4 350標(biāo)準(zhǔn)箱集裝箱船局部噪聲控制初探

吳 忠

（泰州口岸船舶有限公司 泰州225321）

4 350標(biāo)準(zhǔn)箱集裝箱船局部噪聲控制初探

吳 忠

（泰州口岸船舶有限公司 泰州225321）

船舶噪聲不僅影響船員的身體健康，而且影響船舶性能。國際海事組織發(fā)布《船上噪聲等級規(guī)則》，該規(guī)則對船舶噪聲提出更高、更嚴(yán)的要求。本文以4 350標(biāo)準(zhǔn)箱高速集裝箱船為研究對象，對不符合噪聲要求的區(qū)域提出改進(jìn)措施，通過實(shí)船測量驗證該船噪聲等級已符合新規(guī)范要求。其改進(jìn)措施可供其他船舶參考。

集裝箱船；控制措施；噪聲標(biāo)準(zhǔn)；噪聲預(yù)測

引 言

船舶噪聲危害甚大，不僅會對船舶性能產(chǎn)生不良影響，甚至?xí)绊懘瑔T的身心健康。因此，國際海事組織（IMO）海上委員會（MSC）在2014年7月1日強(qiáng)制生效《船上噪聲等級規(guī)則》中，對船舶各個不同區(qū)域的噪聲提出了更加嚴(yán)格的要求，主要集中體現(xiàn)在船員的工作和生活場所［1］。船廠在船舶設(shè)計和建造時，采用多種方法來減少船舶的噪聲影響。本文以4 350 標(biāo)準(zhǔn)箱集裝箱船為例，根據(jù)經(jīng)驗和相關(guān)軟件計算其噪聲的理論值，對不符合要求的區(qū)域進(jìn)行局部優(yōu)化，通過船舶實(shí)際試航時的噪聲測量值來檢驗其優(yōu)化措施的有效性。

1 船舶概述

根據(jù)4 350 標(biāo)準(zhǔn)箱集裝箱船的總布置圖可知其主要參數(shù)：總長228 m、型寬37.30 m、型深19.50 m、設(shè)計吃水11.50 m、設(shè)計航速20.2 kn，入GL船級社，上建區(qū)域共9層甲板室，如下頁圖1所示。主機(jī)類型為MAN B&W 7G70ME-B9.2TII，設(shè)計功率為25 480 kW×83 r/min（MCR），主機(jī)安裝在FR49-FR60之間。發(fā)電機(jī)類型為9H21/32，數(shù)量2臺，功率1 980 kW×900 r/min（MCR），安裝在機(jī)艙下平臺FR43-FR51肋位之間，主發(fā)類型是8H21/32，功率為1 760 kW×900 r/min（MCR），安裝在機(jī)艙下平臺FR58-FR66之間。槳葉的直徑為8.2 m，槳葉數(shù)量為5片，在主機(jī)功率25 480 kW下，轉(zhuǎn)速為83 r/min，槳安裝在FR7處。

2 噪聲理論計算與分析

2.1 船舶噪聲

船上各個噪聲源產(chǎn)生的空氣噪聲和結(jié)構(gòu)噪聲決定船舶噪聲的聲級。結(jié)構(gòu)噪聲是指振源頻率在20～16 000 Hz范圍內(nèi)的振動，通過鋼結(jié)構(gòu)傳播到船上各個處所，比如地板、艙壁、裝潢板、天花板和窗戶等，進(jìn)而輻射能被人耳所聽見的噪聲［2］。結(jié)構(gòu)噪聲的傳播介質(zhì)是船體鋼結(jié)構(gòu)，空氣噪聲的傳播介質(zhì)是空氣。

噪聲評估是基于經(jīng)驗和統(tǒng)計學(xué)的方法，根據(jù)已建成的相似船舶經(jīng)驗數(shù)據(jù)，把甲板層數(shù)與主要聲源的距離作為最重要參數(shù)，評估分析結(jié)果將以統(tǒng)計平均值的方法表示［3］。

2.2 計算基本假設(shè)

船舶噪聲級評估基礎(chǔ)為：主要噪聲源、船舶設(shè)計和營運(yùn)條件的假定［4］。因此，評估值的準(zhǔn)確程度將極大地依賴這些假定條件的準(zhǔn)確性，主要假設(shè)如下：

（1）主機(jī)剛性安裝在基座上，給出振源強(qiáng)度（基座上的振動速度）的平均量級。

（2）發(fā)電機(jī)通過隔振器彈性安裝。

（3）排氣管系被彈性安裝固定。

（4）所有機(jī)器應(yīng)當(dāng)正確安裝、平穩(wěn)運(yùn)營，符合廠家提供的安裝運(yùn)營的正常標(biāo)準(zhǔn)。

（5）螺旋槳僅產(chǎn)生中等級別的振動，即螺旋槳產(chǎn)生的振動在正常范圍以內(nèi)。

（6）低頻振動產(chǎn)生的次要噪聲，例如裝潢板、門、家具、燈具緊固件等產(chǎn)生的咔嗒聲等，在評估時不會被考慮進(jìn)去。

（7）不考慮外部聲源比如風(fēng)、浪等產(chǎn)生的噪聲。

（8）不考慮空壓機(jī)、泵等產(chǎn)生的噪聲。

2.3 預(yù)報計算結(jié)果

噪聲級評估時的船上運(yùn)行狀態(tài)為：主機(jī)和螺旋槳在MCR工況下運(yùn)行，柴油發(fā)電機(jī)僅有一臺在運(yùn)行。根據(jù)設(shè)計單位提供的噪聲預(yù)報，結(jié)果如表1所示。

表1 噪聲預(yù)報結(jié)果

計算預(yù)報結(jié)果顯示4 350標(biāo)準(zhǔn)箱集裝箱船上甲板辦公室、A甲板餐廳、B甲板醫(yī)療室、C甲板船員房間噪聲超標(biāo)。

3 改進(jìn)措施

為改善4 350標(biāo)準(zhǔn)箱集裝箱船艙室噪聲超標(biāo)問題，使其滿足新生效的《船上噪聲等級規(guī)則》，根據(jù)噪聲預(yù)報并結(jié)合本船的實(shí)際布置情況，對預(yù)報噪聲超標(biāo)的艙室提出以下改進(jìn)措施［5］。

3.1 上甲板辦公室改善措施

辦公室噪聲預(yù)報值為59～62 dB，超標(biāo)2 dB，主要原因是辦公室艙壁與機(jī)艙圍壁相連。改善措施為：

（2）將甲板辦公室的圍壁上絕緣材料厚度由250 mm提高到400 mm；同時將辦公室圍壁改成吸音板。

3.2 A甲板改善措施

餐廳噪聲預(yù)報值為59～62 dB，超標(biāo)2 dB，主要原因是餐廳受到機(jī)艙風(fēng)機(jī)的影響，如圖2所示。

改進(jìn)措施如下：

（1）風(fēng)機(jī)室圍壁涂抹IPN阻尼涂料。IPN阻尼涂料由2 mm厚阻尼層和10 mm厚約束層組成，IPN阻尼涂料是以聚醚氨酯/環(huán)氧樹脂互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)（IPN）為阻尼層，以無溶劑環(huán)氧樹脂固化體系為約束層的復(fù)合型高性能阻尼涂料。

（2）風(fēng)機(jī)安裝改成彈性安裝，同時加厚橡膠墊片。

（3）風(fēng)機(jī)外圍包絕緣材料。此方法可以降低風(fēng)機(jī)噪聲約10 dB（實(shí)驗室數(shù)據(jù)）。

（4）風(fēng)機(jī)室百葉窗擴(kuò)大，以改善進(jìn)流面積，減少風(fēng)噪。

我認(rèn)識一位路友（每天一起坐同一次公交的人），她每次上車后，盡量往車子最后面的角落里站，扶著椅子把手，微閉雙眼，聆聽公交車上各種各樣的聲音。她從這些聲音里，學(xué)到了多道美食的做法，學(xué)會了不少理財知識，看淡了婆媳矛盾，掌握了一些生活小竅門，還為她老公成功盤下了一家相當(dāng)不錯的建材店，現(xiàn)在生意興隆，只是因為坐在她身邊的一位老人給朋友打電話時說由于身體不好想把多年經(jīng)營的店轉(zhuǎn)出去，而她老公此時正好賦閑在家，于是她激動地抓住了這個機(jī)會。

（5）餐廳玻璃改成厚度為58 mm的中空雙層隔音玻璃。

（6）適當(dāng)增加風(fēng)機(jī)機(jī)座的尺寸和剛性，可有效降低機(jī)座的振動幅度。

3.3 B甲板改進(jìn)措施

醫(yī)療室噪聲預(yù)報值為57～59 dB，超標(biāo)4 dB，主要原因是醫(yī)療室受到機(jī)艙風(fēng)機(jī)噪聲的影響。考慮到已對風(fēng)機(jī)采取了3.2節(jié)所述措施，因此對醫(yī)療室采取以下改進(jìn)措施：

（1）窗戶玻璃改成厚度為58 mm的中空雙層隔音玻璃。

（2）艙室門采用高性能隔音門。

（3）對醫(yī)療室的地面采用有明顯減振、降噪效果的浮動地板敷料，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

浮動地板敷料的降噪原理主要是考慮到噪聲是通過固體結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳播的，房間的噪聲主要來自于大面積板的振動，特別在其共振時更為嚴(yán)重。為控制這種大面積板的振動，可以在薄的鋼板上緊緊貼上或噴涂一層內(nèi)摩擦阻力大的粘彈性高阻尼材料（以粘彈性高分子涂料配制成的阻尼漿稱為減振阻尼），這是噪聲與振動控制的重要手段之一。

3.4 C甲板改進(jìn)措施

船員房間預(yù)報值為54～56 dB，超標(biāo)1 dB，主要原因是船員房間離空調(diào)機(jī)間太近。改進(jìn)措施如下：

（1）將空調(diào)機(jī)間的門向船中移動1 430 mm。

（2）船員房間的門向舷邊適當(dāng)移動。

（3）將空調(diào)機(jī)室的前壁增加隔音絕緣。

4 實(shí)船噪聲測量

實(shí)船測量結(jié)果如表2所示。

表2 實(shí)船噪聲測試結(jié)果

實(shí)船噪聲測量時應(yīng)選用經(jīng)計量部門認(rèn)可的噪聲儀，在艙室內(nèi)測量時噪聲儀應(yīng)在距地板1.2 m位置進(jìn)行測量，測量時需要船級社、船東和船廠三方在場確認(rèn)。

實(shí)船噪聲測試結(jié)果顯示：對上甲板、A甲板、B甲板、C甲板的部分圍壁以及風(fēng)機(jī)采取降噪措施后，噪聲分貝降低（上甲板辦公室降低約6 dB，A甲板餐廳降低約6 dB，B甲板醫(yī)療室降低約4.8 dB，C甲板船員房間降低約5 dB）。噪聲測試結(jié)果顯示本船完全滿足IMO規(guī)范的要求。

經(jīng)過實(shí)船試驗，4 350標(biāo)準(zhǔn)箱集裝箱船滿足GL船級社要求，獲得其認(rèn)可證書。

5 結(jié) 論

本文對4 350標(biāo)準(zhǔn)箱集裝箱船的噪聲狀況進(jìn)行了研究與分析，并對不符合噪聲要求的區(qū)域提出改進(jìn)措施。結(jié)果顯示，改進(jìn)后實(shí)船滿足IMO噪聲規(guī)范要求，并得出主要結(jié)論如下：

（1）在船舶設(shè)計階段對船舶噪聲進(jìn)行預(yù)報對后期船舶設(shè)計改進(jìn)具有指導(dǎo)意義。

（2）風(fēng)機(jī)室、空調(diào)間設(shè)計時其位置盡量遠(yuǎn)離居住室，并對其圍壁、百葉窗進(jìn)行處理；此外，對相關(guān)設(shè)備采用彈性安裝，也可降低噪聲等級。

（3）通過適當(dāng)改進(jìn)船體結(jié)構(gòu)可有效降低艙室內(nèi)噪聲值。

（4）使用新型阻尼涂料和阻尼器可以降低艙室噪聲等級。

［1］IMO. （IMO）A-468（XII）-1982 Code on Noise Levels on Board Ship ［S］. 2014：7-9.

［2］李政，車馳東. 基于半經(jīng)驗法的船舶艙室噪聲實(shí)用預(yù)報方法［J］， 船舶，2016（2）：43-49.

［3］王之程，陸宗岐，于沨，等. 艦船噪聲測量與分析［M］.北京：國防工業(yè)出版社， 2004.

［4］朱石堅. 船舶減振降噪技術(shù)與工程設(shè)計［M］. 北京：科學(xué)出版社， 2002.

［5］王昕鞾，劉曉明，夏侯命勝. 深水半潛式生產(chǎn)平臺噪聲預(yù)報研究［J］. 船舶，2015（5）：78-86.

Preliminary study on noise control for 4 350 TEU container vessel

WU Zhong
(Taizhou Kouan Shipbuilding Co., Ltd., Taizhou 225321, China)

Ship noise in fl uences not only the health of the crew but also the performance of the ship. The IMO resolution "Code on Noise Level on Board Ships" has the higher and stricter requirements of the ship noise. This paper presents the correction actions aiming at the areas of a 4 350 TEU container vessel, which di ff er from the noise requirements. The full-scale ship trial measurement reveals that the noise level can meet the requirements of the new code, therefore the correction actions can provide references for other ships.

container vessel; control method; noise standard; noise prediction

U661.44

A

1001-9855（2017）01-0051-04

2016-05-01；

2016-06-04

吳 忠（1977-）,男，工程師。研究方向：船體結(jié)構(gòu)設(shè)計。

10.19423/j.cnki.31-1561/u.2017.01.051