旅游客船噪聲控制設(shè)計(jì)與運(yùn)用

黃坤作+黃富杰+覃振福

摘 要：桂林漓江旅游客船經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，船舶型式已經(jīng)成熟和穩(wěn)定，同時(shí)也顯現(xiàn)出諸多問(wèn)題，漓江旅游客船噪聲產(chǎn)生由來(lái)已久，隨著百姓生活水平提高，百姓出行旅游的要求也越來(lái)越高，漓江旅游客船舒適度要求也越來(lái)越高，對(duì)船舶噪聲有嚴(yán)格的要求。為了游船在外觀、裝修裝飾和舒適度進(jìn)一步提高，在船舶設(shè)計(jì)之初，對(duì)船舶總布局、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和設(shè)備分布進(jìn)行客觀分析，對(duì)有效設(shè)備聲源進(jìn)行合理分布，控制聲源分布綜合降低噪聲，船舶客艙噪聲符合規(guī)范要求，促進(jìn)旅游客船可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：旅游客船 噪聲控制 設(shè)計(jì)

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)健康的發(fā)展，促進(jìn)了旅游業(yè)的發(fā)展，也促進(jìn)漓江旅游客船的發(fā)展，船舶建造越來(lái)越大、越來(lái)越豪華，船舶舒適度要求越來(lái)越高，由于船舶噪聲的存在，影響游客旅游和休息，影響船員日常生活工作和休息，同時(shí)也影響漓江兩岸的百姓，噪聲的危害也成為船廠在船舶設(shè)計(jì)和建造必須考慮的問(wèn)題。因此，漓江旅游客船在船舶設(shè)計(jì)之初和建造過(guò)程，對(duì)船上安裝的設(shè)備進(jìn)行合理的布置，加強(qiáng)隔音減噪措施。

1.船舶噪聲聲源分析

1.1船舶噪聲

從物理觀點(diǎn)看，船舶噪聲是指聲強(qiáng)和頻率的變化都“無(wú)規(guī)律”地組合在一起的聲音。廣義地講，在船上凡是人們不需要的聲音都可看作是噪聲。

按照起源不同，船舶噪聲主要可分為：空氣動(dòng)力性噪聲、機(jī)械性噪聲和電磁性噪聲。空氣動(dòng)力性噪聲是由于氣體振動(dòng)產(chǎn)生的，當(dāng)氣體中有了渦流或發(fā)生了壓力突變等情況時(shí)，就會(huì)引起氣體擾動(dòng)面產(chǎn)生空氣動(dòng)力性噪聲。機(jī)械性噪聲是由固體振動(dòng)而產(chǎn)生的，在撞擊、摩擦、交變應(yīng)力作用下，主機(jī)輔機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)、機(jī)器的金屬板、軸承、齒輪等發(fā)生碰撞、沖擊、振動(dòng)而產(chǎn)生機(jī)械性噪聲。電磁性噪聲是由于高頻磁場(chǎng)的相互作用，產(chǎn)生周期性的交變力引起電磁振動(dòng)而產(chǎn)生的。

按噪聲的傳播途徑又分空氣噪聲、水噪聲和固體（結(jié)構(gòu)）噪聲。

1.2船舶噪聲分析

船舶噪聲產(chǎn)生的主要原因分析：漓江旅游客船主要作為桂林磨盤山或竹江碼頭運(yùn)輸旅客前往陽(yáng)朔的載運(yùn)客船，機(jī)艙集中布置有兩臺(tái)主機(jī)、一臺(tái)發(fā)電機(jī)組，這是船舶噪聲產(chǎn)生的主要原因，其高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)疊加噪聲有100多分貝，這些噪聲的產(chǎn)生已經(jīng)超出一般工作人員可以承受的范圍，本身對(duì)船上船員日常生活工作產(chǎn)生很大影響并有可能對(duì)身體造成奇極大的傷害。再加上軸系機(jī)械振動(dòng)、螺旋槳旋轉(zhuǎn)振動(dòng)、主船體結(jié)構(gòu)振動(dòng)、空調(diào)機(jī)組運(yùn)行振動(dòng)（含風(fēng)管風(fēng)噪振動(dòng)）、液壓舵機(jī)系統(tǒng)振動(dòng)，這也是噪聲產(chǎn)生的原因，船舶噪聲分貝更大，傳播到達(dá)客艙的噪聲也越大，而船舶機(jī)艙和客艙之間的間距較小，只隔了3米左右，對(duì)客艙噪聲控制變得越來(lái)越難了。為了向游客提供良好的旅游空間和休息，保護(hù)船上工作人員的日常生活，根據(jù)船舶法律法規(guī)，船舶客艙休息室噪聲一般應(yīng)低于70分貝，機(jī)艙內(nèi)噪聲一般應(yīng)低于105分貝。

1.3船舶噪聲設(shè)計(jì)控制

目前漓江船舶產(chǎn)生的噪聲都是在船舶系泊航行試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的，事后才考慮振動(dòng)噪聲問(wèn)題，局部采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，進(jìn)行艙壁加厚隔音棉隔音，有一定效果但不是很理想，因此要開(kāi)展船舶設(shè)計(jì)階段振動(dòng)噪聲控制。

2.船舶噪聲設(shè)計(jì)分布

2.1船舶情況

近兩年桂林市政府推出《漓江風(fēng)景名勝區(qū)游船星級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)漓江提檔改造旅游客船和新船進(jìn)行星級(jí)評(píng)定，對(duì)船舶噪聲有嚴(yán)格要求，近期完成的提檔改造船舶和新建完工船舶在游船外觀、裝修裝飾和舒適度有進(jìn)一步提高，但是船舶降噪、噪聲控制與規(guī)范要求、星級(jí)評(píng)定要求相差甚遠(yuǎn)，因此船舶噪聲防控方面有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

（1）漓江旅游客船法定檢驗(yàn)規(guī)定對(duì)噪聲要求，見(jiàn)表1。

（2）漓江風(fēng)景名勝區(qū)游船星級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)噪聲要求，見(jiàn)表2。

（3）比較近期完工的12艘船舶，其中4艘為2017年新建完工船舶，8艘為2016年底提檔改造船舶，使用主機(jī)為玉柴和濰柴，輔機(jī)為玉柴、濰柴和南柴。從數(shù)字統(tǒng)計(jì)看，旅游客船一層客船的噪聲基本上達(dá)不到要求，二層客船大部分滿足要求，而機(jī)艙大部分不符合要求，噪聲長(zhǎng)期的存在，這對(duì)旅客和船員船上生活影響很大，甚至造成傷害。

（4）桂林漓江旅游客船目前主流船型主尺度：長(zhǎng)29.90m*寬6.00m*深1.15m，設(shè)置兩層客艙的甲板旅游客船，總布置如圖1。

2.2船舶噪聲防護(hù)措施

旅游客船要求寬敞明亮安逸舒適，對(duì)于船舶噪聲要求是較高的，船舶一層客艙和二層客艙作為旅客旅游和休息的艙室，其噪聲的舒適度要求更高，船舶主輔機(jī)是船舶產(chǎn)生噪聲的主要原因，在船舶設(shè)計(jì)應(yīng)考慮船舶內(nèi)部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)置，次噪聲設(shè)備有效布置要合理。對(duì)船舶的主輔機(jī)等機(jī)械有害噪聲的控制措施主要有防振和減振兩個(gè)方面，已達(dá)到減噪的措施，防振是指在船舶設(shè)計(jì)階段就考慮到振動(dòng)的容許標(biāo)準(zhǔn)而采取降低振動(dòng)的措施，減振則是指使?fàn)I運(yùn)船舶的振動(dòng)下降到容許的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)噪聲傳播，可以采取隔聲和吸聲的措施達(dá)到減噪目的。

2.2.1聲源控制是噪聲控制中最根本和最有效的手段

①使用噪聲小的主機(jī)，選用噪聲較小的玉柴YC4FA100L-C20高壓共軌柴油機(jī)，通過(guò)機(jī)腳和基座之間安裝減振器，該減振器具有較低的隔振系統(tǒng)固有頻率，此外，其特點(diǎn)不受溫度影響，適用溫度范圍寬，對(duì)環(huán)境影響不敏感，壽命長(zhǎng)，再通過(guò)內(nèi)齒連接固定安裝在基座上的齒輪箱，齒輪箱再通過(guò)高彈性聯(lián)軸器連接尾軸驅(qū)動(dòng)螺旋槳，使其向船舶傳播較少的聲音和振動(dòng)能量。而且該柴油機(jī)具有濕式排氣功能，可以降低柴油機(jī)進(jìn)排的噪聲。②使用噪聲小的發(fā)電機(jī)組，選用馬拉松革新電氣生產(chǎn)的MP-H-50-4型發(fā)電機(jī)組，該機(jī)組本身噪聲較小，同時(shí)自帶靜音罩，噪音更低，可以降低噪聲傳播，也有具有濕式排氣功能，可以降低柴油機(jī)進(jìn)排的噪聲。 低噪聲主機(jī)和低噪聲輔機(jī)兩者有機(jī)的結(jié)合，有效降低機(jī)艙有聲源的產(chǎn)生，降低噪聲的傳播。endprint

2.2.2傳遞途徑中的控制用吸聲、隔聲等工藝來(lái)降低船舶噪音

傳輸途徑中的控制是最常用的辦法，因?yàn)橐坏┐爸鬏o機(jī)設(shè)計(jì)制造和安裝完畢，再?gòu)穆曉瓷峡刂圃肼暰褪艿较拗疲趥鬏斖緩街袇s容易實(shí)現(xiàn)例如隔聲、隔振、吸聲等都是有效措施，可以起到事后補(bǔ)救的作用。在工廠設(shè)計(jì)及船舶上層建筑布置中，合理布置可對(duì)降低噪聲干擾起到重要作用，船舶居住艙室應(yīng)與機(jī)艙等噪聲源盡量隔離。①吸聲處理，利用吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)來(lái)降低室內(nèi)噪聲的降噪技術(shù)稱為吸聲。多孔吸聲材料的吸聲效果最好，被普遍采用，由于機(jī)艙和客艙間距較近，在機(jī)艙前艙壁、圍壁和天花板設(shè)置纖維型多孔吸聲材料有玻璃纖維，同時(shí)在機(jī)艙前空艙的后艙壁設(shè)置500mm厚的吸音巖棉，甲板底粘貼泡沫型吸聲材料有聚氨基甲酯酸泡沫塑料，客艙一二層均敷設(shè)地毯。多點(diǎn)設(shè)置吸聲材料來(lái)處理降噪、達(dá)到預(yù)期的的效果。②隔聲處理，利用墻板、門窗、隔聲罩等隔聲構(gòu)件將噪聲源與受者分隔開(kāi)來(lái)，使噪聲在傳播途徑中受阻以減弱噪聲的傳遞，這種方法稱作隔聲。它是有效而又應(yīng)用十分廣泛的辦法。按噪聲傳遞方式可分為空氣傳聲（簡(jiǎn)稱空氣聲）和固體傳聲（簡(jiǎn)稱固體聲）或結(jié)構(gòu)傳聲兩種。空氣聲指聲源直接激發(fā)空氣振動(dòng)而產(chǎn)生的聲波，并借助空氣介質(zhì)直接傳入人耳。固體聲是指生源直接激發(fā)固體構(gòu)件振動(dòng)而發(fā)出的聲音。固體構(gòu)件的振動(dòng)（如錘擊地面）以彈性波的形式在墻壁及樓板等構(gòu)件中傳播。在傳播中向周圍空氣輻射發(fā)出聲波。實(shí)際上，聲音的傳播往往是空氣傳聲和固體傳聲兩者的組合。由于客艙和機(jī)艙之間間距較小，在船舶噪聲控制中，對(duì)空氣噪聲隔聲音，采用剛性和不吸聲的鋼板、鋁板等做成隔聲壁，為提高隔聲效果，因此在機(jī)艙和客艙之間安裝設(shè)置“雙門”和“三層分隔壁”。“雙門”就是機(jī)艙過(guò)道和旅客通道安裝一個(gè)密封的防火門，旅客通道和客艙在安裝一個(gè)密封的觀察門，形成所謂的“雙門”。“三層分隔壁”就是機(jī)艙甲板艙壁，隔一個(gè)1.5m的過(guò)道再設(shè)廁所，通過(guò)1.5m寬廁所的前后艙壁分隔形成“三層分隔壁”，并且艙壁由兩邊20mm厚的蜂窩鋁板中間夾層加50mm厚的巖棉，其隔聲能力艙壁的單位面積重量加大，其值越大，隔聲性能越好，減少結(jié)構(gòu)噪聲和噪聲傳播的一個(gè)有效措施。

3.結(jié)論

旅游的發(fā)展，促進(jìn)船舶的發(fā)展，桂林旅游客船日新月異，船舶越來(lái)越豪華，船舶舒適度要求越來(lái)越高，只有加強(qiáng)對(duì)于聲源控制噪聲，采用合理設(shè)計(jì)，研究噪聲的產(chǎn)生機(jī)理入手，降低船舶噪聲的產(chǎn)生，這是最有效的方法。同時(shí)采用合理的消聲、隔聲和吸聲處理降低噪聲，提高船舶建造質(zhì)量，提高船舶舒適度，促進(jìn)船舶建造可持續(xù)發(fā)展。

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