297000dwt超大型油船噪聲源分析及控制

葉 紅 源

（江南造船（集團）有限責任公司，上海 201913）

0 引 言

噪聲影響人的休息、交流、心理，更影響人的身體健康。船舶是一個有限的空間，船舶航行周期較長，船員生活在高噪聲的環境中，對身心影響很大。在超大型油船（VLCC）項目啟動之初，把噪聲控制列入重點項目，并取得了一定成效。為方便分析，選擇了成熟船型 76000dwt散貨船作為比較對象，來作分析。

1 船舶噪聲的主要來源

1.1 動力裝置

1.1.1 空氣動力噪聲

1) 由主機進氣空氣流動產生的噪聲。由于各缸的進氣存在間斷性和不均勻性，在進氣管中會出現空氣動力噪聲并向四周傳播，形成空氣動力噪聲場；

2) 排氣噪聲。主要有排氣壓力脈動噪聲、氣流通過氣閥等處發生的渦流聲、由于邊界層氣流擾動發生的噪聲和排氣出口噴流噪聲。在多缸柴油機排氣噪聲的頻譜分析中，低頻處有一明顯的噪聲峰值，即低頻噪聲；

3) 來自增壓器氣流的噪聲。在廢氣渦輪增壓器中的空氣與壓氣機葉片之間的相對速度很大，在葉片附近會出現大量渦流，在形成強烈而尖厲的空氣動力噪聲的同時，激勵葉片振動而發出噪聲。

1.1.2 柴油機燃燒噪聲

燃油噴入缸內發火燃燒的初期，缸內壓力上升速度非?？?，形成很高的壓力波動，由火焰中心向四周傳播，形成燃燒噪聲場[1]。

1.1.3 金屬撞擊和摩擦噪聲

柴油機配氣機構之間、氣閥和閥座之間、高壓油泵的滾輪和柱塞之間、噴油器的針閥和針閥體之間、活塞裙部和缸套之間等許多地方都會產生金屬撞擊和摩擦噪聲。

1.1.4 液壓沖擊噪聲

液壓泵（例如齒輪式滑油泵）運行時，其中液體的壓力有明顯的周期性變化，從而產生液壓沖擊噪聲。柴油機高壓油管內的油壓變化幅度非常大，產生液壓沖擊噪聲。

1.2 輔助機械

輔助機械包括各種艙室機械如水泵、油泵、風機、鍋爐等，甲板機械如貨物裝卸設備、錨絞設備以及各種挖泥機等工作機構等。鍋爐噪聲主要在燃燒室附近較明顯，自然通風時空氣卷入火焰及可燃物小團粒隨機爆裂；人工通風時通風機是主要的噪聲源。液壓系統的噪聲，可來自液體動力引起的沖擊力、脈動、氣穴聲和機械振動及管道、油箱的共鳴聲等?？照{通風系統也是船舶艙室主要噪聲源之一。對于VLCC，貨油泵及泵艙風機運行時產生的噪聲不可忽視。

1.3 螺旋槳

螺旋槳噪聲的強度較主輔機噪聲的強度要弱，影響范圍也主要局限于艉部艙室。其噪聲性質可分為兩種：一種是低頻噪聲，由槳葉和流體相互作用的流體動力效應及水流沖擊艉柱而引起；另一種是“空泡”引起的葉片振動而產生的高頻噪聲。

1.4 船體振動

船體振動的噪聲是由主輔機及螺旋槳的擾動和各種機械及波浪的沖擊引起的振動而產生。船體周期性的變形使殼板之間產生摩擦聲，并使船體結構發出各種傾軋聲等。

2 297000dwt超大型油船噪聲源的分布

297000dwt VLCC的總布置與散貨船相比，在貨艙與機艙之間增加了一泵艙，在泵艙頂部有2臺大型風機，影響居住艙室噪聲主要因素如螺旋槳、主機、發電機/風機都布置在船舶尾部，具體見圖1。

圖1 VLCC縱剖面

機艙內主機、發電機等主要設備是產生船舶噪聲的重要因素，另一重要因素是菌形風帽的位置（風機通過菌形風帽進風或抽風噪聲主要通過它發出），其分布見圖2。

圖2 菌形風帽位置

從圖中可以看出，從上甲板到C甲板都有風機的菌形風帽存在，整個上層建筑處在風機的包圍之中，其中影響最大的應該是機艙風機及泵艙風機，這些風機的主要技術指標見表1。

表1 風機主要技術指標

3 實測噪聲值對比及分析

綜上分析，VLCC的噪聲值似乎應該比散貨船的大，但從實測數據來看，并非如此，除了機艙、廚房、駕駛室兩翼的噪聲值大外，居住艙室的噪聲總體水平比散貨船要低，見表3及表4。

表3 297000dwt VLCC的噪聲實測值

續表3

表4 76000dwt散貨船的噪聲實測值

從表3及表4中可以看出，76000dwt散貨船所有測量處所的噪聲值都滿足IMO的推薦值，但297000dwt VLCC在駕駛室兩翼遠超IMO推薦值，廚房的噪聲也超出了IMO推薦值。從整個測量的數據比較看，在機艙VLCC的噪聲值比散貨船要高一點，但在居住艙室，VLCC的噪聲值明顯優于散貨船。

4 噪聲產生原因[2]

4.1 駕駛室兩翼噪聲超標的原因及對策

駕駛室兩翼的噪聲主要來自煙囪內的排氣管及C甲板的風機風帽。在整個試航過程中，尖利的嘯叫聲從煙囪傳出，經分析，聲音是從廢氣鍋爐的排氣管發出，但原因不明，僅發現主機廢氣量與溫度同廢氣鍋爐不匹配，經過和主機廠及鍋爐廠討論，始終沒有一個明確的結論，只能修改廢氣鍋爐，在內部增加導流板，目前效果良好，后續船測得數據為68dB，達到了要求。駕駛室噪聲也有明顯下降。雖然駕駛室兩翼噪聲超標很多，但在駕駛室內卻沒超標，原因主要有兩點：一是選用焊接式窗，玻璃厚度為15mm；二是選用了氣密移門，隔音效果較一般移門要好得多。

4.2 廚房噪聲超標的原因

噪聲測量一般在晚上進行，廚房風機處于關閉狀態，本船測量時應船東要求，測量是在風機開啟狀態下測得，本船的廚房有1臺抽風機 (風量：4500m3/h，噪聲值：83dB)，1臺送風機（風量：2000m3/h，噪聲值：85dB），外加風量為1800m3/h的新風空調機，雖然抽風機、送風機及新風空調機都裝在廚房間外，但當三臺設備同時運行時，風口空氣流動產生的噪聲還是很明顯的，測量的數據超標是難免的。

4.3 居住艙噪聲低的原因

VLCC船員艙室的噪聲值基本都在50dB以下，主要原因有以下幾點：

1) 結構強度。本船上層建筑A甲板采用9mm的鋼板，其余甲板為8mm的鋼板，前、后壁的鋼板厚度為12mm，兩側圍壁的鋼板厚度為8mm，最小的扶強材規格為L100mm×63mm×8mm，與機艙直接相鄰的上甲板厚度為14mm，橫梁為FB150mm×12.5mm，縱桁為HP160mm×12mm。而與此對應的76000dwt散貨船上甲板厚度為11mm，其余甲板及圍壁厚度基本在7mm，最大扶強材規格為L140mm×90mm×8mm。VLCC的強結構，有效地阻止了振動及噪聲的傳遞。

2) 絕緣敷設。除了正常的絕緣敷設，與散貨船相比，在整個上層建筑前壁及3.5m范圍內敷設的是A60絕緣，材料密度為170kg/m3的陶瓷棉，厚度為2×20mm，交叉敷設，避免縫隙出現；而散貨船在四周敷設的是隔熱絕緣，材料密度100kg/m3的巖棉，厚度為50mm，雖然要厚一點，但為單層，很容易產生縫隙，且陶瓷棉的隔音效果遠大于巖棉。因為A60絕緣的存在，有效阻隔了泵艙風機及貨艙泵對房間噪聲的影響。另外，在穿過艙室的結構風道上都敷設了絕緣，盡量把噪聲隔絕。

3) 窗的不同。除了A甲板兩扇用于逃生的窗為開式窗，其余窗均為焊接式固定窗，在面向貨艙區的前壁及側壁3.5m范圍內安裝的是A60級防火窗，A60防火窗有三層玻璃，中間還夾有防火液，隔音效果非普通窗可比；而76000dwt散貨船是螺栓式窗，一半是固定式，一半是可開式，與普通焊接式固定窗相比，隔音效果要差一點。

4) 甲板敷料。一般在上甲板與機艙相鄰的地方敷設隔音效果好的厚度為50mm的浮動甲板敷料，其余甲板為10mm厚的普通敷料，上甲板常規有梁拱，為保證地板水平，房間內用甲板敷料填平，敷料厚度的增加，隔音效果也增加[3]。VLCC不僅上甲板有梁拱，其余每層甲板都有梁拱，上面幾層甲板的平均敷料厚度為40mm，有如此厚的敷料，隔音效果好也就不足為奇。

5 結 語

噪聲產生的機理很復雜，降噪方法也多種多樣，但無外乎隔振吸音兩種手段，選用低噪聲弱振動設備，設置減震裝置，開發運用新型吸聲隔聲材料，從各型船的實踐中總結經驗教訓，盡量降低船舶艙室噪聲水平，提高船員生活質量。

[1] 王志剛，沈建平，姚 輝. 船用柴油機性能對其輻射噪聲影響研究[J]. 上海造船，2011, (3)： 39-42.

[2] 周 炎，李國剛，童宗鵬. 船舶低噪聲設計技術研究[J]. 上海造船，2010, (1)： 31-34.

[3] 丁 建. SIKA敷料在降低船舶艙室噪聲上的應用[J]. 廣東造船.