船舶及海洋结构物声振激励源预报模型分析

焦自权+孙勇敢+王侨+冯志强

摘要

船舶及海洋结构物声振水平日益受到各国工程人员的重视。由于结构复杂、机械设备众多，在其声振数值模拟预报过程中需对激励源的选取进行系统分析，同时针对设计初期某些激励源设备处于待定状态等问题，特以风机为例对其空气声辐射功率进行估算，为以后声振预报分析提供参考。

【关键词】船舶 海洋结构物 激励源

1引言

船舶及海洋结构物声振是其正常运转工作时存在的各种激励源能量输出总和，同时具有声频域广、辐射功率高等特点，这不仅直接影响海上工作人员的心情和健康，同时也会造成机械设备零件的共振与应力疲劳，给船舶及海洋结构物的正常生产和工作带来安全隐患。因此，各国相关部门制定了较为严格科学的标准，例如IMOA468（XⅡ）和MSC337（91）新规范等，规定中新标准声振极限值在旧规范的原有基础上再减低5-10dB（A）不等。

船舶及海洋结构物的建造是一个庞大复杂的系统工程，成本较高，生产环境非常复杂。若设计阶段没有考虑声振问题，那么有可能导致局部区域或舱室声振水平超过相关规范极限值，进而需要施加减振降噪措施，这不仅延长了生产周期，而且大大增加了生产成本，如果措施不得当甚至达不到理想的减振降噪效果。由此看来，在其设计初期应综合考虑各种激励源的种类选取、位置布局以及减振降噪措施等。

2船舶及海洋結构物激励源选取与估算

2.1船舶及海洋结构物激励源选取

在设计初期，应结合结构图、总布置图及舱室舾装图等图纸，建立声振预报模型。除此之外，需要对结构上的振动噪声设备进行甄别选取，并进而获取相关的声振属性，还需要明确各设备的装配图，是否安装隔振设备，消声系统等。同时也要获取舱室内防火材料和隔

音吸声材料等的声学特性，如防火材料的密度、流阻、孔隙率以及热力学性质等。

船舶及海洋结构物在正常工作时的振动噪声是由其动力机械和辅助机械产生的。动力机械主要是由主机、辅机、泥浆泵、螺旋桨、发电机等组成，辅助设备主要是由空气压缩机、风机以及各种电动机、泵等组成。而对于小型设备无需考虑其声学特性，如小型泵、各类阀门以及洗衣设备等，主要是由于声音的干涉现象，小型激励源完全被大型激励源所遮蔽，这样处理不仅对激励源声振频谱数值没有较大影响，而且也使得声振数值模拟预报计算得以简化。

2.2船舶及海洋结构物激励源估算

船舶及海洋结构物声振数值预报分析通常是在设计阶段，有些机械设备的种类、型号及生产厂家还处于待定状态，无法得到激励源的具体声学特性，这就需要对这些激励源进行估算分析。下面介绍风机噪声的一种估算方法。

风机的原理是依靠被动输入的机械能，提高内部气体压力并排出气体。风机在旋转中形成的周向不均匀流场相互作用进而产生空气声辐射，而激振力产生的结构声非常微小可以忽略，因此对于船舶及海洋结构物上的风机仅需考虑其空气声辐射。

在对其进行声辐射估算时，需要己知风机的以下属性参数：

（1）风扇表面静压（SP，单位：inch water）；

（2）风机流量（CFM，单位：cf/min）；

（3）空气声辐射修正值（C0，单位dB（A））；

风机空气声辐射功率估算公式：

Lw=20*log（SP）+10*log（CFM）+C0

查询结构重控表中风机的相关参数，依据上述估算公式，进而可以得出风机空气声声功率频谱。

3结束语

本文对船舶及海洋结构物声振预报模型分析中激励源的选取进行了系统分析，并以风机为例建立激励源估算模型，为声振数值模拟预报分析提供了新思路。

参考文献

[1]焦自权，孙勇敢，马駿.大型导管架平台声振预报研究m.重庆交通大学学报（自然科学版），2014，33（05）：77-79.

[2]王昕鞾，刘晓明，夏侯命胜.深水半潜式生产平台噪声预报研究[J].船舶，2015（05）：78-86.

[3]张清，陈超核.钻井辅助驳船舱室噪声预报与控制[J].船海工程，2017，46（01）：101-105.

[4]原春晖，朱显明，邵汉林，张国良.船舶机械振动源激励力的间接估算工程方法[J].中国舰船研究，2006，1（01）：25-32.

[5]刘柏林.轴流风机噪声预测与降噪研究[D].西南交通大学，2003.

[6]郑欣.离心风机气动噪声数值模拟与降噪设计[D].电子科技大学，2015.

[7]刘国丹，王刚，曹志坤等.多翼离心风机噪声控制方案的优化研究[J].噪声与振动控制，2007（02）：123-127.endprint