1、第七章 船體的噪聲及其控制,船舶的主要噪聲源 船舶噪聲的傳播,船舶噪聲由其自身設備工作時以及外界風浪等拍擊船體時發(fā)出的不同頻率和不同強度的聲音無規(guī)律地組合而成。 它包括存在于艙室部位的空氣噪聲、存在于船體結構中的結構噪聲（即振動）以及存在于船體周圍水介質中的水噪聲。,7.1 船舶的主要噪聲源,按噪聲的起源不同，船舶噪聲主要可分為三類： （1）空氣動力噪聲：主要是由氣體振動而產(chǎn)生的空氣動力性噪聲，如船用主機、輔機的排氣系統(tǒng)、通風機、空壓機系統(tǒng)等產(chǎn)生的噪聲，一般稱為空氣噪聲。 （2）機械性噪聲：由固體振動而產(chǎn)生的機械性噪聲，如主機、輔機的氣閥機構、活塞連桿等在摩擦、沖擊等交變應力的作用下產(chǎn)生的噪聲

2、，一般稱為固體噪聲或結構噪聲。 （3）電磁性噪聲：由于交變磁場的相互作用，產(chǎn)生周期性的交變力所引起電磁振動而產(chǎn)生的電磁性噪聲，如船上的發(fā)電機組、交變器、配電板等產(chǎn)生的噪聲。,通常，我們將影響船舶艙室噪聲的噪聲源具體分為螺旋槳噪聲、船舶機械噪聲和結構噪聲。 1螺旋槳的噪聲 螺旋槳是船舶的一個主要噪聲源，它可以引起船體振動而導致噪聲，也可以直接產(chǎn)生噪聲。,螺旋槳引起的船體振動所產(chǎn)生的噪聲，按頻率的觀念常常劃分為葉頻和軸頻。 如按噪聲的產(chǎn)生原因又可分為渦流噪聲和旋轉噪聲。,渦流噪聲不光是水流對螺旋槳的沖擊，還包括由于槳葉葉梢和螺旋槳槳轂的渦流破裂而引起的噪聲。它具有連續(xù)譜，但最大的聲能是在某窄頻帶內

3、的。 旋轉噪聲是由于螺旋槳周期地擊水所引起，它的頻譜是不連續(xù)的，它能使船體形成100Hz以內的低頻噪聲和振動。,螺旋槳直接產(chǎn)生的噪聲有空泡噪聲和諧鳴聲。 空泡噪聲是螺旋槳水下噪聲的主要成分。氣泡在爆破時產(chǎn)生的沖擊波沖擊船體和螺旋槳，此時會出現(xiàn)像用大鐵錘打擊船底似的巨響。它的頻率成分實際上不隨轉速而變，其頻率一般在400Hz1000Hz之間，而強度可能達到100dB。 螺旋槳的諧鳴聲是在一定轉速下葉片隨邊產(chǎn)生漩渦，漩渦的頻率與槳葉固有頻率相近而發(fā)出清脆的諧鳴聲（又稱為“唱音”）。,2船舶機械的噪聲 當螺旋槳不發(fā)生空泡時，機械噪聲基本上決定了船舶的噪聲級。 機械工作的噪聲是由整個主機或個別零部件的

4、彈性振動而引起的機械噪聲以及由于流體動力所引起的機械噪聲。其中主要的是由主機和輔機產(chǎn)生的在低頻和中頻段（可到幾百赫茲）內的噪聲。,因為機艙內時主機、柴油發(fā)電機、變速傳動裝置和高速柴油發(fā)動機等許多強噪聲機器集中的地方，而且噪聲頻率很高，特別難受。因此，通常將機艙視為一個聲源，它與螺旋槳噪聲組成船舶最大的噪聲源。,3船體結構的噪聲 由各種原因引起的船體或其局部結構的振動，只要其頻率范圍在聲頻范圍里，均引起結構噪聲。 當破冰船航行在冰區(qū)，船首螺旋槳工作時，水流里的冰塊被螺旋槳攪起沉重地打到船上，除了引起船體振動外，也產(chǎn)生強烈的金屬響聲，艙內往往會出現(xiàn)幾乎不間斷的哄響，猶如激烈的雷鳴聲。 波浪對船體的

5、拍擊，除引起船體振動外，也引起結構與其它部件的噪聲。,7.2船舶噪聲的傳播,7.2.1船舶噪聲的傳播途徑 圖7-1是船上關于螺旋槳和機艙這兩個最大的船舶噪聲源所產(chǎn)生的噪聲在船上傳播的途徑示意圖（圖中用帶形的箭頭來表示傳輸途徑）。,圖7-1 船舶噪聲的傳播,7.2.2自由場,(1)自由場 所謂自由場是一種聲波可以無反射地自由傳播的均勻的各向同性的介質場。 它可以是野外，也可以使一個很大的大廳，或者是一種墻、地板、天花板等裝有良好的吸聲材料（因而可吸收所有投射于其上的聲而無反射）的無回響的房間。自由場中空氣聲的傳播規(guī)律是最基本的聲學規(guī)律。,（2）近場和遠場 在緊靠聲源的鄰近域內，空氣分子的速度并不

6、一定在波的行進方向上，而在任一點都有某個切向分速度。這樣，即使半徑相同的各點上，聲壓往往有明顯的差異，這個鄰域稱為近場。離聲源較遠的自由場則為遠場 .,7.2.3封閉空間,混響場與半混響場 在用剛性的隔墻、地板和天花板圍成的房間內，聲源發(fā)出的聲波可經(jīng)多次反射而無吸收。在這類房間內的某一點處，聲音是由聲源直接發(fā)射過來的，再加上所有各個不同的方向反射回來的各種分量的聲波的反復交混組成。如果此室中聲源停止發(fā)聲，由于聲波的多次反射或散射仍可使聲音持續(xù)一段時間，這個現(xiàn)象叫“混響”。 這種房間稱為混響室，混響時間的長短隨頻率而變。,反射分量的作用猶如形成另一聲源與原有聲源混響。而房間圍壁吸收的聲能則轉化為

7、吸收表面的熱而耗散掉。這種情況稱為“半混響場”。,2.房間的總吸收和房間常數(shù),某表面的吸聲系數(shù)指聲波落到該表面上時由表面吸收的聲能和入射到表面總聲能之比，即 式中 吸聲系數(shù)； 入射到材料中的聲能； 從材料反射的聲能； 材料吸收的聲能。,對于全反射面（ = ）， ； 對于全吸聲面（ ）， ，一般材料的吸聲系數(shù)的數(shù)值在01之間，而只有大于0.2的材料才叫做吸聲材料。,船上常用的艙室材料的吸聲系數(shù)列于表5-1中,3封閉空間的屏障 在如機房那樣的封閉空間里，由于反射聲居主導地位，故屏蔽的作用大為減低，如圖5-6所示。除非噪聲頻率很高，而且聲源離屏障的距離很近，否則屏障將全然是無效的。此時必須將噪聲源完全封閉起來。,7.3向鄰近艙室的傳播 噪聲從一艙室向鄰近的其他艙室的傳播，可以由幾種途徑：（1）空氣聲