焦自權(quán)+孫勇敢+王僑

摘 要：船舶及海洋結(jié)構(gòu)物在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常會(huì)對(duì)其進(jìn)行聲振數(shù)值模擬分析。由于數(shù)值模擬具有不確定性，為了驗(yàn)證其數(shù)值結(jié)果是否可靠。本文制訂了針對(duì)船舶數(shù)值模擬可靠性的試航實(shí)測(cè)驗(yàn)證，通過(guò)對(duì)比實(shí)測(cè)數(shù)值與數(shù)值模擬分析結(jié)果，為以后船舶設(shè)計(jì)階段過(guò)程中的全頻段聲振預(yù)報(bào)研究提供借鑒意義。

關(guān)鍵詞：船舶聲振、試航實(shí)驗(yàn)

0 引言

船舶與海洋結(jié)構(gòu)物聲振預(yù)報(bào)研究涉及其結(jié)構(gòu)的可靠性和工作人員的安全生產(chǎn)等方面，聲振會(huì)引起結(jié)構(gòu)共振及應(yīng)力疲勞，同時(shí)也會(huì)影響到船上工作人員的心情，損害聽(tīng)力，給安全生產(chǎn)帶來(lái)隱患。它的設(shè)計(jì)與建造在一定程度上反映了船舶及海工行業(yè)的技術(shù)水平，而聲振水平作為船舶的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)，已被越來(lái)越多的船廠和船東所重視[1]。一些船東，特別是歐美國(guó)家的船東，在設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中對(duì)船舶聲振性能水平提出了嚴(yán)格的要求。

在國(guó)際和國(guó)內(nèi)綠色造船的大趨勢(shì)下，我國(guó)船級(jí)社規(guī)定在設(shè)計(jì)階段必需計(jì)算其聲振性能。而在船舶與海洋結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)過(guò)程中，不可能進(jìn)行相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)試驗(yàn)，也就很難得到其聲振數(shù)據(jù)，因此大多數(shù)情況下會(huì)使用聲學(xué)相關(guān)軟件進(jìn)行數(shù)值模擬來(lái)預(yù)測(cè)各區(qū)域的噪聲水平依據(jù)數(shù)值模擬的噪聲分析結(jié)果來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化船舶及海洋平臺(tái)上的設(shè)備合理布局，進(jìn)而采取經(jīng)濟(jì)可行的減振降噪措施來(lái)滿足各區(qū)域噪聲標(biāo)準(zhǔn)的具體要求[2-3]。

而目前，廣西區(qū)內(nèi)各船舶及海工企業(yè)對(duì)聲振問(wèn)題均未有足夠的重視，以致使船舶與海洋結(jié)構(gòu)物在完工后的聲振性能有可能達(dá)不到相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)。本文通過(guò)試航實(shí)測(cè)試驗(yàn)來(lái)對(duì)其聲振性能進(jìn)行驗(yàn)證，在為廣西區(qū)內(nèi)海工企業(yè)提供聲振技術(shù)支持的同時(shí)，降低企業(yè)船舶設(shè)計(jì)和建造成本，并對(duì)提高區(qū)內(nèi)船舶及海工產(chǎn)品核心競(jìng)爭(zhēng)力和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)方面有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 試航試驗(yàn)研究意義

通過(guò)參加廣西造船協(xié)會(huì)舉辦的相關(guān)會(huì)議，以及多次對(duì)廣西區(qū)內(nèi)船舶及海工企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)目前大多數(shù)海工企業(yè)對(duì)設(shè)計(jì)階段的聲振性能研究并未保持足夠的認(rèn)識(shí)，以致使船舶在完工后的聲振性能有可能達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或者船東要求，需要重新對(duì)其進(jìn)行減振降噪處理，這不僅增加了建造成本，延長(zhǎng)了建造周期，而且降噪效果不明顯。

在船舶海試測(cè)量檢驗(yàn)階段，運(yùn)用聲振儀器對(duì)船舶進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)出船上各區(qū)域的實(shí)測(cè)聲振水平，進(jìn)而與數(shù)值仿真模擬分析的結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)比得出的數(shù)據(jù)結(jié)果，為以后船舶設(shè)計(jì)階段過(guò)程中的全頻段聲振預(yù)報(bào)研究提供借鑒。

2 試航試驗(yàn)研究?jī)?nèi)容

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

利用船用聲振儀器，在船舶海試階段采集其各區(qū)域聲振性能的原始數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)值模擬分析結(jié)果的可行性和有效性進(jìn)行驗(yàn)證。

2.2 試驗(yàn)要求

a）波高要求：小于等于1米

b）水深要求：大于等于5倍船舶吃水

c）風(fēng)速要求：小于等于蒲氏4級(jí)

d）艙室狀態(tài)：艙室門(mén)和窗關(guān)閉

2.3 試驗(yàn)儀器

a）振動(dòng)分析儀--TV310（動(dòng)態(tài)頻譜測(cè)量模式）

b）聲級(jí)計(jì)--NV28（1/3倍頻程、A計(jì)權(quán)）

2.4 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

a）試驗(yàn)參照國(guó)際海事組織（IMO）第91屆海安會(huì)（MSC91）決議

b）《船上噪聲等級(jí)規(guī)則》

2.5 試驗(yàn)方案

a）試驗(yàn)工況：正常工作工況、應(yīng)急工況

b）環(huán)境條件確認(rèn)：條件滿足上述試驗(yàn)要求

c）測(cè)量點(diǎn)要求：盡量選擇被測(cè)區(qū)域的中央位置

d）儀器校準(zhǔn)：滿足ISO 17025（2005）標(biāo)準(zhǔn)要求

e）背景噪聲：測(cè)量并記錄，以便對(duì)船舶聲振結(jié)果進(jìn)行修正

2.6 試驗(yàn)記錄

將各工況下船舶各區(qū)域聲振性能實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果整理后記錄在表1中。其中，Position為測(cè)量區(qū)域，LM和LB分別表示實(shí)測(cè)值和背景噪聲，LC和LL分別表示修正值和限制值。

注：a）測(cè)量人員在試驗(yàn)中均須佩戴護(hù)耳裝置

b）測(cè)量人員在試驗(yàn)中均須船上工作人員陪同

c）測(cè)量人員在試驗(yàn)中均須遵從海試大綱安排

3 試航試驗(yàn)研究分析

本文通過(guò)文獻(xiàn)資料檢索、區(qū)內(nèi)外企業(yè)實(shí)地調(diào)研等方式，對(duì)船舶聲振預(yù)報(bào)研究在現(xiàn)代設(shè)計(jì)建造生產(chǎn)中的應(yīng)用情況、現(xiàn)有的研究條件、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及今后的發(fā)展趨勢(shì)有了一個(gè)較為充分的認(rèn)識(shí)。在總結(jié)有關(guān)項(xiàng)目的工作經(jīng)驗(yàn)和研究成果的基礎(chǔ)上，通過(guò)海試測(cè)量檢驗(yàn)，形成了一個(gè)完整的船舶聲振系統(tǒng)性試驗(yàn)研究。

本文依托欽州學(xué)院省級(jí)工程技術(shù)研究中心——“廣西船舶數(shù)字化設(shè)計(jì)與先進(jìn)制造工程技術(shù)研究中心”，與中船集團(tuán)第十一研究所（上海船舶工藝研究所）共建“數(shù)字化造船國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室欽州基地”以及在建的船舶設(shè)計(jì)與建造實(shí)驗(yàn)室等實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并與上海交通大學(xué)海洋工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、大連理工大學(xué)船舶振動(dòng)噪聲實(shí)驗(yàn)室、重慶交通大學(xué)航海學(xué)院船舶聲振實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展長(zhǎng)期合作研究，同時(shí)在山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所船舶研究室的大力支持下，擁有的各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器和專業(yè)軟件完全能滿足本文開(kāi)展實(shí)施的需求。

通過(guò)海試測(cè)量檢驗(yàn)，將數(shù)值仿真模擬分析的結(jié)果與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，為船舶總體設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段提供重要參考依據(jù)，還為以后的船舶設(shè)計(jì)提供試驗(yàn)依據(jù)，并形成系統(tǒng)報(bào)告提交主管部門(mén)驗(yàn)收。

科研課題：

1.廣西高校科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目“超大型導(dǎo)管架油氣平臺(tái)聲振預(yù)報(bào)研究”（編號(hào)：KY2015LX512）

2.欽州市船舶先進(jìn)設(shè)計(jì)制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題“30萬(wàn)噸級(jí)原油船總體振動(dòng)性能研究”（編號(hào)：2016MADMB01）

參考文獻(xiàn)

[1] 焦自權(quán)，孫勇敢，馬駿. 大型導(dǎo)管架平臺(tái)聲振預(yù)報(bào)研究[J]. 重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，33（5）：77-79.

[2] 焦自權(quán)，孫勇敢，劉文靜. 基于統(tǒng)計(jì)能量方法的海洋平臺(tái)噪聲控制[J]. 重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，34（1）：62-65.

[3] 王術(shù)新， 王斌， 黃興華. 船舶機(jī)艙噪聲控制[J]. 艦船科學(xué)技術(shù)， 2003， 25（5）： 29-30.

作者簡(jiǎn)介

焦自權(quán)，男（1986.08—），漢族，籍貫 河北石家莊，碩士，講師，研究方向：船舶振動(dòng)與噪聲控制

孫勇敢，男（1985—），漢族，籍貫 河南周口人，碩士，講師，研究方向：船舶振動(dòng)與噪聲控

王僑，男（1981—），漢族，籍貫 山東青島人，碩士，工程師，研究方向：船舶建造與設(shè)計(jì)