內(nèi)河破冰船的冰激船體結構振動與艙室噪聲試驗研究.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，當冰帶區(qū)船體結構受到破冰激勵載荷作用時，該區(qū)域船體結構將發(fā)生劇烈的振動響應，當這種冰激結構振動能量傳遞至船體其他區(qū)域，也可能引起該區(qū)域的船體結構產(chǎn)生一定程度的振動響應，這種由破冰所導致的船體結構振動與艙室噪聲響應增大的現(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構振動與艙室噪聲問題，通過開展實船破冰振動與艙室噪聲測試試驗來分析冰激船體結構振

2、動與艙室噪聲特性將具有重要的意義。
　　介紹了用于此次實船破冰振動噪聲測試試驗的破冰船的主要參數(shù)及其破冰方式，以及試驗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構振動的主要因素與試驗冰區(qū)的冰況及破冰船破冰能力的基礎上，制定了基于冰況與破冰速度這兩個參數(shù)的破冰試驗測試工況;根據(jù)船上結構振動與艙室噪聲的相關標準，參照船體結構圖與艙室布置圖，制定了破冰試驗過程中的振動加速度傳感器與噪聲傳聲器與聲級

3、計的布置方案。
　　采用對信號分段截取與短時傅里葉變換結合的方法對采集的振動加速度信號進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)域的冰激船體結構振動的影響;隨著在完整冰區(qū)的破冰速度逐漸增大，冰激船體結構振動響應隨之增大;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譜，相比之下，漂浮冰區(qū)航行時的振動加速度譜的響應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構位置，在破冰過程中，其振動加速度響應有依次減小的關系，這種情況在破冰船各主要考察區(qū)域均有所體現(xiàn)。通過對冰激結構振動的時歷曲線進行分析，初步認為冰激船體結構振動屬于連續(xù)破冰載荷激勵下的非穩(wěn)態(tài)隨機振動。
　　通過對不同試驗工況下的各艙室聲壓幅值譜以及倍頻程譜進行分析后，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)聲壓頻譜在響應峰值大小以及頻譜特征上的差別較大;對于內(nèi)部無設備噪聲源且遠離冰帶作用區(qū)的艙室，破冰載荷引起的船體結構振動聲輻射是導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)，將導致該艙室噪聲譜在500～2000Hz中高頻段上顯著增大;當破冰船在完整冰區(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行合理簡化，采用合理的冰載荷幅值計算方法與冰力學強度參數(shù)，計算了艏部冰帶區(qū)船體外板的冰載荷幅值;結合結構的破冰振動加速度時歷曲線特征與試驗現(xiàn)場觀測情況，估