浅谈减振降噪技术在“科学”轮上的集中应用

孔宪才 颜芳 刘志兵

摘 要：本文在分析了船舶振动源的基础上，重点介绍了最新减振降噪技术在我国新型海洋科学综合考察船上的系统综合应用，并对实船测试效果作出表述。

关键词：双层隔振 减振器 振动 噪声 阻尼 隔声

为保证科学考察船声学探测设备获取理想可靠的探测数据，并遵循“以人为本”设计原则，国家重大科技基础设施海洋科学综合考察船“科学”号在设计与建造过程中，综合运用减振降噪技术，成功控制、降低生活区域和工作处所的振动和噪声，使船舶在总体上具有良好的声寂静性能，满足了船载声学探测设备的使用要求、满足《海洋船舶噪声规定》和《机械振动客船和商船适居性振动测量、报告和评价标准》，总体减振降噪效果明显。

通过周密分析和广泛调研，确认本船的主要噪声源有：机电运转设备产生的机械振动与噪声，结构刚性不足产生的局部振动，与振源设备连接的结构和管路发生的振动、传播和放大，船上空气调节及机器处所通风系统产生的风噪等。针对以上噪声源，根据现有减振降噪技术的发展现状，采取多种有效措施，控制船舶振动和噪声传播。现就“科学”号科学考察船上所采用的减震降噪技术进行阐述。

1 针对结构噪声采取的降噪措施

在总计设计和船体结构施工等方面采取了节点优化、工艺控制和局部加强等相关措施，保证结构连续性和局部结构优化，减少由于结构强度不足或设计不合理而造成的结构噪声。

为减少结构振动，在船舶的生产设计中，保证主船体结构和甲板室的围壁支撑结构的连续性，优化局部结构节点，在不参与总纵强度计算的相对薄弱的上层建筑结构中，采用“拉入法”节点，控制结构贯穿孔尺度保证了结构局部刚性。

紧抓工艺控制，编制满足设计要求的施工及焊接工艺，在船舶重要区域结构采用双面连续焊接。通过对船舶焊接质量的过程控制，并进行严格的工艺检查，以保证船体结构连续有效的连接，使载荷能够得到有效传递。

在生产设计中严格控制管路、电缆的贯穿对船体结构的破坏，对于穿舱管路和电缆通道，通过核算采取相应的补强措施，补强方案取得船体专业的确认后给予实施。

2机电设备运动产生振动的解决措施

2.1柴油发电机组双层隔振

对“科学”号船舶重要振源设备四台柴油发电机组采取了双层隔振装置的安装方式，大大减小柴油发电机组振动向基座或船体的传递。

根据机舱的总体布局和设计需求，1#和4#柴油发电机组采用了独立的双层隔振安装方式，柴油发电机组通过上层隔振器固定在中间筏架上，中间筏架通过下层隔振器固定在船体内底板加强结构上。2#、3#柴油发电机组进行了组合安装，采用浮筏结构，更为有效地减少了柴油机组振动向船体的传递。

2.2 水泵的减振安装

对较大功率的水泵采取了的减振安装，水泵的隔振装置由挠性橡胶下隔振器、侧挂隔振器与挠性橡胶接管组成。隔振器有效减小泵体运转产生的垂向振动向船体的传递，隔振装置限制泵体运转水平振动，从而达到减振的目的。

2.3空压机的减振安装

船上的2台气爆空压机是一个重要的振动源，对其采用钢弹簧的单层隔振系统安装，阻隔设备运转振动向船体结构的传递。

对机舱内的3台主空压机采用了橡胶隔振器的单层隔振系统安装，阻隔设备运转振动向船体结构的传递。

2.4 风机、空调机组采用弹性安装

风机使用弹性减震装置安装固定，风机出口安装软连接管，做柔性接头进行隔振。

2.5 其他机电设备安装底座的处理

采用阻尼板和阻尼材料对机电设备的基座进行处理。对面积较大的基座辐射了阻尼板材，对于小型设备基座和不规则的基座，敷设了阻尼涂料。

2.6 机电设备振动较大区域的地面处理

绞车舱、主机舱上部、空压机仓、推进电机舱地面均进行了阻尼处理，减少震动的外传。图7所示网格区域敷设了14mm后的阻尼板材。

2.7 管道安装的措施

机械设备的振动，一部分通过基座传递至船体结构，另一部分通过管路与管道内的流体传递至全船。因此对本船振动较大的设备，进出口接管全面采用挠性减振安装，如主机、空压机、风机、油、水泵、冷水机组等。根据管路采用材料和管径大小，配置合适的挠性固定支架，与机器相连部分均采用了挠性接头或波纹管的方式，主机等主要设备的挠性接管满足CCS的规范要求，风管等挠性接管的安装还需要满足SOLAS的防火要求。

全船管路的振动主要源于机舱部分设备，因此机舱部分的管路是振动控制的主要部位，本船对机舱部分的主要动力管路也全面采用了弹性减振管卡和支架等方式的固定。

2.8 浮动地板的采用

对集控室采用了浮动地板的安装方式，降低振动量，有效保证了集控室配电板和控制精密元器件的工作环境。

3 空气传播噪声

3.1总体设计与结构布局

（1）生活、工作区域的有效分割

总体布局上，尽量做到，生活、工作区域和机舱区域的相对独立，以保证隔声阻尼的有效利用。

图中蓝色区域为实验室与驾驶台等室内工作场所，绿色区域主要为生活公共与休息处所，红色为机舱及机器处所，为产生振动或噪声的区域，是进行防护的重点，也是采取采取隔声措施的区域。

（2）机械处所的封闭措施

采用单烟囱的布局，去掉了机舱天棚，机舱采用全封闭方式，尽量减少声音的辐射面；艏侧推舱也进行了隔离封闭；

（3）低噪声设备的广泛使用

在设计之初和签署技术协议时，明确提出设备商应尽量采用最新的低噪声设备，并提供设备台架试验所测取得噪声及振动指标，为后期的采用可行措施提供了有效技术数据。本船采用的低风速送风空调系统，有效地保证了住区及生活舱室的噪声指标，收到了明显的效果。这为科学考察船、海监公务船等类似吨位较小船舶采取低风速空调系统开船了先河，有效地做到了舒适性指标提高。

3.2 空调机通风设置消音器、静压箱

机械通风机因气体流动所产生的动力性噪声，是甲板与舱室噪声的主要原因之一，本船对各房间与主要舱室的机械通风与空调通风进行了噪声估测，对于噪声大的房间，在设备与管路上增加消音设备，减少噪声，将噪声控制有效范围内。

本船空调风管选用大截面矩形风管，达到降低风速减小舱室噪音目的。在风管内设置导流板、消音器，在接布风器的支管处加调风板，调节每个布风器的风速与风量，并在布风器内部敷设吸音材料，切断噪声在风管中的传播途径，降低各个舱室布风器的噪音。

采用压槽加强、Z型立板加强、内部环扣加强、n型波浪板加强和L型板加强等措施，增大风管的管壁强度，防止因宽大风管自身振动带来的噪声。

控制空调风管的绝缘安装质量，既可以防止产生凝水，同时还有减振降噪作用。

3.3 声音的阻隔

（1）机器处所的双隔声门布局

进出机舱的通道均采用了隔离空间，布设了两道隔声防火门，有效地减少了机舱噪声的外传。

（2）水密门隔声门的开发利用

对所有的水密门在水密要求的基础上，开发了能够安装到水密门上的隔声门，在水密门开启的情况下，做到舱室之间的隔声，有效地防止了机器处所噪声的外传，效果明显。

图中所示水密门均安装有隔声门，保证了水密门开启状态下的隔声门的关闭，致使噪声不得外传。

（3）通风机的处理

①主机通风机

对船上的一大噪声源机舱通风机，进行了专业降噪处理；设置了专门的风机间，采用了低噪声的双速风机，风机出口与风道采用波纹管方式联接；风机房进行了内部隔声吸声处理，风机进口进行了消声处理，风道内部敷设了吸声材料，有效进行了噪声控制。

②其他通风机

本船对布置在生活和工作区域的通风机除采用低噪声的通风机外，还对这些风机采取了减震降噪处理，制作了小型风机箱，风机进行了弹性安装，风机出口和风道间采用弹性波纹管安装，最大限度地减少噪声外传。

③风道内的吸声处理

为更好地做到减震降噪，对通径较大的通风道内壁进行消声材料的敷设，以降低噪声的传播。

④舾装材料的采用

对船体舾装材料均进行了减振降噪的技术要求，比如驾驶台玻璃为双层钢化玻璃，所有住区房间的门均为隔声门，内壁板均为加厚型等等，这些措施也较好地保证了噪声的控制.

（4）减振降噪效果

以上减振降噪措施的全面采用，收到的效果极为明显，以下为海上试验的测试结果。

①振动测量

在全速航行时，对本船振动值进行了测定，船员住舱、机舱、集控室及生活区域的振动指标均满足设计要求，并大大低于标准值。船员舱室实测最大振动量为0.4mm/s，低于船级社设定的最高舒适度等级1级中对于船员舱室2.8mm/s的要求；机舱集控室实测最大振动量为0.9mm/s，低于船级社设定的最高舒适度等级1级中对于机舱集控室4.0mm/s的要求.全船实测最大振动量的平均值为0.8mm/s，可见减减振降噪的效果是多么地明显。

（2）噪声测量

全船共有40间卧室，经海上航行试验，全速航行时噪声指标达到船员卧室噪声舒适度最高等级的房间为30间（低于52dB），占全船卧室的75%；达到客船乘客高级舱室噪声舒适度最高等级的房间约为8间（低于45dB），占全船卧室的25%，船长卧室噪声指标达到了46dB。

振动测量和噪声测量数据显示设计和建造所采取的减振降噪措施是合理有效，措施得当；未出现一处振动超标的现象也显示了本船结构设计合理、建造焊接工艺处理到位的这一不争事实。

参考文献：

[1] 中国科学院海洋研究所.国家重大科技基础设施海洋科学综合考察船建造工艺报告，2013.

[2] 武昌船舶重工有限公司.海试报告，2013.

[3] 中国船舶及海洋工程设计研究院.全船说明书，2013.