船体噪声及其控制.详解优秀PPT.ppt
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1、第五章第五章 船体的噪声及其限制船体的噪声及其限制船艇振动与噪音l5.3向邻近舱室的传播向邻近舱室的传播l噪声从一舱室向邻近的其他舱室的传播,可以由噪声从一舱室向邻近的其他舱室的传播,可以由几种途径:(几种途径:(1)空气声穿过隔壁、地板和天花)空气声穿过隔壁、地板和天花板结构而传播到相邻房间;(板结构而传播到相邻房间;(2)由机械振动或)由机械振动或冲击所引起的结构振动传到邻室,再由邻室地板、冲击所引起的结构振动传到邻室,再由邻室地板、墙等结构的振动作为二次声源而引起的声放射;墙等结构的振动作为二次声源而引起的声放射;(3)完全通过空气,例如通过开着的门窗、机)完全通过空气,例如通过开着的门
2、窗、机舱盖、通风管道等干脆以空气声传播。舱盖、通风管道等干脆以空气声传播。穿过隔板的声传输穿过隔板的声传输 当空气声入射到隔壁上时,通过隔壁的声传输是这样来实现的:首先,在壁面上将一部分入射声能反射回原来空间;其次,透过隔板之间的孔道成缝隙传递;再次是一部分声能由于隔壁材料的吸声作用而被损耗;最终一部分是使隔壁振动的能量。l透射系数透射系数 l 在空气中传播的声波遇到墙壁后,由于界在空气中传播的声波遇到墙壁后,由于界面的声阻抗发生了变更,一部分声能被墙面反射面的声阻抗发生了变更,一部分声能被墙面反射回去;一部分声能为墙面所吸取;还有一部分透回去;一部分声能为墙面所吸取;还有一部分透过墙体传到墙
3、的另一面去。假如忽视墙面的吸取,过墙体传到墙的另一面去。假如忽视墙面的吸取,把入射声波的能量为把入射声波的能量为 ,穿透隔壁传到另一,穿透隔壁传到另一面的声能为面的声能为 ,则透射系数为,则透射系数为l传递损耗传递损耗l在好用上,人们用透射系数来评价板壁的隔音性在好用上,人们用透射系数来评价板壁的隔音性能很不便利,故常用传递损耗来表示能很不便利,故常用传递损耗来表示l TL值越小,则板的传声作用越强;反之,则隔值越小,则板的传声作用越强;反之,则隔声性能强。声性能强。单层板的声传输性质单层板的声传输性质 l 当简谐平面行进波入射到面积很大的单层均质当简谐平面行进波入射到面积很大的单层均质薄壁时
4、,在薄壁两边,薄壁时,在薄壁两边,由于一侧的入射声与反射由于一侧的入射声与反射声的声压与另一侧面透射声波的声压不同声的声压与另一侧面透射声波的声压不同,因而,因而在隔壁两侧的声压会使隔壁发生振动,其振动频在隔壁两侧的声压会使隔壁发生振动,其振动频率和声波频率相等。率和声波频率相等。l当入射声波的频率低于隔板的基频时,这种低频当入射声波的频率低于隔板的基频时,这种低频的传输的传输(或传输损耗或传输损耗)主要由隔板的刚度来限制。主要由隔板的刚度来限制。l 当声源频率高于刚度限制范围时,进入板的一当声源频率高于刚度限制范围时,进入板的一系列固有频率的区域系列固有频率的区域(共振区共振区)。若声波频率
5、与其。若声波频率与其中一系列固有频率重合,则板会发生一系列共振中一系列固有频率重合,则板会发生一系列共振.这个范围内隔板的传输实力主要取决于隔板的阻这个范围内隔板的传输实力主要取决于隔板的阻尼,称为阻尼限制。尼,称为阻尼限制。l 在隔板的一系列主要共振频率以上,声波频率在隔板的一系列主要共振频率以上,声波频率高于板的频率,故为振动的质量限制区。高于板的频率,故为振动的质量限制区。5.4船舶噪声限制原理及方法船舶噪声限制原理及方法 噪声限制的基本原理,即声源噪声的限制,传播途径的噪声限制及在接收器旁的噪声防护设备的运用。限制噪声,最主动有效的方法是从声源上去考虑。限制声源噪声的方法为:削减激振力
6、的幅值,削减系统各部件对激发力的响应,变更工作条件等。l在传播途径上限制噪声主要是阻断和屏蔽声波的在传播途径上限制噪声主要是阻断和屏蔽声波的传播或使声波传播的能量随距离加大而衰减。因传播或使声波传播的能量随距离加大而衰减。因此限制噪声传播途径可从声源和接收器位置的选此限制噪声传播途径可从声源和接收器位置的选择,增加传播距离,隔声,吸声,消声等手段入择,增加传播距离,隔声,吸声,消声等手段入手。手。l对接收者实行戴耳塞、耳罩、帽盔或隔声间等防对接收者实行戴耳塞、耳罩、帽盔或隔声间等防护措施。护措施。5.4.1 吸声吸声l能够吸取声能的材料或结构统称作吸声材料。能够吸取声能的材料或结构统称作吸声材
7、料。l利用吸取材料吸取声能以降低噪声的方法称作吸利用吸取材料吸取声能以降低噪声的方法称作吸声降噪,通常简称吸声。声降噪,通常简称吸声。l值得留意的是,吸声只能降低混响声,而不能降低直达声。l实践证明,经吸声处理后,室内混响声一般可降低510dB(A)。吸声材料的种类很多,依据材料的结构与吸声原理,吸声材料可以分为两大类:一类是多孔吸声材料,如玻璃棉、聚氨酯泡沫塑料、木丝板等。主要用于吸取中、高频的声音;一类是共振吸声结构,如薄板共振吸声结构、穿孔板共振吸声结构。主要用于吸取低、中频带的声音,其中微穿孔板可用于吸取较宽频带的噪声。1用多孔材料来吸声用多孔材料来吸声l一、多孔吸声材料一、多孔吸声材
8、料l l 依据材料的外观形态,多孔吸声材料可分为纤维依据材料的外观形态,多孔吸声材料可分为纤维型、泡沫型、颗粒型三类型、泡沫型、颗粒型三类:l纤维型材料是由多数细小纤维材料堆迭或压制而成。纤维型材料是由多数细小纤维材料堆迭或压制而成。l泡沫型材料是由表面与内部都有多数微孔的高分子材料泡沫型材料是由表面与内部都有多数微孔的高分子材料制成。制成。l颗粒状材料主要有膨胀珠岩和其他微小颗粒状材料制成颗粒状材料主要有膨胀珠岩和其他微小颗粒状材料制成的吸声砖等。的吸声砖等。l多孔吸声材料在结构上有一共同特征,就是在表多孔吸声材料在结构上有一共同特征,就是在表面和内部都有多数微细的孔隙,经细致视察,这面和内
9、部都有多数微细的孔隙,经细致视察,这些微孔相互贯穿,具有良好的通气性能。些微孔相互贯穿,具有良好的通气性能。l微孔的孔径多在数微米到数十微米之间。这些微微孔的孔径多在数微米到数十微米之间。这些微孔总体积约占材料总体积的孔总体积约占材料总体积的95%以上。以上。二、吸声机理二、吸声机理多孔吸声材料之所以能把入射在其上的声能多孔吸声材料之所以能把入射在其上的声能吸取掉,是由于吸声材料的多孔性。吸取掉,是由于吸声材料的多孔性。l当声波入射到这种材料表面时,可沿着对外放开当声波入射到这种材料表面时,可沿着对外放开的微孔射入,进入空隙,并衍射到内部的微孔内,的微孔射入,进入空隙,并衍射到内部的微孔内,引
10、起空隙中的空气和材料细小纤维的振动。由于引起空隙中的空气和材料细小纤维的振动。由于空气分子之间的黏滞阻力,使相当一部分能量转空气分子之间的黏滞阻力,使相当一部分能量转化成热能。特殊是低频的吸取,主要依靠材料细化成热能。特殊是低频的吸取,主要依靠材料细纤维的振动来实现。纤维的振动来实现。l此外,空气与孔壁以及材料纤维(颗粒)间的热此外,空气与孔壁以及材料纤维(颗粒)间的热交换也会消耗部分声能,从而使反射出去的声能交换也会消耗部分声能,从而使反射出去的声能大大削减。这就是多孔吸声材料能够吸声的机理大大削减。这就是多孔吸声材料能够吸声的机理.l在选用吸声材料时,要留意材料的多孔性,表面在选用吸声材料
11、时,要留意材料的多孔性,表面富有细孔,孔与孔之间要相互连通,并可使声能富有细孔,孔与孔之间要相互连通,并可使声能深化到材料内层。这样,声波才可以顺当地投入。深化到材料内层。这样,声波才可以顺当地投入。三、吸声特征及影响因素三、吸声特征及影响因素l多孔吸声材料对高频声能的吸取优于低频。多孔吸声材料对高频声能的吸取优于低频。并且,孔径越细或频率越高,这种声能吸并且,孔径越细或频率越高,这种声能吸取的效果越显著。取的效果越显著。l依据这种吸声特性,多孔吸声材料通常用依据这种吸声特性,多孔吸声材料通常用于中、高频噪声的吸取。于中、高频噪声的吸取。l影响多孔吸声特性的因素主要有两方面。一是材影响多孔吸声
12、特性的因素主要有两方面。一是材料的特性,二是声波的特性(入射角度与频率)。料的特性,二是声波的特性(入射角度与频率)。l影响材料特性的因素除与多孔吸声材料本身的因影响材料特性的因素除与多孔吸声材料本身的因素有关外,还与材料的运用条件有关,如密度、素有关外,还与材料的运用条件有关,如密度、厚度、运用时的结构形式与气象条件等。厚度、运用时的结构形式与气象条件等。变更材料的密度,相当于变更材料的孔隙率(包括微孔数目与尺寸)和流阻等。流阻表示气流通过材料时阻力的大小。对于确定厚度的同意多孔材料,松软、密度小时,孔隙率大、流阻小,有利于高、中频噪声的吸取。反之,密实、密度大时,中、低频噪声的吸取均有所改
13、善。但密度过大时,中、高频声的吸取会明显下降。一般状况下,过大或过小的密度对吸声都不利。所以,对于确定的多孔吸声材料,都存在一个吸取性能最佳的密度范围。l多孔吸声材料的厚度增加时,对低频噪声的吸取增加。l运用时,对于中、高频噪声,一般可接受25cm厚的常规吸声板;l吸声要求较高时,可接受58cm厚的吸声板。l对于宽频带噪声,可接受材料后留空腔或取518cm厚的吸声层。温度、湿度、气流速度等环境和气象条件都会影响材料的吸声性能。温度上升,会使多孔材料的吸声性能向高频方向移动;反之,温度降低,则向低频方向移动。湿度增大,水分简洁堵塞多孔材料的孔隙,使吸声系数下降。当将多孔吸声材料用于通风管道和消声
14、器内时,宜依据气流速度的大小,设置一层或多层不同的护面层。四、多孔吸声材料的应用四、多孔吸声材料的应用(1)多孔吸声板、毡与吸声砖)多孔吸声板、毡与吸声砖多孔吸声板、毡与吸声砖是用松散的各种多孔吸多孔吸声板、毡与吸声砖是用松散的各种多孔吸声材料加工而成的,如木丝板、矿棉板、甘蔗纤声材料加工而成的,如木丝板、矿棉板、甘蔗纤维板、玻璃棉毡、膨胀珍宝岩吸声砖等。维板、玻璃棉毡、膨胀珍宝岩吸声砖等。运用时,可以整块的干脆吊在天花板或贴附在四运用时,可以整块的干脆吊在天花板或贴附在四周墙壁上;各种吸声砖可以干脆砌筑在须要限制周墙壁上;各种吸声砖可以干脆砌筑在须要限制噪声的场合。噪声的场合。(2)罩面板的
15、多孔吸声结构)罩面板的多孔吸声结构用塑料纱、玻璃纤维布、金属丝网等透声材料作用塑料纱、玻璃纤维布、金属丝网等透声材料作罩面层,内填以松散的厚度为罩面层,内填以松散的厚度为510cm的多孔的多孔吸声材料,制成板状等形式即可。吸声材料,制成板状等形式即可。为保持固定几何形态,防止机械损伤、保持美观,为保持固定几何形态,防止机械损伤、保持美观,一般在材料间要加木筋条(称木龙骨)加固。一般在材料间要加木筋条(称木龙骨)加固。吸声体结构示意图1钢丝绳(过穿孔板);钢丝绳(过穿孔板);2玻璃纤维布;玻璃纤维布;3吸声材料;吸声材料;4木骨架;木骨架;5槽钢骨架槽钢骨架(3)空间吸声体把有罩面的多孔吸声结构
16、做成各种各样形态的单块,称作吸声体。空间吸声体具有较高的吸声量。一般状况下,空间吸声体可以降低噪声610dB。1平板形;平板形;2圆柱形;圆柱形;3球形;球形;4波浪形;波浪形;5菱锥形;菱锥形;6菱柱形菱柱形2.用共振吸声结构吸声用共振吸声结构吸声l为了增加对低频声能的吸取,目前普遍利用共振为了增加对低频声能的吸取,目前普遍利用共振原理做成各种共振吸声结构。原理做成各种共振吸声结构。l共振吸声结构基本分为三种类型:薄板共振吸声共振吸声结构基本分为三种类型:薄板共振吸声结构、穿孔板共振吸声结构和微穿孔板吸声结构。结构、穿孔板共振吸声结构和微穿孔板吸声结构。一、薄板共振吸声结构一、薄板共振吸声结
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