1100TEU集装箱船对满足Comfnoise3和Comfvib3入级符号要求的分析

张兴 谢胜军 付茜倩

摘    要：本文介绍了BV船级社入级符号Comf-vib的要求，以及与MSC.337（91）噪音和ISO6954振动标准的差异。根据1100TEU集装箱船的SEA模型和variant計算结果，分析该船在不同工况下的噪音和振动情况，并从设计角度采用降噪减振预防措施，使噪音和振动值满足要求。

关键词：集装箱船;振动噪音分析;Comf-vib，Comf-noise，SEA模型，variant计算

中图分类号：U662.1                                文献标识码：A

Abstract： This paper introduces the requirements of the class symbol “Comf-Vib” of Bureau Veritas， and the differences between it and the resolution MSC.337（91） on noise and ISO6954 on vibration. Based on the SEA model and the variant analysis result of 1100TEU container vessel， the ship noise and vibration in different working conditions are analyzed， and the noise and vibration reduction preventive measures are adopted in design to meet the requirements so that the problems are identified and solved in advance to avoid the loss of shipyard.

Key words： Container vessel; Vibration noise analysis; Comf-vib; Comf-noise; SEA Model; Variant calculation

1    前言

1 100 TEU集装箱是我司为美国Tropical Shipping公司建造的系列船（共4艘），入BV船级社。该系列船的主尺度为：总长159.9 m、型宽24.5 m、型深14.8 m、设计吃水8.25 m、结构吃水10.5 m;装载集装箱总数1148 TEU（20' ISO containers），重箱数700 TEU、载重量20 400 t;主机为MAN B&W 660 ME-C8.5 Tier III，1050 kWx900 r/min;辅机为3台   MAN 6L23/30H II Tier III;应急发电机为200 kWe×1 800 r/min×AC450V×60 Hz×3 Ph;锅炉为2台;可调螺旋桨、Becker扭曲舵带舵球、首、尾侧推各1台。

随着国际上对船员的保护要求越来越高，各船级社纷纷出台不同等级舒适度的入级符号。1100 TEU集装箱船需满足Comf-noise 3和Comf-vib 3的入级符号要求，因此需要对Comf-noise 3和Comf- vib 3的入级符号要求进行仔细的研究，并找到相应的解决方案。

船舶的主要振动与噪声源有：主机、主推进器、风机、空调等，其中主机和主推进器是主要来源。

传统的减振方法将重点放在如何消除局部共振上面，振动的情况或被减轻和/或被转移到其他组件上。但是振动的根源仍然存在，后期花费大力气被动减振降噪，但效果不明显。

本文通过对BV入级符号Comf-vib 3和Comf-noise 3的研究，落实1 100 TEU集装箱船减振降噪措施，提升对振动和噪音的控制能力。

2   BV船级社COMF入级符号与MSC337.（91）和ISO标准的比对

BV船级社的COMF入级符号包含COMF-NOISE及COMF-VIB两种：COMF-NOISE授予船舶噪音满足BV规范E篇第6章要求的船舶，COMF-VIB授予船舶振动满足BV规范E篇第6章要求的船舶。针对1600GT以下及以上船舶，COMF-NOISE及COMF-VIB的限定值不同。COMF-NOISE及COMF-VIB都分为1～3个等级，其中COMF-NOISE 1、COMF-VIB 1为最舒适的级别。

2.1 COMF入级与IMO在噪音指标上的对比

见表1。

由表1可知：BV规范的Comf-noise 3等同于MSC.337（91）噪音指标，Comf-noise 2及Comf-noise 1的要求则更加严格;BV入级符号对机舱区域的噪音没有提及，但是MSC337有指标要求;BV入级符号对露天公共处所测量时可使用用防风罩，以减少风力影响;测量如在通风进出口3 m内，则5db偏差应视为可接受;工作间、集控室的设在测量时应开启但不使用。但MSC337没有明确类似的允许偏差。

2.2 COMF入级与ISO标准在振动指标上的对比

见表2。

根据ISO6954-2000标准，振动值为1～80 Hz范围内的全频率计权均方根值;根据ISO6954-1984，标准振动值为1～100 Hz范围内的最大峰值，1～5Hz范围内采用加速度计算。

COMF规范既有根据ISO6954-2000标准，振动值为1～80 Hz范围内的全频率计权均方根值，也有根据ISO6954-1984标准，振动值为1～100 Hz范围内的最大峰值的两种限定值要求。根据船舶的建造规格书，选用全频率计权均方根值或最大峰值作为定级标准都可以。

振动测量按照COMF 规范要求，每层甲板需选一个测量点测量xyz 3个方向，其他点只需要测量Z向即可;而ISO要求每层甲板需选择两个测量点测量xyz 3个方向，其他测量点测量Z向即可;COMF规定振动可接受的偏差为：20%的船员区所有测量点允许高于规范要求0.3 mm/s、每层甲板至少需测量60%的房间;ISO标准对于振动的偏差没有强制要求，根据入级符号和船东方面的要求而定。

3   振动分析与降振预防措施

1 100TEU集装箱船振动分析基于全船主体结构和上建结构的FE 模型，选取螺旋桨激励，采用DNVGL的variant计算分析全船振动。

3.1  振动计算分析结果

根据原始设计计算结果预测全频段重力计权振动水平在CSR105 rpm工况下将超过Comf-vib 3的标准，特别是在结构吃水状况;在CSR工况下，居住处所在纵向方向的最大重力计权振动有效值预测达到6.9 mm/s（压载吃水工况）、5.1 mm/s（设计吃水工况）和12.0 mm/s（结构吃水工况）;最大单点峰值预测达到19.0 mm/s（结构吃水工况）。

根据计算，不带主机横撑时上建和主机顶的振动会减少。特别在结构吃水状态下上建振动有明显的改善，全频段重力计权振动有效值由12.0 mm/s 降至 6.3 mm/s。

为了更大的降低振动水平，船体结构需作相应的修改：结合主机二阶补偿、移除侧撑和船体结构相应修改，驾驶室两翼在CSR工况下全频段重力计权振动有效值降至3.5 mm/s（压载吃水工况）、4.8 mm/s（设计吃水工况）和5.3 mm/s（结构吃水工况）。

3.2   降振预防措施

（1）移除主机侧撑：采用独立式主机液压顶推支撑装置。

结果显示：移除侧撑对全频段重力计权有效值的改进明显。

（2）采用主機二阶补偿器：主机两端安置主机二阶补偿器，且补偿力矩为70%。

结果显示：主机两端安置70%力矩补偿器对全频段重力计权有效值的改进明显，结构增重较小。

（3）上建与烟囱相连接：上建与烟囱在上建通过各层甲板处连接;烟囱外壁与上建通过纵向舱壁相连。

结果显示：上建与烟囱相连，使设计吃水和结构吃水工况下的振动水平有明显的下降，压载吃水工况下的振动水平有小幅下降;结构增重较少。

（4）增加上建外墙板厚：上建从主甲板 到尾楼甲板前端壁的板厚增加到20 mm;上建和烟囱整体外围壁从尾楼甲板到A甲板增加到15 mm;从A甲板到B甲板增加到12 mm、从B甲板到C甲板增加到10 mm;

结果显示：在较危险的压载吃水和结构吃水工况下的振动水平均有所下降;结构增重约28 t。

（5）增加机舱区域外板板厚：机舱区域外板板厚从内底到10 m平台区域增加到20 mm。

结果显示：在较危险的压载吃水和结构吃水工况下的振动水平均有所下降;结构增重约50 t。

4    噪音分析与降噪预防措施

4.1  噪声分析

1 100TEU集装箱船噪音分析基于静态能量分析方法，通过建立SEA模型，以舱室为单元，从空气传播和结构传播途径考虑机械设备、通风和空调等预测噪音。

理论噪音计算分析结果（见表3）。

4.2  降噪预防措施

见表4。

（1）浮动地板：浮动地板的计权隔声指数为55 dB，满足噪音分析要求。

（2）弹性节点：所有做浮动地板的舱室，均考虑壁板天花及相关内容做弹性连接，防止结构噪音传递到舱室。弹性节点既能保证壁板、天花板本身的强度，又能满足推荐的弹性要求。

5    结论

根据噪音和振动的预测分析结果，此系列船主机和发电机是引起结构噪音和振动的主要源头;对主机首尾端增加二阶补偿器和液压横撑能达到很好的减振降噪效果，而主机增加侧撑并不能起到直接的作用;船体结构的加大板厚和增加连接结构形成框架，同样有不错的效果。

1 100TEU首制船试航中噪音振动测量值与预测分析结果相近，印证分析和设计的正确性，满足规范和船东的要求。

参考文献

[1] BV Rules for the classification of Steel Ships Part E- additional Class Notations

[2] Resolution MSC.337（91） – Adoption of the Code on noise level on board ships

[3] GB/T 7452-2007/ISO 6954：2000 机械振动 客船和商船适居性振动测量、报告和评价准则.