船舶舱室噪声分析及控制方法研究(附件)
摘 要摘 要随着全球经济的快速发展,国际物流需求量不断增大。海运作为最重要的国际物流运输手段,对海上运输工具——船舶的需求量不断增大。与此同时,随着人们生活水平的不断提高,对高速船舶、豪华游轮等快速性、娱乐性船舶的需求量也不断增加。船舶在航行过程中,全船各种机械设备如主机、螺旋桨以及一系列的工作设备在工作中不断向外辐射噪声能量,产生严重的噪声污染,对船员的身体、生活、休息和工作造成非常不利的影响;其次,噪声产生的辐射越强,产生的影响就越严重,例如对一些仪器产生很大的影响。第一,误差较大,第二,工作精度降低,第三,使用寿命缩短等。因此,船舶设计时,有必要在船舶设计之初对全船的舱室声学降噪优化进行顶层设计,降低船舶降噪的成本,减轻船舶重量,具有重要的意义。本文围绕一艘散货船舶,基于统计能量法基本原理,利用VA one软件建立了全船的SEA模型,加载主机的噪声能量激励,计算得出上层建筑各舱室噪声声压级以及各层甲板的振动速度级,研究主机噪声的能量通过辐射,传递等方式,对上层甲板的而产生影响。通过研究全船噪声能量分布以及噪声能量传递路径分析,并在此基础上,对全船进行一系列的噪声控制手段,如主机的隔振处理、阻尼减振处理、舱室的吸音敷料处理等措施,舱室噪声值得到了大幅度地降低。关键词:统计能量;噪声预报;VA one;优化
目录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2船舶噪声简述 2
1.2.1噪声的物理量度 2
1.2.2船舶的噪声源 4
1.2.3船舶噪声的传递路径 6
1.3噪声标准及研究情况 7
1.3.1噪声规范 7
1.3.2研究现状 8
1.3.3船舶噪声的控制手段 9
第二章 统计能量分析方法简介 10
2.1统计能量分析法基本的含义 10
2.2统计能量分析法的适用范围 11
2.3统计能量分析法的基本参数 11
2.4统计能量法的基本原理 13
第三章 船舶舱室噪声全频段仿真预报 15
3.1 VA one软件介绍 15
3.2模型的建立 16
3.2.1建立实船SEA模型 16 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2船舶噪声简述 2
1.2.1噪声的物理量度 2
1.2.2船舶的噪声源 4
1.2.3船舶噪声的传递路径 6
1.3噪声标准及研究情况 7
1.3.1噪声规范 7
1.3.2研究现状 8
1.3.3船舶噪声的控制手段 9
第二章 统计能量分析方法简介 10
2.1统计能量分析法基本的含义 10
2.2统计能量分析法的适用范围 11
2.3统计能量分析法的基本参数 11
2.4统计能量法的基本原理 13
第三章 船舶舱室噪声全频段仿真预报 15
3.1 VA one软件介绍 15
3.2模型的建立 16
3.2.1建立实船SEA模型 16 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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3.2.2激励源的设置 21
3.3分析频段的确定 22
3.4噪声预报结果分析 23
3.5本章小结 28
第四章 船舶舱室噪声控制 29
4.1降噪措施 29
4.1.1铺设吸声材料 29
4.1.2隔声 30
4.1.3隔振 30
4.1.4阻尼 30
4.2主机的隔振优化 30
4.3阻尼敷料减振优化 33
4.4舱室的吸声优化 36
第五章 结论与展望 42
参考文献 44
第一章 绪论
1.1研究背景
随着社会经济的不断发展,人们物质和文化的需求水平的不断提高,第一船舶可以作为水上客运交通工具,第二船舶可以用于货运,第三船舶可以用于公务巡逻和休闲娱乐(例如豪华游轮)最主要的交通工具,人们需要对船舶的需求量不断增加。对船舶的要求也不依赖于船舶的安全性能与速度性能方面,人们也开始关注船舶在运行过程中的舒适性,国际海事组织IMO以及各个船级社(例如挪威船级社、英国劳氏)都对船舶的舒适性(主要是振动和噪声)提出了较高的噪声标准,这也就对船舶的低噪声设计与制造提出了更高的要求。无论是娱乐性的船舶,还是承担货运任务的船舶,都有若干个相同的特点:第一、主机功率不断向高功率方向发展,这也同时意味着主机向外传递的噪声能量在不断增大,并且主机正是船舶稳态振动的最主要激励源,对船舶舱室噪声贡献巨大;第二、无论是对船板的厚度和降噪材料对全船重量的变化的敏感度是很高的,在满足适用性和安全性的前提情况下,应该尽一切可能减轻船舶本身的重量,使之以达到降低船舶燃油的消耗率的目的,提高船舶运行的经济性;第三,在船舶全速航行状态下,船体对水和空气的冲击,也不停地向船体内部传递振动噪声能量。这三个特点使得船舶解决船舶的振动和噪声问题还是比较困难。
不良的船舶噪声环境会影响到每个船员的正常的工作和正常的休息,长时间暴露在噪声环境下的工作,会严重影响船员的身体健康和心理健康使之受到伤害,容易让船员产生疲劳,使船员的注意力和工作效率降低;另一方面,船舶长期处于振动的环境下,第一会导致船体某些焊接等结构声振疲劳破坏,第二,长期处于机舱噪声环境下的仪器设备,会出现设备失效等故障;第三,对于军用舰艇,出于战略的目的,为提高舰船的隐蔽性,增强其战斗能力,也要求降低舰船自身的噪声辐射,追求舰艇的声隐身性,并且是永无止境的。在当今全球高速发展的21世纪,科学技术有了很大的发展,引发了新一代的技术革命,无论是船舶工业,还是现代制造业,要对工作和娱乐的舒适性越来越高,对环境的保护也越来越重要。“中国制造2025”提出的高性能船舶制造,对于此项目,对船舶的低噪声越来越重视。目前,国际海事组织对现行的噪声标准基础上进行的重新修订,对现行舱室噪声最高限值再普遍降低5dB,并将其纳入SOLAS公约修正案,进行强制执行[1]。基于新标准法定法规的实施,所以对新标准的实施,对设计和建造的船舶,船舶在运行过程中产生的噪声必须要达到新标准的所要求的规定,对当前的船舶,无法满足噪声标准的,将被慢慢淘汰,无法投运运营,实行报废,对我国的水上运输带来重大的阻力,对整个船舶工业带来重要的损失。因此对于冲破发达国家的技术堡垒,设计低噪声船舶,对船舶在设计之初提出低噪声设计有着更高的要求。
之前,由于国内对船舶的低噪声设计重视程度严重不足,缺乏顶层设计意识,往往是在船舶建造完成后再对船舶进行噪声分析,降噪处理,这样不仅浪费时间、财力、物力,而且有的噪声问题在船舶建成之后,就不再能够充分得到解决,同时这也不利于形成完整的降噪体系。所以为了防止这种情况的发生,需要对船舶建造之初,就具有低噪声顶层设计意识,对船舶舱室进行噪声仿真计算,采用合适的降噪措施。
1.2船舶噪声简述
1.2.1噪声的物理量度
噪声的声压、声强与声功率
当声波在空气介质当中传播时,在波的传递路径上面,空气介质会不断的产生各种压缩与膨胀,而这种压缩与膨胀又是周期性变化的,当空气被压缩的时候压强增大,膨胀的时候压强又减小(例如利用活塞式空气压缩机向空气瓶中输送空气时,会出现剧烈的声响)。所谓声压是指空气在这种周期性的变化过程中,压缩与膨胀之间的压强与静压强的差值,通常用三种表示办法,第一是瞬时声压,第二是峰值声压,第三是有效声压(简称声压)来表示这种压强的大小。因此声波的强弱可以用声压的大小来表示,声压的单位是帕斯卡,简称为帕(Pa)。人能刚刚感觉听见声音时,声音的大小用声压来表示约为Pa;在房间中的高声谈话声约为到0.05Pa到0.1Pa;船舶机舱内的声音约为20Pa。
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