船舶生活空间降噪的实验研究报告外文翻译资料

 2022-07-27 14:31:41

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船舶生活空间降噪的实验研究报告

日本船舶技术研究所

引 言

船舶不仅是工作场所，而且是海员的生活空间。生活空间的生活环境对海员的职业素养有重大影响，如为了保持健康从而有避免工作的倾向。

在小型沿海船只上，噪声平均水平约有70dB，因为生活空间通常直接在机舱的上方。与IMO A468船舶噪声规定所建议的噪声限制水平（在办公室中为65dB（A），在舱室中为60dB（A））相比，这个噪声非常大。

正因如此，受日本铁路建设运输和技术局委托的日本船舶技术研究所在2008-2009年进行了“改善生活环境相关研究”。研究所研究证明，在小型沿海船只的生活空间的墙壁和地板上，通过使用良好的减震材料将达到良好的减震能力，噪声水平可以减少约3至5dB。

另一方面，IMO组织目前正在审议加强上述守则和制定船舶规则。在IMO A468噪声方面的规定，目前还只有建议，可能会部分加强并在1600gt及以上的新船中实行。考虑到这些情况，从今以后关于船舶降噪问题的重要性将持续增长。

基于上述，由日本船舶技术研究协、Okai大学、积水化学有限公司、Sumidagawa造船有限公司、Higaki船厂有限公司、Hongawara造船厂有限公司、Yamanaka Zousen Co.，Ltd与Nippon Kaiji Kyokai（NK）联合成立的关于生活空间的降噪实验研究委员会（见附录1），在这个主题进行一个从2010年到2011年为期两年的项目来研究和学习。这个联合研究发展是基于NK计划“联合研发与产业和学术合作伙伴”。

本文总结了这次联合研究的结果,作为在船舶上使用减震材料时的参考。

作者希望本文能有助于船舶降噪，从而促进船舶减震材料的使用。

第1章 声音传播和隔音措施

1.1声音传播和隔音措施

下列措施一般可视为隔音措施：

①虑布局方面的措施

・目标空间尽可能远离噪音的来源

②噪音源方面的措施

・用噪音和振动小的设备。

・封闭噪音源。

・噪音源配装消音装置。

・考虑方向性屏蔽音源。

・提高噪音源处套管墙的隔声能力。

・提供安排在房间内吸收噪音。

・在机械或者设备基座中插入适当质量的橡胶或防振材料。

・在管道和管道的连接处以及在支撑件中使用防振材料。

③噪声接收端方面的措施

・使用阻尼材料。

・使用吸声材料和隔声材料。

・使用浮动地板结构。

・实施主动的声源控制。

船舶振动主要是由动力机械造成的强迫振动，如主机或发电机，以及归因于螺旋桨。最有效的防振和噪声防护措施是上述①中规定的措施，即保持生活空间尽可能远离振动源。然而，这在小船中几乎是不可能的，因为在这些船中，生活空间大部分位于上甲板上（或船尾甲板），直接在发动机舱之上或在上一层的船甲板上。因此，虽然已经指出了生活空间中的噪声和振动的问题，但是一直以来都没有制定出有效的措施。

减少噪声的实际措施包括上述②中列出的噪声措施，即最小化主机振动的措施，或上述③中所述的噪声接收方措施，包括使用材料吸收和通过将振动能量转化为热能的粘弹性特征来减少振动。

1.2在声音接收侧使用阻尼材料的措施

①阻尼材料

阻尼材料可以分为两种主要类型：由具有阻尼功能树脂的约束板的双层材料，以及由具有阻尼能力（无约束板）树脂的单层的单层材料。前者称为约束型阻尼材料而后者称为自由阻尼材料。一般来说,约束型材料具有良好的阻尼功能,但是其在曲面上的跟随能力存在问题，,所以它的使用被限制在一个有限的范围内。然而,树脂的性能近年来已得到改进,上述的问题已经解决。目前，各种公司正在开发新的约束型阻尼材料。更具体地，已经开发了具有高阻尼性能特性的阻尼材料，其不仅可以安装在所有振动表面例如墙壁和地板上，而且可以安装在除了具有大变形的地方之外的相对平坦的弯曲表面上。

②阻尼合金

指使用具有高阻尼功能的金属晶体（如锌和镁）形成的具有高能量吸收能力的合金。这种合金用于具有阻尼功能的结构构件中，以及用于齿轮，铁路轨道，机床，扬声器支撑固定等装置等。

在下一章中，约束型阻尼材料可以被用作A60防火分隔板中的表面覆盖物，该防火分隔板已获得NK型的认证（阻燃覆盖层，主甲板覆盖层第一层），日本政府（JG），以及根据船舶设备指令（MED），作为阻尼材料的代表性示例，并且检查其在生活空间中的使用方法。

下面给出对约束型阻尼材料的一个实例进行的检查和研究的结果。注意，本描述涉及具体示例，但是不能被推广到其他类型的材料。

第2章 生活空间的声辐射特性

作为该实验研究的一部分，也计算了用阻尼材料覆盖各种结构的墙壁50％的墙壁面积的影响。基于迄今的发现，已经观察到，阻尼材料吸收振动的能力趋于饱和，即使覆盖墙壁面积的50％以上。

2.1生活空间中的墙的声辐射特性

研究墙的声辐射特性。

通常，生活空间中的壁的构造由装配有钢壁的钢壁构成内部材料，通常由以下材料组成：

钢壁：带加强筋的波纹壁或板壁；

内部覆盖：盒式面板或胶合板。

因此，可以认为生活空间中的壁结构如图2.1.1所示，包括钢壁，内部覆盖物和安装在钢壁上或内部覆盖物上的阻尼材料的组合。通过数值分析研究了这些结构的声辐射特性。在这项研究中所使用的计算方法包括计算的传播，由通过地板传递的激励力使用有限元法（FEM），和计算的声辐射从墙壁使用边界元法（BEM）。通过计算结果与实际值的比较，验证了计算模型的有效性。

图2.1.1声辐射功率的计算模型

式中：

：独立钢壁结构的声辐射功率级；

：独立钢壁结构的声辐射功率电级，阻尼材料安装在墙上；

L#39;ws：装有盒式面板的钢壁的声辐射功率电级；

L#39;ws：装有胶合板的钢墙的声辐射功率电级；

：盒式面板的声辐射功率电级；

：当阻尼材料安装在盒式面板上时的声辐射功率电级；

L#39;wcd：当阻尼材料安装在钢壁上时，盒式面板的声辐射功率电级；

：胶合板的声辐射功率电级；

：当胶合板上安装阻尼材料时的声辐射功率电级；

L#39;wv：当在钢墙上安装阻尼材料时，胶合板的声辐射功率电级；

：：盒式面板的传输损耗；

：当阻尼材料安装在盒式面板上时的传输损耗；

：胶合板的传输损耗；

：当在胶合板上安装阻尼材料时的传输损耗。

从这些计算的结果澄清了以下几点：

（1）安装阻尼材料前的声辐射功率

①波纹钢壁结构的声辐射功率电级几乎与加强筋钢壁结构相同。两种结构的声辐射特性由壁材料和诸如刚度，表面密度，面积，内部损耗因数等特性决定。因此，对于实际上具有相同材料和结构特性的波纹钢壁结构和加强件钢壁结构，声辐射特性实际上是相同的。

②独立钢壁的声辐射功率几乎与钢/墙壁/盒式面板的声辐射功率相同。 这是因为在钢壁/盒式面板的情况下，盒式面板的传输损耗大于钢壁的声辐射功率，因此消除了在房间内传输的声辐射功率; 并且盒式板的声辐射功率变得与独立钢壁的声辐射功率实际上相同。

③钢壁/胶合板的声辐射功率小于独立钢壁的声辐射功率。 这是因为钢墙壁/胶合板结构受到两个钢墙的声辐射的影响，所述声辐射由胶合板的传输损耗和胶合板的声辐射功率重新产生。 然而，由于胶合板的声辐射功率小于独立钢壁的声辐射功率，所以在钢壁/胶合板的情况下室内声辐射功率较小。

  1. 安装阻尼材料后的声辐射功率

①当阻尼材料安装在独立钢壁上时，声辐射功率电级变得小于在安装阻尼材料之前的声辐射功率电级。 这种水平在波纹钢壁结构和加强件钢壁结构中几乎相同。

②当阻尼材料安装在盒式磁盘面板的钢壁侧（见图2.1.1：②-2）时，声辐射功率电级L#39;wsd减小的比安装前的声辐射功率电级L#39;ws多，这是由于安装在钢壁上的阻尼材料的作用，阻尼材料进一步减小，并且由于盒面板壁的传输损失进一步减小。然后，来自盒式板L#39;wcd的声辐射功率电级大于来自钢壁L#39;wsd的声辐射功率电级。 为此，假设来自盒式磁带盘L#39;wcd的声辐射功率电级变为主导，并且即使在钢壁上设置阻尼材料，室内声辐射功率电级也不会明显降低。

③当在胶合板的钢壁侧安装阻尼材料时（见图2.1.1：③-2），声辐射功率电级L#39;#39;wsd减小得比在安装阻尼之前的声辐射功率电级L#39;#39;ws 多，这是由于设置在钢壁上的阻尼材料的效果。尽管声辐射功率电级L#39;#39;wsd大于来自胶合板L#39;wvd的声辐射功率电级，但是其小于胶合板的传输损耗。因此，在安装阻尼材料之前从钢壁辐射的声辐射功率电级穿过胶合板，并在室内传播，变得小于来自胶合板的声辐射功率电级。在室内声辐射功率电级中，从胶合板发出的声辐射功率电级变成主导。

④当盒式面板上安装阻尼材料时（见图2.1.1：②-3），由于阻尼材料的影响，盒式磁盘的声辐射功率电级降低。然而，当阻尼材料安装在独立钢壁上时，声辐射功率电级大于声辐射功率电级（见图2.1.1.1：①-3）。 结果是，即使在装配有阻尼材料的钢壁上设置了装配有阻尼材料的附加盒式面板壁，室内噪声降低可能也是不可能的。

⑤当阻尼材料安装在胶合板上时（见图2.1.1：③-3），来自胶合板的声辐射功率电级被阻尼材料减小。当阻尼材料安装在单独的钢墙壁上时，声辐射功率电级小于声辐射功率电级见图2.1.1：①-3）。结论，如果附接有阻尼材料的附加的胶合板壁设置在设置有阻尼材料的钢壁上，则可以实现室内噪声降低。

⑥在波纹钢壁中，来自壁表面中心处的波纹和波纹部分之间的平板的声辐射功率电级高。当阻尼材料安装在波纹之间的平板上时，波纹之间的平板的声辐射功率电级降低。其上未安装阻尼材料的波纹部分的声辐射功率电级也降低。

⑦与加强件钢壁类似，来自加强件之间和来自加强件的一部分的声辐射功率水平较大。当阻尼材料安装在加强件之间的平板上时，加强件之间和一些加强件中的声辐射功率水平降低。

⑧在盒式面板壁中，来自壁表面中心部分的声辐射功率电级高。当通过将阻尼材料分布在壁表面的中心部分上来安装阻尼材料时，整个壁表面的声辐射功率水平降低。

⑨在胶合板墙壁中，墙面的声辐射功率水平变得均匀，声音从整个墙面辐射。 当通过将阻尼材料分布在壁表面的中心部分上来安装阻尼材料时，整个壁表面的声辐射功率水平降低。

2.2在生活空间中使用阻尼材料的方法

从上一节的结果，在生活空间中使用阻尼材料的方法如下。

①在钢壁加内箱板布置中，即使阻尼材料安装在钢壁上，室内噪声的减小效果也减小，因为箱式面板本身的隔音性能非常好。 当阻尼材料安装在盒式磁盘面板的表面上的钢板的后侧上时，降噪效果更加显着，使得当盒式磁盘表面振动时产生的噪声被直接切断。 此外，即使在钢壁上另外安装阻尼材料，也认为其效果小。

②即使钢墙外面加装有阻尼材料胶合板的情况下，计算仍表明安装在胶合板上的阻尼材料产生更显着的降噪效果。 然而，在实践中难以在胶合板上安装阻尼材料的方法。

③尽可能使阻尼材料尽可能靠近纸盒面板的中心。

在生活空间中可以使用阻尼材料的位置限于墙壁，地板和天花板。然而，天花板的可加工性是一个问题，因此通常在墙壁和地板上使用阻尼材料。

当将阻尼材料装配到生活空间中的地板时是没有问题的。然而，应当注意的是阻尼材料尽可能靠近地板钢板的中心安装。

图.2.2.1和图2.2.2显示了约50％的阻尼材料拟合的示例。

图2.2.1草图显示钢墙上的装配材料（例）

注意：A到D：阻尼材料

A: 300 mmtimes;500mm, B: 300 mmtimes;250 mm, C:150 mmtimes;500 mm, D:150 mmtimes;250 mm

图2.2.2草图显示地板上的装饰材料（例）

2.3安装阻尼材料的方法

用于安装阻尼材料的有效位置是生活空间和发动机室。 因此，这里讨论了通常用于在这些位置安装阻尼材料的方法。

2.3.1在生活空间中安装阻尼材料的方法

在可容纳阻尼材料的生活空间中的位置是墙壁，地板和天花板；然而，如前所述，所有在天花板表面上的工作必须面朝上进行，因此可加工性差，并且应尽可能避免这种情况。因此，这里讨论在壁表面和地板表面上安装阻尼材料的方法。

  1. 在生活空间钢墙上安装阻尼材料的方法

这里介绍了在加强件钢壁上安装阻尼材料的示例，工作流程的参考照片如下所示。 将阻尼材料装配到波纹钢壁的程序基本相同。

消除变形- gt;（油漆*，完全干燥）- gt;清洁表面- gt;（标记**）- gt;安装阻尼材料（如有必要，剪切至所需尺寸，然后安装阻尼材料）- gt;焊接** * - gt;绘画- gt;适合内部装饰材料（盒式面板，装饰胶合板板等）- gt;完成。

*涂装：在预涂阶段有时不能进行后期焊接，因此如果需要可以省略。 如果不能进行焊接，则粘附到阻尼材料上的涂料可以通过砂磨机等去除，之后可以进行焊接工作。

**标记：如有必要，可以省略。

***焊接：应该焊接阻尼材料末端周围的四个或更多个位置以固定材料。 如果使用通常的SS焊条，则很可能生锈; 因此，应使用SUS304焊条。 应进行薄板的小热输入焊接。

  1. 将阻尼材料安装在盒式面板上

清洁表面- gt;在箱体面板上安装阻尼材料（使用标准尺寸为500 mmtimes;300 mm的阻尼

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