液压消声器降噪特性试验研究

　　引言

　　阀控液压操舵是船舶上常用的一种操舵方式,其工作原理是通过控制液压回路中阀门开启的时间,控制液缸内活塞的行程,从而控制舵板的转角。

　　在操舵开始、停止和突然换向,由于阀的突然开启或闭合,导致液压系统内形成压力脉冲,激励管路产生强烈的冲击振动,并向外辐射噪声。在船舶航行中为了保持一定的航向,必须不断调整舵角,所以这种由操舵形成的冲击噪声在航行中将不可避免地持续产生。对于那些对噪声有特殊要求的船舶,操舵噪声是影响船舶安静性的主要因素之一,因此必须采取控制措施降低这种液压冲击噪声。我们通过对液压管路进行降噪改装,加装了液压消声器。经过在试验台架和实船上进行试验测试,证明消声器对液压冲击噪声有明显的控制作用。

　　1　消声器简介

　　液压操舵时形成的液压冲击以压力波的形式沿管路传播。液压管路内的液体在工程设计时,通常认为不可压缩。但在高压系统以及液压系统动态特性研究中,不应忽视液体的可压缩性。正是基于液体的这种特性,才使我们可以以亥母霍兹共振消声原理为消声器设计的理论基础,设计并应用液压消声器抑制液压管路内的压力脉动、降低液压操舵噪声。基于亥母霍兹共振消声原理,我们设计的液压消声器如图1所示。该消声器可以视为多个不同结构尺寸的亥母霍兹共振器的组合,因此在一定宽的频段内具有消声作用,所以该消声器又可称为广谱消声器。我们应用管路网络理论进行编程、计算、分析,计算结果表明该消声器对于抑制50Hz以下的压力脉动有显著的效果(图2)。从实测的操舵脉动压力频谱特性可知实际脉动压力的频率分量也处在该频率范围内(图6)。图中P1为消声器进口脉动压力,P2为消声器的出口脉动压力,进、出口按压力脉动的传播方向确定。

　　2　试验验证及试验结果分析

　　2.1　试验方法

　　操舵时管路内的脉动压力是产生噪声的直接起因,也是描述液压管内噪声的重要参数。而由管内脉动压力导致的管路空气噪声则是人们的感觉器官对操舵噪声的直观感受,也是船舶噪声控制中常用的考核参数之一。因此,我们考虑试验时以脉动压力和空气噪声两个参数作为试验测试量,希望以这两个参数综合验证、评价消声器的消声性能。

　　脉动压力测试时,在消声器的进、出口各布置了一个压力传感器,检测进、出口的脉动压力。

　　空气噪声测试时,选定液压控制阀与液缸之间的一个参考点对比测量有无消声器条件下的空气噪声。

　　原计划这两项实验既在试验室台架又在实船上进行,但由于受测试现场的不利因数影响,只在试验室完成了压力脉动测试,在实船上完成了空气噪声测试。