艦艇建造階段的減振降噪工藝技術

石 勇，張海寬，劉 宇，王天瀟

(海軍駐渤船重工軍代表室，遼寧葫蘆島 125004)

艦艇建造階段的減振降噪工藝技術

石 勇，張海寬，劉 宇，王天瀟

(海軍駐渤船重工軍代表室，遼寧葫蘆島 125004)

通過對艦艇建造階段影響減振降噪的主要因素分析，提出減振降噪控制的主要工藝技術措施，指導造船廠開展減振降噪工藝設計、施工及檢查工作。

艦艇;減振降噪;建造;工藝

0 引言

減振降噪作為艦艇的重要性能指標之一，在研制的各個階段都有不同的任務。在設計階段開展最新聲隱身技術措施的使用、論證和評估;在生產建造階段要保證設計的聲隱身措施上艇和落實;在試驗試航階段進行聲學測試和指標考核;服役階段主要進行低噪聲使用和維護保養。其中低噪聲建造是實現聲隱身的關鍵環節，建造工藝對聲隱身性能的影響也不容忽視［1－2］。

本文主要通過對建造階段影響減振降噪的主要因素分析，提出減振降噪控制的主要工藝技術措施，指導造船廠開展減振降噪工藝設計、施工及質量檢查工作。

1 建造階段影響減振降噪的主要因素分析

按聲源來分類，艦艇的噪聲可分為水動力噪聲、結構噪聲和機械振動噪聲，對于不同類型的噪聲源，影響因素也是不同的，下面分別進行分析。

1.1 水動力噪聲的影響因素

影響水動力噪聲的主要因素是指艦艇外部直接與海水接觸的螺旋槳、外殼、舵翼和其他突出物的流線外型和表面粗糙度，以及受水流沖擊時外表面舾裝件的緊固程度等。對應到建造階段，一般包括以下工藝因素：螺旋槳的加工精度，殼板放樣和號料的精度控制，殼板、附件及突出物的流線型控制，殼板特別是焊縫部位的粗糙度控制和舷外舾裝件的安裝固定等。

水動力噪聲是艦艇在高速航行時的主要噪聲源，隨著航速增加水動力噪聲所占比重會增大，所以必須高度重視水動力影響因素的控制。

1.2 結構噪聲的影響因素

振源激勵船體結構產生噪聲并在結構中傳播，稱為結構噪聲，它最終向海水中傳播形成輻射噪聲。在設計過程中，主要通過對結構的剛度、阻抗、阻尼和固有頻率等的控制，使結構的阻抗特性與振源的振動特性匹配，并使噪聲在結構中傳播時被衰弱。材料的剛度、密度，裝配精度和焊接的質量都是影響結構噪聲的主要因素。另外，阻尼材料的敷設質量也影響結構噪聲的傳遞。在建造過程中，要落實設計要求，嚴格控制材料檢驗、結構下料、制作、焊接和阻尼敷設等工序。

1.3 機械噪聲的影響因素

機械噪聲是由設備或系統的運行而引起的，它是艦艇的主要噪聲源。由于涉及的設備、系統多，范圍廣，所以控制工藝復雜，是減振降噪施工控制的重點和難點。

機械噪聲的影響因素可分為設備本身的安裝、減振裝置的安裝、系統管路的安裝、管路附件的安裝以及設備間相互作用的影響等5個方面。設備自身的安裝要素包括設備的定位精度、安裝垂直度等，有的設備由幾個部分組成，各部分之間由軸系連接，這時軸系的對中精度是影響設備振動的關鍵因素，提高設備的安裝質量，可以從源頭上降低振動噪聲水平。

減振裝置是減振降噪控制最有效的手段，它設置在振動的傳遞路徑上，起到阻隔振動傳遞、削減振動能量的作用。減振裝置的安裝質量直接影響其效能的發揮，主要包括減振器變形量、限位器間隙的控制等。

系統管路及附件的安裝主要影響管路中介質的流噪聲和振動通過管路向外的傳遞。影響因素包括系統管路走向、固定支撐的位置和數量、閥門等附件的選擇等。

另外，設備與管路安裝的相互影響也不容忽視。一般在設備安裝后才進行管路的安裝連接，管路的重量、管口法蘭與設備法蘭的位置偏差，使得管路對設備產生拉動，從而改變了設備的安裝狀態，破壞原有減振降噪安裝條件，也是產生異常噪聲的主要原因。

2 建造階段減振降噪控制的主要工藝技術措施

2.1 建立減振降噪控制的工藝體系和質量檢查體系

在低噪聲建造過程中，要建立一套完整的減振降噪工藝體系和質量檢查體系，使減振降噪施工的工藝和質量處于嚴格的受控狀態。

在開工之前，設計部門應與建造部門一起對影響總體振動噪聲水平的施工項目進行匯總和分析，對每一項目提出安裝應達到的指標要求，并制定合理的工藝措施和檢測方法，形成一套包含所有施工過程、所有施工項目的減振降噪施工工藝體系。艦艇建造部門根據施工階段和施工項目，合理制定總體低噪聲建造方案和施工程序，合理編制減振降噪施工細目和工藝流程，使每一個工藝措施都落實到具體工序中，并按生產順序逐級分解，形成工人可操作的作業指導書或操作卡，從而使整個施工過程滿足聲學質量控制的原則要求。

對減振降噪施工質量檢查，也是落實施工工藝要求的一項重要工作。首先應由工廠技術部門編制《減振降噪施工檢查要求》和《減振降噪驗收項目清單》，明確檢查的內容、指標要求和測量方法，質量管理部門按照項目和檢查要求進行檢查驗收。此外，要在建造的全周期進行減振降噪質量復查，復查工作以抽查為主，對安裝狀態的變化進行檢查。形成以質量驗收為主、以定期質量復查為輔的減振降噪質量檢查體系。

2.2 提高建造精度，制定合理的減振降噪安裝量化指標

提高艦艇的低噪聲建造水平，最有效的方法是提高建造精度。應盡量提高船體、設備和系統的安裝精度，特別對于轉動類機械設備，它是主要的噪聲源頭，提高安裝精度可大大降低噪聲水平。如軸系的對中精度，研究表明，對中精度提高1倍，在相同轉速條件下其振動降低6 dB以上。

提高精度就要有明確的指標，但對于減振降噪的施工要求往往是一些較模糊的要求，如“管路轉彎不能太急”、“螺栓要把緊”等，施工者無法操作，質量檢查人員也無法驗收。所以，必須要將這些模糊的指標進行量化。一方面，可以借鑒成熟的工藝經驗，引用已有成果;另一方面，應開展專項的工藝試驗，建立安裝參數與減振效果之間的對應關系，從中選出最優的安裝參數作為量化指標。對于量化指標的研究應突出重點，提高費效比。針對噪聲較高的設備、系統和易出現影響噪聲水平問題的項目，應最先開展低噪聲安裝的量化指標研究，實現降噪效果最優的安裝狀態，而對于噪聲水平處于次級的設備和系統，按照影響因素由高到低的順序，依次加以解決，這樣可以提高效率，降低工作成本。

2.3 加強總體三維施工設計，開展三維模型的聲學評價

目前，世界先進國家已經較多地采用了計算機三維輔助施工設計技術，通過計算機三維建模，將設備、系統及管路按真實比例進行布置、管路放樣，并對模型進行聲學評估，主要包括布置的總體聲學評估、系統布置評估、檢查聲短路、外型光順度檢查及工藝可操作性等，通過評估和改進，使三維模型在布置和工藝方面達到聲學狀態的最優化。

三維施工設計技術是實現精細化造船和低噪聲造船的必由之路，通過三維設計技術，模擬船舶建造，及早發現不合理的聲學現象，優化施工工藝順序，保證聲學設計指標。三維施工設計是一項長期的工作，它需要在開工建造前，單獨利用一段時間，對施工設計圖紙進行三維建模，完善模型后，再將三維模型轉化為二維圖紙，用于工廠施工。雖然這項工作延長了艦艇的建造周期，且需要大量人力和物力的投入，但相比于建完后出現問題再返工修改，還是非常值得的，特別是對于首制產品具有非常重要的意義。

2.4 建立低噪聲建造檢索數據庫，促進工藝水平的改進與提高

作為總裝造船廠，應建立低噪聲建造數據庫，對艦艇的工藝狀態與噪聲水平建立對應關系，便于查找低噪聲建造工藝的不足，及時改進提高工藝水平。數據庫應包含系統和設備的安裝工藝參數、安裝狀態記錄以及對應系統設備振動噪聲測試結果;結構安裝精度與結構振動測試結果;不同階段安裝參數變化情況與測試結果等。通過對大量低噪聲工藝參數與減振降噪效果對應關系的橫向比較與縱向比較，橫向比較是指不同型號之間的比較，縱向比較是指同一設備不同階段的振動噪聲水平的比較，得到低噪聲建造的工藝規律，幫助改善艦艇振動噪聲水平，進行聲學故障分析以及提高工藝水平。

3 結語

建造中的聲學質量控制對實現艦艇總體噪聲指標至關重要，聲學質量控制不僅與產品的設計和建造質量有關，還與生產過程的管理密切相關。通過制定指標明確的噪聲控制大綱和原則工藝，并形成一套完整的減振降噪控制、管理、監督體系，就一定能取得滿意的效果。

［1］葛孚寧．潛艇建造工藝中關于減振降噪的幾點想法［J］．艦船科學技術，2008，30(4)：101 －103．

GE Fu-ning．Some opinions about vibration damping and noise reduction for the structure technical of submarine［J］．Ship Science and Technology，2008，30(4)：101 －103．

［2］紀竹盛．潛艇的先進制造技術與隱身性能［J］．中國造船，2005，(2)：96 －100．

JI Zhu-sheng．Advanced manufacturing technique and the stealth performance of submarine［J］．Shipbuilding of China，2005，(2)：96－100．

Research on vibration and noise reduction craft in ship building stage

SHI Yong，ZHANG Hai-kuan，LIU Yu，WANG Tian-xiao
(Naval Deputation in Bohai Ship Building Factory，Huludao 125004，China)

Through analysis of the main factors to vibration and noise reduction in ship building stage，the main technique measures of the vibration and noise reduction control were put forward．It could guide the shipyard to process design，construction and inspection about vibration and noise reduction．

naval ship;vibration and noise reduction;build;craft

U674.76;U671

A

1672－7649(2012)05－0133－03

10.3404/j.issn.1672－7649.2012.05.032

2011－04－06;

2011－10－27

石勇(1977－)，男，博士，工程師，從事船舶與海洋工程研究。