0 引　言

远洋客船声学舒适性要求极高，振动噪声控制指标是超过温度、视觉、光学、人体工学设计等舒适性指标的首要指标^[1]。远洋客船噪声激励源种类繁多，噪声强度大，且频谱成分复杂。在船舶设计和建造中，采用低噪声级的设备或在施工工艺上采用有效隔声措施可减少船上噪声^[2]。对于我国的远洋客船而言，部分材料、设备、装置依赖于进口，很多都是首次在我国船舶上应用实施，对大型远洋客船振动噪声的影响存在太多未知性，因此对其进行深入分析研究具有重要的实际意义。厨余系统在减少振动和噪声传递到邻近公共区域或生活区域起到关键作用，施工过程中采用铺设隔音棉、减振垫等材料可有效避免噪声及振动传导至住舱区域。

国内的一些学者对这方面展开了相应的研究。李东旭等^[3]研究了常用测试吸声系数几种方法的发展情况，其中传递函数法速度快、精度高，同时能一次测试出某频率范围内的吸声系数，通过吸声系数随频率变化曲线，可较为明显地看出两者之间的关系。杨宇欣等^[4]通过试验采用驻波管法研究了平板和阶梯状玻璃棉的吸声性能，分别比较了同种玻璃棉在厚度不同时和在厚度一定时，不同种玻璃棉的吸声性能，为吸声试验提供了参考。张嵩阳等^[5]采用开姆洛克胶将镀锌钢板与阻尼橡胶粘合，采用阻抗管法进行试验，研究发现提升阻尼橡胶厚度和钢板层数均能提高隔声性能，其中阻尼材料的形变使振动能量转化为热能从而抑制共振来达到提升隔声量的目的，但缺少对于粘接剂的对比。韩峰等^[6]用声阻抗管法测试了多孔纤维材料对飞机壁板结构隔声性能的影响，验证了基于声阻抗管获得的多孔纤维材料参数对背板隔声量的影响，可用于快速预估飞机壁板铺设多孔纤维材料后的隔声特性，并阐述声阻抗管小样结果与飞机壁板大样结果之间基本相一致。马龙等^[7]用一层紧密毡料和一层蓬松毡料构成双密度毡并测试了其吸声和隔声性能，发现在一定范围内增加双密度毡的厚度，可相应提高其吸声性能，为本文吸声和隔声性能试验结果分析提供了参考。

本文对包覆管道常用的保温隔声材料及粘接剂开展吸隔声试验研究，以某远洋客船厨余系统管道包覆材料为例，通过在中低频范围内对各个试样的吸声系数和隔声量的测量，探讨并研究不同厚度包覆材料及不同粘接剂对船用厨余系统管道吸隔声效果的影响。

1 试验原理及方法 1.1 吸声试验

在频域分析中，吸声材料多采用多孔介质经验模型。最常见的经验模型为 Delany-Bazley 模型，该模型利用大量孔隙率接近于1的多孔材料试验数据拟合得到复阻抗和复波数随无量纲频率的变化规律。尽管 Delany-Bazley模型提供了一种具有代表性的复特性趋势和量级预测方法，但对于某种特定的吸声材料而言，由于吸声材料微结构的不同和填充密度的变化，Delany-Bazley模型并不完全适用^[8]。因此，对于管道包覆材料声学性能的测试有必要开展试验实测。

驻波比法和传递函数法已成为材料声学性能测量的国际标准方法。而驻波比法测试中难以得到精确的声压最大值和最小值，从而使得吸声系数存在较大的误差。传递函数法可仅凭一次测试得到某频率范围内的吸声性能参数，效率高，准确性高，目前使用较普遍^[9]。

本次试验使用传递函数法对样件的吸声系数进行测量。试验中基于传递函数得到声反射系数r，并由此计算出材料的吸声系数α，表达式为：

$ \alpha =1-|r|^{2}。$

(1)

式中：α在0～1之间时，其值愈大，材料的吸声性能愈好；当α = 0时，声波完全反射，材料不吸声；当α = 1时，声能全部被吸收。

试验采用杭州爱华公司的AHAI2061型阻抗管测试系统。该测试系统主要包括信号发生器、多通道噪声信号发生仪、阻抗管、功率放大器、经过严格相位匹配的1/4传声器对及分析软件。试验前对仪器配套的标定件进行测试，以此校准仪器并为本次试验获得的结果提供参考。

1.2 隔声试验

试验采用阻抗管小样展开针对管道包覆材料的隔声性能的研究，隔声测试采用阻抗管法。隔声量是指入射声功率级与透射声功率级之差，也称传声损失，单位为dB，其计算公式如下：

$ T L=10 \log \frac{W_{i}}{W_{t}}。$

(2)

式中：W_t为透过隔声构件的声功率；W_i为入射到隔声构件上的声功率。

TL总是大于0，TL越大，隔声性能越好。同一隔声结构，相对于不同的频率具有不同的隔声量。试验的测试系统主要由阻抗管、声源及配套的信号采集处理系统组成，再通过配套的测试分析软件进行分析。

2 试验设置 2.1 试验准备

远洋客船中要求真空厨余管道采用至少4 mm厚不锈钢板。试验选取不同厚度保温隔声材料粘接厚度4 mm，同时满足阻抗管法试验规格要求的不锈钢板。

选取7种市面上常见的9～32 mm厚度不等的Armaflex阿乐斯福乐斯B1级橡塑材料作为包覆材料，同时选取市面上广泛使用的3种粘接剂，分别为保温材料专用胶（下称黑胶）、橡塑保温粘接剂（下称820快干胶）及轻质材料专用胶（下称自喷海绵胶）。所用粘接剂参数如表1所示。

2.2 测试过程

吸声试验中，首先在所用粘接剂变化时，保持保温隔声材料的厚度不变。用阻抗管传递函数法测量了各试样的吸声系数，得到各试样1/3倍频程数据点和吸声系数频谱图，取每组1/3倍频程数据的平均值进行分析，对1/3倍频程数据点取平均即吸声材料的平均吸声系数，测试频率范围为50～1000 Hz。该测试频率范围在IMO MSC 337（91）《船上噪声等级规则》要求的频率范围内。

在粘接剂一定的条件下，比较不同材料厚度的试件吸声系数。同时增加一组不粘接保温隔声材料的试件作为参考。

与吸声系数测试试验相似，隔声试验首先在保温隔声材料及其厚度不变时，测试不同的粘接剂对隔声量的影响。在粘接剂一定的条件下，比较不同材料厚度的试件隔声量。

3 试验结果分析 3.1 吸声性能

同为质轻多孔的吸声材料，吸声系数有所区别，源于材料不同的面密度^[10]。试验中不同粘接剂的使用改变了材料密度，从而导致吸声性能产生了差异。

3组试验结果如表2所示。可以看出，改变施工过程中所使用的粘接剂时，试件的吸声系数并无明显变化，但使用快干胶的试件略好于其他2种。说明在材料厚度一定时，使用820快干胶粘接保温隔声材料和不锈钢板可获得略好的吸声效果。

因而在针对不同厚度的保温隔声材料的试件吸声测试中，试验选用快干胶作为粘接方式。

测试结果如表3所示。相对于无材料的不锈钢板，粘接9 mm保温隔声材料时吸声系数提升了约3倍，说明粘接该材料可大幅提高试件的吸声系数。同时，增加保温隔声材料厚度有利于提高试件的吸声性能，即随着保温隔声材料厚度的增加，其吸声系数随之增加，吸声性能相应提高。

材料厚度19 mm的试件平均吸声系数为0.07，厚度25 mm的试件平均吸声系数为0.17，增加了0.1，增幅约为143%，是测试试件中增长最多的。由图1可看出，材料厚度超过25 mm之后吸声效果增长平稳。同时，在低频段不同厚度材料的吸声效果无明显差异，而在中频段25 mm厚材料的吸声效果提升尤为明显。

3.2 隔声性能

3组结果如表4所示。可以看出，施工过程中使用不同的粘接剂对隔声有着明显影响。3组数据的比较中，使用黑胶的试件平均隔声量是使用快干胶试件的数倍，平均隔声量明显好于使用其他2种粘接剂的试件。说明在材料厚度保持不变时，使用黑胶粘接保温隔声材料和不锈钢板可获得显著的隔声效果。

因而在针对不同厚度保温隔声材料的试件隔声量测试中，试验选用黑胶作为粘接方式。

测试结果如表5所示。可以看出，相较于无材料的不锈钢板，粘接9 mm保温隔声材料时，隔声量提升了67%，有效地提高了试件的隔声量，说明该保温隔声材料具有一定的隔声性能。复合材料的隔声量随其面密度增加而增大^[11]，增加保温隔声材料厚度有利于提高试件的隔声性能，即随着保温隔声材料厚度的增加，其隔声量随之增加，隔声性能随之提高。

此外，材料厚度19 mm试件的平均隔声量为37 dB，厚度25 mm的试件平均隔声量为47 dB，增加了10 dB，增幅约27%。如图2所示，在材料厚度超过25 mm之后隔声量增长平稳。此外，材料的隔声量变化曲线波谷是由于声波引发薄板振动而产生共振，导致隔声量下降^[5]。波谷均出现在315 Hz和630 Hz附近，波峰均出现在160 Hz和500 Hz附近，说明材料在160 Hz和500 Hz附近频率时隔声效果最好。

4 结　语

本次试验针对保温隔声材料安装在不锈钢板的试件声学特性参数进行了测试和分析，对其吸声及隔声性能分别展开研究，得出相关结论如下：

1）相对于不锈钢板，粘接9 mm的包覆材料时，吸声系数提升了数倍，隔声量提升了约67%，说明包覆保温隔声材料可有效吸收和隔绝来自船用厨余管道的噪声。

2）船用厨余管道包覆材料安装时，所用的粘接剂对吸声隔声性能具有不同影响。采用橡塑保温粘接剂（820快干胶）可获得略好的吸声效果，而采用保温材料专用胶（黑胶）时，可达到显著的隔声效果。结合整体吸隔声效果考量，实际工程中建议选择黑胶粘接厨余管道包覆材料。

3）随着包覆材料厚度的增加，吸声性能和隔声性能均有所提高。材料厚度从19 mm提升至25 mm时，吸隔声性能综合提升幅度显著，吸声系数提升约为143%，隔声量提升约为27%；但当包覆材料厚度超过25 mm之后，厚度的增加对吸隔声性能的提升效果并不是特别明显。实际工程中建议选用25 mm厚的包覆材料。

针对低频部分存在部分试验数据离散的现象以及高频部分可能也含有部分噪声信息问题，未来将开展进一步研究。