工程上常常通过安装弹性元件的方法来隔离船上的主要振动源,以削弱振动传递,吸收振动能量,达到降低船舶结构振动和噪音的目的。单层隔振,即在船舶主要振动源与下层结构间加装一层弹性元件,其减振效果一般可达20dB至25 dB左右。然而在军船和豪华游轮等对隔振性能要求高的船舶上无法进行有效应用。二十世纪六十年代起,美、英、德等国家对双层隔振系统进行了研究应用,并成功的增强了军舰的隐蔽性。在单层隔振系统的基础上,在下层结构和振源之间又加装了一层弹性元件,上下两层弹性元件用一中间结构连接,即为双层隔振。双层隔振系统的隔振效果一般可达40dB至 45dB左右,双层隔振系统的振动传递的衰减速率将近单层隔振系统振动传递衰减速率的两倍,前者以衰减,即每倍频24dB衰减,后者则以衰减,每倍频仅仅衰减12dB。经过几十年的发展,双层隔振系统的应用范围已从军用扩展到了民用,技术愈发成熟,成本也十分低廉。本文以6135型号的柴油机发电机组为例,利用有限元软件建立双层隔振的模型,并通过模态振型图、频响分析曲线检测模型效果及参数效应。[2]
1。2 辅机隔振的重要性和意义
船舶可以看作一在水面上拥有六自由度的空心弹性梁,在各种环境下行驶时不可避免的会受到各类激励的作用并导致局部和整体振动的产生。螺旋桨和主机运转时产生的各种周期性激振力是使船舶振动的关键性因素,迫使船体发生周期性稳态振动。而海浪的冲击、导弹的发射及其他短暂事件只产生非周期性的短时间的激励力,往往引起船体的衰减振动。发电机组、通风机、空压机、电动机及其他动力设备和管路系统、输送机械在运行中都会产生各类激励力。而且这些机械、流体或电磁激振力的频率分布广、特性各异。超出一定范围的振动,会对船上精密电子设备造成破坏,附带的噪声还会影响船舶的宜居性;对军船而言,亦会增大其暴露的风险。振动在如今船舶更快更大的趋势下也是愈演愈烈。[3]
柴油机发电机组因为其特别优秀的经济性能广泛应用于军用以及民用船舶上,为全船的照明设备、观通、导航、辅机和其他电器设备提供能源。在船舶正常工作和船员正常生活中有着举足轻重的地位。有利必有弊,发电机组的振动也会产生负面影响。柴油机发电机组的振动产生原因十分复杂,涉及到电气两个方面,从源头上对其进行减振降噪还有着很大的技术问题。发电机组振动往往会导致轴承的过度磨损、机件裂纹的形成、紧固件的松弛,更甚者会造成船体的破坏和电机的频繁维修。发电机组作为电气元件也会因为电路故障、绝缘材料的过度磨损产生短路,由此带来高昂的维修成本。有振动就会有噪声,噪声作为一个严重的污染源往往对船员正常休息工作产生负面影响,低频的次声波还会对人体内脏造成损伤,严重威胁船员健康。对军用舰船来说,过大的噪声会令自己暴露在敌方的视听之下,这本身就是一个致命的威胁。
在考虑技术与成本的情况下,采用双层隔振装置对发电机组进行减噪降振是目前十分流行的,亦是十分有效的,能满足大多数要求。
单层隔振的进一步发展得到的便是双层隔振,双层隔振的优势是更能适应复杂的机械及电磁激振力。并且理论基本上成熟,已广泛应用于各类船舶包括舰船,主要优点是成本低廉、安装便捷、结构简单。论文网
1。3 隔振技术
对实际工程来说,隔振系统的隔振效果的好坏与否即被隔离对象得到的振动衰减率的多少是非常重要的。因此,评定隔振效果好坏的一套标准的确立是必要的。隔振效果评测标准主要包括两方面的内容:一方面是通过公式计算对隔振系统理论上进行预测;另一方面是利用力传递率、插入损失、功率流、振级落差等数据对实际工程的结果进行评估。[4]