﻿ 船用带隔声罩空压机组浮筏隔振系统设计与隔声性能分析
 舰船科学技术  2022, Vol. 44 Issue (19): 75-81    DOI: 10.3404/j.issn.1672-7649.2022.19.015 PDF

1. 国家深海基地管理中心 船舶部，山东 青岛 260000;
2. 上海海事大学 商船学院，上海 200135

Design and sound insulation performance analysis on floating raft vibration isolation system of marine air compressor sets with acoustic shield
ZOU Xiang-yi1,2, MAO Hong-wei1, LI Bao-gang1
1. Ship Department, National Deepsea Center, Qingdao 260000, China;
2. Merchant Marine College, Shanghai Maritime University, Shanghai 200135, China
Abstract: To reduce the noise of marine air compressor, floating raft vibration isolation system of marine air compressor sets with acoustic shield has been designed. Radiated sound field model of air compressors acoustic shield floating raft isolation system has been modeled using finite element and boundary element method, then the sound radiation in typical frequency and typical measuring points of air compressors acoustic shield floating raft isolation system have been studied, furthermore, the sound insulation of this system has been optimized by changing the plate thickness and material of acoustic shield. The results show that the floating raft vibration isolation system of marine air compressor sets with acoustic shield has good sound insulation performance, which has reference significance for the vibration and noise control of marine power equipment.
Key words: air compressor sets     acoustic shield     acoustic radiation     noise control
0 引　言

1 带隔声罩空压机组浮筏隔振系统声场模型的建立 1.1 边界元模型的建立

1.1.1 有限元模型建立

 图 1 系统基本结构图 Fig. 1 System basic structure

 图 2 系统有限元模型图 Fig. 2 System finite element model
1.1.2 空压机组扰动力计算

1）电机扰动力

 ${P_x} = 0.2{W_g}，$ (1)
 ${P_z} = {P_x}，$ (2)
 ${P_y} = 0.5{P_x}。$ (3)

2）空压机扰动力计算

 ${F_{acf}} = \frac{1}{{100}}{m_j}R{w^2}。$ (4)

 ${F_{ap}} = {P_a}A\sin (2\pi f + \theta ) 。$ (5)

1.1.3 边界元模型建立

 图 3 带隔声罩空压机组浮筏隔振系统声学边界元模型 Fig. 3 System acoustic boundary element model

1.2 声场模型的建立

 图 4 带隔声罩空压机组浮筏隔振系统声场模型 Fig. 4 System sound field model
2 带隔声罩空压机组浮筏隔振系统辐射声场结果分析

2.1 声场声功率级

 ${L_w} = 10\lg \frac{W}{{W{}_0}} 。$ (6)

 图 5 声功率级频谱图 Fig. 5 Sound power level spectrum

 图 6 A计权声功率级频谱图 Fig. 6 A weighted sound power level spectrum
2.2 辐射声场声压分布

 图 7 辐射声场声压级分布云图 Fig. 7 Cloud diagram of sound pressure level distribution
2.3 场典型测点声压级

2.3.1 辐射声场前观测点的声压级频率响应

 图 8 辐射声场前观测点的声压级频谱图 Fig. 8 Sound pressure level of front point
2.3.2 辐射声场后观测点的声压级频率响应

 图 9 辐射声场后观测点的声压级频率响应 Fig. 9 Sound pressure level of back point
2.3.3 辐射声场左观测点的声压级频率响应

 图 10 辐射声场左观测点的声压级频谱图 Fig. 10 Sound pressure level of left point
2.3.4 辐射声场右观测点的声压级频率响应

 图 11 辐射声场右观测点的声压级频谱图 Fig. 11 Sound pressure level of right point
2.3.5 辐射声场上观测点的声压级频率响应

 图 12 辐射声场上观测点的声压级频谱图 Fig. 12 Sound pressure level of up point
2.3.6 辐射声场下观测点的声压级频率响应

 图 13 辐射声场下观测点的声压级频谱 Fig. 13 Sound pressure level of down point
2.4 隔声罩对空压机组浮筏隔振系统辐射声场的影响

 图 14 空压机组浮筏隔振系统声学边界元模型图 Fig. 14 Acoustic boundary element model

 图 15 空压机组浮筏隔振系统声场模型图 Fig. 15 System sound field model

 图 16 空压机组浮筏隔振系统声压级频谱图 Fig. 16 Sound pressure level spectrum

 图 17 隔声罩结构的插入损失曲线图 Fig. 17 Insert loss curve
2.5 带隔声罩空压机组浮筏隔振系统辐射噪声测量

 图 18 系统辐射噪声测量声功率图 Fig. 18 Sound power diagram of system radiated noise measurement
3 带隔声罩空压机组浮筏隔振系统隔声性能优化 3.1 隔声罩钢板厚度对隔声性能的影响

 图 19 隔声罩钢板厚度对系统隔声性能影响图 Fig. 19 Steel plate thickness influence
3.2 隔声罩材料对隔声性能的影响

 图 20 隔声罩材料对系统隔声性能影响图 Fig. 20 Material science influence
4 结　语

1）设计的系统平均声功率级为66.2 dB，隔声效果较好；系统上面区域辐射噪声最大，最大为75.13 dB，可以通过增加隔声罩上表面吸声材料厚度来控制上面区域噪声。

2）隔声罩结构能够使空压机组浮筏隔振系统隔声效果变好，相对于不加隔声罩的空压机组浮筏隔振系统能提高18.22 dB的隔声效果，所以在中间浮筏上面加装隔声罩能够有效地隔离空压机组的噪声，极大地降低机舱内的空气噪声。

3）通过改变隔声罩钢板厚度和隔声罩材料对带隔声罩空压机组浮筏隔振系统隔声性能进行优化，随着隔声罩钢板厚度的增加，带隔声罩空压机组浮筏隔振系统隔声性能变好，并且钢板材料的隔声罩隔声效果要优于铝板和胶合板材质的隔声罩隔声效果。

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