78M平臺供應船詳設階段降噪控制方法

■朱 麗

(福建東南造船有限公司技術中心，福州 350000)

78M平臺供應船詳設階段降噪控制方法

■朱 麗

(福建東南造船有限公司技術中心，福州 350000)

針對船舶噪聲防護規則成為全球范圍強制執行的造船規范這一情況，本文以78M平臺供應船為例，結合該船噪聲振動分析報告，闡述工廠在詳細設計階段通過分析噪聲源，根據其特性制定降噪方法，使其滿足規范要求。

平臺供應船 詳細設計 降噪 控制

0 引言

隨著世界能源消耗不斷提升，油氣資源開發正逐步向海洋轉移。海洋工程船是為離岸作業工程提供服務的一系列船舶統稱。平臺供應船，Platform Supply Vessel簡稱PSV，是其中的一種，主要用于海上平臺運送人員和物質。

平臺供應船操縱的主要任務是維持船舶于某種穩定狀態而不是操縱船舶的航行，根據這一特性，其常規布局通常為船艏設有艏推進器，艉部設有艉推進裝置和常規舵，主機則在船體的中部，居住艙室主要集中在首部上建。根據這一布局，我們會發現整個軸系布置貫穿全船，將會對上建房間產生大量的噪聲污染。而在IMO 468決議正式生效后，越來越多的船增加相關入籍符號“HAB”，船東也在船舶舒適性上要求越來越高。再加上目前海工市場交船難的局面，如何有效的控制噪聲，滿足艙室布置和經濟性的需求，在建造過程中符合規范要求的同時，讓船東滿意，順利交船，已經迫在眉睫。而在詳細設計階段就開展噪聲分析、進行噪聲控制，可以有效的解決上述問題，同時對船廠來說，也能避免后期因噪聲檢測不達標造成的大量返工，減少后期建造過程中的相關成本。

1 船舶噪聲標準現狀

許多造船業比較發達的國家如美、日、俄羅斯、西歐諸國等，自60年代中期起陸續制訂了商船的噪聲標準，其中多數在70年代生效。 船舶噪聲標準中的評價依據，多數國家系遵循ISO(國際標準化組織)第43委員會推薦的評價依據，即 A聲級(L。)、噪聲評價數(N或 NR)與等效連續A聲級(L)。IMO最新修訂的船舶噪聲防護規則(IMO 468決議)于2014年7月1日起正式生效。新標準實施的主要難點，一是對噪聲源設備和船舶聲學設計提出了更高要求，二是增加了建造過程中的相關成本，三是要求船上起居處所具有更加優良的隔聲性能，四是增加了詳細設計階段的噪聲分析開支，五是控制噪聲超標更為困難。

2 78M平臺供應船概述

本船總長79.480 m，型寬18.400 m，型深7.800 m，設計吃6.350 m。采用全焊接式鋼質結構，設有雙可調螺距全回轉舵槳、雙艏側推、雙駕控臺，裝配有消防設備、自導設備、救助艇、甲板吊的平臺供應船。推進系統為雙機雙槳、艏機型，由兩臺柴油機經彈性聯軸節、中間軸、CPP全回轉螺旋槳裝置來實現本船的航行。航區為無限航區，入ABS船級社。本船主要機電設備分別布置以下幾個區域內：

(1)艉推進艙區域，位于Fr-2～Fr10。艙室前壁設置一個液壓水密門通往水泥罐艙，艙室尾部左舷設一部直梯可達主甲板。設有2個全回轉舵槳裝置、Z-P螺距單元、Z-P滑油單元、甲醇系統液壓單元等。

(2)水泥罐艙區域，位于Fr10～Fr56。為單層結構。艙室前、后壁各有一個液壓水密門分別與艉推進艙、機艙相連。設有有水泥罐裝置、泥漿泵、泥漿攪拌機、甲醇泵、中間軸裝置等

(3)機艙區域，分為雙層底平臺及二層平臺，雙層底位于Fr56～Fr84，后壁有一個液壓水密門與水泥罐艙相連；機艙二層平臺位于Fr56～Fr96，前端設有集控室，并設置一個液壓水密門艏側推艙相連。艙內中間設一主通道，通至二層平臺及主甲板，水泥罐艙的通道做為機艙應急通道，設在機艙后壁左舷。設有2臺主機，3臺柴油發電機組、兩臺軸帶發電機組及一臺應急/停泊發電機組。

(4)艏側推艙區域，位于Fr96～Fr110。分為雙層底平臺及二層平臺，二層平臺的后壁設有一個液壓水密門通往機艙集控室，右舷艉部設有一部斜梯可達二層平臺及主甲板，前壁右舷設有應急通道，直梯可達主甲板及上艏樓甲板。設有2臺艏推進器作為輔助推動設備。

3 78M平臺供應船主要噪聲源

通過廠家提供的設備資料，計算出主要設備的固有頻率(見表1)，結合DNV-GL提供的本船噪聲振動分析報告不難得出，78M平臺供應船主要噪聲源為艉推進艙區域的尾部推進裝置；機艙區域內的主機、主發電機；艏側推艙區域內的艏推進器(見下圖1)。以及與這些設備相關聯的排氣管和風機。

由于這類大型設備廠家均為船東指定，訂貨時無法自主挑選噪聲相對較低的產品，來達到降噪作用，因此詳細設計階段只能采取其他方式進行降噪。

圖1 主要噪聲源區域分布圖

表1 設備固有頻率

4 詳設階段噪聲控制措施

4.1 通過增加局部結構來降噪

計算局部結構的固有頻率，與噪聲源設備頻率相對比，通過增加構件的方式，避免產生共振，起到減振降噪效果。

針對艏推進器、主機需要進行振動分析的局部結構為艏部結構、上建房間結構；尾部推進裝置則需要分析主船體以下全部結構。以本船上建甲板為例，根據DNV-GL報告，為避免與設備產生共振，甲板下結構頻率需避開艏推進器頻率、主機頻率，通過自然頻率的有限元計算分析，得出部分區域只要在原有的結構上增加同規格扶強材，即可避免共振，但是局部地方卻需要在兩層甲板間增加艙壁板(圖2)，才能達到效果，考慮到房間的面積要求，內部裝修的布置，以及管、電的鋪設，我們打算采用3根支柱來代替報告上所建議的艙壁方案(圖3)。

由于添加支柱很有可能會引起上下兩層甲板的耦合振動，重新進行一次有限元計算分析后，發現加大支柱的厚度可以達到與原建議相同效果，各區域均滿足標準范圍要求，不僅成功避免共振，達到降噪效果，又節約了建造過程中的相關成本。

分析報告中的很多建議方法對降噪固然有效，但有可能不滿足其他相關規范，或是會影響其他專業布置，反而引起更大量的更改，造成資源的浪費。因此需要船體設計人員在方案的選擇上要靈活，方案之間相互比較，在滿足各方面的要求下，挑選出適合本船的最佳方案。

4.2 通過變更噪聲源設備的安裝方式來降噪

通過增加結構，避免共振，可以起到降噪的作用，同樣，變更噪聲源設備的安裝方式、增設一些隔音設備也可以達到作用，甚至降噪效果會更加理想。本船主機、主發與船體基座連接，原設計采用環氧螺栓連接，屬于鋼性連接，更換成彈性安裝后，產生的噪聲降低了20dB(A)。主機、主發排氣管(即煙囪通道)，由主甲板起，一直延伸至駕駛室頂，貫穿整個上建居住艙室，是上建主要噪聲源。我們通過在煙囪內部對每臺主機、發電機的排氣管交錯安裝消音器，煙囪圍壁上安裝滿足防火分割要求的隔熱、隔音棉，有效控制噪聲。機艙風機的消音器必須安裝在風機上方，分析報告上建議消音器長度至少為1倍的風機直徑，由于本船層高以及基座強度要求，無法采用該建議，與廠家協商，由其提供配套設備。在集控室內安裝帶靜音箱布風器，在風機安裝上采用了JNCC型橡膠減震器(見圖4)。需要注意的是，要安裝彈性支撐以及隔振器的設備基座，強度要足夠大，避免懸臂梁式的設計，盡量將彈性支撐/隔振器布置在構件的正上方，或是在彈性元件下方增設局部加強，也可以起到力的傳遞，減振降噪的效果。

圖2 分析報告建議方案

4.3 通過變更內裝板與結構連接方式來降噪

上建房間內的鋪設浮動地板，也是降低房間噪聲的一種重要手段。本船采用‘雙層盒’的安裝形式，即浮動地板最上端不與周圍的鋼結構有任何剛性連接，艙室裝修板要安裝在浮動地板的最上端，天花板要彈性連接到上層甲板剛度較大的位置，不允許焊接在空曠甲板上。這樣才能發揮浮動地板的最大功效，安裝形式如圖5所示。特別需要注意的是，在潮濕區域所安裝的擋水扁鐵，同樣也屬于鋼結構，浮動地板層內的鋼板是不能與其相接的，否則不但沒有起到隔聲作用，反而會放大噪聲。安裝節點如圖6所示。

4.4 通過變更管馬、電纜架安裝點來降噪

管路、電纜的鋪設，其管馬/、電纜架的安裝點，對減振降噪也起到很大的作用。根據報告顯示，連接在甲板或艙壁扶材上的位置比安裝在空曠板甲上的噪聲小很多；液壓管路安裝到剛度較小的板架上，在艙壁的另一側將會產生很大的噪聲，由上可知支撐架最好安裝在強結構上(圖7)，降噪效果才是最好的。

5 結束語

船舶是重要的運輸工具之一，船舶振動噪聲不僅影響到船員自身工作生活和身體健康，而且易造成船體結構的疲勞、破壞，對船舶的使用壽命和安全性造成影響，因此減振降噪措施是船舶設計中的重要環節。78m-PSV在詳細設計階段采取上述措施后，與同類型船舶比較，全船減振降噪效果顯著，舒適性好，改善了船員的工作生活環境，得到船東好評。

圖3 實際采取方案

圖4 風機安裝示意圖

圖5 天花板、浮動地板安裝示意圖

圖6 潮濕區域浮動地板安裝示意圖

圖7 管馬、電纜架安裝點示意圖

[1]張平，于全虎.船舶減振降噪措施簡析[J].江蘇船舶，2010，(03)：2-4.

[2]GB 7452-2007，機械振動 客船和商船適居性 振動測量、報告和評價標準[S].

[3]中國船級社.船上振動控制指南[M].北京：人民交通出版社，2000.

[4]彼得森J W E，斯托姆J.船舶噪聲控制[M].北京：國防工業出版社，1983.

[5]DNV-GL Noise Analysis report PP177918.