船舶噪声的分析及控制

摘要:船舶噪声是一种污染,对人体和环境的污染和危害已经得到世界各国和相关组织日益广泛的关注。本文试从船舶噪声的特性和传播途径分析,提出控制船舶噪声的措施。

Abstract: Ship noise is a kind of pollution,its pollution and hazards on human and environmental have increasingly drawn widespread attention of countries and organizations around the world. From the ship's noise characteristics and transmission,the paper put forward the noise control measures for the ship.

关键词:船舶噪声;特性;分析;控制措施

Key words: ship noise;properties;analysis;control measures

中图分类号:U66 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)12-0203-01

0引言

如今,噪声污染已经成为与空气污染和水污染并列的世界三大主要污染之一,它日益成为人们普遍关心的问题。对于船舶,船舶噪声不仅影响船内各种仪器、设备的正常使用,而且还会影响船舶的安全性、隐蔽性、可用性和居住性等。为此,船舶在设计时必须注意采取控制噪声的措施,对于已建成的船舶,如不能满足标准要求,也需要采取必要的降噪措施。

1船舶噪声概述

1.1 船舶噪声分类及其特性船上的柴油机、汽轮机、锅炉、齿轮、鼓风机、泵、通风机、压缩机和螺旋桨等,各种运转着的机械设备和装置系统内流动着的流体工质,因振动、撞击和气流扰动等成为船舶噪音源,其中主机、辅机和螺旋桨是三个主要噪声源。船舶噪声按发生场所分为动力装置噪声、结构激振噪声、辅助机械噪声、螺旋桨噪声和船体振动噪声等。船舶噪声有噪声源多、声功率大、频谱宽和低、中频为主等特点。①动力装置的噪声。动力装置的噪声主要包括主机、柴油发电机组、齿轮箱及主辅机的排气管产生的噪声。它是船上最强的噪声源,该噪声的强弱决定了柴油机船的噪声级。它既有进排气系统空气动力噪声,又有运动部件的撞击和主机本身不平衡而产生振动所造成的机械噪声。②结构激振噪声。机器内部的激振能量经机架被传递到基座法兰(或地脚螺栓)又通过船舶双层底,传向船体,船体开始振动产生噪声。这些产生噪声的激振能量,源自于机器燃烧过程和活塞往复运动引发的脉冲振动。振动的能量取决于振动的振幅和频率,而且当在宽频带范围内(0.8-20Hz)的振动时,还会辐射出二次噪声。③辅助机械噪声。辅助机械噪声主要包括各种舱室机械和甲板机械工作产生的噪声。这种噪声主要有锅炉燃烧、通风机通风、液压系统液压冲击和空调系统等产生。④螺旋桨噪声。螺旋桨噪声的强度较主辅机噪声的强度要弱,影响范围也主要限于尾部舱室。其噪声性质可分为两种:一是低频噪声,由浆叶和流体相互作用的流体动力效应及水流冲击尾柱而引起的;另一种是“空泡”引起的叶片振动而产生的高频噪声。⑤船体振动噪声。船体振动的噪声是由主辅机及螺旋桨的扰动和各种机械及波浪的冲击引起的振动而产生。

1.2 船舶噪声传递途径噪声源产生的噪声通过空气介质和船体结构两种途径传递,以空气噪声和结构噪声两种方式传播。一个噪声源,既能通过噪声源直接激发空气振动,以空气噪声方式通过舱壁、甲板、天花板,沿着通风道,经过网孔、舱口、窗、非密门等传播;也能通过噪声源处承受各种机械力的基座或各种非支撑性的撑件产生振动,以结构噪声方式传播。结构振动以弹性波形式在基座-船体结构-舱室的结构中传播,在传播中辐射空气噪声。声源舱室内的噪声,几乎全由空气噪声决定;距离声源稍远的居住舱室内的噪声则全由结构噪声决定。对较大型的船舶,机舱和螺旋桨产生的结构噪声远比空气噪声对船上居住舱室的影响严重;对小型船舶,空气噪声的影响是主要的。

2船舶噪声的控制

所谓噪声控制是采取相应技术措施控制噪声源的发生、输出、传播和接收,以得到人们所要求的声学环境。船舶噪声控制包括三个方面:一是声源噪声的控制;二是传递途径的噪声控制;三是接收器噪声防护设备的使用。

2.1 声源控制是噪声控制中最根本和最有效的手段①使用噪声小的主机、辅机和螺旋桨,并且合理地安置噪声源,使其向船舶传播较少的声音和振动能量。现在大部分船舶都是以柴油机作为主机和发电机的原动机,如使进排气通道避免急剧转弯和加装消音器等,可以降低主、辅柴油机进、排气的噪声;还有合理组织供油,减小喷油提前角,缩短预燃期或在预燃期内减少喷油量,缩短着火延迟期和减少滞燃期内形成的可燃混合气数量等等,这些都可以减少柴油机燃烧的噪声。螺旋桨使用设计半流均匀和低叶梢速度的,以减少螺旋桨产生的噪声。②合理进行船舶舱室的布置,将机器或整个机舱与船上其他部分隔绝开来,并增加噪声在结构中的传输损耗,控制共振幅度,使之传到居住舱室和其他办公舱室的噪声很小,如改进机器的动平衡、隔离声源的振动部分、使用阻尼材料、改进或改变共振频率、破坏共振等。

2.2 传递途径中的控制是最常用的方法传递途径中对噪声的控制措施主要有吸声、隔声、隔振等,这些可以起到事后补救的作用。吸声主要是在舱室天花板和四壁表面敷设吸声材料和吸声结构,或所在室内空间悬挂吸声体,这样会使室内的反射声大大减弱,降低噪声。隔声是将噪声源或需要安静的场所与外界环境有效的隔离,在船舶噪声控制中,对空气噪声隔声音,采用刚性和不吸声的钢板、铝板等做成隔声壁,为提高隔声效果,可采用双层壁,还可采用隔声罩和隔声室等措施对噪声源隔声。隔振就是在机械设备与安装基础之间引入一个隔振装置,以改变机械设备与基础之间的运动关系,对于振动设备,安装单层或双层弹性支承的减震器进行隔震是唯一能减少振动传递和结构噪声的一个有效措施。

2.3 接收器噪声防护设备提供的被动保护也是重要手段对在机器多而人少(如机舱)的舱室中,降低机器噪声不现实或不经济的情况下,噪声防护设备给受噪音污染者提供的被动保护就显得更实际重要些。尤其在目前,对大型主机采取的声振控制措施尚不完善,需要对船员采取保护措施防止听力受害,如船员可以带上护耳器(耳罩或耳塞)、防声头盔或在隔声间(如机舱集控室)内值班工作,就可以减少噪音的伤害,得到一个较好的工作环境。

在对船舶噪声控制时还应注意到,在实际中往往受到船舶造价和造船厂技术条件的限制,因此在船舶设计阶段就应考虑船舶降噪的因素,并在船舶建造过程中注意降噪设计工艺的实施。随着社会的发展和进步,生态环保意识和可持续发展观念日益深入人心,必将对船舶噪声限制标准更加严格,因此对船舶噪声的控制提出更高的要求,也使船舶设计、制造和检验部门面临更严峻的挑战。

参考文献:

[1]杨庆佛.内燃机噪声控制[M].太原:山西人民出版社,1985,5.

[2]蒋淦清.船舶噪声控制[M].北京:人民交通出版社,1985.

[3]冯王禹 正.环境噪声控制与减噪设备[M].北京:湖南科学技术出版社,1981.