豪華客滾船噪聲控制淺談

徐佳 廈門(mén)船舶重工股份有限公司

隨著MSC.337(91)決議通過(guò)的《船上噪聲等級(jí)規(guī)則》的強(qiáng)制性適用，以及各船級(jí)社舒適度符號(hào)的普及，噪聲控制已成為船舶設(shè)計(jì)和建造中越來(lái)越具有挑戰(zhàn)性的難題。常見(jiàn)的噪聲控制方法是進(jìn)行噪聲分析，通過(guò)設(shè)備選型，增加降噪措施等規(guī)避存在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，同時(shí)在建造過(guò)程中，通過(guò)避免鋼結(jié)構(gòu)直接接觸來(lái)減少結(jié)構(gòu)聲的傳遞，以控制受音端的噪聲水平。

本文根據(jù)一型豪華客滾船的噪聲控制（以下簡(jiǎn)稱(chēng)‘本船’）實(shí)例，結(jié)合法規(guī)的要求，介紹船舶設(shè)計(jì)中的噪聲分析工況和建造過(guò)程中的噪聲控制方法，旨在為業(yè)界內(nèi)客船的噪聲控制提供一些合理化建議。

1.螺旋槳

螺旋槳產(chǎn)生的噪聲主要來(lái)自于表面力作用于船體板上的速度級(jí)，本船使用吊艙式螺旋槳的電力推進(jìn)系統(tǒng)，表面壓力計(jì)算最大值約為1.6kPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于挪威船級(jí)社的建議衡準(zhǔn)數(shù)8kPa，參考位置假定在位于螺旋槳上方?jīng)]有任何降噪措施的甲板上，在85%MCR和100%MCR工況下，參考位置的噪聲計(jì)算值分別為55.1分貝和58分貝。

根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，常規(guī)軸系推進(jìn)的豪華郵輪在70%～100%MCR下的噪聲值約為59～67 分貝，吊艙式螺旋槳推進(jìn)的豪華郵輪在70%～100%MCR下的噪聲值約為60-64分貝，見(jiàn)圖1。本船的螺旋槳噪聲值55～58分貝明顯低于類(lèi)似船型數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)測(cè)值60～64分貝，主要原因是本船無(wú)空泡螺旋槳的船體外板距離螺旋槳的距離遠(yuǎn)，其引起的表面力明顯降低。

圖1 多型豪華游輪實(shí)測(cè)的螺旋槳噪聲水平

2.噪聲分析

噪聲分析常用的方法是統(tǒng)計(jì)能量分析法（SEA method），計(jì)算公式參考美國(guó)船級(jí)社指南，這里不再贅述。

2.1 設(shè)計(jì)輸入

（1）功率：MSC.337(91)中要求測(cè)量時(shí)的功率點(diǎn)不小于80%MCR，一般設(shè)計(jì)輸入取80%MCR或取經(jīng)濟(jì)航速下的功率點(diǎn)。

（2）螺旋槳：噪聲值輸入應(yīng)采用螺旋槳分析結(jié)果。

（3）主機(jī)：對(duì)應(yīng)分析功率點(diǎn)下的噪聲值，一般由主機(jī)廠家測(cè)量并提供。

（4）通風(fēng)、空調(diào)：航行中設(shè)計(jì)工況下的通風(fēng)、空調(diào)的噪聲值，由制造廠家提供，以客滾船為例，貨艙風(fēng)機(jī)應(yīng)采用半速運(yùn)行下的噪聲值，而機(jī)艙風(fēng)機(jī)采用全速運(yùn)行下的噪聲值。

（5）消音器：消聲量數(shù)據(jù)，由消音器廠家提供。

（6）減搖裝置：考慮到乘客的舒適度，客船常常配有減搖裝置，例如減搖鰭，原則上應(yīng)考慮此裝置處于連續(xù)工作狀態(tài)，但通常情況下，減搖裝置遠(yuǎn)離生活區(qū)，噪聲影響較小。

（7）用于噪聲建模的結(jié)構(gòu)圖、各區(qū)域地板類(lèi)型、敷料類(lèi)型和絕緣布置圖等。

2.2 修改措施

本船噪聲分析預(yù)報(bào)值與法規(guī)要求值對(duì)比，部分區(qū)域噪聲值超標(biāo)需進(jìn)行修改，修改措施如下：

（1）公共處所或艙室大面積噪聲超標(biāo)，增加阻尼層或浮動(dòng)地板。

（2）鄰近噪聲源的艙室噪聲超標(biāo)，增大壁板與鋼艙壁的間隙，填充隔聲絕緣，并在朝向噪聲源的艙壁上使用阻尼層，例如機(jī)艙棚和風(fēng)機(jī)室附近的艙室。

（3）噪聲源來(lái)自于機(jī)艙風(fēng)機(jī)的室外活動(dòng)區(qū)域噪聲超標(biāo)，機(jī)艙風(fēng)機(jī)額外增加消音器，風(fēng)機(jī)室內(nèi)部設(shè)計(jì)隔聲墻，圍壁增加隔聲絕緣。

（4）對(duì)于噪聲源來(lái)自艙室內(nèi)部的處所，進(jìn)行設(shè)備選型以控制內(nèi)部噪聲，例如廚房選用低噪聲的集氣罩，駕駛室選用低噪聲的航行操控設(shè)備。

（5）對(duì)于公共處所下方存在隔聲值超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)的艙室，在甲板下增加隔聲絕緣，并在絕緣反面緊貼絕緣覆蓋一層白鐵皮。

3.節(jié)點(diǎn)要求與原則

雖然噪聲分析可以預(yù)報(bào)整船的噪聲情況，但在設(shè)計(jì)中通常不會(huì)模擬各個(gè)位置實(shí)際的設(shè)備、管路的安裝節(jié)點(diǎn)，噪聲分析的前提是建造過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的節(jié)點(diǎn)形式，所以船廠作為建造方，需要清晰掌握噪聲控制的節(jié)點(diǎn)要求與原則。

3.1 機(jī)械處所

（1）主機(jī)。主機(jī)基座的剛度要足夠強(qiáng)，主機(jī)底部要彈性支撐且其剛度要適用于主機(jī)，與主機(jī)相連的舾裝件和管路要使用柔性的，避免與鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生聲回路。

（2）機(jī)艙棚與主機(jī)排氣系統(tǒng)。排氣管的彈性支撐件要適用于激勵(lì)源和排氣管本身的重量，彈性支撐要連接到周?chē)摫诘膹?qiáng)構(gòu)件上，并且要避免懸掛系統(tǒng)的應(yīng)力引起結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生彎矩。

機(jī)艙棚艙壁與周?chē)撌摇⒐矃^(qū)域的壁板要留有一定間隙，其中填充一半厚度左右的巖棉，另一半形成氣隙，增大不同介質(zhì)間的噪聲傳遞損失。同時(shí)，壁板與艙壁之間不能有直接的鋼性接觸，避免結(jié)構(gòu)聲的直接傳遞。

（3）風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)室周?chē)呐撌一蚬矃^(qū)域，壁板與風(fēng)機(jī)室艙壁要留有一定間隙，壁板和天花板本身不能與風(fēng)機(jī)室艙壁和結(jié)構(gòu)風(fēng)道有鋼性接觸，風(fēng)機(jī)本身需要彈性支撐和鋼性基座以吸收激振力。

（4）其他。船舶上存在各種各樣的小型噪聲源，例如小艙室風(fēng)機(jī)、液壓設(shè)備、泵等，這些噪聲源在其運(yùn)行的短時(shí)間內(nèi)會(huì)引起噪聲水平的增加，雖然這些小型的噪聲源設(shè)備在測(cè)試時(shí)不要求全部開(kāi)啟，但在后續(xù)的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，這部分有害噪聲會(huì)影響到乘客的舒適性，為了盡量減少這部分噪聲，靠近居住區(qū)域的液壓系統(tǒng)和泵要彈性支撐到鋼性底座上，且不能與朝向居住區(qū)域的艙壁或甲板有鋼性連接，其管路穿艙時(shí)需要使用彈性管套。對(duì)于泵本身來(lái)說(shuō)，除了彈性支撐的要求外，還要注意避免這些泵的空轉(zhuǎn)，同時(shí)泵的進(jìn)出口處管路不能出現(xiàn)急劇的轉(zhuǎn)彎，以使管路內(nèi)液體處于相對(duì)良好的流動(dòng)狀態(tài)。

3.2 居住處所

（1）浮動(dòng)艙室系統(tǒng)。使用浮動(dòng)地板的艙室，壁板和隔斷墻不能與鋼結(jié)構(gòu)艙壁有鋼性接觸，天花板與上層甲板如有連接，需使用彈性支撐，浮動(dòng)地板的頂層與鋼艙壁的連接處使用彈性材料阻斷，可有效降低結(jié)構(gòu)聲的傳遞與輻射。本船的艙室天花板由墻壁板獨(dú)立支撐，與上層甲板無(wú)連接，浮動(dòng)地板與鋼艙壁之間用膠填充，以降低結(jié)構(gòu)聲傳遞和聲輻射。

（2）浮動(dòng)地板的選用。浮動(dòng)地板的降噪效果除了取決于上述安裝節(jié)點(diǎn)外，組成成分也十分重要。

浮動(dòng)地板內(nèi)的巖棉需要使用盡量厚的、剛度較低的，一般推薦的巖棉厚度不小于30mm，最大不超過(guò)80mm，因?yàn)槌^(guò)80mm部分效果提升很小可以忽略；避免使用橫切結(jié)構(gòu)的巖棉片，這會(huì)導(dǎo)致其剛度提高3到4倍。浮動(dòng)地板頂部結(jié)構(gòu)要選用相對(duì)較重，抗彎剛度較低的材料，使用2～5mm厚的薄鋼板最為有效，也可考慮使用水泥、混凝土。

（3）阻尼層。彈性阻尼層通過(guò)把結(jié)構(gòu)聲或振動(dòng)級(jí)的能量吸收轉(zhuǎn)化為阻尼層內(nèi)部的熱能以達(dá)到降低噪聲的目的，降噪值在2到6分貝左右。阻尼層一般1到2mm厚，上方使用薄鋼板或者12～20mm厚的乳膠水泥校平作為約束層。

4.結(jié)語(yǔ)

吊艙式螺旋槳的推進(jìn)形式一般比軸系推進(jìn)形式產(chǎn)生的噪聲值低；建造上要遵循噪聲控制節(jié)點(diǎn)原則，特別應(yīng)規(guī)避鋼對(duì)鋼直接接觸導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)聲傳遞。

豪華客滾船的噪聲控制要依靠噪聲分析，也依賴(lài)于船廠對(duì)建造節(jié)點(diǎn)的管控，任何環(huán)節(jié)的疏忽帶來(lái)的后期修改，無(wú)論在成本上還是修改難度上，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于建造初期，船廠在建造前期應(yīng)對(duì)此給予足夠的重視，也希望本文能對(duì)業(yè)界內(nèi)類(lèi)似船型的噪聲控制起到一定的借鑒作用。