葉 紅 源

（江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，上海 201913）

0 引 言

噪聲影響人的休息、交流、心理，更影響人的身體健康。船舶是一個(gè)有限的空間，船舶航行周期較長(zhǎng)，船員生活在高噪聲的環(huán)境中，對(duì)身心影響很大。在超大型油船（VLCC）項(xiàng)目啟動(dòng)之初，把噪聲控制列入重點(diǎn)項(xiàng)目，并取得了一定成效。為方便分析，選擇了成熟船型 76000dwt散貨船作為比較對(duì)象，來作分析。

1 船舶噪聲的主要來源

1.1 動(dòng)力裝置

1.1.1 空氣動(dòng)力噪聲

1) 由主機(jī)進(jìn)氣空氣流動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。由于各缸的進(jìn)氣存在間斷性和不均勻性，在進(jìn)氣管中會(huì)出現(xiàn)空氣動(dòng)力噪聲并向四周傳播，形成空氣動(dòng)力噪聲場(chǎng)；

2) 排氣噪聲。主要有排氣壓力脈動(dòng)噪聲、氣流通過氣閥等處發(fā)生的渦流聲、由于邊界層氣流擾動(dòng)發(fā)生的噪聲和排氣出口噴流噪聲。在多缸柴油機(jī)排氣噪聲的頻譜分析中，低頻處有一明顯的噪聲峰值，即低頻噪聲；

3) 來自增壓器氣流的噪聲。在廢氣渦輪增壓器中的空氣與壓氣機(jī)葉片之間的相對(duì)速度很大，在葉片附近會(huì)出現(xiàn)大量渦流，在形成強(qiáng)烈而尖厲的空氣動(dòng)力噪聲的同時(shí)，激勵(lì)葉片振動(dòng)而發(fā)出噪聲。

1.1.2 柴油機(jī)燃燒噪聲

燃油噴入缸內(nèi)發(fā)火燃燒的初期，缸內(nèi)壓力上升速度非?？?，形成很高的壓力波動(dòng)，由火焰中心向四周傳播，形成燃燒噪聲場(chǎng)[1]。

1.1.3 金屬撞擊和摩擦噪聲

柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)之間、氣閥和閥座之間、高壓油泵的滾輪和柱塞之間、噴油器的針閥和針閥體之間、活塞裙部和缸套之間等許多地方都會(huì)產(chǎn)生金屬撞擊和摩擦噪聲。

1.1.4 液壓沖擊噪聲

液壓泵（例如齒輪式滑油泵）運(yùn)行時(shí)，其中液體的壓力有明顯的周期性變化，從而產(chǎn)生液壓沖擊噪聲。柴油機(jī)高壓油管內(nèi)的油壓變化幅度非常大，產(chǎn)生液壓沖擊噪聲。

1.2 輔助機(jī)械

輔助機(jī)械包括各種艙室機(jī)械如水泵、油泵、風(fēng)機(jī)、鍋爐等，甲板機(jī)械如貨物裝卸設(shè)備、錨絞設(shè)備以及各種挖泥機(jī)等工作機(jī)構(gòu)等。鍋爐噪聲主要在燃燒室附近較明顯，自然通風(fēng)時(shí)空氣卷入火焰及可燃物小團(tuán)粒隨機(jī)爆裂；人工通風(fēng)時(shí)通風(fēng)機(jī)是主要的噪聲源。液壓系統(tǒng)的噪聲，可來自液體動(dòng)力引起的沖擊力、脈動(dòng)、氣穴聲和機(jī)械振動(dòng)及管道、油箱的共鳴聲等?？照{(diào)通風(fēng)系統(tǒng)也是船舶艙室主要噪聲源之一。對(duì)于VLCC，貨油泵及泵艙風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲不可忽視。

1.3 螺旋槳

螺旋槳噪聲的強(qiáng)度較主輔機(jī)噪聲的強(qiáng)度要弱，影響范圍也主要局限于艉部艙室。其噪聲性質(zhì)可分為兩種：一種是低頻噪聲，由槳葉和流體相互作用的流體動(dòng)力效應(yīng)及水流沖擊艉柱而引起；另一種是“空泡”引起的葉片振動(dòng)而產(chǎn)生的高頻噪聲。

1.4 船體振動(dòng)

船體振動(dòng)的噪聲是由主輔機(jī)及螺旋槳的擾動(dòng)和各種機(jī)械及波浪的沖擊引起的振動(dòng)而產(chǎn)生。船體周期性的變形使殼板之間產(chǎn)生摩擦聲，并使船體結(jié)構(gòu)發(fā)出各種傾軋聲等。

2 297000dwt超大型油船噪聲源的分布

297000dwt VLCC的總布置與散貨船相比，在貨艙與機(jī)艙之間增加了一泵艙，在泵艙頂部有2臺(tái)大型風(fēng)機(jī)，影響居住艙室噪聲主要因素如螺旋槳、主機(jī)、發(fā)電機(jī)/風(fēng)機(jī)都布置在船舶尾部，具體見圖1。

圖1 VLCC縱剖面

機(jī)艙內(nèi)主機(jī)、發(fā)電機(jī)等主要設(shè)備是產(chǎn)生船舶噪聲的重要因素，另一重要因素是菌形風(fēng)帽的位置（風(fēng)機(jī)通過菌形風(fēng)帽進(jìn)風(fēng)或抽風(fēng)噪聲主要通過它發(fā)出），其分布見圖2。

圖2 菌形風(fēng)帽位置

從圖中可以看出，從上甲板到C甲板都有風(fēng)機(jī)的菌形風(fēng)帽存在，整個(gè)上層建筑處在風(fēng)機(jī)的包圍之中，其中影響最大的應(yīng)該是機(jī)艙風(fēng)機(jī)及泵艙風(fēng)機(jī)，這些風(fēng)機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 風(fēng)機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)

3 實(shí)測(cè)噪聲值對(duì)比及分析

綜上分析，VLCC的噪聲值似乎應(yīng)該比散貨船的大，但從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來看，并非如此，除了機(jī)艙、廚房、駕駛室兩翼的噪聲值大外，居住艙室的噪聲總體水平比散貨船要低，見表3及表4。

表3 297000dwt VLCC的噪聲實(shí)測(cè)值

續(xù)表3

表4 76000dwt散貨船的噪聲實(shí)測(cè)值

從表3及表4中可以看出，76000dwt散貨船所有測(cè)量處所的噪聲值都滿足IMO的推薦值，但297000dwt VLCC在駕駛室兩翼遠(yuǎn)超IMO推薦值，廚房的噪聲也超出了IMO推薦值。從整個(gè)測(cè)量的數(shù)據(jù)比較看，在機(jī)艙VLCC的噪聲值比散貨船要高一點(diǎn)，但在居住艙室，VLCC的噪聲值明顯優(yōu)于散貨船。

4 噪聲產(chǎn)生原因[2]

4.1 駕駛室兩翼噪聲超標(biāo)的原因及對(duì)策

駕駛室兩翼的噪聲主要來自煙囪內(nèi)的排氣管及C甲板的風(fēng)機(jī)風(fēng)帽。在整個(gè)試航過程中，尖利的嘯叫聲從煙囪傳出，經(jīng)分析，聲音是從廢氣鍋爐的排氣管發(fā)出，但原因不明，僅發(fā)現(xiàn)主機(jī)廢氣量與溫度同廢氣鍋爐不匹配，經(jīng)過和主機(jī)廠及鍋爐廠討論，始終沒有一個(gè)明確的結(jié)論，只能修改廢氣鍋爐，在內(nèi)部增加導(dǎo)流板，目前效果良好，后續(xù)船測(cè)得數(shù)據(jù)為68dB，達(dá)到了要求。駕駛室噪聲也有明顯下降。雖然駕駛室兩翼噪聲超標(biāo)很多，但在駕駛室內(nèi)卻沒超標(biāo)，原因主要有兩點(diǎn)：一是選用焊接式窗，玻璃厚度為15mm；二是選用了氣密移門，隔音效果較一般移門要好得多。

4.2 廚房噪聲超標(biāo)的原因

噪聲測(cè)量一般在晚上進(jìn)行，廚房風(fēng)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，本船測(cè)量時(shí)應(yīng)船東要求，測(cè)量是在風(fēng)機(jī)開啟狀態(tài)下測(cè)得，本船的廚房有1臺(tái)抽風(fēng)機(jī) (風(fēng)量：4500m3/h，噪聲值：83dB)，1臺(tái)送風(fēng)機(jī)（風(fēng)量：2000m3/h，噪聲值：85dB），外加風(fēng)量為1800m3/h的新風(fēng)空調(diào)機(jī)，雖然抽風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)及新風(fēng)空調(diào)機(jī)都裝在廚房間外，但當(dāng)三臺(tái)設(shè)備同時(shí)運(yùn)行時(shí)，風(fēng)口空氣流動(dòng)產(chǎn)生的噪聲還是很明顯的，測(cè)量的數(shù)據(jù)超標(biāo)是難免的。

4.3 居住艙噪聲低的原因

VLCC船員艙室的噪聲值基本都在50dB以下，主要原因有以下幾點(diǎn)：

1) 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。本船上層建筑A甲板采用9mm的鋼板，其余甲板為8mm的鋼板，前、后壁的鋼板厚度為12mm，兩側(cè)圍壁的鋼板厚度為8mm，最小的扶強(qiáng)材規(guī)格為L(zhǎng)100mm×63mm×8mm，與機(jī)艙直接相鄰的上甲板厚度為14mm，橫梁為FB150mm×12.5mm，縱桁為HP160mm×12mm。而與此對(duì)應(yīng)的76000dwt散貨船上甲板厚度為11mm，其余甲板及圍壁厚度基本在7mm，最大扶強(qiáng)材規(guī)格為L(zhǎng)140mm×90mm×8mm。VLCC的強(qiáng)結(jié)構(gòu)，有效地阻止了振動(dòng)及噪聲的傳遞。

2) 絕緣敷設(shè)。除了正常的絕緣敷設(shè)，與散貨船相比，在整個(gè)上層建筑前壁及3.5m范圍內(nèi)敷設(shè)的是A60絕緣，材料密度為170kg/m3的陶瓷棉，厚度為2×20mm，交叉敷設(shè)，避免縫隙出現(xiàn)；而散貨船在四周敷設(shè)的是隔熱絕緣，材料密度100kg/m3的巖棉，厚度為50mm，雖然要厚一點(diǎn)，但為單層，很容易產(chǎn)生縫隙，且陶瓷棉的隔音效果遠(yuǎn)大于巖棉。因?yàn)锳60絕緣的存在，有效阻隔了泵艙風(fēng)機(jī)及貨艙泵對(duì)房間噪聲的影響。另外，在穿過艙室的結(jié)構(gòu)風(fēng)道上都敷設(shè)了絕緣，盡量把噪聲隔絕。

3) 窗的不同。除了A甲板兩扇用于逃生的窗為開式窗，其余窗均為焊接式固定窗，在面向貨艙區(qū)的前壁及側(cè)壁3.5m范圍內(nèi)安裝的是A60級(jí)防火窗，A60防火窗有三層玻璃，中間還夾有防火液，隔音效果非普通窗可比；而76000dwt散貨船是螺栓式窗，一半是固定式，一半是可開式，與普通焊接式固定窗相比，隔音效果要差一點(diǎn)。

4) 甲板敷料。一般在上甲板與機(jī)艙相鄰的地方敷設(shè)隔音效果好的厚度為50mm的浮動(dòng)甲板敷料，其余甲板為10mm厚的普通敷料，上甲板常規(guī)有梁拱，為保證地板水平，房間內(nèi)用甲板敷料填平，敷料厚度的增加，隔音效果也增加[3]。VLCC不僅上甲板有梁拱，其余每層甲板都有梁拱，上面幾層甲板的平均敷料厚度為40mm，有如此厚的敷料，隔音效果好也就不足為奇。

5 結(jié) 語

噪聲產(chǎn)生的機(jī)理很復(fù)雜，降噪方法也多種多樣，但無外乎隔振吸音兩種手段，選用低噪聲弱振動(dòng)設(shè)備，設(shè)置減震裝置，開發(fā)運(yùn)用新型吸聲隔聲材料，從各型船的實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，盡量降低船舶艙室噪聲水平，提高船員生活質(zhì)量。

[1] 王志剛，沈建平，姚 輝. 船用柴油機(jī)性能對(duì)其輻射噪聲影響研究[J]. 上海造船，2011, (3)： 39-42.

[2] 周 炎，李國(guó)剛，童宗鵬. 船舶低噪聲設(shè)計(jì)技術(shù)研究[J]. 上海造船，2010, (1)： 31-34.

[3] 丁 建. SIKA敷料在降低船舶艙室噪聲上的應(yīng)用[J]. 廣東造船.