船舶柴油机振动噪声及废气排放考试

1、ll第二章 船舶振声激励源1. 柴油机激励力：运动部件上的惯性力形成的不平衡力和力矩，其主频率是低谐次的。气缸内气体爆发压力产生的侧推力和倾覆力矩，其频率是高谐次的。2. 螺旋桨激励力：螺旋桨回转时作用在它附近的船体表面上的变动水压力，称为脉动压力。它是沿船体表面进行积分得到的，又称表面力。作用于桨叶上的变动流体力所激起的激励，通过轴系、轴承传给船体，又称轴承力。3. 载荷效应:随着螺旋桨的旋转，桨叶周期性地时而接近该点，时而远离该点。因此由涡引起该点压力也相应地时大时小周期性地变化，这是产生脉动压力的起因之一；因为涡强度和螺旋桨载荷有关，则称这部分脉动压力为载荷效应。4. 叶厚效应：圆柱体在

2、流场中运动，流场中某一点P处所受压力必将随着圆柱接近和远离该点而发生周期性变化的效应。5. 小结：载荷效应和螺旋桨的负荷有关，即与螺旋桨的推力和扭矩有关；而叶厚效应则与螺旋桨的几何尺寸，主要是螺旋桨叶的厚度有关。脉动压力的主要频率成为螺旋桨叶频和叶频的整数倍，其大小主要取决于桨叶的几何要素、船体尾部的线型、伴流特性、桨轴转速、功率、螺旋桨叶梢与尾壳板之间的间隙，以及螺旋桨的叶数等。最主要的影响因素：梢系的大小及螺旋桨的叶片数。梢系，脉动压力，梢系到一定大小，脉压减小变化很少。螺旋桨叶数，脉动压力。（表面力、轴承力计算无）6. 波浪激励源: 轻载状态时船首底部出水后再入水产生的冲击满载状态时船首

3、甲板上的冲击船首部外夹板的外源波浪的冲击。这种冲击引起的船体瞬态响应主要是二节点衰减振动，与风浪的大小、船舶航速、航向及首吃水有关，称为冲荡。7. 波激振动：在风浪不大的海洋中航行时，船体经常发出持续的垂向二节点振动，形成尾部上层建筑十分剧烈的纵向振动，这种振动是由波浪产生的非冲击准定常激励力引起的，常称为波激振动。（回转激励力：、轴系激励力：轴系自身的质量偏心、联轴节安装不良、排气压力波、舵）8. 过度振动的后果：使船员和旅客极度不适，容易疲劳和损害健康，使机器和仪表工作失常，寿命缩短，甚至失灵损害使高压力区的船体结构等出现裂缝或疲劳破坏引起噪声，影响人员工作和健康以及舰船作战性能和潜藏隐蔽

4、性第三章 船舶机械及控制1船舶机械有害振动的控制措施：防振和减振两种，防振是在船体设计阶段考虑到振动的容许标准而采取降低振动的措施；减振是在船舶使用阶段使营运船舶的振动下降到容许标准。2.防振减振基本原理：避免共振：改变固有频率或激励频率；减小激励力；减小振动的传递3. 减小激励力：对于存在外部不平衡力或不平衡力矩的柴油机，加装平衡装置和平衡器来减小激励力和激励力矩。平衡补偿装置是使偏心质量以和主机激振频率相同的转速旋转，产生补偿力或力矩以抵消柴油机不平衡力，减少它们对振动的影响。有离心力平衡重、平衡轴系、电动平衡器来抵消柴油机不平衡力。按平衡激励形式有：一次力矩平衡器、二次力矩平衡器、组合式

5、平衡器。按运转驱动形式可分为：电动机驱动（电动平衡器）、由曲轴驱动直接附装在主机上。4.隔振器：在机座下部装设，使 主要用于副机。目前国内常用的减振器有：橡胶减振器：结构简单、有较好的隔声、缓冲和减振效果，但易老化。金属弹簧减振器：性能稳定，但内阻小、高频震动及声振动的隔绝性能差。5防振支撑：针对长冲程和超长冲程主机的，有3种：机械式支撑、摩擦式支撑、液压式支撑6. 螺旋桨振动控制：改善伴流、改进螺旋桨设计、减小激励传递。7.改善伴流：尾部设计根据船模试验，单桨船U型尾的轴向伴流较V型尾均匀。 球型尾和开式尾间隙大 ，伴流变化小 ，脉动压力小 ，推力系数较高。用尾垂线前0.1L（L为船长）处的

6、船体横剖面的形状参数=a/b来判别U型和V型，它表示船体剖面在水线处的斜率。U型尾可明显改善伴流；单桨船采用U型尾或球型尾；双桨船采用V型尾。加装尾鳍V型与U型的差别仅在于缺少阴影部分，以两个三角形构架充实该部分也能起到上述特征的作用，实现由V向U的转化。恰当设计这种构架在横向和纵向的形状和尺寸，便是所谓的导流鳍。水滴型导流帽（舵上）：改善螺旋桨去流的不均匀性；导流鳍：起整流作用，使伴流场均匀；控制去倒角：去流角是船体纵剖面与后体水线之间的夹角，增加去流角会导致平均伴流和船舶阻力增高，从而使螺旋桨的载荷加大。单桨船去流角300kPa，燃油消耗率ge214g/(kWh)时，NOx限值为29g/(

7、kWh)；在燃油消耗率ge=214g/(kWh)268g/(kWh)时，NOx限值为25g/(kWh) 14g/(kWh);在燃油消耗率ge268g/(kWh)时，NOx限值为11g/(kWh)。3.国际海事组织排放限值:MARPLO73/78公约中有关船舶造成大气污染的新附则中的规定，对船舶主机排放限制更为苛刻。其对排放限制主要有两点：其一，有关NOx限值，低速机(n2000 r/min)为9.84g/(kWh)。其二，有关SO2限值，限制使用的燃油硫分不大于1.5%。其中，瑞典，加利福尼亚。如果不符合IMO规则，就可能会以增加港口使用费的手段加以控制。4.微粒排放物（炭烟粒子）:（1）混合

8、气中，C/O烟界度时，炭烟生成；（2）较高的绝热火焰温度，炭烟增多；（3）湍流扩散速度大，炭烟减少；（4）分隔式柴油机低于直喷式柴油机。5.排放影响因素:1. 可燃混合气质量:雾化细、混合和蒸发速度高，油耗率、炭烟、CO、未然烃，NO。不正常喷射，未然烃、CO、炭烟。2. 喷油定时:推迟喷油， NO未燃烃，排烟;3. 燃烧室结构:分隔式的NOx 直喷式的NOx，但油耗率增加。4. 进气状态: 进气温度， NO,未燃烃。5. 负荷和转速（空燃比）：柴油机负荷增大， NO， CO两头高，中间低 ，未燃烃，炭烟。6.控制措施：（1）机内净化途径： 1. 推迟喷油并提高喷油速度；2. 增压加中冷； 3. 低污染燃烧系统；4. 最佳喷油、配油定时，改进喷油器结构； 5. 采用电子技术：配气定时、进气旋流、喷油定时（2）前处理技术：1.废气再循环（EGR）：热循环、冷循环；2.燃油掺水：进气管喷水、乳化柴油、分层喷射（SFWI）；3.加燃油添加剂：钡盐消烟添加剂、二茂铁消烟添加剂、铜添加剂；4. 燃料改质：增加柴油中烷烃含量、燃料去硫处理、采用代用燃料（醇类燃料（酒精），主要用于汽油机，与柴油掺混；天然气（甲烷），但功率