论船舶噪声及控制

论船舶噪声的控制

提要

船舶噪声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。船舶噪声的污染源主要是由于船舶动力装置及其它辅助装置自身振动及吸排气引起的。介绍了船舶的噪声源，以及传播的途径，提出应采取通过声源控制来降低船舶噪声级。

前言

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。船舶环境，尤其机舱环境就存在较为严重的噪声污问题，对船员的身体、生活、休息和工作都存在很大的影响，甚至会产生心理和生上的疾病；过强的噪声还会使船上的一些精密仪器设备工作不正常、精度降低、使用寿命缩短。

1970年国际劳工组织(ILO)在日内瓦召开的海事特别会议上通过了“关于船员、设备

工作区有害噪声规定的建议”，建议各国政府制定限制船舶噪声的规则。目前一些造船和航运国家都制定了船舶噪声标准，作为船舶特殊环境下的健康保护标准。

1船舶噪声概述

1.1船舶噪声的度量

描述噪声可采用两种方法：一是对噪声进行客观量度，即将噪声作为物理扰动，用描述声波客观特性的物理量来反映；二是对噪声进行主观评价，因为噪声涉及人耳的听觉特性，根据听者感觉的刺激来描述。

噪声的客观度量用声压、声强和声功率等物理量表示。声压和声强反映了声场中声的强弱，声功率反映了声源辐射噪声的大小。声压、声强和声功率等物理量的变化范围非常大，可以在六个数量级以上，同时由于人体听觉对声信号强弱刺激的反应不是线性的，而是成对数比例关系，所以实际应用中采用对数标度，以分贝（dB）为单位，即分别为声压级、声强级和声功率级等无量纲的量来度量噪声。

级是物理量相对比值的对数。分贝是级的一种无量纲单位。对于声强、声功率等反映功率和能量的物理量，分贝数等于两个量比值的常用对数乘以10 。如两个声功率值分别为W1 和W2 ，则分贝数为n=101g(W1/W2)。

对于声压、质点振动速度等描述声场、电磁场等的物理量，分贝数等于两个量比值的常用对数乘以20 。当两个声压值分别为P1 和P2 时，声压级为n=201g(P1/P2)。采用级进行噪声计量，可以使数值变化缩小到适当范围，与人耳的感觉接近。

1.1.1声压、声压级

由于声波的存在而产生的压力增值即为声压，单位是帕（Pa）。长期沿用的微巴（µbar）也是声压单位，两者关系为 1 帕=10 微巴。声波在空气中传播时形成压缩和稀疏交替变化，所以压力增值是正负交替变化的。但通常所讲的声压是取均方根值，叫有效声压，故实际上总是正值。

表一声压和相应的声压级

1.1.2声功率、声功率级

声功率是指单位时间内声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。在噪声检测中，声功率是指声源总声功率，单位是“瓦”，记作W。

【1】奚旦立.噪声监测系统. 环境监测卷(环境工程手册) 1998 :176-179 (7-4)

1.1.3响度级

根据人耳的听觉特性人耳感觉到的声音轻响程度并不仅仅取决于声压级的大小而是声压级与频率的综合结果通常声压级相同而频率不同的声音人听起来往往是不一样的同一声压级的高频声人听起来比低频声响所以在表征一个声音的大小或者研究噪声标准时还必须考虑声音的频率特性为此在声学中又引出一个所谓响度级LL的概念响度级是表征声音响度大小的相对量单位为phon

2船舶噪声源

船舶的动力机械和辅助机械在运行时发出的令人不舒适的声音。船舶噪声关系到行船的安全，例如船桥上噪声级过高会影响指挥，声呐导流罩内噪声过高会严重影响声呐设备的正常工作并干扰声呐对水下目标（暗礁、沉船、潜艇等）的探测。

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。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。

2.1动力装置的噪声

2.1.1空气动力噪声

2.1.1.1由主机进气流动产生的噪声

例如功率为5000Kw、燃油消耗率为2009／(Kw．h)的柴油机，当其过量空气系数为2 时，每秒所需空气量约为8Kg，在标准状况下为6．2m3／S，如果进气管直径为0．35m，则其平均流速可达64m／s，再考虑到各缸的进气必然存在间断性和不均匀性，于是在进气管中就会出现空气动力噪声并向四周传播，形成空气动力噪声场。

2.1.1.2排气噪声

排气噪声主要有排气压力脉动噪声、气流通过气阀等处发生的涡流声、由于边界层气流扰动发生的噪声和排气出口喷流噪声。在多缸柴油机排气噪声的频谱分析中，低频处有一明显的噪声峰值，即低频噪声。这是由于柴油机每一缸气阀开启时，缸内燃气突然高速喷出，气流冲击到排气阀后面的气体上，使其产生压力巨变而形成压力波，从而激发噪声。由于各缸排气阀是在指定的相位上周期性进行，因而这是一种周期性的噪声。柴油机的排气管中还存在气柱的共振噪声，气流喷射噪声、气流与气道壁形成涡流噪声也包含多种频率成分，一旦与共振频率吻合便会激发噪声。

另外排气系统中气体的共振在主机与烟囱之间的排气管中形成强烈的压力脉动(驻波)，除了引起涡轮鼓风机和排气管系统的振动外，还可在船舶烟囱附近产生振动，在这种情况下，人们会感到噪声如一种遍布全身的“压力”。在桥楼产生高噪声级的噪声源，最常见的就是这种排气噪声。

2.1.1.3来自增压器气流的噪声

对废气涡轮增压器来讲，空气与压气机叶片之间的相对速度很大，在叶片附近必然会出现大量涡流，在形成强烈而尖厉的振动而发出噪声。

2.1.2柴油机的燃烧噪声

柴油机的燃油喷人缸内发火燃烧的初期(相当于速燃期)，缸内压力上升速度非常快，形成很高的压力波动．由火焰中心向四周传播，形成燃烧噪声场。柴油机在较高负荷区工作时