淺談船舶柴油發(fā)電機組隔振與隔聲

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，柴油發(fā)電機組憑借自身優(yōu)越的獨立性廣泛受到眾多工程歡迎。但是柴油發(fā)電機組的振動，會造成機組運轉(zhuǎn)的效率和可靠性能顯著下降，外部環(huán)境的舒適度也會隨之變差。同時船舶柴油發(fā)電機組在運行的過程會產(chǎn)生巨大的振動以及噪音，這在很大程度上會嚴重威脅船體結(jié)構(gòu)的安全性能以及相關(guān)機械的穩(wěn)定運行，并且還會造成對環(huán)境的污染。因此，隔振與隔聲系統(tǒng)的設(shè)計對于船舶柴油發(fā)電機組的穩(wěn)定運行十分有必要。

關(guān)鍵詞：船舶柴油；發(fā)電機組；隔振；隔聲設(shè)計

一、隔振與隔聲技術(shù)的研究現(xiàn)狀

（一）隔振技術(shù)的研究現(xiàn)狀。國外從很早開始就對隔振技術(shù)進行了相關(guān)的研究，理論研究和應用方面都已經(jīng)十分成熟，并且普遍應用于各型艦艇中。如獵掃雷艦艇作為浮筏裝置的重要應用平臺，其主要有橫向懸吊式和縱向懸吊式浮筏裝置兩組最基本的裝置，不僅能夠有效的降低空氣噪聲對船艦殼體和水下輻射噪聲的影響，并且促使噪聲傳輸路徑的有效延長，從而能夠有效減輕和降低水下爆炸對艦船的沖擊作用。同時，通過對系統(tǒng)動力特性的有效分析，建立了一定的隔振系統(tǒng)動力學數(shù)據(jù)模型，專門對隔振系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式進行了科學的研究。

（二）隔聲技術(shù)的研究現(xiàn)狀。為保證船舶柴油機組的噪聲輻射能夠在合理的范圍內(nèi)，專家小組采取積極有效的措施實現(xiàn)了對噪聲傳遞的有效控制，并且對其中間質(zhì)量的結(jié)構(gòu)形式進行了科學的分析，設(shè)計和使用了一定的隔聲罩?，F(xiàn)如今，國內(nèi)有效降低柴油發(fā)電機組的噪聲主要是通過雙層隔振裝置和隔聲罩來實現(xiàn)的。

二、船舶柴油發(fā)電機組隔振與隔聲設(shè)計的基本原理

單層隔振是一種最簡單的隔離振動的方法，理論上隔離效果會隨著外界干擾頻率增加而更加顯著，但是實際情況恰恰相反，由于高頻段隔震器的存在，其會產(chǎn)生強大的駐波效應，支撐物邊緣的振動和振動器的剛度在很大程度上會隨著頻率的升高而有所增加，相應的單層隔振在高頻段內(nèi)的衰減值也會明顯下降。同時，雙層的隔振系統(tǒng)在理論上是可以能夠有效的降低隔振的傳遞率，機組向船體之間的振動傳遞也會大幅度的降低，以此來有效的阻止振動和噪聲的傳遞。

（一）振動分析力學。通常情況下，柴油發(fā)電機組的外形呈不規(guī)則的形狀，質(zhì)量分布的并不均勻，相應的每層中各彈性所能夠支撐的剛度特性也不相同，同時它們所布置的具體位置和主要剛度軸所安裝的方向也是隨意的。

（二）動力裝置雙層裝置的有限元理論。所謂的有限元主要是一種離散連續(xù)系統(tǒng)的手段，能夠?qū)﹄p層隔振的模態(tài)進行科學的計算，在一定程度上它可以實現(xiàn)對研究方向的劃分，將其分為一個個相互獨立的單元。同時，它不會集中或者均勻的分配各個單元的質(zhì)量，會選擇各單元的交界點作為廣義的坐標，然后通過內(nèi)插的方法在任一單元的內(nèi)部進行移動?；诟鲄^(qū)域的劃分可以按照精度的要求，其內(nèi)插函數(shù)的形式完全可以通過線性函數(shù)來代替。理解了節(jié)點的位移能夠表示系統(tǒng)內(nèi)任一點的位移之后，相應的勢能和動能也會計算出來，從而便能夠得出各單元在剛度和質(zhì)量方面的矩陣，運動方程也會得到。實驗證明，各單元數(shù)目的增多、面積的縮小，所得結(jié)果的精確性更高。但是，就實際工程而言，單元的長度不可能趨向零，只有各單位所具有的精確度在允許范圍內(nèi)，單位的數(shù)目便是有限的。

（三）動力裝置箱裝體隔聲理論。將聲源放置在經(jīng)過加裝封閉過的罩體內(nèi)，其發(fā)出的噪聲可以在罩內(nèi)進行無數(shù)次的條件反射，從某意義上這會使得罩內(nèi)聲能的密度有所增加。因此，不論罩面材料的隔聲性能多強，實際隔聲的音量在也會有所下降。

三、船舶柴油發(fā)電機組隔振與隔聲的設(shè)計

（一）隔振器的設(shè)置。1.由于柴油機的質(zhì)量比發(fā)電機的質(zhì)量要大很多，船舶發(fā)電機組下隔振器所能夠承受的載荷不均勻，靠近柴油機組要比靠近發(fā)電機的載荷大，中間質(zhì)量下面的隔振器同樣面臨一樣的問題，布置形式的不同和隔振器的位置不同其所能夠承受的載荷能力大不相同。2.當所選用的隔振器相同時，系統(tǒng)固有頻率的改變可以通過布置方式來完成。位置的改變在很大程度上可以引起轉(zhuǎn)動剛度值的變化，系統(tǒng)的剛度矩陣也會相應的發(fā)生改變，并且會增加或者減小系統(tǒng)的固有頻率。3.基于隔振器位置的不同其系統(tǒng)的固有頻率也會有顯著的不同，因此在選擇合適的隔振器時，為有效避免系統(tǒng)在水平方向的巨大位移，可以適當?shù)倪x用剛度比較大的隔振器。同時，在確保系統(tǒng)能夠平穩(wěn)、可靠運行的同時，通過隔振器布置方式的改變，保證系統(tǒng)的固有頻率在有效的隔振范圍內(nèi)。

（二）隔聲的主要方法。船舶噪聲主要來源于機械、螺旋槳以及水動噪聲，針對這些噪聲的來源，我們可以從源頭、傳播的路徑以及輻射等方面進行綜合治理。

1.利用隔聲罩。所謂的隔聲罩主要是一種利用隔聲的相關(guān)原理，采用隔聲的結(jié)構(gòu)將噪聲封閉在一個小空間內(nèi)，其外形的設(shè)計與聲源的外闊非常相近，且主要是靠近聲源安裝，具有體積小、造價低的優(yōu)勢。為取得良好的隔聲效果，抑制板面的振動作用，有效減少或者避免聲波所產(chǎn)生的輻射，通常還會在隔聲罩內(nèi)涂一定的吸聲材料。

2.利用有源噪聲的控制技術(shù)。該技術(shù)原理主要是利用新的聲源產(chǎn)生一個與原聲源方向相反、幅度大致相等的聲音，以此來實現(xiàn)對原聲源的抵消。近年來，隨著科學技術(shù)的進步，該項技術(shù)獲得了快速的發(fā)展與進步。

3.實現(xiàn)對聲源的有效控制。一方面，聲源的產(chǎn)生只要來源于發(fā)電機的震動，對設(shè)備進行強度加強，例如設(shè)備的基座與船體結(jié)構(gòu)進行加強，實現(xiàn)發(fā)電價震動，但”震”不起來，從而減少生源的產(chǎn)生。在一定程度上設(shè)備會與周圍環(huán)境成為一個有機的整體，即如果震動則整體一起動，而發(fā)電機震動再大也不會帶動整條船一起震動，發(fā)電價產(chǎn)生的震動分散到船體各個部分就會大大減弱。另一方面，通過媒介將發(fā)電機分離開來。例如SSV深水海洋工程船，艏部的冷凝機組采用的減震方式就是所有與周圍接觸的部分使用軟管連接方式，起到減震效果.這種方法與第一種方法相反，讓發(fā)電機與周圍隔開，連接采取軟連接，此方法可以減少對周圍鋼性材料碰撞產(chǎn)生的震動噪音不能減少自身發(fā)電機的震動。

四、結(jié)語

柴油發(fā)電機組的原動力以柴油為主，并且能夠同步帶動發(fā)電機發(fā)電，它作為一種電源設(shè)備，具有相對獨立性，能夠促進柴油燃燒的化學能轉(zhuǎn)化為一定的電能。同時具有體積小、移動方便、操作簡便以及啟動迅速等方面的特點，供電穩(wěn)定的同時價格非常便宜，環(huán)境適應性非常強。因此，柴油發(fā)電機組的應用十分廣泛，在一些相對比較偏遠的地區(qū)以及重要的科學考察、地質(zhì)勘查、搶險救災中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。柴油發(fā)電機組在船舶中的運用能夠極大的促進船舶事業(yè)的發(fā)展，但是發(fā)電機組的振動和噪音嚴重影響了機械的可靠運行，船體結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)也會顯著降低，因此需要加強對柴油發(fā)電機組隔振與隔聲的設(shè)計。

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