进行阻尼减振和隔声处理，对围壁和天花板进行吸声和隔声处理。为了消耗振动能量，在地板上喷涂一层内耗较大的黏弹性高阻尼材料，再贴上薄的钢板构成约束阻尼，其上再敷设橡胶合成地板。围壁和天花板的吸声材料主要选取超细玻璃棉和矿物棉，同时设计空气层增加吸声效果，隔声材料主要选取薄钢板和复合岩棉板，其中复合岩棉板用两层薄钢板中间夹上矿物棉来模拟。具体方案如表1所示。VA One 软件中可以定义噪声控制处理方案(Noise Control Treatment，NCT)，NCT是通过分层定义的，一个NCT可以有几个层(layer)，表1中这些层表示在船体钢板上向集控室内一层层敷设的降噪材料。
采用降噪方案 1 后得到集控室噪声预测值为85.6 dB(A)，降噪量为9.6 dB(A)，未达标。对比施加NCT前后的频谱特性，如图2所示。可以看到，200 Hz以下的低频段，在100 Hz和125 Hz降噪量为4 dB(A)，在200 Hz以后，200 Hz～1 000 Hz的降噪量在6 dB(A)～10 dB(A)，1 000 Hz以后降噪量逐渐增加，从20 dB(A)增加到45 dB(A)，说明该方案对中高频噪声具有良好的降噪效果。再次考察降噪后的的集控室声能量输入关系，如图3所示。
从图3可以看到，在进行上述降噪处理后，集控室的声能量主要来自于集控室地板的结构声以及由集控室地板透射进入的空气声，其他面的输入能量已大幅降低。集控室还超标10.6 dB(A)，考虑到降噪方案1的不足，为加强集控室地板的吸声与减振效果，采用双层约束阻尼加上吸声的浮动设计，从图中可以发现，频率200 Hz以下的噪声减少幅度很少，频率200 Hz以上的噪声大幅度减少，可以非常好地削减中高频的噪声，对于200Hz以下的低频噪声，降噪效果一般。只在地板上增加了一层吸声材料和一层阻尼材料，说明对集控室的地板进行降噪处理时，双层约束阻尼结构可以使地板振动大大衰减。另外不能只考虑减少地板结构声，空气声也大量从地板进入集控室，如果增加一层吸声材料，会取得很好的效果。需要注意的是，建立船舶SEA模型时，为满足绝大多数子系统的模态数≧5的要求，应尽可能少拆分面，所以门窗都统一为建成的板。为了满足舱室隔声量要求，集控室必须采用隔声量一致的隔声门与隔声窗，并且要做好门窗的缝隙处理。
3.结束语
某平台工作船，利用VA One软件，建立其统计能量模型，进行了包括集控室在内的舱室噪声预测，分析了集控室声能量输入途径及排序，根据集控室噪声频谱特性及软件NCT功能，集控室地板往往是噪声能量最大输入者，要同时做好减振和隔声吸声处理，采用双层约束阻尼结构可以使地板振动获得很大衰减。集控室围壁和天花板可以采用带空气层且填充吸声材料的双层结构。隔声门与隔声窗的隔声量要与围壁一致。
参考文献：
[1] 中国船级社. 船舶及产品噪声控制与检测指南[S]. 中国船级社，2013.
论文作者:黄正响1,, 陈治国2
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第04期
论文发表时间:2019/6/21
标签：降噪论文; 噪声论文; 能量论文; 阻尼论文; 隔声论文; 地板论文; 子系统论文; 《工程管理前沿》2019年第04期论文;