豪華客滾船噪聲控制淺談

徐佳 廈門船舶重工股份有限公司

隨著MSC.337(91)決議通過的《船上噪聲等級規(guī)則》的強制性適用，以及各船級社舒適度符號的普及，噪聲控制已成為船舶設計和建造中越來越具有挑戰(zhàn)性的難題。常見的噪聲控制方法是進行噪聲分析，通過設備選型，增加降噪措施等規(guī)避存在的風險點，同時在建造過程中，通過避免鋼結構直接接觸來減少結構聲的傳遞，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（以下簡稱‘本船’）實例，結合法規(guī)的要求，介紹船舶設計中的噪聲分析工況和建造過程中的噪聲控制方法，旨在為業(yè)界內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)生的噪聲主要來自于表面力作用于船體板上的速度級，本船使用吊艙式螺旋槳的電力推進系統(tǒng)，表面壓力計算最大值約為1.6kPa，遠遠小于挪威船級社的建議衡準數(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，參考位置的噪聲計算值分別為55.1分貝和58分貝。

根據(jù)實測數(shù)據(jù)統(tǒng)計，常規(guī)軸系推進的豪華郵輪在70%～100%MCR下的噪聲值約為59～67 分貝，吊艙式螺旋槳推進的豪華郵輪在70%～100%MCR下的噪聲值約為60-64分貝，見圖1。本船的螺旋槳噪聲值55～58分貝明顯低于類似船型數(shù)據(jù)庫的實測值60～64分貝，主要原因是本船無空泡螺旋槳的船體外板距離螺旋槳的距離遠，其引起的表面力明顯降低。

圖1 多型豪華游輪實測的螺旋槳噪聲水平

2.噪聲分析

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

2.1 設計輸入

（1）功率：MSC.337(91)中要求測量時的功率點不小于80%MCR，一般設計輸入取80%MCR或取經(jīng)濟航速下的功率點。

（2）螺旋槳：噪聲值輸入應采用螺旋槳分析結果。

（3）主機：對應分析功率點下的噪聲值，一般由主機廠家測量并提供。

（4）通風、空調：航行中設計工況下的通風、空調的噪聲值，由制造廠家提供，以客滾船為例，貨艙風機應采用半速運行下的噪聲值，而機艙風機采用全速運行下的噪聲值。

（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，減搖裝置遠離生活區(qū)，噪聲影響較小。

（7）用于噪聲建模的結構圖、各區(qū)域地板類型、敷料類型和絕緣布置圖等。

2.2 修改措施

本船噪聲分析預報值與法規(guī)要求值對比，部分區(qū)域噪聲值超標需進行修改，修改措施如下：

（1）公共處所或艙室大面積噪聲超標，增加阻尼層或浮動地板。

（2）鄰近噪聲源的艙室噪聲超標，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，例如機艙棚和風機室附近的艙室。

（3）噪聲源來自于機艙風機的室外活動區(qū)域噪聲超標，機艙風機額外增加消音器，風機室內部設計隔聲墻，圍壁增加隔聲絕緣。

（4）對于噪聲源來自艙室內部的處所，進行設備選型以控制內部噪聲，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備。

（5）對于公共處所下方存在隔聲值超標風險的艙室，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)點要求與原則

雖然噪聲分析可以預報整船的噪聲情況，但在設計中通常不會模擬各個位置實際的設備、管路的安裝節(jié)點，噪聲分析的前提是建造過程中不會出現(xiàn)錯誤的節(jié)點形式，所以船廠作為建造方，需要清晰掌握噪聲控制的節(jié)點要求與原則。

3.1 機械處所

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

（2）機艙棚與主機排氣系統(tǒng)。排氣管的彈性支撐件要適用于激勵源和排氣管本身的重量，彈性支撐要連接到周圍艙壁的強構件上，并且要避免懸掛系統(tǒng)的應力引起結構件產(chǎn)生彎矩。

機艙棚艙壁與周圍艙室、公共區(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，增大不同介質間的噪聲傳遞損失。同時，壁板與艙壁之間不能有直接的鋼性接觸，避免結構聲的直接傳遞。

（3）風機。風機室周圍的艙室或公共區(qū)域，壁板與風機室艙壁要留有一定間隙，壁板和天花板本身不能與風機室艙壁和結構風道有鋼性接觸，風機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，例如小艙室風機、液壓設備、泵等，這些噪聲源在其運行的短時間內會引起噪聲水平的增加，雖然這些小型的噪聲源設備在測試時不要求全部開啟，但在后續(xù)的運營過程中，這部分有害噪聲會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，其管路穿艙時需要使用彈性管套。對于泵本身來說，除了彈性支撐的要求外，還要注意避免這些泵的空轉，同時泵的進出口處管路不能出現(xiàn)急劇的轉彎，以使管路內液體處于相對良好的流動狀態(tài)。

3.2 居住處所

（1）浮動艙室系統(tǒng)。使用浮動地板的艙室，壁板和隔斷墻不能與鋼結構艙壁有鋼性接觸，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，可有效降低結構聲的傳遞與輻射。本船的艙室天花板由墻壁板獨立支撐，與上層甲板無連接，浮動地板與鋼艙壁之間用膠填充，以降低結構聲傳遞和聲輻射。

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

浮動地板內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80mm，因為超過80mm部分效果提升很小可以忽略；避免使用橫切結構的巖棉片，這會導致其剛度提高3到4倍。浮動地板頂部結構要選用相對較重，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。彈性阻尼層通過把結構聲或振動級的能量吸收轉化為阻尼層內部的熱能以達到降低噪聲的目的，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.結語

吊艙式螺旋槳的推進形式一般比軸系推進形式產(chǎn)生的噪聲值低；建造上要遵循噪聲控制節(jié)點原則，特別應規(guī)避鋼對鋼直接接觸導致的結構聲傳遞。

豪華客滾船的噪聲控制要依靠噪聲分析，也依賴于船廠對建造節(jié)點的管控，任何環(huán)節(jié)的疏忽帶來的后期修改，無論在成本上還是修改難度上，都遠遠高于建造初期，船廠在建造前期應對此給予足夠的重視，也希望本文能對業(yè)界內類似船型的噪聲控制起到一定的借鑒作用。