国产阻尼减振降噪材料(潜艇等) 前 言
?nbsp; 随着科学技术的发展和人们环保意识的提高,降低舰船等交通工具的振动和噪声越来越迫切。如何控制舰船的振动和噪声是一个复杂的系统工程,也是衡量一个国家造船水平的重要标志。
?nbsp; 舰船上存在着多种振源,其产生的振动和噪声会造成严重的危害,如引起铆钉松动,结构破坏;影响船员的舒适性,易造成船员疲劳;影响仪器、仪表的正常工作,降低使用精度等等。对军船而言,振动和噪声还会降低声呐、雷达的作用距离,大大削弱其战斗力。
?nbsp; 传统的减振降噪方法是结构加强,其主要缺点是振动能没有消耗掉,从而导致噪声向其它部位传播。阻尼材料利用高分子材料的粘弹性将振动能转化为热能耗散掉,从而有效地降低结构振动和噪声。阻尼技术对宽频带随机振动和噪声特别有效,尤其适合于以框架结构为主的造船业。
?nbsp; 阻尼技术发展简史
?nbsp; 本世纪50年代初,德国专家H.Oberst 最先提出自由阻尼结构的理论并在飞机上得到应用。50年代末,美国专家Kerwin 和 Ungar等人将Oberst的复刚度法推广至约束阻尼结构,该结构最早应用于核潜艇壳体和主机机座上。理论和应用表明:约束阻尼结构具有更好的减振降噪效果。目前,美国、俄罗斯、英国、法国、日本等发达国家在舰船上广泛使用各类阻尼材料。
?nbsp; 我国从60年代起开始研究自由阻尼材料,70年代初具规模。80年代末期约束阻尼结构的阻尼材料在舰船上得到应用,主要产品有上海钢铁研究所的阻尼钢板、七二五所的SBⅡ阻尼涂料、化工部海洋化工研究院(青岛)的ZHY-171和T54/T60阻尼涂料等。
?nbsp; 目前,阻尼材料已广泛应用于航空、航天、舰船、汽车、机械、纺织、建筑、体育等领域,具有重要的社会和经济效益。
?nbsp; T54/T60阻尼涂料的主要性能
?nbsp; 阻尼材料的作用原理是将振动能转化为热能耗散掉,使产生噪声的振动能量大大衰减,即从声(振)源上有效地控制振动和噪声。因此阻尼涂料主要用于振动和噪声的产生
部位,如舰船的主/辅机舱,舵机舱和螺旋桨上方对应部位。另外,将阻尼涂料与吸声材料复合在一起使用,形成复合阻尼隔声构件,具有减振、吸声和隔声作用,特别适合于住舱、集控室、会议室、主配电室和驾驶室等部位。
?nbsp; 1986年以来,化工部海洋化工研究院应用并荣获国家发明奖、国家科技进步奖、化工部科技进步奖等十余项奖。
?nbsp; T54/T60阻尼涂料采用约束阻尼结构,阻尼层为无溶剂双组份聚氨酯涂料,约束层为无溶剂双组份环氧树脂涂料,二者均可在任意弯曲面刮涂,施工性能良好。该涂料克服了阻尼胶片粘贴困难、容易开胶、脱落,溶剂型阻尼涂料污染环境、有毒、易燃易爆,水性阻尼涂料干燥速度太慢、容易开裂,阻尼钢板焊接困难等缺点,并具有以下特点:
1.复合损耗因子高,阻尼温域宽,实船减振降噪效果显著。
2.无毒,是国内唯一通过90天密闭试验的阻尼材料。
3.无溶剂,阻燃性好;不影响明火作业,可与焊接、切割等火工作业同时进行,不影响造船进度。
4.附着力好,不开裂,不脱落。
5.常温固化,易厚涂,施工工艺简单易学,施工方便。
T54/T60阻尼涂料不仅广泛应用于舰船的减振降噪,还适用于汽车、火车、机械、家电等领域。
?nbsp; 应用实例
?nbsp; T54/T60舰船用阻尼涂料自研制成功以来,已在多型军舰和集装箱船、挖泥船、豪华旅游船、高速客船、油轮、散货船、气垫船等民用船舶上应用,取得了显著的减振降噪效果,该涂料的阻尼性能受到设计院所和使用单位的一致好评。下面举例说明其减振降噪效果。
?nbsp; 1.某型军船
?nbsp; 为降低该舰的振动和噪声,首船的集控室曾使用了某水性阻尼涂料。实船应用发现
该水性涂料存在以下问题:
(1)阻尼性能差,处理后集控室的空气噪声仍严重超标;
(2)于燥速度很慢(尤其在冬季),严重影响造船周期;
(3)厚涂困难且涂层出现开裂。
?nbsp; 经设计单位多方考察,在后续军船的集控室中选用了T54/60阻尼涂料。施工2号船时,由于交船期临近,只用了一天半时间就将涂料施工完毕。施工时与焊接作业同时进行,确保了造船进度。测试结果表明:舱室的空气噪声比首船降低了8-10分贝,受到用户好评。
?nbsp; 2.高速客船
?nbsp; 与常规船相比,高速船主机功率大、转速高;同时船体结构较薄,结构响应相对较大,因此振动和噪声的控制更为困难。武汉南华高速船舶工程有限公司设计的60~350客位中短途高速船为解决振动和噪声问题,曾采取了不少措施,均未取得理想的效果。
?nbsp; 经多方咨询并实地考察,从阻尼性、工艺性、毒性、阻燃性等指标综合比较,该公司决定在\南翔\号高速客船上使用T54/T60阻尼涂料。使用部位包括舵机舱、主机舱、客舱后部及其前后2档肋位的环形带。与同型船的对比实验表明:该阻尼涂料可以有效地降低结构噪声,如客舱的噪声下降了12分贝,驾驶室的噪声下降了7分贝,受到用户高度评价。
?nbsp; 3.大型挖泥船
?nbsp; 大型挖泥船是国家在九五期间为疏浚航道、消除水患而研制开发的一种新型多功能工程船。由于挖泥船的泥泵功率较大且精密仪器、仪表很多,因而必须对船体结构进行减振降噪处理。但因舱内泵、管路、电缆密布,使得传统的阻尼材料(如阻尼胶片、阻尼钢板等)难以施工。
?nbsp; 设计单位经多方考察,在1750米3/时绞吸式挖泥船、1500米3 耙吸式挖泥船和500米3耙吸式挖泥船上选用了T54/T60阻尼涂料对机舱、集控室和尾部进行治理,均取得了满意的效果。如1750米3/时绞吸式挖泥船的测试结果表明:由阻尼涂料处理后的舱室振动明显降低,集控室的空气噪声仅为72分贝,达到了设计要求。