船用振動噪聲預(yù)報(bào)與檢測方法

船用振動噪聲預(yù)報(bào)與檢測方法

0船舶措施振動測量船舶是一個復(fù)雜的水上結(jié)構(gòu)，在航行過程中受到各種振動的疊加，具有非常復(fù)雜的振動形式。到目前為止,在設(shè)計(jì)階段對船舶結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動和噪聲預(yù)報(bào)的建模計(jì)算尚不能完全的掌握船舶的振動噪聲特征,因此實(shí)船航行振動噪聲測試就顯得尤為重要。在實(shí)際的船舶航行測量中,主要分為主船體的總體振動測量、局部艙室結(jié)構(gòu)的振動噪聲測量。結(jié)構(gòu)振動是指在船體總體結(jié)構(gòu)或局部結(jié)構(gòu)的振動,考核結(jié)構(gòu)承載安全性;艙室振動主要考核人員生活和居住的舒適性。振動位移、速度、加速度幅值及頻率是衡量振動程度的主要參數(shù),一般可以選用瞬時值、峰值、平均值和有效值等來衡量。結(jié)構(gòu)振動與艙室振動有各自相應(yīng)的衡量準(zhǔn)則。實(shí)船振動測量可以檢驗(yàn)減振降噪設(shè)計(jì)的效果,以驗(yàn)證數(shù)值計(jì)算的正確性,不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)資料,提高設(shè)計(jì)水平;可以通過測量結(jié)果與振動噪聲標(biāo)準(zhǔn)的比較,來衡量船舶的振動水平;還可以更進(jìn)一步地對出現(xiàn)有害振動的船舶進(jìn)行診斷、尋找及分析振動原因,從而制訂減振措施,進(jìn)行結(jié)構(gòu)修改。船舶振動診斷通常包括激勵源的調(diào)查、測試與分析,振動范圍與性質(zhì)的分析及振動部位的模態(tài)分析等。通過以上綜合分析,可以對實(shí)船的航行振動水平做出全面的系統(tǒng)的評價(jià)。1主機(jī)及測試條件“海洋石油610號”船兩柱間長為69.6m,船寬為14.8m,型深為6.9m,吃水為4.6m,服務(wù)航速為14.5kn。該船選用4臺8N21A-EN主機(jī),額定轉(zhuǎn)速為900r/min,額定功率為1324kW,螺旋槳為4葉定速調(diào)距槳。該船總布置圖如圖1所示。本文對“海洋石油610號”進(jìn)行了船舶航行總體結(jié)構(gòu)振動、局部結(jié)構(gòu)振動和艙室噪聲的測試。將采集到的振動噪聲信號進(jìn)行處理分析,與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較,對該船的結(jié)構(gòu)振動和艙室噪聲量級作出評估。2船舶振動的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為了避免振動噪聲對結(jié)構(gòu)、設(shè)備及人員舒適性的危害,制定船舶振動測量標(biāo)準(zhǔn)的重要性日益為各國所重視。振動標(biāo)準(zhǔn)提供船舶振動程度的評價(jià),由于船舶運(yùn)行環(huán)境和振動頻率存在差異,評價(jià)的定義和方法也不同。國際標(biāo)準(zhǔn)化委員會、國家標(biāo)準(zhǔn)和船級社關(guān)于振動與噪聲評價(jià)部分標(biāo)準(zhǔn)見表1。2.1海上約束振動該船技術(shù)規(guī)格書確定船舶振動評價(jià)依據(jù)《船長小于100m商船振動綜合評價(jià)基準(zhǔn)(GB/T7452.2-1996)》,其規(guī)定為海上與內(nèi)河船體和上層建筑中正常工作和居住場所的振動評價(jià)基準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)適用于垂線間長大于或等于30m至小于100m之間的柴油機(jī)驅(qū)動商船振動評價(jià)基準(zhǔn),其振動頻率范圍為1～100Hz。振動測量按《船體振動測量(GB/T7453-1996)》規(guī)定方法測量,60m的船舶一般可只評價(jià)垂向振動響應(yīng)的最大單一頻率分量。2.2噪聲級的最大限制值海洋船舶噪聲級規(guī)定(GB5979-86)為遠(yuǎn)洋和沿海各類客貨船舶規(guī)定了艙室噪聲級的最大限制值,并為船舶的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和使用部門提供了對噪聲的評價(jià)依據(jù)。常用場所各艙室噪聲級的最大限制值Leq應(yīng)滿足表2規(guī)定。船長(指兩柱間長)小于70m的船舶,如某些艙室不能滿足要求時,僅對機(jī)艙區(qū)的工作間及起居區(qū)各場所,允許放寬5dB。Leq的定義為:Leq=10ln1T∫T0(Pa(t))2P20dtLeq=10ln1Τ∫0Τ(Ρa(t))2Ρ02dt式中:T為測量時間;Pa(t)為A計(jì)權(quán)測量聲壓;P0為20×10-6Pa(參考聲壓值)。關(guān)于測量方法及噪聲評價(jià),船上噪聲測量應(yīng)符合《船上噪聲測量(GB4595)》的規(guī)定,測量評價(jià)以A聲級為評價(jià)依據(jù)。3船振動噪聲測量結(jié)果的評價(jià)3.1槳葉及振動測量進(jìn)行振動噪聲測量時,海況不應(yīng)該對測量有較大影響,測量水域水深應(yīng)該大于2.5倍測量船舶吃水。測量時船舶處于正常吃水狀態(tài),螺旋槳保持全部浸沒在水線下,船舶應(yīng)該保持直線航行,舵角控制在小于2°以內(nèi),各槳軸轉(zhuǎn)速基本保持一致且穩(wěn)定。根據(jù)船舶艙室噪聲衡準(zhǔn),艙室噪聲指工作區(qū)域和生活區(qū)域的等效連續(xù)A計(jì)權(quán)聲壓級。艙室噪聲測量在每個艙室的中央、高于甲板1.2m處的位置進(jìn)行測量,取測量的平均測定值確定噪聲量級。斷續(xù)的聲音和噪聲不應(yīng)包括在內(nèi),避免受到來自于不相關(guān)的噪聲的影響,所有艙室的門窗應(yīng)關(guān)閉。振動測量包括結(jié)構(gòu)振動和艙室振動。根據(jù)振動衡準(zhǔn)要求,結(jié)構(gòu)振動是指船體總體或局部典型部位,艙室振動測點(diǎn)應(yīng)考慮艙室人員生活與工作狀態(tài)。振動和噪聲測量儀器都應(yīng)該經(jīng)過授權(quán)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn),在使用有效期內(nèi)。3.2噪聲等級評價(jià)艙室噪聲測量結(jié)果顯示,除第一首樓甲板上三付/水手長室,噪聲超過標(biāo)準(zhǔn)允許值1dB,其他艙室和機(jī)艙等工作與生活處噪聲量級均滿足《海洋船舶噪聲級規(guī)定(GB5979-86)》給出的可接受要求。3.3圍內(nèi)最大單峰值測量根據(jù)GB/T7452.2-1996的要求,振動衡量是1～100Hz范圍內(nèi)最大單峰值,測量使用的儀器應(yīng)該能夠顯示記錄測量點(diǎn)的頻譜。所有生活和工作艙室振動測量結(jié)果顯示均滿足《船長小于100m商船振動綜合評價(jià)基準(zhǔn)(GB/T7452.2-1996)》規(guī)定的振動輕微量級要求,振動達(dá)到優(yōu)良等級。3.4振動測量結(jié)果在不同推力負(fù)荷下,航行狀態(tài)下主船體(船體梁)、上層建筑總體、桅桿總體,主機(jī)、軸帶發(fā)電機(jī)及主推力軸承等振動測量點(diǎn)及方向見表3。船舶總體振動測量采用多通道信號采集分析系統(tǒng)。測量時考慮到降低振動信號非平穩(wěn)隨機(jī)過程影響,測量數(shù)據(jù)采集樣本數(shù)為16次進(jìn)行平均。不同主機(jī)工況對應(yīng)表3各個測點(diǎn)的測量結(jié)果。按美國船級社(ABS)對結(jié)構(gòu)振動評價(jià)顯示,都滿足振動可以接受的范圍。試驗(yàn)狀態(tài)下,“海洋石油610號”工作船航行振動測量顯示,主船體、上層建筑和桅桿沒有出現(xiàn)共振現(xiàn)象,除桅桿外所有測點(diǎn)振動沒有超過3mm/s,振動響應(yīng)量級輕微,達(dá)到優(yōu)良等級。4時海上措施的噪聲試驗(yàn)根據(jù)上述測試分析結(jié)果,“海洋石油610號”工作船在航行過程中沒有產(chǎn)生共振現(xiàn)象,也沒有產(chǎn)生劇烈的有害振動。振動噪聲量級均滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。因此,認(rèn)為該船在振動噪聲方面表現(xiàn)良好。本文結(jié)合“海洋石油610號”工作船交船時海上航行振動噪聲試驗(yàn),從船廠角度描述了船體結(jié)構(gòu)振動和艙室噪聲的測量檢驗(yàn)過程,具體應(yīng)該注意以下幾點(diǎn):(1)衡量標(biāo)準(zhǔn):根據(jù)建造船技術(shù)規(guī)格書振動噪聲章節(jié)約定的振動和噪聲標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,不同船只大小及入不同船籍都要相應(yīng)考慮。(2)測量儀器:需要根據(jù)衡量標(biāo)準(zhǔn)來選擇,也就是能夠測量衡量標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的振動量和噪聲量。本文振動是速度的單峰值和噪聲的A聲級。(3)測量內(nèi)容及評價(jià)方