多孔吸声材料在高速船舱室噪声控制中的应用.pdf

第37卷第10期
舰船科学技术
Vol 37. No 10
2015年10月
SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY
O0et.,2015
多孔吸声材料在高速船舱室噪声控制中的应用
杨永钾2,喻敏',李廷秋
1.武汉理エ大学交通学院,湖北武汉430063;2.海军装备研究院,北京100161)
摘要:应用 VA One软件对不同层数、由不同厚度与密度吸声材料组成的复合吸声材料进行研究,得到重量
相对较轻、吸声性能较佳的复合吸声材料。根据子系统对舱室声腔能量贡献大小的不同,应用上述3种复合吸声材料
对高速船中对噪声水平要求较高的舱室进行噪声控制处理,取得良好的吸声效果。
关键词:高速船;噪声控制;多孔吸声材籵
中图分类号:U661.44
文献标识码;A
文章编号:1672-7649(2015)10-0042-05doi:10.3404/j.issn.1672-7649.2015.10.009
Application of porous sound-absorbing material on high cabin noise control
YANG Yong-jia ", YU Min, LI Ting-q
(1. School of Transportation, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, China
2. Naval academy of Armament, Beijing 100161, China)
Abstract: This paper briefly introduces the properties of porous sound-absorbing material and the
general methods of ship noise control treatment, conducting a research on the composited material which
consist of different layers, thickness and density of Sound-absorbing material by VA One software, and get
several relatively light materials with better sound absorption properties. According to the encrgy
contribution of the different subsystem, three composite sound absorption materials is applied on the high
speed craft and proved to be effective
Key words: high-speed ship; noise control; porous sound-absorbing materia
用最广泛的吸声材料2。因此,研究多孔材料的吸
声特性对工程应用和噪声控制具有重要的现实意义。
随着科学技术、工业制造、交通运输的发展,
高速船是一种性能突出的新一代船型,但船舶
噪声控制己成为ー个有关高科技、环境以及人类协高速化的同时却带来了严重的振动与噪声问题。其
调发展急需解决的重要课题。2012年5月26日,主要原因在于:一方面,为了追求高速,高速船质
国际海事组织(IM0)海上安全委员会(MSC)在量较轻,其船体刚度比常规船型要弱,振动频率较
第90次会议上批准了《船上噪声等级规则》修订常规船型低,高阶振动模态易被激发出来;另一方
草案,修订草案提出“起居区降低5dB”,对船舶面,高速船一般安装的是高转速、大功率的推进主
的降噪性能提出了更高要求。目前针对船舶噪声机,造成螺旋桨的脉动压力显著增长。与此同时
控制的主要解决办法之一是使用多孔吸声材料。虽高速主机与螺旋桨辐射的空气噪声声强大,响度高,
然多孔吸声材料存在一些不足,但由于其取材范围影响区域遍及全船?。因此,高速船的振动噪声与
,加T制造工艺相对简单,并且随着一些新型多控制问题是近代高速船研究中的一个重要发展方向。
孔材料的研制成功,多孔吸声材料已经成为目前应
Biot于1956年提出了流体饱和多孔介质声传播
收稿日期:2014-07-25;修回日期:2015-04-20
基金项目:航空基金资助项目
作者简介:杨永钾(1990-)男,硕土研究生,研究方向为船舶结构振动与噪声控制。
万方数据
第10期
杨永钾,等:多孔吸声材料在高速船舱室噪声控制中的应用
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理论,奠定了该声学分支的理论基础。随着人们吸声结构材料两大类。前者一般具有中高频吸声系
对Biot理论多方面的完善,使其成为最成功的多孔数大、质轻疏松多孔等特点;后者低频吸声系数高,
介质声学理论,并广泛应用于声波勘探和其他声学但制作加工稍复杂。虽然前者存在一些缺点,但因为
领域。目前,由于实船试验成本高,重复性差,数它制备技术简单,取材方便,随着新型吸声材料的开
值仿真成为船舶结构声学设计的重要手段。
发研制,使得其低频吸声性能亦得到较大改善。船舶
本文应用 VA One软件平台,分析7种多孔材常用的多孔吸声材料包括聚氨酯、玻璃纤维、三聚氰
料的吸声特性,将所选三聚氰胺泡沫塑料等吸声材胺、超细玻璃棉、岩棉及硬胶板等?。为与黏弹性阻
料组合分别附加到某高速船具体部位,进行仿真对尼材料作对比,本文还选取聚氨酯为研究对象。黏弹
比分析,所得结论对多孔吸声材料在船舶噪声控制性阻尼材料不但兼具隔声吸声和减振等优点,而且来
应用的研究具有一定的参考价值。
源广泛且应用成本较低,目前已在汽车船舶和飞机行
1多孔吸声材料优化研究
业的振动与噪声控制中得到了广泛的应用。本文以
船员室为例进行阻尼降噪优化,研究各种材料的吸声
SEA模型的建立
特性。表1给出了这7种吸声材料的部分物理参数,
本文以某35m游艇主要舱室为噪声控制处理对附加的材料厚度均为50m,船员室的表面积为
象,其基本结构如图1所示。
73.514m2,各频段阻尼优化效果如图3所示。
表1所选材料参数
Tab 1 Parameters of the material
B ou on
材料名称
kg?m-2泊松比杨氏模量尼损耗因子
密度
/Mpa
聚氨酯
0.
0.0465
14
图1高速船总布置图
玻璃纤维
Fig. I General arrangement drawing of high speed ship
三聚氰胺
0.08
统计能量法(SEA)是常用的求解高频段振动噪
超细玻璃棉50
岩棉
声问题的有效手段。基于高速船高频噪声占主导成分
硬胶板
1100
772
的特点,本文应用 VA One软件建立了全船的SEA模粘弹性聚氨酯
16.6
约为1
型(见图2)。 YA One中的Foam模块采用平面波传
播模型,并用毕奥理论对其进行修正,在固体材料或
泡沫结构框架中考虑纵波和横波,可以预测多层噪声
控制处理介质的吸收系数和插入损失,使用Foam块
可以预测复杂的多层吸声材料的能量吸收。其声学材