船舶轮机振动噪声控制陈小林

陈小林

长江武汉航道工程局湖北武汉430014

摘要：船舶轮机产生的振动噪声在一定程度上破坏了生态环境。本文介绍了船舶隔振现状及产生的振动噪声原因，分析了船舶轮机振动噪声的控制方法及应用，并提出了船舶轮机低噪声的设计策略。

关键词：船舶轮机；振动噪声；控制

随着社会的发展与科学技术的进步，海上运输得到了大力的发展，各种类型的船舶出现在运输行业中，为我国的经济发展提供了有效的依据。在船舶中由多种设备组成，其中船舶轮机具有重要的作用，为船舶的正常运行提供了动力。而在船舶运行的过程中，轮机常会出现一些问题，其中振动噪音对其产生的影响较大，使轮机的性能得不到保证，为船舶的正常运行带来了安全隐患。

一、船舶隔振现状

随着社会的的进步和科技的不断发展，我国开始大力投入对先进设备的研究，使得船舶轮机振动噪声控制得到了快速的发展。对于船舶轮机振动噪声控制的发展主要从以下几方面体现：一是概念的更新，我国对船舶振动噪声控制已开始重视，并将船舶轮机振动噪声的情况和船舶性能挂钩，是决定船舶优劣的关键；二是船舶制造公司的决策层领导，开始对船舶轮机振动噪声的控制加以重视，各个领导阶层开始狠抓船舶轮机的振动噪声情况，而且国家也加大了船舶轮机隔振降噪技术的研究；三是船舶轮机隔振降噪技术的研究队伍不断壮大，如今我国许多高校都设置了振动冲击噪声专业，各个研究院也开始对船舶隔振降噪技术进行研究；四是各种新型材料的出现，加快了船舶轮机隔振降噪技术的发展，比如新型的隔振器材和阻尼材料以及吸声和消声器材等，为船舶轮机隔振降噪技术的研究提供了强大的物质基础。

二、船舶轮机振动噪声分析

由于船舶在水中运行，在运行的过程中，不仅会受到船体自身压力的影响，同时还会受到水流的阻力，使轮机运行的压力较大，导致轮机出现振动噪音的现象较为复杂，只有将复杂的情况清晰的分析出来，才能使用有效的方式对其进行解决。目前，产生轮机振动噪声的原因有很多，最常见的有以下两种因素：首先是轮机的设计不合理，在设计中没有完全的按相关规定来进行，使轮机达不到声学设计的要求，运行中常会出现振动噪声的现象；其次是轮机内部的问题，这些问题有内部零件松动、安装不正确等，在运行过程中会出现摩擦、振动，使轮机出现噪声。

三、船舶轮机振动噪声的控制方法

1、船舶轮机的隔振设计。由于轮机的噪声由振动引起，因此首先进行隔振设计，将轮机与振源进行隔离，这种方式一般使用于噪声较大的轮机中。首先要对轮机的工作环境进行勘察，检查轮机出现的噪声是否满足这种控制方式的要求，如果满足，就在相应的位置加入隔振器，使用隔振器对轮机进行控制，降低了轮机的振动频率，使轮机振动噪声得到一定的控制。并在加装隔振器时，必须对轮机及隔振器进行分析，以保证两者在使用的过程中不互相干扰，带来其他的问题。

2、船舶轮机的吸振设计。目前，对船舶振动噪声进行控制时，还可对轮机进行吸振设计，在该设计中，需使用相应的动力吸振设备，对轮机产生的噪声进行分析，根据分析出噪声的情况，选择出适合动力的吸振设备，使用吸振设备具有的共振系统，将轮机内部的振动能量进行吸收，使振动的频率降低，从而使振动噪声减小。在现阶段，进行吸振的方式分为两种，分别为主动吸振及被动吸振，大部分情况下使用的是被动吸振的方式来对轮机振动噪声进行控制。

3、船舶轮机的阻尼减振设计。在船舶的运行中，不论是外部作用力的影响，还是自身内部原因的影响，都会使轮机出现振动，为将振动噪声进行控制，可对阻尼进行重新的设计，加强其减震的功能，以使轮机的振动噪声得到一定的控制。在选择制造轮机的材料时，要优先选择传播性能更好的材料，如铝、新型的复合材料等，将这些材料加入进去后，提高了轮机的传播能力，将其运行过程中产生的振动噪声进行了转化，变为了其他形式的能源，通过自由扩散或其他的形式，将其排除轮机内部，对振动噪声进行了有效的控制。

四、各种隔振降噪技术在船舶轮机中的应用

1、常见的隔振方法。1）减振浮筏装置，减振浮筏装置是在双层隔膜后的一项新的隔振降噪技术。浮筏装置实质上是将多台设备共同安置在一个公共的中间质量上。由于船舶轮机的机械设备较多，加上船舶舱室空间有限，这对隔振装置的重量和大小，都是一个考验，为满足要求，筏架大多为金属构成。和双层隔膜相比，减震浮筏装置的最大优势是能安装多台频率不同和扰动力不同的设备，而双层隔膜只能安装一台机械设备，这增加了减振降噪的效果。由于减振浮筏装置的尺寸较大，因此不能将浮筏装置视为刚体简化，要考虑浮筏装置的弹性和隔振效果。2）中低速船用主机隔振，中低速柴泊机，特别是船用主机的隔振，对弹性支撑有一定的要求，要求其固有频率较低，这对技术设计来说有很大难度，如在恶劣的海域环境下，采用主机隔振船舶的稳定性得不到保证，由于技术难度较大，因此，对隔振技术的研究主要有以下几点：首先是采用柴油机电力推动装置和可调螺距桨，使主机的运转保持一定的速度或速度在小范围内变动，避免惰速时固有频率低的情况发生；其次采用现场平衡技术，避免不平衡倾覆力矩的情况出现，此外还避免惰速运转，振幅增加太大；最后采用柔软的弹性支撑装置。3）空气弹簧和低频隔振，根据目前船舶轮机隔振降噪技术来看，空气弹簧已开始应用于船舶轮机的低频隔振。

2、船舶轮机内器械设备管道隔振。对于船舶轮机产生的振动噪声，有时会通过管道传递给相邻的船舱，从而形成结构噪声，为避免和减小振动噪声的传播，需进行管道隔振。振动噪声主要是通过柴油机的进排气管和通风空调及各种水泵等传递。因此为消除这些振动噪声，就需采取相应的措施，常使用的方法是在设备的进出口，根据压力和温度等参数，采用相应的金属波纹管和橡皮管，从而达到隔离振动的效果。对于管道的支撑一般采用弹性支撑，消除舱壁的振动噪声的传递。考虑到冲击隔离，这些大型设备采用弹性装置后，机械设备能实现大位移抗冲击。另外，采用弹性支撑设备后，管道的最大位移值可达到50毫米以上。因此，弹性支撑系统无论是在管道隔振中，还是船舶轮机抗冲击中都起到较大的作用。

五、船舶轮机低噪声的设计策略

1、低噪声设计指标。在对轮机进行设计时，通常会使用相应的低噪声设计指标，该项指标的要求越高，设计出来的轮机振动噪音控制的就越好。在船舶运行的过程中，如产生振动噪声会对不同区域造成不同程度的影响。因此，在低噪声设计指标中，不能对所有区域的要求都完全一样，要根据不同的区域制定出适合的设计指标。

2、低噪声设计方法。在对轮机低噪音进行设计时，根据设计内容的不同，可将其归纳两种方法：1）将整个船舶作为一个整体，对整体进行低噪音设计，在设计时，要将噪音产生的源头查找出来，并发现其能对船舶造成怎样的影响，使用有效的方式将噪音进行阻隔，对振动噪声进行控制；2）以信息为主，有目的性的对轮机振动噪音进行控制，使产生的噪音在相应的指标下。

六、结语

在船舶的运行过程中，轮机起到重要的作用，为船舶的运行提供了充足的动力来源，而由于船舶的体积较大，重量较重，使其具有的负担较高，在轮机运行过程中，会出现振动噪声的现象，会对环境、人们的身体健康造成一定的影响。因此，加强对船舶轮机振动噪声的控制，减少船舶在运行中产生的振动噪音具有重要的经济意义与社会意义。

参考文献

[1]杨德庆.船舶振动噪声的分析[J].中国船,2016.

[2]蒋亚礼.论述船舶轮机振动噪声的控制方法[D].船舶工程,2016.

[3]王国治.各种隔振降噪技术在船舶轮机中的应用探讨[J].船舶,2017.