某系列油船機艙風機室降噪方案

張成龍，歐 濤，張 皓，王 玲

（廣船國際有限公司，廣東 廣州 511462）

1 機艙風機室概況

某系列油船是一艘單槳、低速柴油機推進的適合遠洋航行并可進入長江的原油船。船上設有一層連續的上甲板，首部設艏樓，直立船艏、方艉。所有的居住區包括駕駛室及推進機械設備均設在艉部。該船機艙風機室布置在船舶艉部B甲板與C甲板處，并貫穿兩層甲板，緊鄰船員臥室和娛樂場所。

該型原油船在船舶艉部設置了3個機艙風機室，左舷1個機艙風機室，右舷2個。3個機艙風機室共安裝4臺軸流式風機，其中1臺為可逆風機。根據設備資料，3臺軸流式風機的風量均為60000m3/h，轉速為1780rpm，功率為30kW，在風機運行時，設備噪音為106dB。

根據設備布置圖可以發現，4臺機艙風機全部安裝在船舶B甲板，左右對稱布置安裝。機艙風機室的通風口全部設置在船舶C甲板，緊靠船員居住區域（見圖1）。由此可見，機艙風機室的噪聲很容易傳遞給船員居住區域。

圖1 C甲板布置圖

通過圖1所示的C甲板布置圖（以右舷為例）可以看出：布置在C甲板的通風口，僅1個通風口面對尾部（背離居住區域），對居住區的噪聲影響較??；剩余3個通風口都是面向右舷，其中靠近船艏的通風口距離最近的居住艙室僅3.2m，對居住區的影響最為嚴重。

機艙風機室是一個圍閉處所，緊鄰的船員居住區域的鋼壁為8mm厚鋼板，居住區域的鋼壁與船員空間由50mm玻璃棉、250mm空氣層、25mm厚復合巖棉板組成。

據規范及規格書要求，居住艙室內噪聲值應≤55dB。根據同類型船舶、相似布置的船型的實船測量數據，C甲板的居住艙室內噪音值為62dB，無法滿足規范及規格書要求。

2 機艙風機室噪聲分析

2.1 機艙風機及通風口的空氣動力性噪聲的控制

空氣動力性噪聲是由流體流動過程中相互作用，或氣體和固體介質之間相互作用而產生的噪聲。從噪聲產生的機理來看，主要由旋轉噪聲和渦流噪聲組成。氣流噪聲的特性與氣流的壓力、流速等因素有關。軸流風機產生的氣動噪聲由離散峰值的旋轉噪聲和寬頻帶的連續渦流噪聲組成。旋轉噪聲是風機在旋轉時第一次擾動氣流時所產生的周期性噪聲；渦流噪聲是二次流產生的噪聲，主要是由氣流分離后引起氣流壓力脈動造成的。軸流風機的氣動噪聲（即旋轉噪聲和寬帶渦流噪聲）是自身結構所固有的，與風機的結構設計和制造工藝有關，風機缺陷越多，噪聲就越大。因此，風機的正確選型在通風系統的設計中是非常關鍵的。

該船C甲板的風機室進風百葉窗結構偏密，這樣會增加進風噪聲。在船舶風機運行時，實際測量的噪音結果顯示進風百葉窗處噪聲最大。由于該船進風百葉窗距船員居住區僅3.2m，進風百葉窗處的噪聲直接造成了C甲板船員居住艙室內的噪聲超標。

由于機艙軸流風機的氣動噪聲是自身結構所固有的，如果風機已經選型，風機的氣動噪聲已不可改變，根據機艙風機室空氣流向圖（見圖2），降低空氣動力性噪聲可以采取以下兩種方式：（1）將機艙風機室通風百葉窗由普通百葉窗改為消音百葉窗；（2）給機艙風機配置阻抗聲流型消聲器。

2.2 由振動產生的結構噪聲的控制

對減小結構噪聲最直接、最有效的隔聲措施是減振、隔振。根據船舶情況，主要從以下兩個方面著手處理：（1）機艙軸流風機與船體結構之間的連接型式。如果機艙風機與結構是剛性連接，就會引起結構噪聲；如果是彈性連接，可以有效減少因機艙風機振動引起結構噪聲。（2）機艙風機室的結構與船員住艙結構的連接情況。如兩個結構直接相連，則要考慮結構噪聲的傳遞。

2.3 機艙風機室噪聲到居住區傳遞途徑的控制

圖2 機艙風機室空氣流向圖

船舶噪聲控制最常用的辦法是傳輸途徑的控制。在船舶建造過程中，受船舶制造周期、安裝空間、施工成本等影響，設備一旦實船安裝后，如若再從設備噪聲上控制就受到了限制，然而在傳輸途徑上控制可以起到事后補救的作用。在船舶設計時，應當合理布置機艙風機室與船員居住艙室的位置，使居住艙室盡量與噪聲源隔離，降低噪聲對船員的影響。

目前常用的方法是使用隔聲罩從接近聲源處直接降低噪聲，用不同材料在噪聲傳輸途徑不連續控制噪聲。隔聲罩是抑制機械噪聲較好的辦法。隔聲罩由罩板、阻尼涂料和吸聲層構成，罩板一般用1～3mm厚鋼板，也可以用密度較大的木質纖維板。罩板用金屬板時要涂一定厚度的阻尼層，在罩板上墊襯吸音材料可以加倍增加隔聲量。

3 解決措施

該船機艙軸流風機已經安裝，同時機艙風機室內的空間有限，如若給機艙軸流風機增加消聲器，勢必會造成大量工作返工，延誤周期。而且機艙風機室通風百葉窗也已安裝，如果將普通百葉窗改為消音百葉窗，存在消音百葉窗采購周期長，成本增加等影響。綜合該船施工進度及施工方案的可操作性，最終采取以下三項措施。

（1）機艙軸流風機采用彈性安裝，增加風機減震墊，減少因機艙軸流風機本身振動產生噪聲（見圖3）。4臺機艙風機安裝在B甲板，B甲板與居住區結構無直接連接，結構噪聲的傳遞可以不予考慮。

圖3 機艙風機增加減震墊

（2）利用吸聲材料來降低機艙風機室內噪聲。不同的吸聲材料具有不同的吸聲能力，吸聲能力的大小用吸聲系數表示。一般材料的吸聲系數為0～1，當α=0時，表示聲能全反射，材料不吸聲；當α=1時，表示材料吸收了全部聲能，沒有反射。在選擇時吸聲材料時應選擇吸聲系數α≥0.2的材料，因此在機艙風機室內鋪設50mm厚的玻璃棉（吸聲系數α=0.7）和1mm厚穿孔不銹鋼板。此方法施工簡單、成本低，并且不占用機艙風機室的空間，后期運營維護成本也低。

（3）考慮到機艙風機已經增加減震墊，機艙風機室內已增加吸聲材料和穿孔不銹鋼板，因而機艙風機室通風口處的噪聲則成為主要噪聲源。可以參照隔聲罩的工作原理，將風機室通風口用鋼壁圍起來（見圖4）。鋼壁的作用是使噪聲在傳播途徑中受阻以減弱噪聲的傳遞。同時，鋼壁應有良好的隔聲性能，有效地減少噪聲的傳遞。

圖4 隔音罩布置圖

4 降噪效果

以上三項降噪措施在船舶上施工后，船舶在海上調試期間，根據不同的船舶工況，對C甲板機艙風機室旁的居住艙室噪音不間斷地進行了多次測量，艙室噪音測量值平均為52dB，降噪效果明顯。由此可見，此三項措施有效地控制了機艙風機室的噪聲，滿足了規范及規格書對該船噪音的要求，且比更改百葉窗型式及增加消音器更經濟、可施工性更高。

5 結束語

隨著新規范的生效，對船員舒適度的要求越來越高，對船舶的降噪性能也提出了更高的要求。為此，在船舶設計時就應對噪聲控制加以考慮，因為在后期施工階段，采取直接有效的減噪措施會受到很大限制。合理考慮機艙風機室與船員居住艙室布置，會降低機艙風機室噪聲對船員居住艙室的影響。在遇到類似噪聲偏高情況時，應根據船舶的實際情況，綜合考慮各方面因素，找出噪聲產生機理，并采取行之有效的措施。