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摘 要：高噪声严重影响方舱操作人员的工作环境，方舱的降噪方法已成为方舱发展过程中迫在眉睫的研究方向。在静音方舱开发过程中，通过对隔音涂料的研究，分析了隔音涂料所产生的隔音效果，并通过进行试验数据的对比，客观反映了隔音涂料的降噪效果，以及将其应用于静音方舱开发中的可行性。 关键词：隔音涂料；噪声；静音方舱 随着国防军事力量的飞速发展，方舱以其优越的机动性能，在战场上发挥着越来越重要的作用[1]。方舱为军队在恶劣的野外作业中提供了相对舒适的工作空间，但是作业时外部的高噪声和舱内的设备、空调、油机等产生的噪声已影响操作人员的正常工作[2]；因此，方舱的降噪方法已成为其发展过程中迫在眉睫的研究方向。 1 方舱降噪方法研究外部环境的振动和噪声是不可避免的，但可以得到控制。对方舱内噪声的控制，可以考虑采用舱内声源的控制、声音传播途径的控制和环境的隔声处理等3种方法[3]。通过对方舱采取隔音措施，可使方舱在实际使用中减少外界环境干扰，发挥出更大效能。 为改善工作舱内的工作环境，提高人员工作效率、产品竞争优势以及产品的用户体验，亟需开发具有超静音功能的工作舱。目前，方舱的噪声控制多采用无源噪声控制技术，主要包括吸声、隔声、阻尼和减振等[4]。本文通过进行隔音涂料的研究，采取隔声的降噪技术，通过具体的试验数据，客观公正地阐述了隔音涂料具有降低方舱噪声能力，保证在不增加方舱大板厚度的前提下，达到降噪要求，给静音方舱的顺利研制奠定基础。 2 隔音涂料研究2.1 隔音涂料简介 隔音涂料里的主要隔音原料为纳米多层结构材料，将相关环保水性涂料分子材料夹在中间。整个中间膜均匀地分布了具有隔音效果的微粒子，通过减少透射的声波能量，从而起到吸音隔音的作用[5]。 隔音涂料使用水为溶剂，无毒，无异味，不燃，不污染环境，施工安全方便，可以在较宽温度/频率范围内发挥减振、降噪、消声和隔音作用。隔音涂料吸音性能强大，并能有效地减少和缓解噪声，效果极佳。一般用于机车、汽车和隔音罩等使用，发挥减振、降噪、消声和隔音作用。 2.2 方舱结构 涂覆隔音涂料后的静音方舱结构示意图如图1所示。静音方舱由内到外，主要由内饰层、隔音涂料、吸音板和顶侧板组成。  图1 静音方舱结构示意图 2.3 隔音涂料试验方案 为了验证隔音涂料在静音方舱设备系统中的隔音效果，对新开发的静音方舱进行试验研究。隔音涂料试验方案如下。 1)清理原工作舱内表面的内饰层，要求必须清除干净，不留任何碎片。 2)用油漆刷将隔音涂料均匀涂抹在方舱的内表面，用量为1 kg/m2。根据施工的方便程度，工作舱地面也相应地涂覆均匀的隔音涂料，以保证试验数据的准确性。 3)使用隔音密封剂封堵不必要的缝隙，保证没有气孔等影响测试效果的因素。 4)隔音涂料涂覆结束后，保持约15 min，等待表面干燥之后，便可测试工作舱内隔音涂料的隔音数据，检测隔音效果。 涂覆隔音涂料应遵循的工艺流程如下。 1)铝板打磨并用丙酮清洁。 2)涂覆隔音涂料，涂覆时应遵循如下程序：a.将油漆刷浸泡在隔音涂料内，充分润湿；b.在舱内铝板上用充分润湿后的油漆刷均匀地涂覆隔音涂料；c.在室温下自然干燥至隔音胶表面微微泛黄，时间约为15 min。 3)在隔音涂料上直接粘贴内饰层，贴紧。 2.4 隔音测量方案 本次测量采用高精准度专业噪音测量仪器(进口频谱测量分析仪)测量工作舱的隔音效果。为准确测试隔音涂料是否能显著提高工作舱隔音性能，制定如下测量方案：1)清理去除内饰层之前，测试原工作舱的隔音效果(用中频噪音源)；2)涂覆隔音涂料并封堵不必要开口之后，测试工作舱隔音效果(用中频噪音源)；3)涂覆隔音涂料之后，测试工作舱对低频声音的隔音效果(使用300 kW的柴油发电机工作噪声为噪声源)。 2.4.1 中频声音 中频噪声源选用的是普通CD播放机，外加扩音器。为除去低频声音，关闭低音炮功能。为确保测试可靠性，噪声源声压级设为90 dB以上(尽可能排除环境噪声影响)。 测试前，噪声源置于工作舱外1 m远处，工作舱带2个开口(每个大约为300 mm×300 mm)的面朝向噪声源。处理前隔音效果见表1。表1中，A计权等效声压级是指某一段时间内的A声压级按能量的平均值，国际标准化组织已采用等效声压级的评估方法。 表1 处理前舱内、外的噪声测量值  环境最大噪声/dB最小噪声/dBA计权等效声压级/dB舱外100．182．891．5舱内69．562．969．5 结果分析如下：原工作舱在涂覆隔音涂料之前，在舱外1 m远处放置噪声源，噪声源经测量(20 s时间内的平均值)，其A计权等效声压级为91.5 dB。保持外部噪声源不变，在工作舱内测得的结果为：A计权等效声压级为69.5 dB，则原工作舱的隔音效果近似为91.5-69.5=22 (dB)。 涂覆隔音涂料后，按照制定的测试方法进行测试，得到处理后的隔音效果见表2。 表2 处理后舱内、外的噪声测量值  环境最大噪声/dB最小噪声/dBA计权等效声压级/dB舱外98．083．592．1舱内68．553．862．4 结果分析如下：在涂覆隔音涂料之后，在舱外1 m远处放置噪声源，经测量其A计权等效声压级为92.1 dB(与未处理前的噪声源基本近似)。保持噪声源不变，在工作舱内测得的结果为：A计权等效声压级为62.4 dB，则处理后工作舱隔音效果近似为92.1-62.4=29.7 (dB)。可见经过涂覆隔音涂料(未贴波音布)，工作舱的隔音效果明显得到提高。对于中频噪声，工作舱的隔音效果从22 dB提高到29.7 dB，仅隔音涂料一项措施就将工作舱的隔音量提高了7.7 dB。 值得注意的是，隔音涂料在涂覆之后，需要一定的时间固化，并且其隔音减振效果会随着时间增加而进一步提高，一般在7 d之后隔音效果逐步提高到最佳状态。鉴于本次测试是在涂覆隔音涂料的15 min之后立刻进行测试，隔音效果提高了7.7 dB。如果7 d之后再次测试，隔音涂料的隔音效果会进一步提高。 2.4.2 低频声音 鉴于实际工作时，工作舱内噪声污染主要来自于临近的柴油发电机。而柴油发电机发出的噪声是典型的低频噪声，因此为更准确地评估经隔音涂料处理后，工作舱对典型柴油发电机低频噪声的隔音能力，以300 kW柴油发电机的工作噪声为噪声源再次进行测试。柴油发电机工作时产生的噪声见表3。 表3 柴油发电机噪声测量值  柴油发电机频率/Hz噪声频谱分析/dB1674．931．581．26386．612598．0250100．650098．31000100．5200096．4400091．4800082．71600069．6 由表3可知，柴油发电机工作时产生的噪声是典型的低频噪声，表现为声压在低频250 Hz左右达到最高值。此时，舱内、外的噪声测量值见表4。 表4 处理前舱内、外的噪声测量值  环境最大噪声/dB最小噪声/dBA计权等效声压级/dB舱外105．5103．3104．8舱内89．486．388．3 涂覆隔音涂料3 d后继续测量，得到处理后的隔音效果见表5。 表5 处理后舱内、外的噪声测量值  环境最大噪声/dB最小噪声/dBA计权等效声压级/dB舱外105．8103．6105．4舱内81．177．979．6 在同样噪声源情况下(300 kW柴油发电机)，处理前舱内的噪声计权等效声压级为88.3 dB，整个舱体隔音效果约为104.8-88.3=16.5 (dB)。经隔音涂料减振隔音处理后，工作舱内测得的噪声计权等效声压级为79.6 dB。整个舱体隔音效果约为105.4-79.6=25.8 (dB)，比处理前隔音效果提高了9.3 dB(仅用隔音涂料，未张贴波音布或铝塑板)。 2.5 试验结论 将隔音涂料试验数据收集汇总见表6。 表6 隔音涂料处理前、后试验舱噪声测试  噪声源类型测试状态噪声值/dB舱体降噪值/dB效果提高值/dB备注中频声源(普通CD播放机)未涂隔音涂料，舱外未涂隔音涂料，舱内涂隔音涂料15min后，舱外涂隔音涂料15min后，舱内91．569．592．162．42229．77．7 试验舱距噪声源约1m，舱带2个300mm×300mm孔口朝声源低频声源(300kW柴油发电机)未涂隔音涂料，舱外未涂隔音涂料，舱内涂隔音涂料3d后，舱外涂隔音涂料3d后，舱内104．888．3105．479．616．525．89．3 试验舱距噪声源约3m，2个300mm×300mm孔口在声源90°侧面 由表6可以看出，使用隔音涂料对工作舱进行隔音、减振处理具有显著的隔音、减振效果，对于中频噪声，涂覆隔音涂料后，可以将工作舱的隔音量提高7.7 dB；对于低频噪声，涂覆隔音涂料后，可以将工作舱的隔音量提高9.3 dB，工作舱的隔音量达到了25.8 dB，满足设计要求(工作舱隔音量>20 dB)。可见，采取的隔音措施有效，隔音效果显著。 3 结语隔音涂料的涂覆处理证明，在不增加方舱大板厚度的情况下，采用隔音涂料能够将外环境对方舱内的噪声影响降到一定程度，保证舱内工作的舒适度，提高工作质量。该研究为静音方舱的开发奠定了数据基础，利用隔音涂料，再配合使用其他隔音方式，方舱噪声会得到更好的控制。 参考文献： [1] 周玲,石小富. 新型方舱大板胶粘剂的研制及其性能研究[J]. 国防制造技术, 2009(5):48-51. [2] 乔福寿. 方舱系统的噪声控制[J]. 无线电工程, 1998,3(28):33-49. [3] 马强,刘海斌,王江山. 军用方舱的舒适性设计[J]. 国防技术基础, 2009(10):48-58. [4] 李英明. 指挥控制系统方舱噪声分析及降噪设计[J]. 指挥信息系统与技术, 2012, 3(4):77-80. [5] 李素华. 减振降噪阻尼材料在汽车上的应用[J] . 汽车工艺与材料, 2005(7):30-32. 责任编辑 郑练 The Research and Analysis of Sound Insulation Coating in the Development of Silent-shelter WANG Junxiang, CHEN Yuan (28th Research Institute of China Electronic Technology Group Corporation, Nanjing 210007, China) Abstract：The high noise affects the shelter workers’ working environment seriously. The method of reducing noise to research the shelter has become an imminent research direction during the shelter development. This paper introduces that during the mute shelter development, based on the research of the sound insulation paint, sound insulation effects produced by sound insulation coating are analyzed. Through the comparison of experimental data, the noise reduction effect of sound insulation coating is objectively reflected, so that it can be applied to the development of silent-shelter. Key words：sound-deadening paint, noise, silent-shelter 中图分类号：TU 56+1.6 |
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