CN115465435B - 一种低噪声布局水面船舶 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水面船舶艉部动力舱段低噪声布局方案，将水面船舶壳体分为外壳与内壳，两壳体通过环肋与艏部减振限位器连接固定；对水面船舶螺旋桨及艉部动力舱内主机等强振动噪声源设备进行多级减隔振处理，动力舱设备安装在设备减振基座上，并在左右设置设备减振限位器，艉部动力舱与水面船舶内壳通过减振舱壁弹性连接；水面船舶上层建筑与水面船舶内壳通过支柱刚性连接，并在支柱与水面船舶外壳连接处设置减振装置。水面船舶正常航行时，动力舱设备工作产生的振动能量难以通过内部结构传递至水面船舶内壳体及上层建筑，从而达到减小水面船舶内部舱室振动噪声的目的。本方案能较好地控制水面船舶内部舱室振动噪声，达到提高舒适性的要求。

Description

一种低噪声布局水面船舶

技术领域

本发明涉及水面船舶减振降噪的结构设计，具体涉及一种水面船舶艉部动力舱段低噪声布局方案。

背景技术

随着国民生活水平的提升，在水面船舶交通运输行业，无论是客运船舶或是货运船舶对于水面船舶的舒适性都在不断提出更高的要求。而水面船舶工作时所产生的强振动噪声会引起船上人员的极度不适，尤其是随船工作人员长期处于较高的振动噪声环境中，会对其生理及心理健康产生严重影响。因此，减振降噪技术需求与日俱增，尤其是如何降低水面船舶内部舱室振动噪声的问题就显得至关重要。

发明人对现有文献及专利检索，相关公开现有技术主要包括：文献1：CN214875393U 一种用于船舶舱室降噪减振复合结构件；文献2：CN203332351U一种船舶住舱内的减振降噪结构；文献3：CN1275513A一种具有减振降噪装置的船舶。

专利文献1设计了一种用于船舶舱室降噪减振复合结构件，包括舱室墙体，舱室墙体的内壁固定连接有第一降噪层，第一降噪层的内壁上端和下端均固定连接有呈矩形阵列分布的减振箱，且相邻减振箱相对的表面固定连接，八个减振箱的内底壁均开设有呈对称分布的滑槽；专利文献2设计了一种船舶住舱内的减振降噪结构，包括通过吊挂件悬挂在上层甲板的天花板，设置在下层甲板上的浮动地板，浮动地板上安装有底槽，与底槽相对的顶槽固定在天花板的一端，壁板的两端分别插入顶槽和底槽中，文献1和2的结构局限于局部舱室的应用；专利文献3公开了一种具有减振降噪装置的船舶，其特征是在船舶的主要振源之前使船舶前体、后体分离，并在前体、后体分离处设置减振降噪隔离层，然后将船舶前体、后体与船舶隔离层作永久性或半永久性非刚性连接，文献3的硬性隔离忽视了船舶对整体结构强度的要求。

发明内容

发明目的：根据水面船舶高舒适性要求，对水面船舶整体布局合理规划，降低水面船舶艉部激励振动能量传递，以减小水面船舶内部舱室振动噪声。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供一种低噪声布局水面船舶，将水面船舶主船体内部通过减振舱壁结构分割为功能区域与艉部动力舱，所述功能区域作为水面船舶的主要功能舱室，所述艉部动力舱内布置强振动噪声源设备，所述强振动噪声源设备包括主机和发电机。

具体地，所述功能区域的水面船舶壳体分为外壳与内壳，两壳体通过环肋与艏部减振限位器连接固定，保证两壳体的相对位置不发生较大的变化，其中环肋配置阻振质量以进一步隔离结构声的传递 。

具体地，所述艉部动力舱内强振动噪声源设备进行多级减隔振处理，动力舱设备不与水面船舶壳体结构直接接触，其下部安装在设备减振基座上，并在左部与右部设置设备减振限位器，通过控制振动噪声来源降低水面船舶艉部激励，减小水面船舶内部舱室振动噪声。

具体地，水面船舶上层建筑涵括首楼、尾楼、桥楼等各种形式，水面船舶上层建筑与水面船舶内壳通过支柱刚性连接，并在支柱与水面船舶外壳连接处设置减振装置。

具体地，水面船舶螺旋桨及艉部动力舱与水面船舶内壳通过减振舱壁弹性连接，减振舱壁在周向方向采用多点减振处理，以减少水面船舶推进系统工作所产生的振动能量通过舱壁结构传递至水面船舶内壳。

具体地，水面船舶推进器作用力直接作用在水面船舶外壳上，由于水面船舶内外壳体在物理上分隔，大幅度减少了水面船舶推进所产生的振动噪声对于水面船舶内部舱室振动噪声的不利影响。

发明原理：将水面船舶主船体内部通过减振舱壁结构分割为功能区域与艉部动力舱两部分，其中功能区域作为水面船舶的主要功能舱室或是随船人员的工作生活区域，在水面船舶艉部动力舱内布置主机、发电机等强振动噪声源设备。

水面船舶螺旋桨及艉部动力舱内主机等强振动噪声源设备是水面船舶振动噪声的主要激励源，从控制振动噪声来源出发，对其进行多级减隔振处理。艉部动力舱设备不与水面船舶壳体结构直接接触，其下部安装在设备减振基座上，并在设备左部、右部设置设备减振限位器。水面船舶螺旋桨及艉部动力舱不与水面船舶内壳直接相连，而是通过减振舱壁弹性连接。因此水面船舶行进时，艉部动力舱内设备工作所产生的振动能量，经减振舱壁、外壳体等结构的缓冲，难以通过板壳结构传递到水面船舶上层建筑及内壳体，从而降低了水面船舶内部舱室振动噪声，达到提高水面船舶舒适性的目的。

有益效果：本发明过对水面船舶的整体布局合理规划，降低水面船舶艉部激励以减小水面船舶内部舱室振动噪声；将水面船舶壳体结构分为外壳与内壳，两壳体通过环肋与艏部减振限位器连接固定；对艉部动力舱内主机、发电机等强振动噪声源设备进行多级减隔振处理，通过控制主要噪声来源，尽可能降低水面船舶内部舱室振动噪声；水面船舶上层建筑与水面船舶内壳通过支柱刚性连接，并在支柱与水面船舶外壳连接处设置减振装置。本方案合理可行，适用范围广，可有效地降低水面船舶内部舱室振动噪声，提高船舶舒适性。

除以上所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外。为使本发明目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点做更为清楚、完整的描述。

附图说明

图1是本发明实施中一种水面船舶艉部动力舱段低噪声布局方案方案整体示意图；

图2 是环肋的局部结构图；

图3 是外壳的结构示意图；

图4 是艉部动力舱结构示意图；

图5 是减振舱壁结构示意图；

图6 是上层建筑结构示意图；

图7 是支柱结构局部图；

图中：水面船舶外壳1、水面船舶内壳2、水面船舶动力舱设备3、螺旋桨4、水面船舶上层建筑 5、艏部减振限位器6、环肋7、减振舱壁8、设备减振基座9、阻振质量10、设备减振限位器11、舱壁平板12、筏架13、阻尼器14、支柱15、软连接结构16、减振装置17。

具体实施方式

实施例：

本实施例的低噪声布局水面船舶结构如图1所示，主要包括水面船舶外壳1、水面船舶内壳2、水面船舶动力舱设备3、螺旋桨4、水面船舶上层建筑 5、艏部减振限位器6、环肋7、减振舱壁8和设备减振基座9。

水面船舶外壳1与水面船舶内壳2通过环肋7连接固定，并在艏部通过艏部减振限位器6连接固定以减小水面船舶内壳2的纵向位移，保证两壳体相对位置不发生较大的变化。

结合图2，在环肋7上配置阻振质量10，阻振质量10可有效地隔离水面船舶外壳1结构声传递至水面船舶内壳2，进一步减小水面船舶内壳2内部的振动噪声。

结合图3，水面船舶外壳1是水面船舶与外界流体介质的直接接触面，艉部动力舱内强振动噪声源设备的工作振动通过水面船舶内部结构件向外壳传递，进而将振动能量散发到水中。

结合图4，在水面船舶动力舱设备3与艉部外壳间设置刚度较大的横向设备减振限位器11，对水面船舶动力舱设备3的横向位置进行固定，防止水面船舶动力舱设备3与水面船舶外壳1间相对位置发生大的变化而对螺旋桨轴系产生位置偏移和结构破坏。

结合图5，减振舱壁8由与水面船舶外壳1直接连接的舱壁平板12及右侧浮筏式隔振系统组成，其中浮筏式隔振系统由筏架13、若干个阻尼器14组成。其中，水面船舶内壳2与筏架13通过若干个阻尼器14弹性连接，浮筏式隔振系统与舱壁平板12右侧弹性连接。

结合图6、图7，水面船舶上层建筑5与水面船舶内壳2通过支柱15刚性连接，并在支柱15与水面船舶外壳1连接处设置减振装置17，其中水面船舶上层建筑5底部开孔与水面船舶壳体结构顶部开孔通过软连接结构16贯通，在保证水面船舶上层建筑5与水面船舶主船体不发生较大相对位移条件下，最大程度上减少振动噪声传递至水面船舶上层建筑5。

该方案中所提及减振限位器，刚度不唯一，结合实际情况，根据所需减振限位器的最低自振频率、横向稳定性、抗腐蚀性能、安装工艺性等进行选择

设计指标：

1、该布局方案整体上需保证水面船舶正常航行以及满足总布置要求的前提下，通过对水面船舶的整体布局合理规划，减小水面船舶螺旋桨及艉部动力舱内主机等强振动噪声源设备激励导致的水面船舶内部舱室振动噪声。

2、壳体结构，水面船舶壳体分为外壳与内壳，内外两壳体整体上通过环肋连接固定，保证两壳体的相对位置不发生较大的变化，并设置艏部减振限位器防止内壳体出现较大的纵向位移，其中环肋配置阻振质量以进一步隔离结构声的传递。

3、上层建筑，涵括首楼、尾楼、桥楼等各种形式，水面船舶上层建筑与水面船舶内壳通过支柱刚性连接，并在支柱与水面船舶外壳连接处设置减振装置，其中水面船舶上层建筑底部开孔与水面船舶壳体结构顶部开孔通过软连接贯通。

4、减振舱壁，包括与水面船舶外壳直接连接的舱壁平板以及浮筏式隔振系统。减振舱壁在周向方向采用多点减振处理，以减少水面船舶推进系统工作所产生的振动能量通过舱壁结构传递至水面船舶内壳。

5、减振限位器类型不唯一，根据公式：

式中：T _A 为振动传递率，X ₀ 为弹性支承物体的振动幅值，U ₀ 为基座本身振动幅值，ω/ω _n 为扰动频率/系统固有频率，C/C _C 为阻尼系数/临界阻尼系数。结合实际情况，选择满足减隔振要求的减振限位器。

本发明为降低水面船舶艉部激励提供了一种全新的思路与方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，对附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种低噪声布局水面船舶，其特征在于：包括水面船舶外壳、水面船舶内壳、水面船舶动力舱设备、螺旋桨、水面船舶上层建筑 、艏部减振限位器、环肋、减振舱壁和设备减振基座；

水面船舶主船体内部通过减振舱壁分割为功能区域与艉部动力舱；所述功能区域作为水面船舶的功能舱室，所述功能区域的壳体结构具有水面船舶外壳与水面船舶内壳；所述艉部动力舱内布置强振动噪声源设备，所述强振动噪声源设备包括主机和发电机；

所述水面船舶外壳与水面船舶内壳通过所述环肋与所述艏部减振限位器连接固定以减小水面船舶内壳的纵向位移，所述环肋配置阻振质量，所述阻振质量隔离水面船舶外壳结构声传递至水面船舶内壳，进一步减小水面船舶内壳内部的振动噪声；

所述艉部动力舱内强振动噪声源设备进行多级减隔振处理，水面船舶动力舱设备底部安装在设备减振基座上，所述设备减振基座安装在壳体结构上，水面船舶动力舱设备的左右两侧与壳体结构之间横向设置设备减振限位器，对水面船舶动力舱设备的横向位置进行固定，防止水面船舶动力舱设备与水面船舶外壳间相对位置发生大的变化而对螺旋桨轴系产生位置偏移和结构破坏；

所述艉部动力舱与水面船舶内壳通过所述减振舱壁弹性连接，所述减振舱壁在周向上布置多点减振装置，所述减振舱壁由与水面船舶外壳直接连接的舱壁平板及浮筏式隔振系统组成，其中浮筏式隔振系统由筏架、若干个阻尼器组成，其中，水面船舶内壳与筏架通过若干个阻尼器弹性连接，浮筏式隔振系统与舱壁平板弹性连接；

所述水面船舶上层建筑与水面船舶内壳通过支柱刚性连接，在支柱与水面船舶外壳连接处设置减振装置，水面船舶上层建筑底部开孔与水面船舶壳体结构顶部开孔通过软连接结构贯通。

2.根据权利要求1所述的低噪声布局水面船舶，其特征在于：水面船舶上层建筑包括首楼、尾楼和桥楼。

3.根据权利要求1所述的低噪声布局水面船舶，其特征在于：水面船舶推进器作用力直接作用在水面船舶外壳上。