船舶系統(tǒng)聲學(xué)性能影響因素分析

謝小華，廖慶斌

(武漢第二船舶設(shè)計(jì)研究所，湖北 武漢 430064)

0 引 言

隨著各國(guó)對(duì)領(lǐng)海環(huán)境要求的不斷提高，船舶振動(dòng)噪聲作為航運(yùn)船舶一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，越來(lái)越受到船舶使用各方的重視[1–2]。受限于使用條件和設(shè)計(jì)背景的制約，在進(jìn)行船舶系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初，船舶總體結(jié)構(gòu)、附體結(jié)構(gòu)以及推進(jìn)器等都會(huì)被基本固化，因而由這些設(shè)計(jì)因素引起的船舶聲學(xué)設(shè)計(jì)量被基本確定，控制船舶各功能系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)噪聲，就成為船舶低噪聲設(shè)計(jì)的關(guān)鍵[3]。如何在船舶眾多功能設(shè)計(jì)參數(shù)中提取出制約系統(tǒng)聲學(xué)性能的設(shè)計(jì)參數(shù)，并建立這些設(shè)計(jì)參數(shù)與系統(tǒng)聲學(xué)性能的量化關(guān)系，進(jìn)而有針對(duì)性的來(lái)開展系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)，達(dá)到控制系統(tǒng)運(yùn)行噪聲的目的，是船舶系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心技術(shù)內(nèi)容。

在船舶機(jī)械噪聲控制方面，一般做法是通過(guò)機(jī)械設(shè)備的減振、隔振，以及系統(tǒng)管路上的消聲等技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)[4–5]，沒有能夠從船舶總體聲學(xué)設(shè)計(jì)和運(yùn)行工況的需要方面考慮，對(duì)系統(tǒng)聲學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行統(tǒng)籌性的分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)的權(quán)衡設(shè)計(jì)，因而系統(tǒng)聲學(xué)設(shè)計(jì)往往花費(fèi)代價(jià)高卻難以達(dá)到總體平衡設(shè)計(jì)的需求[6–7]。

1 系統(tǒng)聲學(xué)性能的表征

若船舶某系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的總功率為P，有效功率為Pe，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)由機(jī)械做功損失的功率為ΔPm，由系統(tǒng)中管路及附件泄漏引起的流量損失為ΔPQ，由系統(tǒng)附件阻力導(dǎo)致的揚(yáng)程損失為ΔPH，這樣，船舶中某機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)有：

對(duì)于密度為ρ的流體介質(zhì)，Pe用系統(tǒng)中的流量Q和揚(yáng)程H表示為ρgQH；ΔPQ用系統(tǒng)中的泄漏量qd表示為ρgqdH；ΔPH用系統(tǒng)中的揚(yáng)程損失量hd表示為ρgQhd，g為重力加速度。

對(duì)于結(jié)構(gòu)型式確定的船舶系統(tǒng)，其工作時(shí)引起的輻射噪聲PW可以表示為[4]

式中μ為常數(shù)系數(shù)，A為與系統(tǒng)布置型式有關(guān)的常數(shù)。這樣，由式（1）和式（2）可知，對(duì)于船舶各功能系統(tǒng)而言，系統(tǒng)噪聲由系統(tǒng)的總功率和系統(tǒng)總體的布置型式確定。

系統(tǒng)總功率決定系統(tǒng)噪聲源的特性而系統(tǒng)總體布置決定系統(tǒng)噪聲傳遞的途徑以及對(duì)系統(tǒng)噪聲傳遞途徑的控制。

在系統(tǒng)噪聲源方面，主要是控制系統(tǒng)中泵源和系統(tǒng)介質(zhì)在管路中運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的二次噪聲[3]；在傳遞路徑方面，主要是控制介質(zhì)向船體的振動(dòng)傳遞或介質(zhì)直接向海水中的傳遞。對(duì)于總功率需求一定的船舶系統(tǒng)，為了有效控制噪聲源對(duì)系統(tǒng)聲學(xué)性能的影響，很大程度上在于根據(jù)船舶運(yùn)行狀態(tài)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)上；而系統(tǒng)噪聲的傳遞控制方面，則依賴于系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)形式、整體布置以及對(duì)系統(tǒng)各噪聲傳遞路徑的聲學(xué)平衡等技術(shù)措施上。因此，對(duì)于船舶機(jī)械系統(tǒng)而言，應(yīng)用系統(tǒng)工況調(diào)節(jié)方式、構(gòu)造型式、整體布置以及系統(tǒng)噪聲傳遞通道的量化平衡等方面的參數(shù)，能夠?qū)⑵渎晫W(xué)性能進(jìn)行全面的表征。

2 系統(tǒng)噪聲的影響因素分析

對(duì)船舶液體介質(zhì)系統(tǒng)，泵是系統(tǒng)中的主要?jiǎng)恿υO(shè)備，也是系統(tǒng)中的主要噪聲源，本文以船舶中應(yīng)用較多的離心泵為例，分析系統(tǒng)聲學(xué)性能的影響因素。

對(duì)于船舶中的各個(gè)功能系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)應(yīng)按照船舶總體和其他關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的需求，滿足以下3個(gè)方面的要求，即提供滿足一定功能要求的介質(zhì)，提供滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求的流量和揚(yáng)程（或稱壓力）。一定功能要求的介質(zhì)由系統(tǒng)中的各個(gè)功能性附件來(lái)實(shí)現(xiàn)，而系統(tǒng)運(yùn)行要求則由系統(tǒng)的泵和管路來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，系統(tǒng)中流量Q和揚(yáng)程H是系統(tǒng)的主要輸入?yún)?shù)。

對(duì)轉(zhuǎn)速n一定的離心泵，設(shè)備機(jī)腳上的振動(dòng)加速度可以表示為：

式中： FΦ(ω)為泵體上動(dòng)態(tài)力的有效值； |Z (ω)|為作用在泵體上機(jī)械阻抗的模數(shù)。根據(jù)式（3）以及試驗(yàn)臺(tái)架的測(cè)試情況，推導(dǎo)得到離心泵機(jī)腳振級(jí)Lq（fk）的估算公式為：

式中：Q和H為對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速n時(shí)的流量和揚(yáng)程；tu為泵內(nèi)流體通過(guò)葉輪的時(shí)間；Rmax為泵體內(nèi)脈沖力函數(shù)的幅值；mW為泵的比質(zhì)量；f0為設(shè)備機(jī)腳減振器的固有振動(dòng)頻率；fik為振動(dòng)幅值脈沖函數(shù)中心頻率fk對(duì)應(yīng)的第i個(gè)計(jì)算點(diǎn)。

同理，對(duì)于出口管道內(nèi)徑為D的泵，可以得到離心泵管內(nèi)聲壓Lp（fk）的估算公式為

對(duì)離心泵而言，在不同的轉(zhuǎn)速n1和n0下，其轉(zhuǎn)速比為k = n1/n0，這樣，泵機(jī)腳振級(jí)的變化量ΔLp可以表示為

式中，γ為通過(guò)泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)泵流量時(shí)的振級(jí)變化因子。

從式（4）～式（6）可以看出，當(dāng)滿足系統(tǒng)功能約束的泵確定后，Q、H和n三個(gè)參數(shù)直接決定了泵在對(duì)應(yīng)運(yùn)行工況下的聲學(xué)性能。

系統(tǒng)中附件工作的噪聲與其流體阻力有關(guān)，附件流體阻力Δf與流量Q的關(guān)系可以表示為

式中，ψ為附件的阻力系數(shù)。從式（7）可以看出，為了控制非調(diào)節(jié)用附件工作時(shí)引起的噪聲，需要控制附件的流阻系數(shù)和通過(guò)附件的流量。

對(duì)于船舶系統(tǒng)中應(yīng)用較多的調(diào)節(jié)閥門等附件，理論研究和試驗(yàn)表明，其聲學(xué)性能與閥門前后的壓力差，閥門所在位置的壓力、流量以及閥門是否空化有關(guān)，可以通過(guò)這幾個(gè)參數(shù)得到不同狀態(tài)下閥門的聲學(xué)性能估算公式。

從上面分析可以看出，在船舶系統(tǒng)運(yùn)行的諸多參數(shù)中，流量、壓力以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)是影響系統(tǒng)聲學(xué)性能的關(guān)鍵因素，對(duì)于附件而言，還要控制附件所在部位的該局部參數(shù)。

3 系統(tǒng)聲學(xué)性能影響因素分析

3.1 系統(tǒng)工況調(diào)節(jié)方式對(duì)聲學(xué)性能的影響

根據(jù)船舶系統(tǒng)管路的運(yùn)行特點(diǎn)，運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)方法可以概括為改變裝置特性曲線和改變泵的特性曲線2類。改變裝置特性曲線通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的改變，技術(shù)措施包括改變系統(tǒng)中管路和附件的流阻特性，改變管路的布置型式等；改變泵的特性曲線通過(guò)改變泵的運(yùn)行狀態(tài)和泵自身的設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，技術(shù)措施包括調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速，改變泵的葉型角等。

根據(jù)相似定律[8]，對(duì)同一臺(tái)離心水泵，當(dāng)轉(zhuǎn)速n從n0變化到n1時(shí)，其流量Q和揚(yáng)程H滿足

根據(jù)泵額定運(yùn)轉(zhuǎn)條件下流量和揚(yáng)程的關(guān)系，可以得到泵的流量-揚(yáng)程曲線為

同樣，對(duì)于在系統(tǒng)中運(yùn)行的泵，若管路需要的靜壓力參數(shù)Hst，則得到系統(tǒng)的裝置曲線為

式中，s為整個(gè)系統(tǒng)的流阻參數(shù)。

離心泵的運(yùn)行工況點(diǎn)是揚(yáng)程—流量特性曲線和裝置特性曲線的交點(diǎn)。為了使得泵在系統(tǒng)規(guī)定工況下具有較好的聲學(xué)性能，應(yīng)該使得流量、揚(yáng)程參數(shù)與系統(tǒng)在對(duì)應(yīng)工況下的相應(yīng)參數(shù)相適應(yīng)。

根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù)關(guān)系，對(duì)于船舶系統(tǒng)中的2種工況調(diào)節(jié)方式，其對(duì)應(yīng)的流量—揚(yáng)程曲線、流量—效率曲線和流量—聲學(xué)效果曲線如圖1所示。這樣，若系統(tǒng)的裝置曲線能夠使得泵的工作點(diǎn)在點(diǎn)A處，則泵的效率位于高點(diǎn)D，聲學(xué)性能曲線對(duì)應(yīng)最優(yōu)點(diǎn)C。

3.1.1 改變裝置特性曲線

圖 1 系統(tǒng)工況調(diào)節(jié)性能曲線Fig. 1 Performance curve of system working condition

改變裝置特性曲線的工況調(diào)節(jié)辦法可以分為通過(guò)系統(tǒng)附件的節(jié)流調(diào)節(jié)、通過(guò)增加系統(tǒng)管路的分流調(diào)節(jié)2種。對(duì)于節(jié)流調(diào)節(jié)，依據(jù)式（10）并結(jié)合圖1所示的曲線可以看出，系統(tǒng)工作點(diǎn)將穩(wěn)定在A1點(diǎn)，其噪聲量級(jí)呈增大趨勢(shì)。對(duì)這種調(diào)節(jié)方式還要注意附件聲學(xué)性能與所在位置運(yùn)行參數(shù)的關(guān)系，避免二次噪聲的產(chǎn)生。對(duì)于圖2中的分流調(diào)節(jié)方式，系統(tǒng)在揚(yáng)程需求不變的條件下，流量增大，使得系統(tǒng)的工作點(diǎn)重新穩(wěn)定在A點(diǎn)的右側(cè)，引起系統(tǒng)的噪聲量級(jí)增大。

圖 2 分流調(diào)節(jié)方式Fig. 2 Shunting adjustment mode

節(jié)流調(diào)節(jié)沒有增加系統(tǒng)附件的數(shù)量，但往往會(huì)引起二次噪聲，而分流調(diào)節(jié)增加了系統(tǒng)管路和附件的數(shù)量，也就增加了系統(tǒng)噪聲傳遞的通道及系統(tǒng)整體的規(guī)模，帶來(lái)了系統(tǒng)整體噪聲控制的難度。

3.1.2 改變泵的特性曲線

在船舶總體設(shè)計(jì)階段，專注的是對(duì)已有泵運(yùn)行參數(shù)的調(diào)節(jié)，如轉(zhuǎn)速、進(jìn)出口管徑等，而對(duì)泵設(shè)計(jì)參數(shù)的改變，如葉型角等參數(shù)，是設(shè)備級(jí)別的噪聲控制措施，本文不予討論。

當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，圖1中的系統(tǒng)工作點(diǎn)從A點(diǎn)轉(zhuǎn)移至A2點(diǎn)，由于系統(tǒng)的H，Q均減小，從式（6）可知，機(jī)械設(shè)備自身的噪聲量級(jí)降低，同時(shí)，系統(tǒng)管路中由于流量、壓力等參數(shù)也相應(yīng)下降，使得管路中的噪聲兩級(jí)也相應(yīng)下降。另外，從相同Q1點(diǎn)對(duì)應(yīng)的節(jié)流曲線和變速曲線也能看出，改變泵轉(zhuǎn)速能夠有效提高系統(tǒng)的聲學(xué)性能。

3.2 系統(tǒng)構(gòu)造型式對(duì)系統(tǒng)聲學(xué)性能的影響

系統(tǒng)構(gòu)造型式表征的是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，基于系統(tǒng)聲學(xué)目標(biāo)而開展的系統(tǒng)中多臺(tái)設(shè)備、多用戶總體分布形式的規(guī)劃。船舶系統(tǒng)按照功能的實(shí)現(xiàn)情況，其構(gòu)造型式大體可以分為總管式、總管-支管式以及分區(qū)布置等3類。對(duì)于圖3所示的試驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)閥門的開關(guān)組合，可以實(shí)現(xiàn)不同的構(gòu)造型式。

圖 3 系統(tǒng)不同構(gòu)造型式試驗(yàn)臺(tái)架Fig. 3 Test bench for system modeling

3.2.1 系統(tǒng)構(gòu)造型式帶來(lái)的系統(tǒng)聲學(xué)效果分析

在船舶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，為了適應(yīng)系統(tǒng)多工況變化的需要，往往會(huì)采用多臺(tái)泵組合工作的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。依據(jù)船舶設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，為了簡(jiǎn)化對(duì)構(gòu)造型式帶來(lái)系統(tǒng)聲學(xué)效果的分析，對(duì)于系統(tǒng)中的多臺(tái)泵，假定全部采用相同的泵。

對(duì)于船舶系統(tǒng)不同的構(gòu)造型式，其運(yùn)行時(shí)的功能曲線由多臺(tái)泵共同確定。因此，系統(tǒng)中泵的選擇要依據(jù)系統(tǒng)輸入、輸出的需求來(lái)確定。系統(tǒng)中所用泵的振動(dòng)噪聲可由本文給出的公式計(jì)算得到，對(duì)于系統(tǒng)中各關(guān)鍵點(diǎn)位的振動(dòng)噪聲，可以用管路振動(dòng)傳遞的方法計(jì)算得到[9]。

對(duì)于圖3所示的試驗(yàn)臺(tái)架，為了對(duì)系統(tǒng)中的2臺(tái)冷凝器提供滿足一定要求的冷卻水，通過(guò)關(guān)閉編號(hào)為②④和⑤的閥門，可以得到總管構(gòu)造型式（其他閥門打開，case 1），通過(guò)關(guān)閉閥門①④和⑥，可以得到分區(qū)的構(gòu)造型式（case 2），通過(guò)關(guān)閉②和⑤，可以得到總管-支管的構(gòu)造型式（case 3）。以上3種構(gòu)造型式分別運(yùn)行時(shí)，由試驗(yàn)臺(tái)架可以測(cè)試得到泵和管路的振動(dòng)數(shù)據(jù)，圖4是不同測(cè)量點(diǎn)位的管路上的振動(dòng)情況。

從圖4可以看出，系統(tǒng)不同方案，在系統(tǒng)上各點(diǎn)的振動(dòng)特性存在較大的差異。根據(jù)臺(tái)架測(cè)試得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用系統(tǒng)噪聲估算程序進(jìn)行系統(tǒng)聲學(xué)特性總體計(jì)算[6]，可以得知case 2是最優(yōu)的聲學(xué)設(shè)計(jì)方案。

圖 4 系統(tǒng)不同構(gòu)造型式管路上振動(dòng)測(cè)點(diǎn)情況Fig. 4 Vibration measurement points on pipes with different configuration models

根據(jù)泵振級(jí)與流量的關(guān)系曲線可知，距離工況點(diǎn)越遠(yuǎn)，單臺(tái)泵的振級(jí)越大，因此，為了確保系統(tǒng)中每臺(tái)泵工作時(shí)都具有較好的運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)中多泵構(gòu)造型式的確定，應(yīng)使得系統(tǒng)在全工況下具有較優(yōu)的聲學(xué)性能。

3.2.2 系統(tǒng)構(gòu)造型式的聲學(xué)評(píng)判方法

在系統(tǒng)總體方案基本確定的前提下，系統(tǒng)構(gòu)造型式對(duì)系統(tǒng)的聲學(xué)性能起決定性的作用，它直接影響著系統(tǒng)的運(yùn)行方式和調(diào)節(jié)方法。依據(jù)設(shè)備和系統(tǒng)附件聲學(xué)狀態(tài)的影響因素，系統(tǒng)構(gòu)造型式帶來(lái)的聲學(xué)性能可以從系統(tǒng)構(gòu)造型式對(duì)系統(tǒng)中主要設(shè)備低噪聲運(yùn)行工況點(diǎn)的貼合程度、系統(tǒng)工況調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)介質(zhì)運(yùn)行狀態(tài)及二次噪聲的影響、系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)的難易程度、以及系統(tǒng)運(yùn)行牽連管路、附件的規(guī)模等4個(gè)方面進(jìn)行評(píng)判。

3.3 系統(tǒng)整體布置對(duì)系統(tǒng)聲學(xué)性能的影響

系統(tǒng)不同的總體方案形成不同的系統(tǒng)布置，因此，分析系統(tǒng)整體布置對(duì)系統(tǒng)聲學(xué)性能的影響，是考察系統(tǒng)聲學(xué)設(shè)計(jì)有效性的主要方面之一。

3.3.1 整體布置的聲學(xué)效果分析

系統(tǒng)低噪聲設(shè)計(jì)不僅要解決系統(tǒng)自身噪聲源的問題、系統(tǒng)內(nèi)噪聲源的匹配問題，同時(shí)，還要為系統(tǒng)中設(shè)備、管路以及附件的噪聲控制創(chuàng)造條件。在系統(tǒng)初步方案設(shè)定中，應(yīng)對(duì)其總體布置的可實(shí)施性進(jìn)行考量，以期達(dá)到最佳的系統(tǒng)聲學(xué)效果。

從理論計(jì)算和船舶設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，在噪聲源一定的前提下，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行整體隔振是解決機(jī)械噪聲向船體直接傳播的有效措施。因此，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)避免與船舶體或艙壁的直接連接并為整體隔振的設(shè)計(jì)創(chuàng)造條件。

在系統(tǒng)整體的布置中，除了噪聲源設(shè)備、附件的布置應(yīng)使得噪聲源引起的各種振動(dòng)波在管路或管內(nèi)介質(zhì)的傳播中盡可能得到抑制外，系統(tǒng)管路的布置也應(yīng)作為一項(xiàng)非常重要的工作內(nèi)容，使得管路振動(dòng)傳遞通過(guò)阻抗的變化得到充分的抑制。

3.3.2 系統(tǒng)整體布置的聲學(xué)原則

為了充分利用系統(tǒng)整體布置來(lái)優(yōu)化的系統(tǒng)聲學(xué)性能，以船舶設(shè)備布置的一般原則為基礎(chǔ)，系統(tǒng)中主要機(jī)械設(shè)備、附件和管路的聲學(xué)布置應(yīng)遵循以下基本原則：

1）整體集中原則。為了給隔振裝置的設(shè)計(jì)帶來(lái)便利，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能使得系統(tǒng)中的設(shè)備、附件以及主要管路的布置位置相對(duì)集中。

2）噪聲源獨(dú)立原則。在系統(tǒng)管路的布置中，應(yīng)盡量使得系統(tǒng)中的噪聲源（包括工作時(shí)產(chǎn)生噪聲的系統(tǒng)附件）之間相互“獨(dú)立”，減少與其相關(guān)聯(lián)的管路和設(shè)備，避免系統(tǒng)中二次噪聲的產(chǎn)生，同時(shí)也為在噪聲源前后施加主、被動(dòng)式的隔振創(chuàng)造條件，并為噪聲源自身內(nèi)部的流場(chǎng)優(yōu)化及減小其前后的液力損失創(chuàng)造條件。

當(dāng)系統(tǒng)噪聲源特性已經(jīng)明確，或者能夠充分估算得到噪聲源的聲學(xué)特性時(shí)，應(yīng)根據(jù)噪聲源之間聲波干涉理論，合理設(shè)置噪聲源之間的距離，使得噪聲源之間互相抑制。

3）分區(qū)集中原則。當(dāng)總體某些功能或布置需求需要將系統(tǒng)分割布置在幾個(gè)不同的區(qū)域時(shí)，那每個(gè)局部區(qū)域也應(yīng)按照“整體集中原則”和“噪聲源獨(dú)立原則”進(jìn)行布置，在各個(gè)分區(qū)之間，應(yīng)盡可能減少它們通過(guò)管路的連接通道及連接管路與艙壁或耐壓體的連接通道。

4）設(shè)備就近布置原則。設(shè)備就近原則要求系統(tǒng)中的噪聲源設(shè)備布置時(shí)應(yīng)盡可能與總體主要功能單元模塊靠近，以減少系統(tǒng)噪聲的傳遞路徑，同時(shí)也為整體隔振的實(shí)施提供便利。

3.4 系統(tǒng)噪聲傳遞通道量化平衡的需求

對(duì)于船舶系統(tǒng)而言，系統(tǒng)聲學(xué)設(shè)計(jì)的目標(biāo)，就是要系統(tǒng)在滿足各方面需求的前提下，使得其運(yùn)行時(shí)的聲學(xué)性能最優(yōu)。系統(tǒng)噪聲通過(guò)設(shè)備機(jī)腳、管路支撐，管路內(nèi)的介質(zhì)以及系統(tǒng)空氣噪聲等4個(gè)途徑向外傳遞。系統(tǒng)噪聲傳遞通道的量化平衡，也就是使得系統(tǒng)在噪聲傳遞的通道上，達(dá)到綜合平衡。

假設(shè)以上4個(gè)傳遞通道引起船舶體振動(dòng)的噪聲級(jí)用P1～P4表示，從實(shí)船測(cè)試情況來(lái)看，空氣噪聲對(duì)船舶的乘坐舒適性帶來(lái)影響，而對(duì)船體輻射噪聲影響很小，在考慮船舶對(duì)海洋的環(huán)境影響時(shí)，可以將其忽略。

對(duì)于除空氣噪聲外的其他3個(gè)傳遞路徑，假設(shè)P1是最大項(xiàng)，P3是最小項(xiàng)，P1與其他2項(xiàng)的差值分別為a1、a2。這樣，對(duì)船舶總體聲學(xué)性能而言，當(dāng)a1=P1–P2＞6時(shí)，P2對(duì)系統(tǒng)的影響可以忽略。也就是說(shuō)，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，各傳遞通道的聲學(xué)量值應(yīng)盡量控制在6 dB以內(nèi)，否則，系統(tǒng)的聲學(xué)性能由最大傳遞通道確定，那么系統(tǒng)聲學(xué)設(shè)計(jì)的任務(wù)之一是要釋放這條傳遞通道產(chǎn)生的聲學(xué)“亮點(diǎn)”。

從我國(guó)船舶的測(cè)試和分析結(jié)果來(lái)看，對(duì)系統(tǒng)中有管道通海的系統(tǒng)而言，通?？趥鬟f通道往往是最大的噪聲傳遞通道，其輻射的水下噪聲主要由通海設(shè)備管口聲壓級(jí)決定，在系統(tǒng)聲學(xué)設(shè)計(jì)中，應(yīng)重點(diǎn)控制通海管內(nèi)流體傳遞通道的影響。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文從船舶系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)出發(fā)，利用船舶機(jī)械系統(tǒng)總功率與系統(tǒng)輻射噪聲的關(guān)系，分析得到了影響船舶系統(tǒng)聲學(xué)性能的關(guān)鍵因素：流量、壓力、設(shè)備狀態(tài)，以及附件所在部位的狀態(tài)。確定了船舶系統(tǒng)聲學(xué)性能4個(gè)方面的表征參數(shù)：系統(tǒng)工況調(diào)節(jié)方式、構(gòu)造型式、整體布置以及系統(tǒng)噪聲傳遞通道的量化平衡等。通過(guò)分別對(duì)這4個(gè)方面帶來(lái)的船舶系統(tǒng)聲學(xué)性能影響因素的分析，給出了它們?cè)诖跋到y(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的指導(dǎo)原則。