船舶浮動艙室振動和聲學性能研究.pdf

1、船舶艙室振動影響到設備的可靠性、結(jié)構(gòu)的安全性及人員的舒適性，致使船舶艙室振聲環(huán)境計算與減振降噪越來越引起船舶行業(yè)的關(guān)注。國際標準化組織(ISO)制定的《商船振動綜合評估指南》不斷修改升級，國際海事組織(IMO)通過更嚴格的《船上噪聲等級規(guī)則》，這對船舶艙室振動噪聲（NV）控制水平提出新的挑戰(zhàn)。為有效履約，中國船級社給出相應的指導性文件，論文將《船上振動控制指南》中船舶艙室結(jié)構(gòu)振動與《船舶及產(chǎn)品噪聲控制與檢測指南》中船舶浮動艙室及其浮動地

2、板結(jié)構(gòu)減振降噪性能聯(lián)系起來，將技術(shù)研究與標準研究有機結(jié)合，基于數(shù)值計算方法和物理模型實驗，針對船舶浮動艙室結(jié)構(gòu)振動和噪聲問題開展研究，具體分四個方面:
　　針對船舶組合式浮動地板結(jié)構(gòu)動力學特性及其參數(shù)影響規(guī)律研究。應用復合材料線彈性層合理論，基于Kirchhoff-Love板理論建立浮動地板面層動力學模型，基于Mindlin-Reissner板理論建立浮動地板芯層動力學模型，構(gòu)建船舶浮動地板結(jié)構(gòu)動力學模型，描述船舶浮動地板結(jié)構(gòu)的動

3、態(tài)響應及其參數(shù)影響規(guī)律。以實船副機艙第二甲板層為實驗平臺，采用組合式浮動地板進行實船測試，分析不同結(jié)構(gòu)形式的組合式浮動地板減振性能，找出能夠降低問題頻率峰值響應的潛在的特性參數(shù)和需要改進的結(jié)構(gòu)，分析表明:船舶發(fā)電柴油機不平衡力矩等激勵引起的甲板局部振動得到有效抑制。
　　針對船舶浮動地板模型振聲性能數(shù)值計算和實驗驗證開展研究。以典型船舶浮動地板為目標，基于物理模型開展船舶浮動地板模型振聲性能研究實驗，建立了浮動地板模型振動和聲輻射

4、測試系統(tǒng)，研究實驗室模擬載荷輸出特征和結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應特性，分別測試加速度頻率響應和輻射聲壓級，分析浮動地板結(jié)構(gòu)巖棉芯層厚度與結(jié)構(gòu)振聲性能之間的關(guān)系，通過分析實驗誤差說明實驗結(jié)果的可靠性，驗證數(shù)值仿真方法的有效性。本方法對浮動艙室板件結(jié)構(gòu)動力學性能及聲輻射計算提供有效的方法。
　　針對激勵邊界條件計及液固耦合作用對船舶艙室振聲環(huán)境影響開展研究。首先將船舶機艙制淡水艙簡化為鋼質(zhì)液箱，并進行流固耦合數(shù)值計算，采用LMS結(jié)構(gòu)模態(tài)分析系統(tǒng)進

5、行實驗，在分析和研究船舶液艙結(jié)構(gòu)振動特征的基礎上，將船舶艙室結(jié)構(gòu)-聲耦合系統(tǒng)簡化為箱形多腔結(jié)構(gòu)，建立艙室類模型多腔結(jié)構(gòu)及其單元腔室數(shù)值計算模型，并進行結(jié)構(gòu)振動與聲輻射實驗，分析計及液固耦合作用的激勵源對結(jié)構(gòu)動力學響應和輻射聲場之間傳遞關(guān)系，重點從液艙布置與充液高度及敷設阻尼敷層兩方面進行研究，綜合評估艙室類簡化結(jié)構(gòu)振動與聲輻射特性。
　　針對實際船舶浮動艙室結(jié)構(gòu)-聲耦合數(shù)值計算開展研究。運用APDL語言開發(fā)參數(shù)化計算模塊程序，將參

6、數(shù)化設計與有限元分析相結(jié)合，實現(xiàn)船舶浮動艙室三維參數(shù)化建模并完成有限元分析。采用邊界元法(BEM)預測了機艙工作間聲壓級，對比分析改造前后艙室場點聲壓級頻域響應結(jié)果，驗證敷設浮動地板結(jié)構(gòu)對機艙工作間振聲環(huán)境影響。針對船員工作場所振聲要求等級最高的集控室，考慮控制臺及配電板薄殼結(jié)構(gòu)影響，在值班輪機員控制臺前坐立姿態(tài)下和配電板前站立姿態(tài)下對應頭部位置高度各布置聲學場點，對艙室整體噪聲值進行預測，挑選出最明顯峰值頻率作為關(guān)注頻率。結(jié)構(gòu)表面聲輻