船舶设备多层隔振技术.docx

船舶设备多层隔振原理、设计及应用技术摘要：为了降低船舶的振动和水下噪声辖射，必须对船内机械设备进行振动隔离，以抑制机器向船体的振动传递。目前常用的是在机器和船体之间安装隔振装置，先后发展了单层隔振系统、双层隔振系统和浮筏隔振系统。浮筏隔振系统是继双层隔振系统之后发展的一种新型隔振系统，它是由多台设备安装在一个公共的筏架上，中间筏体又安装在船体的基座上组成的减振降噪的装置。本文阐述了多层隔振系统的发展以及浮筏在船舶中的应用情况。关键词：引言舰艇、高速豪华型客船等船舶的推进装置的振动噪声控制一直是国内外研究者关注的重要课题。众所周知,柴油机推进装置即使运行正常,也会产生较大振动,经基座传递至船体或周围部位,引起强烈的环境振动,并成为水下辐射噪声源。因此国内外对推进装置的隔振降噪开展了大量的理论和试验研究,并取得了一定的进展。如从常规的单层隔振发展到双层隔振、浮筏隔振,目前浮筏技术又向舱筏技术发展,即把整个机舱设备安装在一个柔性支承于船体的大型筏架上。1船舶多层隔振技术发展船舶机械设备噪声主要通过三个通道进行传递，即设备的空间管系(如油管)、空气和设备的弹性支撑构件：通过空间管系的噪声传递通常采用具有隔振作用的挠性软管来隔离；通过空气的传播通常采用消声材料，消声罩等进行消声；通过设备弹性支撑的则采用隔振装置等措施来隔离。在多数情况下，第三通道对船舶结构振动和噪声的影响最重要。为了降低和减小船舶的振动和噪声通过第三通道的传递，人们发明了许多的隔振系统，它的发展经过了如下的几个阶段：1.1单层隔振系统最早出现的隔振形式是单层隔振,第二次世界大战结束后,单层隔振系统就己经在舰艇上得到了广泛应用。所谓单层隔振系统就是在机械设备和基座之间插入一层隔振元件的隔振系统，其理论已经很成熟并在舰船上广泛应用。该系统的优点是形式简单，隔振效果一般为10dB-20dB。缺点是当振源的激振力频率较低时，隔振器的刚度必须很小，从而导致系统的稳定性变差，所以不适用于低转速大型设备的隔振。在中高频区由于隔振材料会产生驻波效应及基座阻抗的影响，实际的隔振效果比理论的会降低很多。对于振动噪声指标要求较高的船舶如豪华邮轮和军用舰船等，单层隔振系统无法达到其要求的隔振效果，所以人们又研制了隔振效果更好的双层隔振装置。图1单层隔振系统1.2双层隔振系统双层隔振系统采用了两层隔振器，并在两层隔振器之间插入了一个中间质量块。双层隔振系统在受到激励时，一部分从上层隔振器传来的力被中间质量块的惯性力平衡掉了，从而使机械设备与基座之间的力传递率减小。在双层隔振系统中，当激振频率大于系统的第二阶固有频率后，其传递率以扩衰减，而单层隔振则以扩衰减，所以在高频段，双层隔振系统的隔振效果比单层隔振系统的要好的多，即使采用刚性大的双层隔振系统代替柔软的单层隔振系统，仍可得到较好的隔振效果，同时又避免了单层隔振系统稳定性差的不足，所以很适宜作为水声隐身性能要求较高的舰船上的动力设备。但由于双层隔振系统在低频区段有两个固有频率，因此其低频区段的隔振效果还低于单层隔振系统的隔振效果。双层隔振装置结构复杂，成本比较高，特别是由于它比单层隔振装置多了一个中间质量块和一层隔振器，因而大大增加了装置本身的结构尺寸和质量，然而过大的质量往往是舰船无法承受的，这在一定程度上限制了双层隔振技术的应用和发展。图2双层隔振系统1.3浮筏隔振系统为了改进双层隔振系统的不足，人们又从建筑工程中的浮动地板技术中得到了启发，将这种技术引入到舰船的隔振系统，让多台设备共用一个中间质量块进行隔振，由此产生了浮筏隔振系统，这个公用的中间质量块后来发展为中间筏体，可以说浮筏隔振系统是具有多个激励源的双层隔振系统。图3浮筏隔振系统浮筏装置与双层隔振装置相比，有如下特点：1、多扰动特性。具有多个机组、多个扰动源。在浮筏隔振系统中，筏体和机组之间相互耦合相互影响，可使相当一部分能量在系统内由自身阻尼消耗掉。如果设计精确，安装在筏体上的其他设备还可起到动力吸振器的作用。2、筏体的非刚性。由于中间筏体向大型化和轻型化的方向发展，结构必然复杂多样。因此，筏体的刚性相对小，不能将筏体视为刚体。3、多向隔振特性。由于机械设备振动冲击的多向性，应考虑系统各个方向上的隔振性能。4、基础的非刚性。在实际应用中，基础的机械阻抗是有限的，应作弹性基础进行计算和设计，不然会达不到设计的隔振效果。5、设计的灵活性。筏体可设计成梁式、板式、框架式等多种形式，甚至把一个机舱内所有的设备都安装在一个公用的筏架上做成舱筏；筏体也可或平置、或吊起、或侧挂安装；连接方式可设计成刚性或弹性等。船舶的减振降噪问题历来就是在隔振理论研究与实践中扮演这重要角色，一直是工程界研究的热点之一。随着船上机械的