內(nèi)河破冰船的冰激船體結(jié)構(gòu)振動與艙室噪聲試驗(yàn)研究.pdf

1、破冰船在冰區(qū)破冰過程中必然受到破冰載荷的作用，當(dāng)冰帶區(qū)船體結(jié)構(gòu)受到破冰激勵載荷作用時，該區(qū)域船體結(jié)構(gòu)將發(fā)生劇烈的振動響應(yīng)，當(dāng)這種冰激結(jié)構(gòu)振動能量傳遞至船體其他區(qū)域，也可能引起該區(qū)域的船體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定程度的振動響應(yīng)，這種由破冰所導(dǎo)致的船體結(jié)構(gòu)振動與艙室噪聲響應(yīng)增大的現(xiàn)象，可能會對船上人員的正常生活與工作造成影響。針對破冰船在破冰作業(yè)時的由冰載荷引起的冰激船體結(jié)構(gòu)振動與艙室噪聲問題，通過開展實(shí)船破冰振動與艙室噪聲測試試驗(yàn)來分析冰激船體結(jié)構(gòu)振

2、動與艙室噪聲特性將具有重要的意義。
　　介紹了用于此次實(shí)船破冰振動噪聲測試試驗(yàn)的破冰船的主要參數(shù)及其破冰方式，以及試驗(yàn)所用振動與噪聲信號的測量與采集儀器的性能參數(shù)與主要用途;在綜合考慮了影響冰激船體結(jié)構(gòu)振動的主要因素與試驗(yàn)冰區(qū)的冰況及破冰船破冰能力的基礎(chǔ)上，制定了基于冰況與破冰速度這兩個參數(shù)的破冰試驗(yàn)測試工況;根據(jù)船上結(jié)構(gòu)振動與艙室噪聲的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，參照船體結(jié)構(gòu)圖與艙室布置圖，制定了破冰試驗(yàn)過程中的振動加速度傳感器與噪聲傳聲器與聲級

3、計(jì)的布置方案。
　　采用對信號分段截取與短時傅里葉變換結(jié)合的方法對采集的振動加速度信號進(jìn)行處理得到時頻域上分析精度滿足要求的加速度幅值譜;分析了破冰速度與冰況兩種因素對破冰船各主要區(qū)域的冰激船體結(jié)構(gòu)振動的影響;隨著在完整冰區(qū)的破冰速度逐漸增大，冰激船體結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)隨之增大;破冰船在完整冰區(qū)破冰時，其振動加速度譜是譜線較為豐富且峰值較大的寬帶響應(yīng)譜，相比之下，漂浮冰區(qū)航行時的振動加速度譜的響應(yīng)峰略顯單一且峰值略低;在破冰船主甲板與駕

4、駛甲板區(qū)域，對于局部板格中心、橫梁跨中以及縱桁與橫梁交叉處這三種典型的板架結(jié)構(gòu)位置，在破冰過程中，其振動加速度響應(yīng)有依次減小的關(guān)系，這種情況在破冰船各主要考察區(qū)域均有所體現(xiàn)。通過對冰激結(jié)構(gòu)振動的時歷曲線進(jìn)行分析，初步認(rèn)為冰激船體結(jié)構(gòu)振動屬于連續(xù)破冰載荷激勵下的非穩(wěn)態(tài)隨機(jī)振動。
　　通過對不同試驗(yàn)工況下的各艙室聲壓幅值譜以及倍頻程譜進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)在破冰過程中，船舶各艙室的噪聲普遍增大，將對船上各主要艙室的舒適性產(chǎn)生一定的影響;對于

5、不同類型的艙室，其艙內(nèi)聲壓頻譜在響應(yīng)峰值大小以及頻譜特征上的差別較大;對于內(nèi)部無設(shè)備噪聲源且遠(yuǎn)離冰帶作用區(qū)的艙室，破冰載荷引起的船體結(jié)構(gòu)振動聲輻射是導(dǎo)致其艙室噪聲增大的主要原因，而且其艙室噪聲譜的增大效應(yīng)主要集中在200Hz內(nèi)的低頻段上;對于位于冰帶作用區(qū)范圍內(nèi)且有艙口與外界空氣相連通的艙室，破冰載荷直接作用于其艙壁板上，同時破冰產(chǎn)生的空氣噪聲直接傳遞至艙內(nèi)，將導(dǎo)致該艙室噪聲譜在500～2000Hz中高頻段上顯著增大;當(dāng)破冰船在完整冰區(qū)

6、破冰時，其艙內(nèi)噪聲聲壓譜的響應(yīng)豐富且峰值較大，相比之下，在漂浮冰區(qū)航行時，其艙內(nèi)聲壓譜的響應(yīng)峰略顯單一且峰值較小;隨著在完整冰區(qū)破冰速度的提高，艙室噪聲在整個頻譜上呈現(xiàn)出增大的趨勢，但對不同的艙室，在倍頻程各中心頻率處的增量變化有所不同。
　　對破冰船艏部冰帶區(qū)的船體外板的形式進(jìn)行合理簡化，采用合理的冰載荷幅值計(jì)算方法與冰力學(xué)強(qiáng)度參數(shù)，計(jì)算了艏部冰帶區(qū)船體外板的冰載荷幅值;結(jié)合結(jié)構(gòu)的破冰振動加速度時歷曲線特征與試驗(yàn)現(xiàn)場觀測情況，估