螺旋桨船舶振动辐射噪声分析讲解共23页
船舶结构振动噪声分析及其进展 王亚妮
船舶结构振动噪声分析及其进展王亚妮摘要：船舶事业日新月异的发展，要求有关人员对船舶结构的振动噪声做出深入分析，以最大程度地降低噪声的出现。
由于船舶是一件大型的运输设备，其结构振动噪声的分析要涉及到多方面因素，对这些因素控制的好坏对该项课题的研究有深远意义。
关键词：船舶结构；振动噪声；研究船舶在运行过程中使用的运转设备是产生振动与噪声的根源。
船舶舱室里的振动噪声会使劳动条件恶化，对船员健康产生不利影响，给乘客带来诸多不便。
因此，国际上船级社和其他机构如美国海岸警备队都规定其噪声限制，这促使船舶设计师和建造师采取各种措施去降低船体结构的振动噪声。
在船舶领域，以往的实践大都是在已经设计完毕的船舶上采用特殊器材以达到减振降噪的目的。
然而，这种解决问题的办法所需费用较大，如果在一开始就结合声学要求进行结构设计，则不仅节省开支，而且可以获得更大、更好的效果。
一、概述1.船体结构辐射噪声的分布规律与结构表面振动速度有密切关系，而结构表面振速的量级与分布，在一定的激励力下，主要取决于结构本身的振动响应特性。
利用模态分析识别结构固有特性，找出主导模态，调开船体结构振动共振频率，可以达到降低噪声的目的。
然而，这种解决问题的办法所需费用较大，如果在一开始就结合声学要求进行结构设计，则不仅节省开支，而且可以获得更大、更好的效果。
因此在船舶设计阶段就进行结构的振动噪声分析是很有意义的。
2.船舶结构的振动声学分析，对于优化船舶结构的声学设计，具有重要的指导意义。
船舶声学设计的基本原则，就是在船舶设计的最早阶段就考虑声学方面的要求。
而船舶建造型式直接影响船上声学和振动状况，在船舶设计的早期阶段，选择声学上最佳的船舶建造型式是声学设计的最重要阶段。
3.船舶振动过大不但会造成船舶结构的损坏，而且会影响船用设备的正常使用。
为此，必须在船舶设计阶段对船舶结构的局部振动性能和总体振动性能进行预报，以便在结构设计方面采用合理方案和必要的措施。
船舶振动和噪音
高速船的振动与噪声掌握时间：2007-6-8引言随着社会经济的进展，人们生活水平的提高，在当今社会的快节奏运动中，作为水上高速运输的高速船愈来愈受到人们的重视，己成为当今世界上主要进展船型之一.改革开放为进展我们国家高速水上客运供应了良好的机遇，随着国民经济的进展和国内外贸易往来的增长，以及旅游业的兴起和进展，近一二十年来，高速船在我们国家得到了快速的进展.与此同时，高速船的振动与噪声掌握也日益受到用船、造船和船检等部门的关注和重视.1高速船振动特点目前各种类型的高速船，除了各自的水动力性能外，从船体强度和振动角度，其共同特点是对船体的重量要求极严，刚度相对较弱.船舶航行时的阻力大致与船舶排水量成正比，故对于高速船来说，要提高航速最有效的方法之一是减轻船舶自重，掌握自重是高速船设计成败的关键之一.当主机、设施等重量难以再较大幅度减轻后，减轻船体结构自重就成了设计的重点.除了按法律规范外，常采纳理论方法设计，在满意强度的条件下尽可能削减板材和骨架的尺度，因而其船体刚度相对常规船型要弱.高速船的另一共同特点是因主机功率大，且皆为高速机，机电设施又相对较多，因而作为船舶振动的主要激振源——柴油机和螺旋桨，其激励幅值要较常规船大得多，且激励频率又较高。
刚度弱、激励大、频率高，造成高速船的船体振动较常规船更为突出.不仅影响旅客的舒适性和船员的工作效率，而且由于高速船舱体构件尺寸小，板薄，振动幅值大，频率高，较常规船舶更易在应力过大部位产生疲惫破坏，从而影响结构强度和航行平安.以往船舶振动的讨论集中于军用舰艇及排水型常规民船，要将其成果直接用于高速船还有肯定距离.例如船舶设计时的振动预报，防止船舶产生船体低阶总振动共振，这是船舶设计时振动掌握的一个重要手段.由于高速船一般主尺度较小，简洁造成不会引起船体总振动的错觉，实则不然.如单体钢质高速客船，由于船体线型瘦削，LQ较大，仍旧会激起船体总振动.某60客位单体钢质高速船，实船激振试验测得其船体垂向弯曲振动固有频率为1阶7.81Hz,2阶12.79Hz,3阶24.9Hz,该船主机额定转速为1744r∕min,齿轮箱减速比为2.077.因而在主机转速1620Mnin时，沿船长各测点测得由轴频激励激起的船体2阶三节点振形，且共振幅值较大.实测振形腹点处船底板动应力最大峰值σmax=20.63N∕mm2,已接近许用应力.但高速船由于主机转速高，因而激励频率高，以我们对若干艘高速船的振动计算表明，一般不会产生船体低阶总振动共振.如船长20〜35m的单体钢质高速船，计算所得的二节点1阶和三节点2阶船体垂向弯曲振动固有频率一般均小于12Hz,而最低激励频率——轴频激励频率在额定转速时都常大于14Hz.因而即使在常用转速下，也不会发生1阶共振，发生2阶共振的机率也不多，实船测试也证明了这一点.但发生船体高阶（如3阶）总振动的可能性是存在的.故对高速船振动预报有意义的是2阶和3阶固有频率.而目前工程上常用的迁移矩阵法和一维有限元法，计算所得的总振动垂向弯曲1阶固有频率精度较高，3阶计算误差就较大.这是由于高阶振动季节点距离缩短，梁横截面发生翘曲，剪切变形影响增大，基于梁理论的迁移矩阵法及一维有限元法其高阶固有频率计算误差自然增大.计及流固耦合的三维有限元法计算精度可大大提高，但由于计算预备工作量大，筋计算机的容量高，耗机时多，计算费用高等特点，难以在一般工程设计中应用.故寻求既能提高船体高阶固有频率的计算精度，又计算便利能满意不同设计阶段工程需要的有用计算方法，对高速船设计与振动掌握来说就特别必需.此外，相对于总振动，高速船局部振动较为突出，局部振动共振的机会也增多，除了一般内河船常见的底板共振外，我们在实船测试曾发觉尾舱船底板架共振，某舰则发生整个尾悬体结构共振.质量较大的局部结构振动还可能和高阶总振动耦合.故供应便利有效的精确计及舷外水影响的高速船局部振动计算程序，对高速船振动掌握也是必需的.由于高速船一般主尺度均较小，目前国内都为中、短途客船，其客舱均毗邻激励源.为满意旅客乘坐的舒适性，提高客运的负载率，应讨论针对性的减振措施.噪声是振动的挛生姐妹，由于振动激励幅值大，频率高，加上高速船主尺度小，客舱往往毗邻机舱,故高速船的舱室噪声较常规船大得多，且主要成分为低频结构声，这均为多艘实船舱室噪声测试所证明.由于船舶尺度及自重的约束，一些常用的噪声掌握措施在高速船上的应用也受到了限制，同样应讨论针对高速船的噪声掌握措施.2振动掌握高速船的防振、减振方法其基本原理与常规船型是一样的，即转变结构的固有频率或激励频率以避开共振；削减激励的幅值与削减激励的传递，以降低强迫振动的程度；及增加结构刚度和阻尼，以降低响应。
船舶噪声与振动控制
船舶噪声与振动控制船舶噪声与振动控制是船舶设计和运行中非常重要的方面。
船舶在海上航行时，会受到各种因素的影响，产生噪声和振动。
这些噪声和振动不仅对船舶的运行效率和安全性产生影响，还会对船员和乘客的舒适度产生影响。
因此，对船舶噪声与振动进行控制是非常必要的。
船舶噪声的来源船舶噪声的来源主要有两个方面，一是船舶的机械设备，二是船舶的流体动力学特性。
机械设备船舶的机械设备包括主机、辅机、发电机、泵等，这些设备在运行过程中会产生噪声。
噪声的主要原因是设备中的零件在运动过程中产生的碰撞、摩擦和振动。
此外，设备的冷却系统、排气系统等也会产生噪声。
流体动力学特性船舶在海上航行时，会受到海水的冲击，产生流体动力学噪声。
这种噪声主要是由于船舶的船体、螺旋桨、舵等部件与海水相互作用产生的。
流体动力学噪声的频率范围较广，可以从几十赫兹到几千赫兹不等。
船舶振动的来源船舶振动的来源主要有两个方面，一是船舶的机械设备，二是船舶的流体动力学特性。
机械设备船舶的机械设备在运行过程中会产生振动。
振动的主要原因是设备中的零件在运动过程中产生的碰撞、摩擦和振动。
此外，设备的冷却系统、排气系统等也会产生振动。
流体动力学特性船舶在海上航行时，会受到海水的冲击，产生流体动力学振动。
这种振动主要是由于船舶的船体、螺旋桨、舵等部件与海水相互作用产生的。
流体动力学振动的频率范围较广，可以从几十赫兹到几千赫兹不等。
船舶噪声与振动的控制方法船舶噪声与振动的控制方法主要有以下几种：隔振降噪隔振降噪是通过隔离船舶机械设备和船体之间的振动传递，降低船舶噪声的方法。
常用的隔振降噪材料有橡胶隔振器、空气隔振器等。
吸声降噪吸声降噪是通过吸收船舶噪声的能量，降低噪声的方法。
常用的吸声材料有吸声泡沫、吸声板等。
隔声降噪隔声降噪是通过隔绝船舶噪声的传播路径，降低噪声的方法。
常用的隔声材料有隔声板、隔声窗等。
减振设计减振设计是通过优化船舶机械设备的设计，减少振动产生的方法。
螺旋桨辐射噪声评估方法
螺旋桨辐射噪声评估方法螺旋桨辐射噪声评估方法是针对飞机螺旋桨引擎在运行过程中产生的噪声进行评估和控制的一种方法。
螺旋桨引擎是目前常见的飞机动力装置之一，它的运行会产生噪声，给机组和乘客带来不适，同时也会对周围环境造成污染。
因此，螺旋桨辐射噪声评估方法的研究和应用对于提高飞机的安全性和环境友好性具有重要意义。
螺旋桨辐射噪声评估方法主要包括以下几个方面：1.噪声测量与分析：通过在飞机起降、巡航和下降等不同工况下对螺旋桨引擎噪声的实时测量，获取噪声数据。
噪声测量可以采用声学传感器等设备进行，测量主要包括声压级、频率分布、声音谐波和谐波系数等参数，同时也可以进行频谱分析和噪声特征提取。
通过对测量数据的分析，可以获得噪声源的特性和辐射方向。
2.数值模拟与预测：通过数值计算方法，对螺旋桨引擎运行时产生的噪声进行模拟和预测。
数值模拟可以使用计算流体力学（CFD）方法和计算结构动力学（CSD）方法等，对桨叶和空气之间的相互作用进行数值计算，预测噪声的辐射特性。
同时，也可以利用声学传递函数（ATF）和噪声源模型等方法，对噪声的传播路径和辐射范围进行分析。
3.噪声控制技术：基于噪声测量和预测结果，结合航空法规与指导方针，采取相应的噪声控制技术。
噪声控制技术包括结构设计优化、声波吸收材料的应用、振动控制和减振措施等。
通过对引擎及其周围结构的改进和优化，减少振动和噪声的产生，从而达到控制和减少螺旋桨辐射噪声的目的。
4.噪声评价标准与监测体系：制定螺旋桨辐射噪声评价标准和监测体系，对飞机噪声进行评价和监测。
噪声评价标准可以包括国际和国内的相关标准，如ICAO（国际民航组织）和FAA（美国联邦航空局）等的标准要求。
监测体系可以采用实时监测系统，对飞机噪声进行实时监测，以便及时发现和控制噪声问题。
螺旋桨辐射噪声评估方法的研究和应用，可以帮助飞机制造商和使用者更好地理解和控制螺旋桨引擎噪声，减少对人类和环境的影响。
相关技术的发展也将推动飞机噪声控制和环保技术的发展。
船舶水下噪声PPT共72页
海洋环境噪声级：NL10lg IN I0
水听器工作带宽 内的噪声总声强
假设水听器工作带宽f 内噪声谱S(f )和其响应是均匀的，则：
IN Sf
NL10lgf10lgS
I0
注意：水下噪声是多种噪声源的综合迭加，每种噪声源的激励
不尽相同，因此，它可能是线谱，也可能是连续谱，甚至是两
种的迭加。
8.1 噪声的基本概念
8.2 海洋环境噪声
4、海洋环境噪声振幅分布和空间相关性
（1）振幅分布 根据中心极限定理，海洋环境噪声的振幅分布是高斯分布，
但在近海面其分布比高斯型尖，原因是噪声源数目不够大。 （2）空间相关性
噪声的空间相关：指海中相隔开的水听器接收到噪声的乘积 对时间平均。两个相距为d各向同性单频噪声相关系数为：
N L 1 1 2l5 0 f g D E I DI—为指向性指数，单位dB； E—为转换效率，单位dB； f—频率，单位kHz
8.2 海洋环境噪声
2、深海环境噪声谱
Wenz谱级图：在 一般情况下，它能够 比较细致地描写出环 境噪声的普遍规律性， 被认为最具代表性的 深海噪声谱曲线。
8.2 海洋环境噪声
8.2 海洋环境噪声
2、深海环境噪声谱
（3）自然噪声谱变平，远处 行船是主要噪声源（20Hz ~500Hz）。
（4）具有-5~-6dB/倍频程， 噪声源是离测量点不远的 粗糙海面。
（5）海水介质分子热运动噪 声，谱线斜率为6dB/倍频 程。
8.2 海洋环境噪声
2、深海环境噪声谱
工程上，为预报海洋 环境噪声级，需要不同条 件下的平均典型自然噪声 谱，见右图。图中画出了 不同航运和风速条件下的 预报用曲线。使用时，选 择适当的航运和风速条件 曲线，和相邻频段的曲线 连接起来，近似地预报自 然噪声谱。
船舶机械设备的噪声分析与有效控制方案研究
船舶机械设备的噪声分析与有效控制方案研究随着船舶技术的不断发展和航运业的迅速壮大，船舶噪声问题越来越受到关注。
船舶机械设备的运动和运转都会产生噪声，严重影响人员的身心健康，船舶的正常运行和船员的生产、生活等各种活动。
针对船舶机械设备噪声问题，本文对其噪声特性进行了研究，并提出了一些有效的控制方案。
一、船舶机械设备噪声的特性船舶机械设备的噪声可分为空气振动噪声和结构辐射噪声两种。
船舶机械设备噪声的频率范围主要在20 Hz~20 kHz之间，其中低频区占主导地位。
这是由于船舶的机舱空间相对较小，在低频区域，振动传递的路径较长，波长较长，振动能量更为集中，导致噪声强度较大。
船舶机械设备噪声的声压级受到许多因素的影响，主要有：工作状态、工作周期、振动幅度、振频、振动传递途径、机舱结构、绝缘材料等。
同时，不同类型的机械设备产生的噪声特性也不同。
例如：柴油发电机组的噪声主要是低频振动噪声；螺旋桨的噪声主要是水下辐射噪声。
船舶机械设备噪声控制方案的基础是对噪声的产生机理进行深入分析，理解各种振动途径和传递路径，并采取相应措施。
目前，船舶机械设备噪声的控制方案主要有以下几种：1.降噪隔振技术隔振设备的安装可将船舶机械设备噪声途径分离，避免振动能量在船体上传递。
此外，加装一定厚度的隔音材料也可有效吸收机械设备产生的噪声，使船舶室内噪声水平降低。
2.噪声吸收材料噪声吸收材料可吸收低频和中频噪声能量，从而减少噪声的辐射。
该技术广泛用于控制船舶发动机室和机舱内部的噪声，达到舒适和安全的环境要求。
3.增加隔音罩隔音罩是一种利用吸声材料包裹住机械设备进行隔音的保护罩。
该控制方案适用于噪声源较小且位置固定的设备，如船用压缩机。
4.优化机舱结构改进机舱结构可以有效减少噪声的产生和辐射，例如改进反射板、悬吊装置等。
此外，优化机舱布局和机器设备安装方式，以减少机械设备振动和噪声的传播也是一种有效控制方案。
综上所述，船舶机械设备噪声问题是一个复杂而实际的问题，需要从多个方面综合考虑和控制。
舰船螺旋桨噪声预报
舰船螺旋桨噪声预报
3
1������
空泡噪声预报方法
螺旋桨空泡噪声是由于 空泡的生成与溃灭引起压力 变化而产生的。由于观察、 计量空泡困难和空泡噪声与 噪声发射不成线性关系, 所以 螺旋桨空泡噪声的理论描述 相当复杂。目前主要是依据 模型测试结果通过换算而对 实桨噪声进行预报。 (1) 相似准则 对螺旋桨空泡噪声试验, 不仅 要遵守几何相似和空泡相似 条件, 还要遵守满足空泡溃灭 速度相似、空泡特征相似等 一些相似准则, 由参考文献可 得:
舰船螺旋桨噪声预报
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利用上述公式不仅可以计算不同螺旋桨的无空泡低频 离散谱噪声级, 还可以计算螺旋桨几何参数(如桨直径、 螺距、叶数、侧斜、拱度等)对噪声级的影响。对于一 些特殊的螺旋桨如对转螺旋桨的噪声, 则需要对上面的 预报方法进行进一步改进以应用之。 2.3低频连续谱噪声 螺旋桨的低频连续谱噪声主要是由于螺旋桨工作在船 尾的湍流场中, 由于湍流和叶片的相互作用产生随机升 力脉动, 从而辐射出低频连续谱噪声。 对低频连续谱噪声理论预报, 对螺旋桨来流湍流和叶片 作用用条带理论分析, 近似地把叶片沿叶展方向分成若 干个条带, 把每一条带看作是二维剖面, 总的声辐射是 每一条带上非定常力产生声的总和旋桨噪声预报
舰船螺旋桨噪声预报
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舰船螺旋桨噪声预报
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舰船螺旋桨噪声预报
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上述预报螺旋桨无空泡低频连续谱噪声方法, 直接 对噪声预报较困难, 一般借助相关函数的方法, 求出 与远场噪声功率谱密度进行������
放产生的起伏力。 上面两种预报方法在实际中都是可行的, 这是由于噪声的研究中对噪声预 报的误差一般要求在3dB, 而dB对声压的关系是对数关系, 涡旋噪声在无 空泡低频连续谱噪声所占有的成分足以满足预报中的精度要求
第二章船舶辐射噪声及计算方法
第二章船舶辐射噪声及计算方法船舶辐射噪声是指船舶在运行过程中产生的噪声，主要由发动机、机器设备、涡轮机、推进器以及水动力与气动力的相互作用引起。
船舶辐射噪声对海洋生物生存和水下声纳系统的正常工作都会造成一定的影响，因此对船舶辐射噪声的研究与控制具有重要意义。
船舶辐射噪声的计算方法包括理论计算、试验测量和数值模拟等。
其中，理论计算是通过建立船舶辐射噪声的数学模型，计算船壳振动、流体动力与辐射噪声的关系，从而得到辐射噪声的预测值。
试验测量是利用实际船舶进行噪声测量，通过分析测得的噪声数据，获得船舶辐射噪声的特性参数。
数值模拟则是利用计算机对船舶辐射噪声的产生过程进行模拟，通过对流体动力与结构振动的相互作用进行计算分析，得到辐射噪声的预测结果。
船舶辐射噪声的计算方法需要考虑以下几个方面：2.流体动力：船舶在航行中会产生流体动力，包括湍流、压力波动等，这些流体动力会对船壳产生激励，引起振动。
因此需要对流体动力进行分析，可以利用计算流体力学方法模拟船舶流体动力，计算出激励力。
3.节流噪声：船舶的推进器在工作时会产生节流噪声，即推进器排放水体中的废水形成的压力波。
节流噪声的计算需要考虑推进器的结构和工作参数，可以利用试验测量和数值模拟方法进行计算。
4.水动力与气动力的相互作用：船舶在航行中会受到水流和风力的作用，这些力的作用会对船壳产生激励，引起振动和辐射噪声。
因此需要考虑水动力与气动力的相互作用，并进行相应的计算分析。
总之，船舶辐射噪声的计算方法是通过分析船壳振动、流体动力与辐射噪声的相互作用关系，进行理论计算、试验测量和数值模拟，得到辐射噪声的预测和分析结果。
这些方法可以用于船舶噪声控制的设计和优化，从而减少船舶对海洋生物和水下声纳系统的影响。
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2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
螺旋桨船舶振动辐射噪声分析讲解 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特