船舶及海洋結構物聲振激勵源預報模型分析

焦自權+孫勇敢+王僑+馮志強

摘要

船舶及海洋結構物聲振水平日益受到各國工程人員的重視。由于結構復雜、機械設備眾多，在其聲振數(shù)值模擬預報過程中需對激勵源的選取進行系統(tǒng)分析，同時針對設計初期某些激勵源設備處于待定狀態(tài)等問題，特以風機為例對其空氣聲輻射功率進行估算，為以后聲振預報分析提供參考。

【關鍵詞】船舶 海洋結構物 激勵源

1引言

船舶及海洋結構物聲振是其正常運轉工作時存在的各種激勵源能量輸出總和，同時具有聲頻域廣、輻射功率高等特點，這不僅直接影響海上工作人員的心情和健康，同時也會造成機械設備零件的共振與應力疲勞，給船舶及海洋結構物的正常生產(chǎn)和工作帶來安全隱患。因此，各國相關部門制定了較為嚴格科學的標準，例如IMOA468（XⅡ）和MSC337（91）新規(guī)范等，規(guī)定中新標準聲振極限值在舊規(guī)范的原有基礎上再減低5-10dB（A）不等。

船舶及海洋結構物的建造是一個龐大復雜的系統(tǒng)工程，成本較高，生產(chǎn)環(huán)境非常復雜。若設計階段沒有考慮聲振問題，那么有可能導致局部區(qū)域或艙室聲振水平超過相關規(guī)范極限值，進而需要施加減振降噪措施，這不僅延長了生產(chǎn)周期，而且大大增加了生產(chǎn)成本，如果措施不得當甚至達不到理想的減振降噪效果。由此看來，在其設計初期應綜合考慮各種激勵源的種類選取、位置布局以及減振降噪措施等。

2船舶及海洋結構物激勵源選取與估算

2.1船舶及海洋結構物激勵源選取

在設計初期，應結合結構圖、總布置圖及艙室舾裝圖等圖紙，建立聲振預報模型。除此之外，需要對結構上的振動噪聲設備進行甄別選取，并進而獲取相關的聲振屬性，還需要明確各設備的裝配圖，是否安裝隔振設備，消聲系統(tǒng)等。同時也要獲取艙室內防火材料和隔

音吸聲材料等的聲學特性，如防火材料的密度、流阻、孔隙率以及熱力學性質等。

船舶及海洋結構物在正常工作時的振動噪聲是由其動力機械和輔助機械產(chǎn)生的。動力機械主要是由主機、輔機、泥漿泵、螺旋槳、發(fā)電機等組成，輔助設備主要是由空氣壓縮機、風機以及各種電動機、泵等組成。而對于小型設備無需考慮其聲學特性，如小型泵、各類閥門以及洗衣設備等，主要是由于聲音的干涉現(xiàn)象，小型激勵源完全被大型激勵源所遮蔽，這樣處理不僅對激勵源聲振頻譜數(shù)值沒有較大影響，而且也使得聲振數(shù)值模擬預報計算得以簡化。

2.2船舶及海洋結構物激勵源估算

船舶及海洋結構物聲振數(shù)值預報分析通常是在設計階段，有些機械設備的種類、型號及生產(chǎn)廠家還處于待定狀態(tài)，無法得到激勵源的具體聲學特性，這就需要對這些激勵源進行估算分析。下面介紹風機噪聲的一種估算方法。

風機的原理是依靠被動輸入的機械能，提高內部氣體壓力并排出氣體。風機在旋轉中形成的周向不均勻流場相互作用進而產(chǎn)生空氣聲輻射，而激振力產(chǎn)生的結構聲非常微小可以忽略，因此對于船舶及海洋結構物上的風機僅需考慮其空氣聲輻射。

在對其進行聲輻射估算時，需要己知風機的以下屬性參數(shù)：

（1）風扇表面靜壓（SP，單位：inch water）；

（2）風機流量（CFM，單位：cf/min）；

（3）空氣聲輻射修正值（C0，單位dB（A））；

風機空氣聲輻射功率估算公式：

Lw=20*log（SP）+10*log（CFM）+C0

查詢結構重控表中風機的相關參數(shù)，依據(jù)上述估算公式，進而可以得出風機空氣聲聲功率頻譜。

3結束語

本文對船舶及海洋結構物聲振預報模型分析中激勵源的選取進行了系統(tǒng)分析，并以風機為例建立激勵源估算模型，為聲振數(shù)值模擬預報分析提供了新思路。

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