减振降噪技术在高速船舶上的应用

谢光能

摘    要：目前高速船的应用越来越广泛，高速船的舒适性在业界越来越关注，减振降噪技术应用空间也越来越大。本文基于高速船的特点，对减振降噪技术的分类、发展应用现状作了简单介绍，同时归纳了典型的应用案例。

关键词：减振降噪;隔音;高速船

中图分类号：U667.7                                文献标识码：A

Abstract：  At present， the application of high-speed vessel is more and more extensive. The comfort of high-speed vessel is concerned in shipbuilding industry. Based on the characteristics of high-speed vessel， this paper briefly introduces the classification， development and application status of vibration and noise reduction technology， and summarizes typical application cases.

Key words： Vibration and Noise Reduction; Sound proofing; High-Speed Vessel;

1   引言

随着人民生活水平的逐步提高，高速船的应用越来越广泛，特别是近年来珠三角地区全铝合金高速客船的广泛应用，极大地提高了水运市场的效率与活力。根据船舶设计理论可知，高速船追求轻量化设计，其结构一般不会有太多的富余，加上高速船本身配备的高转速大功率主机，振动和噪声问题自然就容易暴露[1]。在高速船应用的早期，人们还没有特别在意船的结构振动和噪声问题，但随着生活质量的提高，这些问题逐步引起乘客、船员和客运企业的重视，特别是对高速客船的乘坐环境提出了更为严格的要求。因此，如何在高速船上均衡第应用减振降噪技术正成为造船公司关注的热点。

2   高速船减振降噪技术

高速船的噪声源一般分为三类：机械噪声、推进器噪声、水（气）动力噪声。

（1）机械噪声：主要有主机、辅机、风机、泵、空调机组及其相关部件运行时产生的噪声;

（2）推进器噪声：主要是喷水推进器流道内的高速水流声和螺旋桨空泡噪声、谐鸣声;

（3）水动力噪声：主要是高速水流不规则起伏时，作用于船体所产生的拍击振动噪声[2];

（4）气动力噪声：航速30 kn及以上的高速船，由于其上层建筑的结构外形原因，高速前行时会自然产生类似尖叫的风鸣音。

减振降噪技术的核心：首先是识别振动源和噪声源;然后是研究其产生原因以及特性;再从船舶舱室的总体布置、结构设计着手，分别针对源头、传播途径和终端采取相应的控制措施。

声音来源于振动，要消除噪音在于消除振动。但振动往往无法达到完全消除的效果，故隔音降噪工程一般是从减少振动开始，结合隔音、吸音技术，通过三方面综合作用来实现。

2.1  阻尼材料

阻尼材料能有效控制结构振动和噪声，其原理是利用材料本身的粘弹特性，将振动引起的机械能转化为热能，逐渐散失在空气中，达到减振降噪的目的。

阻尼材料在机器处所和舱室均可使用，通过刮涂、喷涂的施工方法，将材料敷设在船体结构表面，改变结构的固有频率、减少结构的吻合和共振效应，达到较好的减振降噪效果。

船用阻尼材料主要有片状型材、阻尼钢板和涂料三种类型[3]：

（1）片状型材：目前已经很少使用，原因是其对底材的处理工艺较为复杂，若遇上形式复杂的结构和曲度较大的部位，往往难以施工。

（2）阻尼钢板：是近年来的主要使用类型。阻尼钢板为复合型材料，由一层粘弹性材料和一定厚度的间断小片钢板（或铝板）敷在船体板内表面，形成金属-阻尼-金属结构，阻尼效果好。额外敷设的钢板（或铝板）厚度，需要通过模拟计算或使用经验来选定。其缺点是需要额外增加钢板（或铝板），导致减振方案的整体重量较大，影响高速船航速性能，使用前要考虑整船的航速性能储备。

（3）阻尼涂料：是近来年使用较多的一种新型阻尼材料，其材料本身制造工艺简单，现场施工作业方便， 减振降噪性能优秀。该材料只需在基体的表面上喷涂、滚刷或抹涂，干燥后即可形成抗紫外线、防水、不易开裂及可燃性极低的固化层，能有效地吸收和消散振动能量，从而达到减振的目的。阻尼涂料无需金属板配合使用，整体方案重量轻，非常适合高速船。

2.2  隔振技术

隔振技術，是指在振源与其他设备或结构设施之间安装带有一定弹性的装置或组合材料，使得两者之间的连接由刚性转变为弹性，从而阻隔或减少振动传递，达到减振降噪的目的。对于高速船而言，振动源主要有主机、发电机组、空调压缩机组、进排气风机和管系等。

2.3  隔音技术

隔音是指采取一定的措施，把噪音隔绝在其传播途中。当声波遇到匀质障碍物（如装饰板、橡胶板、结构板等）时，由于材料阻抗特性发生变化，一部分被障碍物吸收，大部分声音被障碍物反射回去，最终只有一小部分声音能透过障碍物辐射到另一空间去。隔音技术在高速船降噪方案当中发挥着相当重要的作用。