船用推进主机的噪声控制

　　1　引言

　　随着船舶朝大型化、高速化、复杂化方向发展,它所配备的推进主机(柴油机)也朝着高转速、高强度、大功率趋势发展,因此其振动和噪声问题越来越严重,人们对其振动和噪声控制也更为重视[1,2]。推进主机的主要噪声源有:空气动力性噪声和机械噪声[3]。空气动力性噪声主要包括进气噪声、排气噪声、风扇噪声和燃烧噪声,这部分噪声直接向发动机周围的空气中辐射。排气噪声是指气缸内高温高压废气随排气口间断开闭周期性地喷射到排气管内而产生高速脉动气流,对于非增压柴油机,它是柴油机的最大噪声源,其中又以废气通过气阀时产生的涡流噪声最强,其频谱特性是以低频为主的宽频带噪声;而对于带增压器的高增压柴油机,增压器吸气时产生的气流脉动低频噪声及其各次谐波噪声与进气管口空气的强烈涡流噪声叠加,从而产生强烈的高频进气噪声,其噪声声压级甚至比排气噪声还大。风扇噪声是由旋转的叶片周期性地打击空气质点,引起空气的压力脉动产生噪声。燃烧噪声是指由于气缸内燃烧所形成的压力振动通过缸盖、活塞连杆、曲轴、机体向外辐射的噪声,这种噪声主要集中于柴油机燃烧的急燃期和缓燃期。机械噪声是指由于空气压力及机件的惯性作用,使相对运动的零件之间产生撞击和振动而激发的噪声,它主要包括活塞的撞击噪声、齿轮机构噪声、配气机构噪声、高压油泵噪声、轴承噪声、不平衡惯性力引起的机体振动和噪声等。

　　2　推进主机噪声源的测量

　　以某船舶的推进主机为例,其型号为6L20/27柴油机,额定功率为600 kW,额定转速为1 000 r/min;经测量(测量点的布置如图1所示)可得额定转速下倍频程各中心频率处的噪声声压级,如图2所示。

　　由图2可知柴油机的排气噪声高达109·8dB(A),且呈明显的低频特性,声能量大多集中在31·5~500 Hz的频率范围内,其中主要频率为31·5Hz和63 Hz(理论上主要频率为f=50 Hz[3]),而进气噪声高达112·9dB(A),且呈明显的高频特性,声能量主要集中在1~16kHz范围内。通过对风扇噪声、机械噪声等其它噪声的测量可知进排气噪声是推进主机最大的噪声源;另外推进主机强烈的机械振动可通过机舱底部传播到整个船舶,从而产生严重的低频辐射噪声,尽管其声压级并不太高,但声波传播速度快而衰减较慢,且具有较强的穿透能力,因此危害较大;由于该船舶机舱内除了布置推进主机(2台)外,还布置了柴油发电机组(3台),因此当推进主机和柴油发电机组同时工作时,柴油发电机组所发出的噪声与推进主机的噪声混合在一起在机舱内产生强烈的混响噪声。因此整个机舱内噪声的总特点是:噪声源多、声压级高、情况复杂,再加上机舱的空间较小,故对其进行控制难度较大,必须采用综合控制的方法。