SPP35平臺(tái)供應(yīng)船噪聲降低探索

王 彪，張小秋，劉鳳奇

(揚(yáng)州大洋造船有限公司，江蘇揚(yáng)州225107)

0 引言

作為強(qiáng)制性規(guī)則，《船上噪聲等級(jí)規(guī)則》(簡(jiǎn)稱“規(guī)則”)將于2014年7月1日隨著新決議生效同時(shí)生效，海上人命安全公約(SOLAS)將引用其全部規(guī)定。因此，船舶噪聲的測(cè)量將很可能由船舶入級(jí)的船級(jí)社或指定認(rèn)可的機(jī)構(gòu)進(jìn)行，要求將更高、更嚴(yán)，對(duì)船舶設(shè)計(jì)及建造產(chǎn)生重大影響。

新規(guī)則要求1萬(wàn)總噸位(GT)以上船舶的居住、生活和工作處所的噪聲限值比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)降低5 dB，即居住艙和醫(yī)療區(qū)域的噪聲限值從60 dB下調(diào)到55 dB，餐廳、娛樂(lè)等區(qū)域的噪聲限值從65 dB下調(diào)到60 dB，其他工作區(qū)的噪聲限值從90 dB下調(diào)到85 dB。本文著重介紹了SPP35海洋平臺(tái)供應(yīng)船的降噪方案。

1 工程概況

SPP35平臺(tái)供應(yīng)船在1萬(wàn)總噸位(GT)以下，其噪聲受新規(guī)沖擊較小。但為確保船員有一個(gè)舒適的環(huán)境，SPP35滿足 BV船級(jí)社最高級(jí)別的舒適性(COMF)船級(jí)符號(hào)的要求。并且，該船具備守護(hù)及救助功能，能夠搭載的獲救人員可達(dá)200余人，因此，對(duì)噪聲的控制就尤為重要。

2 噪聲源

相對(duì)于常規(guī)船舶，SPP35平臺(tái)供應(yīng)船由于設(shè)備多，空間狹小，布局緊湊，對(duì)噪聲的控制難度要大于一般船舶。噪聲源主要包括:艉推、艏側(cè)推;發(fā)電機(jī)組;各種輔機(jī)，如水泵、油泵、風(fēng)機(jī)、鍋爐等;由于船體振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。

SPP35平臺(tái)供應(yīng)船主要噪聲源如圖1所示。

3 聲源控制

聲源控制噪聲是噪聲控制中最根本和最有效的手段，但是也是難度最大的地方，在本船中進(jìn)行了如下處理:

(1)艏側(cè)推是船上比較大的噪音源，在設(shè)備選型訂貨時(shí)，即要求廠家在側(cè)推筒體上多增加1道圓環(huán)(原來(lái)為2道)，并沿著筒體水平方向增加3條平行扁鋼，然后在圓環(huán)及扁鋼上安裝連接附件，通過(guò)附件，將艏側(cè)推安裝在船體上。由于增加了側(cè)推筒體的支撐及強(qiáng)度，因此在工作時(shí)，減少了振動(dòng)，從而降低了噪音。

(2)由于本船為全電力推進(jìn)，共有4臺(tái)主發(fā)電機(jī)及1臺(tái)應(yīng)急發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)安裝時(shí)主要采取加裝隔振器的措施來(lái)降低振動(dòng)及噪音。本船選用了鋼絲網(wǎng)隔振器，這種隔振器屬硬性彈簧，在發(fā)電機(jī)工作時(shí)，鋼絲網(wǎng)之間會(huì)產(chǎn)生摩擦而形成阻尼，從而減少對(duì)船體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。

(3)選用進(jìn)口的低噪音的風(fēng)機(jī);對(duì)進(jìn)、排氣口，管壁的空氣噪聲，采用消聲器或絕緣層等措施;對(duì)于小型機(jī)器或設(shè)備，一部分在空間允許及不影響散熱的情況下，將其用圍板圍起來(lái)，在圍板內(nèi)部涂有吸聲材料;一部分設(shè)備在訂貨時(shí)，即要求廠家在設(shè)備本身上做好隔聲設(shè)施或根據(jù)船廠要求增加結(jié)構(gòu)以便安裝時(shí)連接合適的減振支撐。

圖1 SPP335平臺(tái)供應(yīng)船主要噪聲源

4 傳輸途徑控制

傳輸途徑中的控制是最常用的辦法。因?yàn)橐坏C(jī)器設(shè)計(jì)制造和安裝完畢，再?gòu)穆曉瓷峡刂圃肼暰蜁?huì)受到限制，在傳輸途徑中卻容易實(shí)現(xiàn)隔聲、吸聲等有效措施。

(1)機(jī)艙作為船舶的最大噪聲源，對(duì)機(jī)艙頂部甲板采取減振、隔聲、降噪措施是最有效的方式，且根據(jù)防火劃分，此層甲板同時(shí)需要滿足A-60級(jí)防火要求。本船主甲板主要采用A-60浮動(dòng)隔聲地板系統(tǒng)，相比常規(guī)浮動(dòng)甲板敷料，多了2層阻尼層及鍍鋅鋼板層，能起到明顯的減振及降噪作用。其節(jié)點(diǎn)如圖2所示。

圖2 A-60浮動(dòng)隔聲地板節(jié)點(diǎn)(單位:mm)

噪聲是可以通過(guò)固體結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳播的。房間的噪聲主要來(lái)自于大面積板的振動(dòng)，特別在其共振時(shí)更為嚴(yán)重。為了控制這種大面積板的振動(dòng)，可以在薄的鋼板上緊緊貼上或噴涂一層內(nèi)摩擦阻力大的粘彈性、高阻尼材料，這種措施稱為減振阻尼，它是噪聲與振動(dòng)控制的重要手段之一。

阻尼材料抑制板的振動(dòng)，同樣是利用材料的內(nèi)損耗原理。當(dāng)振動(dòng)作用在涂以阻尼材料的鋼甲板板面上，金屬板面作彎曲振動(dòng)時(shí)，阻尼層也隨之振動(dòng)，一彎一折使得阻尼層時(shí)而被壓縮，時(shí)而被拉伸，阻尼材料內(nèi)部分子發(fā)生相對(duì)位移。由于摩擦而損耗一部分振動(dòng)能量，減弱了金屬板面的彎曲振動(dòng)，從而降低了金屬板的噪聲輻射。涂層上再覆蓋鍍鋅鋼板構(gòu)成約束阻尼層。共振時(shí)，阻尼層一面受到約束層的約束，另一面又隨結(jié)構(gòu)的振動(dòng)而使阻尼發(fā)生了較大的剪切變形，此種約束阻尼層相對(duì)自由阻尼層有著更好的抑制效果。

(2)主甲板以上各層甲板，主要采用隔聲地板，在鋼甲板的表面增加一層阻尼層。其節(jié)點(diǎn)見(jiàn)圖3。

圖3 隔聲地板節(jié)點(diǎn)(單位:mm)

(3)由于本船的上層建筑在船首，側(cè)推工作時(shí)的噪音會(huì)直接傳遞到上層建筑，所以對(duì)艏側(cè)推艙室的噪音控制非常重要。本船整個(gè)側(cè)推艙都增加了吸音、隔音材料。側(cè)推艙地板采用2 mm阻尼層+40 mm甲板敷料;所有艙壁表面敷設(shè)2 mm阻尼層+2 mm鋼板;艙頂部采用(75+75)mm的隔音巖棉;在側(cè)推筒體部分，采用2 mm阻尼+3 mm鍍鋅鋼板。側(cè)推艙隔音減振方案如圖4所示。同樣的處理方式也適用于機(jī)艙等。

(4)艙壁及甲板上的隔聲絕緣材料，普遍要比常規(guī)船舶厚50～100 mm，特別之處在于2層絕緣之間加了1層鉛箔，提高了隔聲、吸音效果，如圖5所示。同時(shí)，針對(duì)A-60艙壁或甲板的隔音，敷設(shè)了雙層巖棉等措施。A-60艙壁防火+隔聲絕緣詳圖、A-60甲板防火+隔聲絕緣詳圖分別如圖6及圖7所示。

(5)內(nèi)裝工程的壁板及防火門，全部采用高隔聲的復(fù)合巖棉板，非獨(dú)立圍壁處的板背面鍍鋅板采用沖孔形式。天花板采用D型天花板，且在天花板上表面再增加一層50 mm的隔音巖棉。壁板、天花板與船體結(jié)構(gòu)連接方式改為彈性連接替代常規(guī)船舶中的剛性連接。天花板吊裝節(jié)點(diǎn)、橡膠底槽分別如圖8及圖9所示。

圖4 側(cè)推艙隔音減振方案(單位:mm)

圖5 隔聲絕緣詳圖(單位:mm)

圖6 A-60艙壁防火+隔聲絕緣詳圖(單位:mm)

圖7 A-60甲板防火+隔聲絕緣詳圖(單位:mm)

5 受者保護(hù)

在機(jī)器多而人少(例如機(jī)艙)或降低機(jī)器噪聲不現(xiàn)實(shí)或不經(jīng)濟(jì)的情況下，對(duì)受者的保護(hù)是重要手段。人員可以帶上護(hù)耳器(耳罩或耳塞)、防聲頭盔或在隔聲間(如機(jī)艙集控室)內(nèi)值班操作。同時(shí)在進(jìn)入這些處所的地方要張貼明顯的護(hù)耳標(biāo)記。

圖8 天花板吊裝節(jié)點(diǎn)

圖9 橡膠底槽(單位:mm)

6 設(shè)計(jì)及成本

表面上看，“規(guī)則”修訂案僅對(duì)船舶部分空間的噪聲限值進(jìn)行了下調(diào)，但從船廠實(shí)際看，要滿足該修訂案的要求有一定難度，而且分貝值的基數(shù)越小繼續(xù)下調(diào)的難度越大。因此，要滿足該修訂案的要求并不容易。同時(shí)，用來(lái)準(zhǔn)備的時(shí)間并不多。

要滿足該修訂案的要求，必須從船舶設(shè)計(jì)階段就著手應(yīng)對(duì)。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)認(rèn)真考慮聲學(xué)問(wèn)題，針對(duì)船舶噪聲防護(hù)進(jìn)行研究，在船舶設(shè)計(jì)初期就根據(jù)聲學(xué)指標(biāo)要求，將聲學(xué)設(shè)計(jì)的理念貫穿于整個(gè)船舶設(shè)計(jì)中，并且在設(shè)計(jì)方案制訂后，分析評(píng)估方案的主要噪聲源和傳遞路徑以及能否滿足新標(biāo)限值要求的聲學(xué)指標(biāo)。結(jié)合聲學(xué)要求，不僅節(jié)省開支，防止材料及人工的浪費(fèi)，以最經(jīng)濟(jì)的方式獲得理想的效果;如果采取事后補(bǔ)救的方式，則容易事倍功半，費(fèi)用大、耗時(shí)長(zhǎng)、效果差。因此，在船舶設(shè)計(jì)階段就開展必要的聲學(xué)設(shè)計(jì)是從被動(dòng)降噪走向主動(dòng)降噪的關(guān)鍵。

船廠在采購(gòu)船舶配套產(chǎn)品時(shí)，成本可控的范圍內(nèi)要更加注重其聲學(xué)性能，優(yōu)先選用噪聲低的設(shè)備。同時(shí)，也要求船廠對(duì)相關(guān)配套設(shè)備供應(yīng)商進(jìn)行指導(dǎo)，降低設(shè)備噪聲。船廠的工藝部門也要認(rèn)真研究如何優(yōu)化設(shè)備的安裝工藝，通過(guò)減少設(shè)備振動(dòng)、減少設(shè)備縫隙傳聲等方式，降低船舶噪聲。

[1] 邵汝椿.機(jī)械噪聲及其控制[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社，1994.

[2] 張平，于全虎.船舶減振降噪措施簡(jiǎn)析[J].江蘇船舶，2010，27 (3):5－9.