復(fù)合材料船舶噪聲控制

復(fù)合材料船舶噪聲控制

I目錄

■CONTENTS

第一部分復(fù)合材料船舶噪聲控制技術(shù)概述......................................2

第二部分減振材料與結(jié)構(gòu)的應(yīng)用..............................................4

第三部分吸聲材料與吸聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)..........................................6

第四部分隔聲材料與隔聲結(jié)構(gòu)的優(yōu)化..........................................9

第五部分主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)的應(yīng)用...........................................12

第六部分復(fù)合材料船舶降噪效能評(píng)估.........................................16

第七部分復(fù)合材料在船舶噪聲控制中的挑戰(zhàn)...................................19

第八部分復(fù)合材料船舶噪聲控制的前沿技術(shù)..................................21

第一部分復(fù)合材料船舶噪聲控制技術(shù)概述

關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)

復(fù)合材料船舶噪聲控制技術(shù)

概述1.采用多孔吸聲材料，如泡沫塑料、聚氨酯等，實(shí)現(xiàn)對(duì)中

復(fù)合材料吸聲結(jié)構(gòu)高頻噪聲的有效吸收。

2.設(shè)計(jì)具有特定孔徑和孔隙率的結(jié)構(gòu)，優(yōu)化吸聲性能，擴(kuò)

大吸聲頻帶C

3.探索微穿孔和聲學(xué)漸變材料，提升吸聲效率，降低結(jié)構(gòu)

重量。

復(fù)合材料隔聲結(jié)構(gòu)

復(fù)合材料船舶噪聲控制技術(shù)概述

引言

隨著復(fù)合材料在船舶領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，船舶噪聲控制面臨新的挑戰(zhàn)。

復(fù)合材料固有的各向異性和輕量化特性對(duì)船舶噪聲特性產(chǎn)生了顯著

影響，導(dǎo)致傳統(tǒng)噪聲控制措施效果不佳。因此，針對(duì)復(fù)合材料船舶開

發(fā)有效的噪聲控制技術(shù)至關(guān)重要。

復(fù)合材料船體噪聲特性

*各向異性：復(fù)合材料的聲學(xué)特性隨纖維取向而變化，導(dǎo)致聲波在不

同方向上的傳播速度和衰減系數(shù)不同。

*輕量化：復(fù)合材料密度較低，比傳統(tǒng)金屬材料輕得多，這會(huì)影響船

舶的結(jié)構(gòu)剛度和振動(dòng)特性。

*阻尼低：復(fù)合材料的固有阻尼較低，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)振動(dòng)衰減較慢，從而

增加了噪聲輻射。

復(fù)合材料船舶噪聲控制技術(shù)

聲學(xué)設(shè)計(jì)

*結(jié)構(gòu)優(yōu)化：優(yōu)化復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，減少應(yīng)力集中和振動(dòng)。

*阻尼處理：采用高阻尼復(fù)合材料或外部阻尼裝置，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的阻尼

能力。

*吸音材料：在船艙和機(jī)械室等噪聲源附近安裝吸音材料，吸收聲能。

振動(dòng)控制

*防振支架：使用防振支架懸掛機(jī)械設(shè)備和管道，減少振動(dòng)傳遞。

*隔離層：在復(fù)合材料船體和機(jī)械設(shè)備之間增加隔離層，防止振動(dòng)傳

遞到船體。

*主動(dòng)振動(dòng)控制：利用傳感器和執(zhí)行器主動(dòng)抵消結(jié)構(gòu)振動(dòng)。

噪聲源控制

*聲學(xué)罩：將噪聲源包裹在聲學(xué)罩中，減少噪聲輻射。

*消音器：在排氣和進(jìn)氣系統(tǒng)中安裝消音器，抑制特定頻率的聲波Q

*減振措施：采取減振措施，降低機(jī)械設(shè)備和管道振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。

聲學(xué)建模和仿真

*有限元分析(FEA)：使用有限元模型模擬復(fù)合材料船舶的聲學(xué)特性,

優(yōu)化設(shè)計(jì)和評(píng)估噪聲控制效果。

*邊界元分析(BEM)：利用BEM方法計(jì)算聲場(chǎng)分布，預(yù)測(cè)噪聲輻射和

傳播路徑。

*實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：通過聲學(xué)測(cè)試和測(cè)量驗(yàn)證噪聲控制措施的有效性.

具體案例

復(fù)合材料護(hù)衛(wèi)艦噪聲控制

*優(yōu)化復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高船體剛度和阻尼。

*使用高阻尼復(fù)合材料和阻尼涂層，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)阻尼能力。

*在機(jī)械艙和艦橋安裝吸音材料，減少噪聲輻射。

復(fù)合材料潛艇噪聲控制

*采用主動(dòng)聲學(xué)控制系統(tǒng)，抵消低頻噪聲。

*在推進(jìn)系統(tǒng)周圍安裝隔離層，防止振動(dòng)傳遞。

*使用多層吸聲材料，吸收各種頻率的聲能。

結(jié)論

復(fù)合材料船舶噪聲控制是一項(xiàng)復(fù)雜且具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。通過采用綜

合的聲學(xué)設(shè)計(jì)、振動(dòng)控制、噪聲源控制、聲學(xué)建模和仿真以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)

證等技術(shù)，可以有效控制復(fù)合材料船舶的噪聲輻射，提高船舶的隱蔽

性和舒適性。

第二部分減振材料與結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)

減振材料與結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

主題名稱：減振材料的選擇1.考慮復(fù)合材料的固有阻尼特性，選擇高阻尼材料，如碳

纖維增強(qiáng)聚合物（CFRP）和玻璃纖維增強(qiáng)聚合物（GFRP）。

2.分析復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)，選擇與結(jié)構(gòu)固有頻率相

匹配的減振材料。

3.評(píng)估復(fù)合材料的溫度穩(wěn)定性，確保減振材料在船舶運(yùn)營

溫度范圍內(nèi)保持其阻尼特性。

主題名稱：減振結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

減振材料與結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

復(fù)合材料船舶噪聲控制中，減振材料和結(jié)構(gòu)的應(yīng)用至關(guān)重要，通過阻

尼減振、隔振及阻抗匹配等技術(shù)，有效降低船舶結(jié)構(gòu)振動(dòng)和噪聲傳播Q

#減振材料

減振材料具有良好的能量耗散能力，可以將機(jī)械振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能,

從而降低振幅和噪聲。常用的減振材料包括：

-橡夥和弓罩性醴：如天然橡醪、合成橡夥、聚氨酯，具有高阻尼性和

低剛度。

-黏彈性颼：如丁基橡夥、氯丁橡夥，具有良好的阻尼性和粘性。

-泡沫材料：如聚裝乙烯泡沫、聚氨酯泡沫，具有良好的吸馨性和隔

振性。

-^合材料：如II雉增強(qiáng)^合材料、阻尼壅盾禊合材料，具有可定制

的減振性能。

#隔振

隔振技街通謾增加振勤源和接收者之^的阻抗差，減少振動(dòng)能量傳遞

到船體結(jié)構(gòu)。常用的隔振措施包括：

-彈性支座：如橡夥塾、彈簧支架，提供柔性速接，阻隔振勤停播。

-隔振平臺(tái)：通謾彈性支座或腦室安裝在隔振平臺(tái)上，阻隔振

勤向船11停播。

-隔振腦：符振勤源封朗在隔振腦內(nèi)，通遇彈性支座輿船11隔蹄。

#阻尼

阻尼技街通謾添加具有能量耗散能力的材料或幺吉橫，增加振勤系統(tǒng)的

阻尼，降低振幅和噪馨。常用的阻尼措施包括：

-阻尼壅眉：在振勤結(jié)橫表面堡覆具有阻尼性的壅料或粘合鼻I,消耗

振勤能量。

-阻尼;f:在振勤區(qū)吉情中加入阻尼唇，如黏彈性醴;f或^合材料;f,

提高結(jié)橫的阻尼性c

-阻尼支架：使用具有阻尼性的支架，如橡醪支架或黏弓罩性醴支架,

耗散振勤能量。

#阻抗匹配

阻抗匹配技衙通遇僵化振勤源和接收者之的阻抗特性，減少振勤能

量反射，提高振勤吸收效率。常用的阻抗匹配措施包括：

-阻抗匹配眉：在振勤源或接收者表面添加具有特定阻抗的材料;f,

輿璟境阻抗匹配，減少反射。

-阻尼器：安裝到振勤頻率的阻尼器，吸收和耗散特定頻率

的振勤能量。

-磬擘超材料：使用具有負(fù)馨阻抗的馨擘超材料，控制馨波停播和反

射，實(shí)現(xiàn)阻抗匹配C

通過綜合應(yīng)用減振材料、隔振、阻尼和阻抗匹配技術(shù)，可以有效控制

船舶復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和噪聲，提高船舶的舒逾性和安全性。

第三部分吸聲材料與吸聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)

主題名稱：吸聲材料的選擇

1.材料類型：吸聲材料通常分為多孔材料（如泡沫、纖維）

和共振材料（如Helmholtz共振器、腔體）。

2.吸聲性能：吸聲材料的吸聲能力與其厚度、密度、孔隙

率和頻率響應(yīng)有關(guān)。

3.吸聲機(jī)理：吸聲材料通過吸收和散射聲能來降低噪聲。

主題名稱：吸聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

吸聲材料與吸聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

吸聲材料

復(fù)合材料船舶中常用的吸聲材料有：

*泡沫塑料：具有低密度、高吸聲率的特點(diǎn)，但耐用性差。

*纖維材料：如玻璃纖維、玄武巖纖維等，吸聲率高，耐用性好，但

重量較大。

*疏松材料：如玄武巖棉、聚酯纖維等，具有良好的吸聲效果，但抗

水性和耐火性較差C

*微穿孔材料：具有寬頻帶吸聲特性，吸聲效率高，但透氣性差。

*共振材料：利用材料的共振效應(yīng)增強(qiáng)吸聲效果，吸聲率高，但帶寬

窄。

吸聲材料的吸聲性能主要受材料的密度、厚度、孔隙率、彈性模量等

因素的影響。

吸聲結(jié)構(gòu)

吸聲結(jié)構(gòu)是指采用吸聲材料和特定結(jié)構(gòu)形式構(gòu)成的器件，用于控制和

降低噪聲。復(fù)合材料船舶中常用的吸聲結(jié)構(gòu)包括：

1.穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)

*結(jié)構(gòu)：由金屬或復(fù)合材料穿孔板與背腔組成，背腔內(nèi)填充吸聲材料。

*原理：穿孔板上的孔洞允許聲波進(jìn)入背腔，并在吸聲材料中衰減。

*特點(diǎn)：吸聲效率高，透氣性好，但受背腔深度和吸聲材料性能的影

響。

2.共振板吸聲結(jié)構(gòu)

*結(jié)構(gòu)：由共振板、腔體和吸聲材料組成。共振板與腔體形成諧振腔,

吸聲材料放置在腔體中。

*原理：當(dāng)聲波與諧振板共振時(shí)，板振動(dòng)幅度增大，將聲能轉(zhuǎn)換為熱

能耗散。

*特點(diǎn)：吸聲效率高，帶寬窄，對(duì)特定的頻率范圍有效。

3.蜂窩吸聲結(jié)構(gòu)

*結(jié)構(gòu)：由蜂窩芯和吸聲材料組成。蜂窩芯提供支撐和空氣流動(dòng)通道,

吸聲材料填充在蜂窩芯的孔洞中。

*原理：聲波通過蜂窩芯孔洞時(shí)與吸聲材料摩擦，聲能被衰減。

*特點(diǎn)：吸聲效率高，重量輕，透氣性好。

4.漸變厚度吸聲結(jié)構(gòu)

*結(jié)構(gòu)：由不同厚度或密度梯度的吸聲材料層疊而成。

*原理：聲波在不同厚度的材料層中傳播時(shí)，阻抗不匹配，產(chǎn)生反射

和衰減。

*特點(diǎn)：寬頻帶吸聲效果，吸聲效率高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

5.共振腔吸聲結(jié)構(gòu)

*結(jié)構(gòu)：由共振腔和吸聲材料組成。聲波進(jìn)入共振腔后產(chǎn)生共振，吸

聲材料吸收共振腔內(nèi)的聲能。

*原理：吸聲效率高，帶寬窄，適用于特定頻率范圍。

*特點(diǎn)：重量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

設(shè)計(jì)原則

吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：

*選擇合適的吸聲材料，滿足吸聲性能和耐久性要求。

*根據(jù)噪聲頻譜特點(diǎn)和應(yīng)用環(huán)境選擇合適的吸聲結(jié)構(gòu)形式。

*優(yōu)化吸聲材料的厚度、結(jié)構(gòu)參數(shù)，以獲得最佳吸聲效果。

*考慮吸聲結(jié)構(gòu)的透氣性、重量和成本因素。

*通過仿真或?qū)嶒?yàn)驗(yàn)證吸聲性能，并進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。

第四部分隔聲材料與隔聲結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)

復(fù)合材料隔聲材料的優(yōu)化

1.探討復(fù)合材料在隔聲材料中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)，分析不

同類型復(fù)合材料的隔聲性能。

2.優(yōu)化復(fù)合材料的組成、結(jié)構(gòu)和形態(tài)，通過添加阻尼層、

增強(qiáng)纖維或氣隙等方式提高隔聲效果。

3.研究基于復(fù)合材料的輕量化隔聲結(jié)構(gòu)，兼顧重量、強(qiáng)度

和隔聲性能的平衡。

隔聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析

1.闡述隔聲結(jié)構(gòu)的原理和設(shè)計(jì)方法，分析單層結(jié)構(gòu)、多層

結(jié)構(gòu)和共振結(jié)構(gòu)的隔聲特性。

2.運(yùn)用有限元分析、實(shí)的測(cè)試等手段，對(duì)隔聲結(jié)構(gòu)的聲學(xué)

性能進(jìn)行仿真和驗(yàn)證。

3.優(yōu)化隔聲結(jié)構(gòu)的參數(shù)，如厚度、密度、阻尼和連接方式，

提高隔聲效率和降低結(jié)構(gòu)共振。

隔聲材料與隔聲結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

隔聲材料的優(yōu)化

隔聲材料的優(yōu)化主要集中于提高其吸聲效率和隔聲性能。

*吸聲材料：吸聲材料通過吸收聲波能量來降低噪聲。優(yōu)化途徑包括:

*提高吸聲系數(shù)：通過選擇合適的材料、孔隙率和厚度來最大化

聲波吸收。

*拓寬吸聲頻帶：使用多孔材料、共振吸聲器或漸變材料來覆蓋

更寬的頻率范圍。

*降低表面阻抗：通過使用輕質(zhì)、柔性材料來減少聲波在材料表

面的反射。

*隔聲材料：隔聲材料通過阻止聲波傳播未降低噪聲。優(yōu)化途徑包括：

*增加質(zhì)量：質(zhì)量越大，材料的隔聲性能越好。

*增加剛度：剛度越大，材料越能抵抗聲波變形。

*阻尼聲波：通過添加阻尼材料或使用復(fù)合材料來耗散聲波能量。

隔聲結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

優(yōu)化隔聲結(jié)構(gòu)的目標(biāo)是在保持結(jié)構(gòu)完整性的同時(shí)提供有效的隔聲性

能。

*單層結(jié)構(gòu)：?jiǎn)螌痈袈暯Y(jié)構(gòu)通常由一層隔聲材料制成，如鋼板或復(fù)合

材料。優(yōu)化途徑包括：

*優(yōu)化材料厚度和密度：根據(jù)聲波頻率和強(qiáng)度選擇合適的厚度和

密度。

*使用復(fù)合材料：利用不同材料的組合來獲得最佳的隔聲性能。

*添加阻尼層：在隔聲材料上添加一層阻尼材料，如粘彈性體，

以耗散聲波能量。

*多層結(jié)構(gòu)：多層隔聲結(jié)構(gòu)由多種材料制成，每層具有不同的隔聲特

性。優(yōu)化途徑包括：

*交替使用剛性材料和柔性材料：通過阻擋和吸收聲波來增強(qiáng)隔

聲性能。

*控制層間阻抗：優(yōu)化各層間的阻抗差異，以最大化聲波反射。

*使用共振隔聲器：在結(jié)構(gòu)中引入共振腔，以抵消特定頻率的聲

波。

*夾芯結(jié)構(gòu)：夾芯結(jié)構(gòu)由兩層薄板夾著一層蜂窩狀或泡沫狀芯材制成。

優(yōu)化途徑包括：

*選擇合適的芯材：芯材的厚度、密度和剛度對(duì)隔聲性能有重大

影響。

*優(yōu)化板材厚度：板材厚度應(yīng)與聲波頻率相匹配，以獲得最佳的

隔聲效果。

*使用不同類型的板材：可以使用不同材料和厚度組合的板材來

增強(qiáng)隔聲性能。

復(fù)合材料的應(yīng)用

復(fù)合材料在復(fù)合材料船舶噪聲控制中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：

*高比強(qiáng)度和剛度：復(fù)合材料的重量輕，但比強(qiáng)度和剛度高，這使其

適用于減輕重量并增強(qiáng)隔聲結(jié)構(gòu)。

*可定制性：復(fù)合材料可以定制成復(fù)雜形狀，以適應(yīng)船舶的特殊要求。

*阻尼特性：某些復(fù)合材料具有固有的阻尼特性，有助于衰減聲波振

動(dòng)。

通過優(yōu)化復(fù)合材料的成分和結(jié)構(gòu)，可以顯著增強(qiáng)其隔聲性能。例如：

*復(fù)合吸聲材料：由泡沫芯材和碳纖維或玻璃纖維增強(qiáng)塑料制成的復(fù)

合材料具有優(yōu)異的吸聲性能。

*復(fù)合夾芯結(jié)構(gòu)：由輕質(zhì)泡沫芯材和碳纖維或玻璃纖維增強(qiáng)塑料板材

制成的復(fù)合夾芯結(jié)構(gòu)具有出色的隔聲性能。

*復(fù)合共振隔聲器：由復(fù)合材料制成的共振隔聲器可以針對(duì)特定的聲

波頻率進(jìn)行定制，從而顯著降低噪聲。

優(yōu)化方法

隔聲材料和隔聲結(jié)構(gòu)的優(yōu)化是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要考慮聲學(xué)、材料

科學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)等多個(gè)學(xué)科。優(yōu)化方法包括：

*有限元分析（FEA）：使用計(jì)算機(jī)模型模擬聲波與材料和結(jié)構(gòu)的相互

作用，并確定最佳設(shè)計(jì)。

*實(shí)驗(yàn)測(cè)試：進(jìn)行聲學(xué)測(cè)試來驗(yàn)證和完善優(yōu)化模型。

*經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：利用先前的研究和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來指導(dǎo)優(yōu)化過程。

通過結(jié)合這些優(yōu)化方法，可以開發(fā)出高效的復(fù)合材料隔聲解決方案,

以控制復(fù)合材料船舶的噪聲。

第五部分主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)的應(yīng)用

關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)

主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)的應(yīng)用

1.原理及方法：主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)通過產(chǎn)生與噪聲同源但

相位相反的信號(hào)來抵消噪聲，有效降低噪聲水平。

2.系統(tǒng)組成：主要包括傳感器、控制器、執(zhí)行器和自適應(yīng)

算法，傳感器采集噪聲信號(hào)，控制器根據(jù)算法生成反向信

號(hào)，執(zhí)行器將信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲波發(fā)射。

3.應(yīng)用效果：主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于船舶機(jī)艙、

動(dòng)力艙等噪聲源較強(qiáng)的區(qū)域，可有效降低噪聲10-2（）dB。

自適應(yīng)算法

1.自適應(yīng)性：自適應(yīng)算法能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)噪聲環(huán)境的變化，并

自動(dòng)調(diào)整反向信號(hào)的參數(shù)，確保控制效果最佳。

2.算法選擇：常見的自適應(yīng)算法包括近似最小二乘法

（LMS）、歸一化最小均方差（NLMS）、最小方差（MV）

算法等。

3.算法優(yōu)化：通過優(yōu)化自適應(yīng)算法的參數(shù),如步長因子、

自適應(yīng)系數(shù)等，可以提高控制系統(tǒng)穩(wěn)定性和控制精度。

傳感器

1.傳感器類型：常用傳感器包括加速度傳感器、聲壓傳感

器、麥克風(fēng)陣列等，選用合適的傳感器取決于噪聲頻段和應(yīng)

用場(chǎng)景。

2.傳感器布置：傳感器的位置和數(shù)量對(duì)控制效果至關(guān)重要，

需要合理布置以準(zhǔn)確捕捉噪聲源。

3.傳感器校準(zhǔn)：傳感器應(yīng)定期進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保測(cè)量精度，

避免控制系統(tǒng)出現(xiàn)偏差。

執(zhí)行器

1.執(zhí)行器類型：主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)中常見的執(zhí)行器包括揚(yáng)

聲器、振動(dòng)器和阻尼器等。

2.執(zhí)行器特性：執(zhí)行器的頻率響應(yīng)范圍、聲壓輸出、功率

消耗等特性影響控制效果。

3.執(zhí)行器布置：執(zhí)行器的擺放位置和數(shù)量應(yīng)確保產(chǎn)生的反

向聲波有效覆蓋噪聲源。

趨勢(shì)與前沿

1.無源吸聲材料的結(jié)合：將主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)與無源吸聲

材料相結(jié)合，可進(jìn)一步提高降噪效果。

2.多通道控制：多通道控制系統(tǒng)通過同時(shí)控制多個(gè)執(zhí)行器，

可以實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的降噪效果，并降低系統(tǒng)成本。

3.人工智能算法的應(yīng)用：人工智能算法可優(yōu)化自適應(yīng)算法

的參數(shù)，提高控制系統(tǒng)的魯棒性和適應(yīng)性。

主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)的應(yīng)用

主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)(ANCS)是一種控制噪聲的創(chuàng)新技術(shù)，它通過產(chǎn)生

與其相位相等的抵消噪聲來消除不需要的噪聲。ANCS系統(tǒng)廣泛應(yīng)用

于各種行業(yè)，包括復(fù)合材料船舶，以顯著降低噪聲水平。

#原理

ANCS系統(tǒng)的工作原理基于疊加原理。系統(tǒng)中的傳感器檢測(cè)不需要的

噪聲，然后將其信號(hào)傳遞到控制器。控制器處理信號(hào)并生成與噪聲相

似的抵消信號(hào)，但相位相反。抵消信號(hào)通過揚(yáng)聲器或激勵(lì)器發(fā)出，與

噪聲信號(hào)疊加，導(dǎo)致聲波相互抵消，從而降低噪聲水平。

#復(fù)合材料船舶噪聲控制中的應(yīng)用

在復(fù)合材料船舶中，ANCS系統(tǒng)通過以下方式有效控制噪聲：

1.機(jī)械噪聲控制：發(fā)動(dòng)機(jī)、推進(jìn)器和水泵等機(jī)械設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量低

頻噪聲。ANCS系統(tǒng)可以針對(duì)這些噪聲頻段產(chǎn)生抵消信號(hào)，顯著降低

船舶內(nèi)部和外部的機(jī)械噪聲。

2.流體噪聲控制：水流經(jīng)過船體、螺旋槳和管道時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的

流體噪聲。ANCS系統(tǒng)可以通過在關(guān)鍵區(qū)域安裝傳感器和揚(yáng)聲器，有

效地降低這些噪聲C

3.結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制：船舶結(jié)構(gòu)的振動(dòng)會(huì)引起噪音。ANCS系統(tǒng)可以產(chǎn)生

與振動(dòng)相反相位的抵消信號(hào)，通過揚(yáng)聲器傳遞到船體上，從而抑制振

動(dòng)和相關(guān)的噪聲。

4.聲學(xué)回聲控制：船舶內(nèi)部的封閉空間會(huì)產(chǎn)生令人不快的聲學(xué)回聲。

ANCS系統(tǒng)可以消除回聲，改善船舶內(nèi)部的聲學(xué)環(huán)境。

#系統(tǒng)配置

典型的復(fù)合材料船舶ANCS系統(tǒng)包括以下組件：

1.傳感器：用于檢測(cè)不需要的噪聲，并將其信號(hào)傳輸?shù)娇刂破鳌?/p>

2.控制器：處理傳感器信號(hào)，生成抵消信號(hào)，并將其發(fā)送到激勵(lì)器。

3.激勵(lì)器（揚(yáng)聲器或振動(dòng)器）：發(fā)出抵消信號(hào)，抵消不需要的噪聲。

4.麥克風(fēng)：監(jiān)測(cè)抵消噪聲的有效性，并提供反饋信息以優(yōu)化系統(tǒng)性

能。

#優(yōu)勢(shì)

ANCS系統(tǒng)在復(fù)合材料船舶噪聲控制中具有以下優(yōu)勢(shì)：

1.高效噪聲消除：能夠顯著降低寬頻帶噪聲，包括低頻和高頻噪聲。

2.緊湊設(shè)計(jì)：系統(tǒng)組件通常尺寸小，重量輕，易于集成到復(fù)合材料

船舶的有限空間中。

3.適應(yīng)性強(qiáng)：可以針對(duì)特定噪聲環(huán)境定制，以優(yōu)化噪聲控制性能。

4.實(shí)時(shí)調(diào)整：系統(tǒng)可以根據(jù)噪聲源的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，從而

保持最佳噪聲控制效果。

#難點(diǎn)和局限性

雖然ANCS系統(tǒng)在復(fù)合材料船舶噪聲控制中具有巨大的潛力，但它也

存在一些挑戰(zhàn)：

1.成本：ANCS系統(tǒng)的安裝成本相對(duì)較高，特別是對(duì)于大型船舶。

2.復(fù)雜性：系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施需要專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，以確保最佳性能。

3?限制：ANCS系統(tǒng)對(duì)于低頻噪聲的控制效果較差，需要與其他噪聲

控制措施結(jié)合使用。

#結(jié)論

主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)為復(fù)合材料船舶噪聲控制提供了創(chuàng)新且有效的解

決方案。通過生成與不需要的噪聲相反相位的抵消信號(hào)，ANCS系統(tǒng)

可以顯著降低機(jī)械噪聲、流體噪聲、結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲和聲學(xué)回聲。盡管

存在成本和復(fù)雜性方面的挑戰(zhàn)，但ANCS系統(tǒng)在提高復(fù)合材料船舶的

聲學(xué)性能和創(chuàng)造更舒適的內(nèi)部環(huán)境方面具有巨大的潛力。

第六部分復(fù)合材料船舶降噪效能評(píng)估

關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)

復(fù)合材料聲學(xué)性能測(cè)試

1.聲阻抗匹配：測(cè)量復(fù)合材料與水的聲阻抗匹配程度，以

評(píng)估其吸收聲波的能力。

2.聲速：測(cè)定復(fù)合材料的聲速，它影響聲波在材料中的傳

播和反射C

3.聲衰減系數(shù)：評(píng)估復(fù)合材料吸收聲波的效率，包括聲衰

減率和聲衰減系數(shù)。

復(fù)合材料船體振動(dòng)抑制

1.模態(tài)分析：確定復(fù)合材料船體的固有頻率和模態(tài)形狀，

以識(shí)別可能引起共振的頻率范圍。

2.阻尼處理：研究復(fù)合材料的阻尼特性，并探索添加阻尼

層或其他技術(shù)以減弱振動(dòng)。

3.結(jié)構(gòu)優(yōu)化：通過優(yōu)化復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如增加厚度、

改變層疊結(jié)構(gòu)或使用夾芯結(jié)構(gòu)，降低振動(dòng)水平。

水下噪聲輻射預(yù)測(cè)

1.聲學(xué)建模：使用數(shù)值原擬或?qū)嶒?yàn)技術(shù)預(yù)測(cè)復(fù)合材料船舶

輻射的水下噪聲。

2.噪聲源識(shí)別：確定主要貢獻(xiàn)復(fù)合材料船舶噪聲輻射的噪

聲源，如螺旋槳、推進(jìn)器和船體振動(dòng)。

3.噪聲控制措施評(píng)估：通過仿真或?qū)嶒?yàn)，評(píng)估不同噪聲控

制措施（如吸聲屬料、減振器）對(duì)降低水下噪聲輻射的影

響。

復(fù)合材料船舶降噪案例研究

1.應(yīng)用案例：呈現(xiàn)復(fù)合材料在船舶降噪中的實(shí)際應(yīng)用，包

括材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和噪聲控刷技術(shù)的整合。

2.性能評(píng)估：通過實(shí)驗(yàn)或仿真，展示復(fù)合材料船舶降噪效

果的定量數(shù)據(jù)和評(píng)估結(jié)果。

3.經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：總結(jié)成功或失敗案例的經(jīng)臉教訓(xùn)，為未來復(fù)

合材料船舶降噪設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

復(fù)合材料船舶降噪標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)

范1.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：審查現(xiàn)有的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，了解復(fù)合材料

船舶降噪方面的要求和測(cè)試方法。

2.新標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)：識(shí)別復(fù)合材料船舶降噪領(lǐng)域尚未涵蓋的標(biāo)

準(zhǔn)化需求，并為新標(biāo)準(zhǔn)冢規(guī)范的制定提供建議。

3.國際合作：探討國際合作的機(jī)會(huì)，促進(jìn)復(fù)合材料船舶降

噪標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)。

復(fù)合材料船舶降噪前沿趨勢(shì)

1.先進(jìn)復(fù)合材料：研究碳纖維增強(qiáng)塑料、玻璃纖維增鳧蟹

料等先進(jìn)復(fù)合材料在船舶降噪中的應(yīng)用潛力。

2.多功能材料：探索集成了吸聲、減振和結(jié)構(gòu)支撐功能的

多功能復(fù)合材料，以實(shí)現(xiàn)協(xié)同降噪效果。

3.智能材料：開發(fā)可自適應(yīng)改變聲學(xué)特性的智能復(fù)合材料，

以應(yīng)對(duì)不同的噪聲環(huán)境和優(yōu)化降噪性能。

復(fù)合材料船舶降噪效能評(píng)估

引言

復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能和減振特性，在船舶建造中得到廣泛應(yīng)

用。復(fù)合材料船舶相比傳統(tǒng)船舶，具有更低的固有頻率和更好的阻尼

性，使得其降噪性能也得到了顯著提升。

評(píng)估方法

1.聲發(fā)射法

聲發(fā)射法是評(píng)估復(fù)合材料船舶降噪效能的常用方法之一。該方法利用

壓電傳感器監(jiān)測(cè)船體結(jié)構(gòu)上的聲發(fā)射信號(hào)，并根據(jù)聲發(fā)射信號(hào)的幅度、

頻率和時(shí)間分布等特征來判斷船體的噪聲水平。

2.振動(dòng)響應(yīng)法

振動(dòng)響應(yīng)法通過測(cè)量船體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)來評(píng)估其噪聲水平。通過將

激勵(lì)力施加到船體結(jié)構(gòu)上，并測(cè)量其振動(dòng)加速度，可以獲得船體的固

有頻率和阻尼比等特征參數(shù)。這些參數(shù)與船體的噪聲輻射密切相關(guān)。

3.聲強(qiáng)測(cè)量法

聲強(qiáng)測(cè)量法是直接測(cè)量船體周圍的聲強(qiáng)分布來評(píng)估其噪聲水平的方

法。通過將聲壓傳感器布置在船體周圍，并記錄聲壓信號(hào)的時(shí)間歷史，

可以得到船體輻射噪聲的聲壓級(jí)、頻率分布和空間分布等信息。

評(píng)估指標(biāo)

復(fù)合材料船舶降噪效能評(píng)估通常采用以下指標(biāo)：

1.降噪量

降噪量是指復(fù)合材料船舶與傳統(tǒng)船舶相比的噪聲級(jí)降低值，一般用分

貝(dB)表示。

2.噪聲頻帶

噪聲頻帶是指復(fù)合材料船舶降噪效果最明顯的頻率范圍。通常將噪聲

頻帶分為低頻、中頻和高頻三個(gè)頻段。

3.噪聲輻射方向

噪聲輻射方向是指復(fù)合材料船舶噪聲輻射最強(qiáng)的方向。通常將噪聲輻

射方向分為船首、船尾和舷側(cè)三個(gè)方向。

數(shù)據(jù)分析

對(duì)收集到的聲發(fā)射信號(hào)、振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)和聲強(qiáng)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可

以得到復(fù)合材料船舶的噪聲特性。通過對(duì)比復(fù)合材料船舶與傳統(tǒng)船舶

的噪聲數(shù)據(jù)，可以評(píng)估復(fù)合材料船舶的降噪效能。

影響因素

影響復(fù)合材料船舶降噪效能的因素包括：

1.復(fù)合材料的類型和結(jié)構(gòu)

不同類型的復(fù)合材料具有不同的力學(xué)性能和阻尼特性，對(duì)船舶降噪效

能的影響也不同。復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如層合結(jié)構(gòu)和纖維取向，也

會(huì)影響船舶的降噪效能。

2.船體結(jié)構(gòu)的幾何形狀

船體結(jié)構(gòu)的幾何形狀會(huì)影響其固有頻率和阻尼比，進(jìn)而影響船舶的噪

聲輻射特性。例如，雙層殼結(jié)構(gòu)的阻尼性更好，降噪效能更高。

3.激勵(lì)源的類型和位置

船舶噪聲的激勵(lì)源包括發(fā)動(dòng)機(jī)、螺旋槳和海浪沖擊等。不同類型的激

勵(lì)源產(chǎn)生的噪聲頻譜和分布不同，對(duì)船舶降噪效能的影響也不同。

4.運(yùn)營環(huán)境

船舶的運(yùn)營環(huán)境，如海況和航速，也會(huì)影響其噪聲輻射特性。例如,

在惡劣海況下，船舶受到的海浪沖擊更大，噪聲輻射也更強(qiáng)。

結(jié)論

復(fù)合材料船舶相比傳統(tǒng)船舶，具有更好的降噪性能。通過對(duì)復(fù)合材料

船舶的噪聲特性進(jìn)行評(píng)估，可以為復(fù)合材料船舶的設(shè)計(jì)和建造提供指

導(dǎo)，從而提高船舶的降噪效果，改善船員和乘客的舒適度。

第七部分復(fù)合材料在船舶噪聲控制中的挑戰(zhàn)

關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)

復(fù)合材料在船舶噪聲控制中

的挑戰(zhàn)1.復(fù)合材料由多種材料溝成，導(dǎo)致聲學(xué)特性不均勻，影響

主題名稱：材料的異質(zhì)性吸聲和隔聲性能。

2.不同材料的界面存在聲阻抗不連續(xù)，導(dǎo)致聲波在界面處

發(fā)生散射和透射，增加噪聲傳播。

3.復(fù)合材料的纖維取向和孔隙率的變化會(huì)導(dǎo)致聲速和阻尼

特性變化，影響隔音效果。

主題名稱：非線性行為

復(fù)合材料在船舶噪聲控制中的挑戰(zhàn)

復(fù)合材料已成為船舶工業(yè)中用于噪聲控制的理想材料。然而，其應(yīng)用

也帶來了獨(dú)特的挑戰(zhàn)：

#水聲性能的變化

復(fù)合材料的水聲性能差異很大，具體取決于其成分、結(jié)構(gòu)和加工方法。

這些特性會(huì)影響材料的聲學(xué)阻抗、阻尼和聲速，進(jìn)而影響噪聲傳輸和

輻射。

#制造復(fù)雜性

復(fù)合材料組件的制造比傳統(tǒng)材料更復(fù)雜，需要專門的設(shè)備和技術(shù)。這

可能會(huì)增加成本和生產(chǎn)時(shí)間，從而影響船舶的整體噪聲控制策略。

#環(huán)境耐久性

復(fù)合材料暴露在外界環(huán)境下可能面臨降解和老化。水分、紫外線輻射

和極端溫度會(huì)影響材料的聲學(xué)特性，從而削弱其噪聲控制性能。

#接頭和連接

復(fù)合材料的接頭和連接是噪聲傳輸?shù)闹匾窂?。由于其非均質(zhì)性，復(fù)

合材料的連接處往往會(huì)產(chǎn)生聲學(xué)薄弱點(diǎn)，導(dǎo)致噪聲泄漏和振動(dòng)放大。

#材料選擇和設(shè)計(jì)

優(yōu)化復(fù)合材料的噪聲控制性能需要仔細(xì)選擇材料和設(shè)計(jì)參數(shù)。這包括

考慮材料的組成、厚度、結(jié)構(gòu)和形狀，以獲得所需的聲學(xué)阻力、阻尼

和聲速。

#成本限制

復(fù)合材料比傳統(tǒng)材料更昂貴，這可能會(huì)限制其在船舶噪聲控制中的廣

泛應(yīng)用。優(yōu)化材料選擇和設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)最佳的性價(jià)比至關(guān)重要。

#隔音材料的阻尼性能

復(fù)合材料的阻尼性能是其噪聲控制能力的關(guān)鍵因素。阻尼高的材料可

以有效耗散能量，減少振動(dòng)和噪聲傳遞。然而，復(fù)合材料的阻尼性能

可能因材料成分和結(jié)構(gòu)而異。

#復(fù)合材料的聲學(xué)阻抗

聲學(xué)阻抗是材料抵抗聲波傳播的能力的度量。較高的聲學(xué)阻抗可有效

反射聲波，從而減〃噪聲傳輸。復(fù)合材料的聲學(xué)阻抗可以通過選擇具

有不同密度的材料或改變材料的結(jié)構(gòu)來優(yōu)化。

#復(fù)合材料的聲速

聲速是聲波在材料中傳播的速度。較低的聲速可延遲聲波的傳播，從

而增加噪聲衰減。通過選擇具有較低聲速的材料，可以優(yōu)化復(fù)合材料

的噪聲控制性能。

#復(fù)合材料的聲阻尼系數(shù)

聲阻尼系數(shù)是材料耗散聲能的能力的度量。較高的聲阻尼系數(shù)可有效

減少材料中的振動(dòng)和噪聲。通過選擇具有高聲阻尼系數(shù)的材料，可以

提高復(fù)合材料的噪聲控制性能。

第八部分復(fù)合材料船舶噪聲控制的前沿技術(shù)

關(guān)鍵詞美鍵要點(diǎn)

仿生學(xué)噪聲控制

1.模仿海洋生物（如海豚和鯨魚）的聲學(xué)特性，設(shè)計(jì)具有低

反射性和消音效果的船舶表面材料。

2.研究聲學(xué)偽裝材料，使船舶能夠改變聲音特征，減少目標(biāo)

識(shí)別和跟蹤。

3.開發(fā)新型仿生水下傳聲器，提高水下聲納性能，增強(qiáng)船舶

對(duì)噪音源的探測(cè)和定位能力。

主動(dòng)噪聲控制

1.利用傳感器監(jiān)測(cè)噪聲，并通過揚(yáng)聲器發(fā)出反相聲波抵消噪

音。

2.采用自適應(yīng)算法，實(shí)時(shí)調(diào)整反相聲波的相位和幅度，提高

噪聲控制效果。

3.開發(fā)輕量化和低能耗的主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)，滿足船舶空間

和能源限制。

多層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)

1.利用不同彈性模量和阻尼特性的復(fù)合材料層，創(chuàng)建多層結(jié)

構(gòu)以抑制振動(dòng)和噪音傳遞。

2.優(yōu)化材料層序和厚度，實(shí)現(xiàn)峰值阻尼和高聲學(xué)損耗。

3.采用夾層結(jié)構(gòu)或多孔核心復(fù)合材料，提高結(jié)構(gòu)阻尼性能和

聲學(xué)吸收效率。

智能噪聲監(jiān)測(cè)與控制

1.利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)船舶不同位置的噪聲水平。

2.開發(fā)機(jī)器學(xué)習(xí)算法，對(duì)噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，識(shí)別噪

聲源和傳遞路徑。

3.建立全面的噪聲控制管理系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)整噪聲控制措施，

優(yōu)化系統(tǒng)性能。

納米材料與噪聲控制

1.納米尺度材料具有獨(dú)特的聲學(xué)性質(zhì)，可用作低頻減振和高

頻聲吸收材料。