第4章 不同厚度岩棉对舱室降噪的影响
4.1 实验介绍
为了验证不同厚度的岩棉吸声材料对舱室降噪的效果，首先基于VA One软件建立如图4.1所示的SEA统计能量分析方法舱室声学模型，该模型由两个相同体积的舱室组成，舱室的长度为7.5m，宽度为6.6m，高度为6m。因为集控室是船舶上距离噪声源最近的舱室，所以这两个舱室的舱壁皆采用船舶集控室典型的舱壁结构，舱壁结构如图4.2所示，可以发现，在内饰板和舱壁板中间具有一定厚度的空隙，假定内饰板和舱壁板中间间隙的厚度为6cm，这为本次实验提供了理论基础。
图4.1 舱室SEA统计能量分析方法声学模型
图4.2 船舶舱室舱壁结构示意图
通过对各种吸声材料的学习和研究，发现岩棉是一种纤维型多孔吸声材料，具有良好的耐火性、保温性、抗冲击性，常常在船舶当中作为隔热保温材料来使用。同时岩棉疏松多孔，具有良好的吸声效果。而且岩棉的密度较小，相同体积情况下质量轻，便于船舶的设计。岩棉所具有的这些特性都满足集控室对舱壁结构材料的要求，所以本文选用岩棉填充在舱壁板和内饰板之间的空隙，来研究添加岩棉多孔吸声材料之后对舱室隔声量的影响。
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选取一定厚度的岩棉吸声材料填充在舱室的内饰板和舱壁板之间的空隙中。通过模拟，得到填充不同厚度的岩棉时的隔声量，然后通过对实验数据进行分析，来研究岩棉吸声材料厚度的不同对舱室降噪的影响。
本次实验分别在不填充岩棉、以及选取厚度为2cm、4cm、6cm的岩棉吸声材料填充在内饰板和舱壁板中间间隙当中。内饰板和舱壁板在实验过程中不改变其位置，保证内饰板和舱壁板中间间隙的厚度始终保持6cm而不发生改变。然后选则其中一个舱室作为发声室，在其内部添加声源，将另外一个舱室作为受声室。
4.2 实验数据及处理分析
首先，基于VA One软件对未在内饰板和舱壁板之间间隙填充岩棉吸声材料进行模拟，得到在此情况下各个频率段内的隔声量，如表4.1所示。
表4.1 未填充岩棉吸声材料时的隔声量（dB）A
频率 100 200 400 800 1600 3150
隔声量 26.77 25.24 36.02 63.28 80.27 91.95
频率 125 250 500 1000 2000 4000
隔声量 24.40 27.61 46.45 69.62 85.33 99.21
频率 160 315 630 1250 2500 5000
隔声量 27.47 32.23 56.22 75.94 77.30 93.43
然后在内饰板和舱壁板之间填充2cm的岩棉吸声材料，通过模拟得到在此情况下各个频率段内舱壁的隔声量，如表4.2所示。
表4.2 填充2cm厚岩棉时舱室的隔声量
频率 100 200 400 800 1600 3150
隔声量 25.28 27.82 43.04 65.96 82.96 96.85
频率 125 250 500 1000 2000 4000
隔声量 22.33 30.64 50.42 72.13 89.55 103.11
频率 160 315 630 1250 2500 5000
隔声量 27.00 38.37 58.28 77.44 95.87 112.10
将填充岩棉之前的隔声量与填充2cm厚岩棉之后的隔声量进行对比发现，当填充岩棉之后，舱壁的隔声量在各个频率范围内均得到提高，尤其是在中高频率范围
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内，如图4.3所示。由此推测随着在内饰板和舱壁板之间填充岩棉吸声材料厚度的增加舱室的隔声量也随之增加。
图4.3 填充2cm岩棉前后隔声量对比图
为了进一步验证本文的猜想，接下来在内饰板和舱壁板之间填充4cm的岩棉，经过模拟得到在此情况下的隔声量，如表4.3所示。
表4.3 填充4cm厚岩棉时舱室的隔声量（dB）A
频率 100 200 400 800 1600 3150
隔声量 23.58 31.64 46.21 67.04 90.14 108.69
频率 125 250 500 1000 2000 4000
隔声量 21.78 35.28 52.23 74.28 97.09 112.34
频率 160 315 630 1250 2500 5000
隔声量 28.60 41.50 59.37 81.90 103.34 117.55
将填充4cm厚岩棉吸声材料后得到的隔声量与未填充岩棉以及填充2cm厚岩棉的隔声量进行对比，如图4.4所示，发现随着填充厚度的增加，舱室的隔声量也随之增加，尤其是在中高频段，隔声量增加幅度较大。
图4.4 填充4cm岩棉前后隔声量对比图
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为了进一步验证增加填充岩棉厚度之后的隔声效果，对在内饰板和舱壁板之间填充6cm厚的岩棉吸声材料的情况下进行模拟，得到填充6cm厚的岩棉时舱室的隔声量，如表4.4所示。
表4.4 填充6cm厚岩棉时舱室的隔声量
频率 100 200 400 800 1600 3150
隔声量 22.54 34.48 48.12 69.52 92.54 114.09
频率 125 250 500 1000 2000 4000
隔声量 24.45 38.22 53.84 77.25 100.01 120.93
频率 160 315 630 1250 2500 5000
隔声量 31.12 43.42 61.21 84.79 107.69 130.22
将填充6cm厚岩棉时舱室的隔声量与未填充、填充2cm厚岩棉和4cm厚岩棉时的隔声量进行对比，如图4.5所示，可以发现，舱室的隔声效果随着填充岩棉厚度的增加而增加，尤其在中高频率范围内，隔声量增加尤为显著。但是同时也发现随着岩棉厚度的增加，其隔声量增加的幅度也随之减少。
图4.5 填充6cm岩棉前后隔声量对比图
4.3 本章小结
本章主要介绍了实验材料选定为岩棉吸声材料，通过对内饰板和舱壁板之间的空隙填充不同厚度的岩棉进行模拟，研究不同厚度的岩棉对舱室降噪的影响。通过对不同公况的模拟及通过模拟的得到的数据的分析发现，随着填充岩棉厚度的增加，其隔声效果在各个频率段内均得到相应的提高，在中高频率范围内尤为明显，但是随着岩棉厚度的增加，其隔声量增加幅度也逐渐减小，但填充岩棉之后对舱室的降噪起到了一定的效果。
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结论
本文首先对目前船舶减震降噪的主要方法进行了总结与归纳，并且在这个过程中发现，在船舶舱室的内饰板和舱壁板之间存在一定厚度的空气间隙，验证了在内饰板和舱壁板中间间隙填充吸声材料来达到降低舱室噪声目的的可行性。基于VA One软件，建立SEA统计能量分析方法声学模型，利用该模型，对在内饰板和舱壁板中间空隙填充岩棉吸声材料进行模拟。通过对实验数据的分析，发现在各频率范围内，随着填充岩棉厚度的增加，隔声量也随之增加，尤其在中高频率范围内增加幅度较大。但是隔声量增加幅度随填充岩棉厚度的增加而减小，因此可以通过在舱壁板和内饰板之间填充适当厚度的岩棉来提高舱室的隔声量，而不能无限制的增加岩棉的厚度来增加隔声量。
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