船舶噪声防护技术及其应用价值探析

张堂德　叶兰

摘 要：作为海上重要的交通运输工具，船舶不仅需要确保可靠性高和速度快，而且需要为人们提供一个安静舒适的生活工作环境，因此对船舶噪声防护技术提出更高的要求，使得船员远离噪声的干扰。文章分析动力装置噪声、水动力噪声、螺旋桨噪声等噪声源，其中动力装置噪声是船舶噪声级最高的噪声源，从结构噪声、空气噪声两个方面剖析船舶噪声的传播途径，最后探究船舶噪声防护技术的应用价值。

关键词：船舶噪声防护技术；噪声的来源；传播途径；应用

1 概述

目前，噪声污染已经成为全球三大主要的污染之一，已经受到全球各国的关注。而船舶的噪声涉及人员健康和航运安全问题，具有导致事故发生的风险。为此国际海事组织（IMO）第91届海安会（MSC91）通过了第338号关于SOLAS修正案的决议，自2014年7月1日起生效，新增了SOLAS II-1/3-12条，要求船舶构造应符合MSC.337（91）决议通过的《船上噪声等级规则》，以保护人员免受噪声的伤害。基于此背景，探究船舶噪声的防护技术具有十分重要的意义，设计船舶时应当考虑噪声的防护，对于已经建造的船舶，倘若尚未符合标准，应当进行必要的噪声控制。为此，文章基于分析船舶噪声来源以及船舶途径，分析当前国内船舶噪声防护技术存在的问题，探究船舶噪声防护技术的应用价值。

2 船舶噪声概述

2.1 船舶噪声的来源

船舶噪声指的是船上的推进系统、机械噪声和通风系统，例如螺旋桨、柴油机、压缩机、泵组、空调装置等在运转过程中由于撞击、振动等原因产生干扰船员生活和工作的声音，直接影响到船舶的安全行驶，比如驾驶室的噪声太高直接干扰指挥。其中三个重要的船舶噪声来源是螺旋桨、辅机以及主机。依据噪声产生的地点不同，船舶噪声可以划分为螺旋桨噪声、结构激振噪声、动力装置噪声等[1]。

（1）动力装置噪声。该类型噪声是船舶噪声级最高的噪声源，其噪声级别高低決定柴油船舶噪声强弱，含有齿轮箱、主机、排气管等装置发出的噪声，主要包括由主机进气流动产生的噪声、柴油机的燃烧噪声、来自增压器气流的噪声、排气噪声、金属撞击和摩擦噪声等噪声，不但包含空气动力产生的噪声，而且含有金属撞击和摩擦产生的噪声。（2）螺旋桨噪声。螺旋桨噪声大部分是空化噪声与旋转噪声，噪声级比主辅机噪声级低，主要影响尾部舱室。依据性质不同，螺旋桨噪声能够划分为两类：一是“空泡”造成的振动引起的高频噪声；二是低频噪声，水流撞击尾柱或者在流体与桨叶的相互影响的效应而产生的。（3）辅助机械的噪声。通常情况下，船舶的辅助机械的功率相对小，因此噪声级较低。辅助机械含有油泵、锅炉、水泵等各种机械；甲板机械包括挖泥机、装卸货物装置等。在燃烧室周围，锅炉噪声相对比较明显，人工通风时明显的噪声源是空调机。液压系统的噪声主要来源气穴声、脉动等。然而，倘若风机与泵等装置安装在居住舱室周围或者驾驶室附近却不实施防噪，也极易产生严重的噪声污染。（4）水动力噪声。快速水流不均匀影响船舶，引起船体的振动，同时这种振动向水、空气等附近媒质传播，这是引起水动力噪声的主要原因。

2.2 船舶噪声的传播途径

船舶噪声主要有两种船舶途径：结构噪声传播与空气噪声传播[2]。一是空气噪声传播。该种传播方式指的是一个噪声源能够引起空气振动，经过天花板、甲板、窗户、网孔等方式传播。二是结构噪声传播。该种传播方式指的是噪声源处引起的振动，通过结构噪声方式传播。通常情况下，小型船舶主要的噪声源是空气噪声，大型传播是螺旋桨与机舱设备造成的结构噪声。

3 现阶段船舶噪声防护技术存在的问题

3.1 船舶噪声防护意识缺乏

造成国内船舶噪声防护技术的重要原因是意识缺乏。在船舶的现实设计中，大型船舶在设计结构、选择设备等方面都比较合理，然而小型船舶当前侧重考虑节约成本。从船舶声学设计来看，设计工作者往往在完成船舶设计后，在内部装饰环节才考虑噪声防护，常常通过隔声与吸声来解决，欠缺考虑声学设计。

3.2 船舶噪声防护技术落后以及评估手段欠缺

船舶噪声防护技术关系到隔音材料的选择、设备的选型、总体布局等许多方面。然而，由于防护技术落后，加之意识欠缺，设计人员往往依靠设备的辅助专业，从而船舶噪声并没有得到有效的防护，国内的船舶噪声防护技术尚未得到显著提高。此外，国内目前缺乏声学设计评估手段，没有对噪声防护进行制造、设计等进行完整性分析研究，主要的原因包括：声学设计理念欠缺；声学设计手段欠缺。

4 船舶噪声防护技术应用

船舶噪声防护技术主要从三个方面着手：一是控制声源；二是控制噪声传播途径；三是受者保护。

4.1 控制噪声源

控制噪声源是进行防护的最彻底与最有效的方式，（1）选择噪声级较低的螺旋桨、主机与辅机（见图1），同时对其进行合理布置，从而降低噪声源的强度。目前大多数船舶的原动机是柴油机，倘若安装消音设备在排气通道，那么大幅度降低排气产生的噪声，此外，还可以设计无泡螺旋桨、螺旋桨外安装导流管、弹性安装侧推桨和管隧等。（2）隔离声源的振动部分。通过对舱室进行合理布置，将声源隔离，让噪声传播到船员居住和工作舱室的噪音相对减弱，比如采用阻尼材料或者破坏共振等[3]。

4.2 控制噪声的传播途径

控制噪声的传播途径是最普遍的防护技术，一般情况下，处理空气噪声使用吸声、隔声以及消声等方式，而结构噪声使用隔振、减振等方式。（1）吸声：吸声指的是通过吸声结构与吸声材料将舱室噪声降低，吸声材料可以划分为颗粒型、纤维型与泡沫型，常见的吸声材料有甘蔗纤维、吸声砖、玻璃纤维、毛毡等。（2）隔声处理：采用门窗、壁板等方式把接受者和噪声源分离，阻碍噪声传播，此种防护措施称作隔声。（3）消声器处理：消声器大部分安装在气流经过的通道或者进、排气口，是应用较广泛的一种噪声控制方法，例如安装消声器在机舱供风机处、安装消声器在厨房抽风道上（见图2）。依据工作原理不同，消声器可以划分为两种：反作用式消声器、吸收式消声器。

4.3 受者保护

受者保护也是进行船舶噪声控制的重要措施。倘若处于设备较多而船员较稀少的舱室中，例如机舱，控制机械噪声是不切实际的，对接受噪声者进行保护显得更为重要。特别是当前，控制大型主机噪声的技术还没有完善，应当对噪声接受者进行保护，例如船员能够给耳朵带上防噪声头盔、耳塞以及在隔声效果较好的舱室里面工作，从而降低船舶噪声对其污染，为船员提供一个良好的工作环境以及舒适的生活环境。

5 结束语

对于控制船舶噪声，防护技术应当从噪声的产生原理进行研究，在船舶设计阶段就要将船舶噪音控制充分考虑进去，采用更低噪声的设备，尽量避免船体结构共振等，这是最根本和最有效的手段[4]。然而，在现实的船舶行驶过程中，有的船舶噪声是无法避免的，例如主辅机的排气管噪声、发电柴油机的噪声等。这些噪声只能采取受者保护与处理噪声传播途径两种方式控制，船舶设计者应充分利用隔声、消声等新工艺新材料对噪声超标的舱室进行相应防护，全面满足MSC.337（91）《船上噪声等级规则》，为船员提供舒适的工作生活环境。

参考文献

[1]周飞云.噪声发电在船舶机舱中的应用[J].船电技术，2012，8（7）：74-75.

[2]郝鸿雁，束建芳.大型船舶的噪声测量及其控制方法[J].船舶工程，2012，27（32）：185.

[3]邱盛兴.船舶噪声防护技术未来发展趋势分析研究[J].造船技术，2013，18（7）：74-75.

[4]王荣杰，周海峰，詹宜巨.船舶噪声的自适应分离技术[J].中国航海，2011，27（32）：185.