船舶噪聲防護技術及其應用價值探析

張堂德　葉蘭

摘 要：作為海上重要的交通運輸工具，船舶不僅需要確保可靠性高和速度快，而且需要為人們提供一個安靜舒適的生活工作環境，因此對船舶噪聲防護技術提出更高的要求，使得船員遠離噪聲的干擾。文章分析動力裝置噪聲、水動力噪聲、螺旋槳噪聲等噪聲源，其中動力裝置噪聲是船舶噪聲級最高的噪聲源，從結構噪聲、空氣噪聲兩個方面剖析船舶噪聲的傳播途徑，最后探究船舶噪聲防護技術的應用價值。

關鍵詞：船舶噪聲防護技術；噪聲的來源；傳播途徑；應用

1 概述

目前，噪聲污染已經成為全球三大主要的污染之一，已經受到全球各國的關注。而船舶的噪聲涉及人員健康和航運安全問題，具有導致事故發生的風險。為此國際海事組織（IMO）第91屆海安會（MSC91）通過了第338號關于SOLAS修正案的決議，自2014年7月1日起生效，新增了SOLAS II-1/3-12條，要求船舶構造應符合MSC.337（91）決議通過的《船上噪聲等級規則》，以保護人員免受噪聲的傷害。基于此背景，探究船舶噪聲的防護技術具有十分重要的意義，設計船舶時應當考慮噪聲的防護，對于已經建造的船舶，倘若尚未符合標準，應當進行必要的噪聲控制。為此，文章基于分析船舶噪聲來源以及船舶途徑，分析當前國內船舶噪聲防護技術存在的問題，探究船舶噪聲防護技術的應用價值。

2 船舶噪聲概述

2.1 船舶噪聲的來源

船舶噪聲指的是船上的推進系統、機械噪聲和通風系統，例如螺旋槳、柴油機、壓縮機、泵組、空調裝置等在運轉過程中由于撞擊、振動等原因產生干擾船員生活和工作的聲音，直接影響到船舶的安全行駛，比如駕駛室的噪聲太高直接干擾指揮。其中三個重要的船舶噪聲來源是螺旋槳、輔機以及主機。依據噪聲產生的地點不同，船舶噪聲可以劃分為螺旋槳噪聲、結構激振噪聲、動力裝置噪聲等[1]。

（1）動力裝置噪聲。該類型噪聲是船舶噪聲級最高的噪聲源，其噪聲級別高低決定柴油船舶噪聲強弱，含有齒輪箱、主機、排氣管等裝置發出的噪聲，主要包括由主機進氣流動產生的噪聲、柴油機的燃燒噪聲、來自增壓器氣流的噪聲、排氣噪聲、金屬撞擊和摩擦噪聲等噪聲，不但包含空氣動力產生的噪聲，而且含有金屬撞擊和摩擦產生的噪聲。（2）螺旋槳噪聲。螺旋槳噪聲大部分是空化噪聲與旋轉噪聲，噪聲級比主輔機噪聲級低，主要影響尾部艙室。依據性質不同，螺旋槳噪聲能夠劃分為兩類：一是“空泡”造成的振動引起的高頻噪聲；二是低頻噪聲，水流撞擊尾柱或者在流體與槳葉的相互影響的效應而產生的。（3）輔助機械的噪聲。通常情況下，船舶的輔助機械的功率相對小，因此噪聲級較低。輔助機械含有油泵、鍋爐、水泵等各種機械；甲板機械包括挖泥機、裝卸貨物裝置等。在燃燒室周圍，鍋爐噪聲相對比較明顯，人工通風時明顯的噪聲源是空調機。液壓系統的噪聲主要來源氣穴聲、脈動等。然而，倘若風機與泵等裝置安裝在居住艙室周圍或者駕駛室附近卻不實施防噪，也極易產生嚴重的噪聲污染。（4）水動力噪聲。快速水流不均勻影響船舶，引起船體的振動，同時這種振動向水、空氣等附近媒質傳播，這是引起水動力噪聲的主要原因。

2.2 船舶噪聲的傳播途徑

船舶噪聲主要有兩種船舶途徑：結構噪聲傳播與空氣噪聲傳播[2]。一是空氣噪聲傳播。該種傳播方式指的是一個噪聲源能夠引起空氣振動，經過天花板、甲板、窗戶、網孔等方式傳播。二是結構噪聲傳播。該種傳播方式指的是噪聲源處引起的振動，通過結構噪聲方式傳播。通常情況下，小型船舶主要的噪聲源是空氣噪聲，大型傳播是螺旋槳與機艙設備造成的結構噪聲。

3 現階段船舶噪聲防護技術存在的問題

3.1 船舶噪聲防護意識缺乏

造成國內船舶噪聲防護技術的重要原因是意識缺乏。在船舶的現實設計中，大型船舶在設計結構、選擇設備等方面都比較合理，然而小型船舶當前側重考慮節約成本。從船舶聲學設計來看，設計工作者往往在完成船舶設計后，在內部裝飾環節才考慮噪聲防護，常常通過隔聲與吸聲來解決，欠缺考慮聲學設計。

3.2 船舶噪聲防護技術落后以及評估手段欠缺

船舶噪聲防護技術關系到隔音材料的選擇、設備的選型、總體布局等許多方面。然而，由于防護技術落后，加之意識欠缺，設計人員往往依靠設備的輔助專業，從而船舶噪聲并沒有得到有效的防護，國內的船舶噪聲防護技術尚未得到顯著提高。此外，國內目前缺乏聲學設計評估手段，沒有對噪聲防護進行制造、設計等進行完整性分析研究，主要的原因包括：聲學設計理念欠缺；聲學設計手段欠缺。

4 船舶噪聲防護技術應用

船舶噪聲防護技術主要從三個方面著手：一是控制聲源；二是控制噪聲傳播途徑；三是受者保護。

4.1 控制噪聲源

控制噪聲源是進行防護的最徹底與最有效的方式，（1）選擇噪聲級較低的螺旋槳、主機與輔機（見圖1），同時對其進行合理布置，從而降低噪聲源的強度。目前大多數船舶的原動機是柴油機，倘若安裝消音設備在排氣通道，那么大幅度降低排氣產生的噪聲，此外，還可以設計無泡螺旋槳、螺旋槳外安裝導流管、彈性安裝側推槳和管隧等。（2）隔離聲源的振動部分。通過對艙室進行合理布置，將聲源隔離，讓噪聲傳播到船員居住和工作艙室的噪音相對減弱，比如采用阻尼材料或者破壞共振等[3]。

4.2 控制噪聲的傳播途徑

控制噪聲的傳播途徑是最普遍的防護技術，一般情況下，處理空氣噪聲使用吸聲、隔聲以及消聲等方式，而結構噪聲使用隔振、減振等方式。（1）吸聲：吸聲指的是通過吸聲結構與吸聲材料將艙室噪聲降低，吸聲材料可以劃分為顆粒型、纖維型與泡沫型，常見的吸聲材料有甘蔗纖維、吸聲磚、玻璃纖維、毛氈等。（2）隔聲處理：采用門窗、壁板等方式把接受者和噪聲源分離，阻礙噪聲傳播，此種防護措施稱作隔聲。（3）消聲器處理：消聲器大部分安裝在氣流經過的通道或者進、排氣口，是應用較廣泛的一種噪聲控制方法，例如安裝消聲器在機艙供風機處、安裝消聲器在廚房抽風道上（見圖2）。依據工作原理不同，消聲器可以劃分為兩種：反作用式消聲器、吸收式消聲器。

4.3 受者保護

受者保護也是進行船舶噪聲控制的重要措施。倘若處于設備較多而船員較稀少的艙室中，例如機艙，控制機械噪聲是不切實際的，對接受噪聲者進行保護顯得更為重要。特別是當前，控制大型主機噪聲的技術還沒有完善，應當對噪聲接受者進行保護，例如船員能夠給耳朵帶上防噪聲頭盔、耳塞以及在隔聲效果較好的艙室里面工作，從而降低船舶噪聲對其污染，為船員提供一個良好的工作環境以及舒適的生活環境。

5 結束語

對于控制船舶噪聲，防護技術應當從噪聲的產生原理進行研究，在船舶設計階段就要將船舶噪音控制充分考慮進去，采用更低噪聲的設備，盡量避免船體結構共振等，這是最根本和最有效的手段[4]。然而，在現實的船舶行駛過程中，有的船舶噪聲是無法避免的，例如主輔機的排氣管噪聲、發電柴油機的噪聲等。這些噪聲只能采取受者保護與處理噪聲傳播途徑兩種方式控制，船舶設計者應充分利用隔聲、消聲等新工藝新材料對噪聲超標的艙室進行相應防護，全面滿足MSC.337（91）《船上噪聲等級規則》，為船員提供舒適的工作生活環境。

參考文獻

[1]周飛云.噪聲發電在船舶機艙中的應用[J].船電技術，2012，8（7）：74-75.

[2]郝鴻雁，束建芳.大型船舶的噪聲測量及其控制方法[J].船舶工程，2012，27（32）：185.

[3]邱盛興.船舶噪聲防護技術未來發展趨勢分析研究[J].造船技術，2013，18（7）：74-75.

[4]王榮杰，周海峰，詹宜巨.船舶噪聲的自適應分離技術[J].中國航海，2011，27（32）：185.