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1、43卷第2期(总第157期)中国造船Vol.43No.2(SerialNo.157)2002年6月SHIPBUILDINGOFCHINAJune2002文章编号:1000-4882(2002)02-0044-06减振降噪技术的应用设计高立冬,喻浩,王暖(船舶系统工程部,北京100036)摘要本文针对某型号测量船主要噪声振动源采取相应技术措施进行减振降噪综合治理研究,其中主机采用低频大载荷隔振器的单层隔振、辅机采用浮筏隔振装置、机座采用局部阻尼处理等措施。由于该船采用了先进的浮筏技术及其他隔振措施,在提高船
2、上测量系统读取数值精度的同时,大大改善了船上水声设备测绘工作环境和船员的生活环境,提高了该船的设备使用寿命和船员体力极限。本船自噪声在低航速时已淹没在海洋背景噪声之中。特别是该船减振降噪装置在系统的声学匹配设计方面取得了进展,经实船验证,效果良好,证明该设计方法可行,对减振降噪技术在各型舰船上的工程应用开发研究有一定借鉴作用。关键词:减振降噪;浮筏;应用设计中图分类号:U661.44文献标识码:A(一)概述测量船是海洋测绘、水文气象调查和物理参数测量的军辅船,船上一般都装有多套水声设备,因此对船上设备振动
3、噪声要求严格。我们针对某型号测量船主要噪声振动源进行了减振降噪治理,取得了良好的效果。其中,主机采用低频大载荷隔振器的单层隔振,辅机采用浮筏隔振装置,机座采用局部阻尼处理等措施。本船自噪声在低航速时(主机400～500r/min)已淹没在海洋背景噪声之中。该船归航后进行了扩大实验,航行59天,航程6112km,测线2800km,减振降噪装置经历各种工况和海况的考核,确保了93项测量任务的圆满完成,证明该船综合减振降噪技术的应用是成功的。本文仅对采取的主要技术措施进行简要分析,为今后该项技术的广泛应用提供参
4、考。(二)主要振动源及其力学模型本船主机舱的两台主推进柴油机和辅机舱的三台柴油发电机组为主要振动噪声源,是解决治理振动噪声问题的切入点。柴油机振动特点是多振源、宽频带、形态复杂。其激振力可简单分类为,由于燃烧发生的直接激振力(如气缸内气体压力、曲柄连杆机构的重力及其惯性力)和由于柴油机机械工作发生的间接激励力(如活塞敲击、正时齿轮、气门系及燃料喷射系振动等),多是非简谐的周期性函数。在激振力作用下,柴油机存在六个自由度(x、y、z、T、U、V)的刚体运动。其整机振动状况,除受本身参数和重量、惯性[1]矩、
5、激振力频率、强度等影响外,还受支承性能的制约。图1所示,表示柴油机处于平衡位置,其中,c-XYZ表示和机器固联的坐标系,它和机器一起运动;0-XYZ表示在空间不动的直角坐标系。机器的振动可分解为随同它的质心c点沿X、Y、Z的三收稿日期:2000-07-04;修改稿收稿日期:2001-06-0143卷第2期(总第157期)高立冬等:减振降噪技术的应用设计45个平动和绕质心c点的转动。在微振条件下,其角位移可用绕X、Y、Z轴的转角T、U、V表示。A点代表隔振元件和机器的联接点。隔振元件简化为三个沿刚度主轴方向
6、互相垂直的直线弹簧p、q、r。kp、kq、kr分别表示弹簧的刚度系数,λxp、λyp、λzp表示弹簧p在坐标系0-XYZ中的方向余弦,余如表1所示。假定共有S个隔振元件,图1只示出了其中的一个。表1弹簧在坐标系0-XYZ中方向余弦pqrXλxpλxqλxrYλypλyqλyrZλzpλzqλzr柴油机重量、质心c的位置和整机对x、y、z轴的转动惯量Jx、Jy、Jz、Jxy、Jxz、Jyz可实际计算或实测确定。为简化计算,自由振动问题仅计算弹性支承力和对X、Y、Z轴力矩。分别给定Xc、Yc、Zc(平动位移)
7、,T、U、V(转动角位移),计算A点沿p、q、r的位移,即弹簧变形,再分别乘以kp、kq、kr,得到弹簧对机器的作用力。再将这些力向图1整机-多弹性支承系统的计算模型X、Y、Z轴上投影,并计算它们对X、Y、Z轴上的力矩。最后对S个隔振元件求和。经推导得整机自由振动微分方程的矩阵形式为:Mq+Kq=0(1)其中:M为质量矩阵;q为加速度矩阵;q为位移矩阵;K为刚度矩阵。经简化选取机器三个中心惯性主轴作坐标系CXYZ,则Jxy=Jyz=Jzx=0,质量矩阵简化为对角阵:M000000M000000M000M=
8、(2)000Jx000000Jy000000Jz如每个隔振元件的刚度主轴p、q、r设置和定坐标轴OX、OY、OZ平行(即平置式),则机器刚度矩阵简化为:Ekx000EkxTz-EkxTy0Eky0-EkyTz0EkyTx00EkzEkzTy-EkzTx0k=(3)220-EkyTzEkzTyE(kyTz+kzTy)-EkzTxTy-EkyTxTz22EkxTz0-EkzTx-EkzTxTyE(kxTz+kzTx)-EkxTyT
