如何提高船舶船員的居住舒適性

陳明君

摘? ? 要：深入剖析了影響船舶舒適度的主要因素，以及在設(shè)計和建造過程中如何消除不良因素對船舶舒適度的影響。通過對我司建造的入籍美國船級社HAB船籍符號的300m飽和潛水支持船，分析了影響船舶舒適度的要素，以及如何在設(shè)計和建造過程中滿足相關(guān)要求。

關(guān)鍵詞：舒適度;噪聲;振動;溫濕度;照度

中圖分類號：U667.2? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： This paper analyzes the main factors affecting ship comfort and how to eliminate the influence of bad factors on ship comfort in the process of design and construction . By taking the 300 m saturated diving support vessel with the ABS classification symbol "HAB" as an example， the factors affecting ship comfort and how to meet the relevant requirements in the design and construction process are analyzed.

Key words： Comfort; Noise; Vibration; Temperature and humidity; Illumination

1? ? ?前言

船舶的舒適性直接影響著船員的身心健康和工作效率。美軍是最早提出船員舒適度的要求，美國船級社《國際軍用艦艇建造和入籍規(guī)范》明確規(guī)定了軍用船舶舒適度入籍規(guī)范參考美國船級社《船員在船上可居住性要求指南》來執(zhí)行。該指南主要列出了振動、噪聲、室內(nèi)環(huán)境、照度對船員舒適度的影響和要求。良好的舒適度有助于船員的身心健康，減少船員的疲勞，提高工作效率，從而有助于艦船操作安全性。

本文通過我司建造的300 m飽和潛水支持船，對影響船員舒適度的要素進(jìn)行分析，介紹如何在設(shè)計和建造過程中滿足相關(guān)要求。

2? ? 300 m飽和潛水支持船簡介

我司在2016年交付的300 m飽和潛水支持船是高附加值、高技術(shù)性能、營運性及經(jīng)濟(jì)性良好的電力推進(jìn)潛水支持船。該船總長105 m、型寬24m、結(jié)構(gòu)吃水7 m、航速12 kn、載重量4 466 t;采用電力推進(jìn)系統(tǒng)，并設(shè)置有三個機(jī)艙和三個配電板間;動力方面由四臺2500 ekW主發(fā)電機(jī)組和一臺1100 ekW輔助發(fā)電機(jī)為全船提供動力及電力保障，由兩臺2 500 kW VOITH推進(jìn)器、兩臺1 200 kW超靜音的首側(cè)推、一臺1000 kW的伸縮推為全船提供推進(jìn)和定位動力;動力定位能力為DP3級;該船核心設(shè)備配備了一套滿足15人作業(yè)的300 m水深飽和潛水系統(tǒng)和一套50 m海水深的空氣潛水系統(tǒng)，同時還配合了2個深水遙控潛水器（ROV）和一臺150 t的AHC深水主動補(bǔ)償甲板吊。該船入籍美國船級社且有舒適度HAB船籍符號，在設(shè)計和建造上優(yōu)化布局、采用新工藝和材料，提高船員居住舒適性。

2? ? 船舶艙室振動分析及控制

船舶振動的主要來源是主機(jī)和輔機(jī)運行過程中產(chǎn)生的振動，一般船舶振動輻射的方向為上下（z）、前后（x）、左右（y）。

船舶振動會導(dǎo)致船員與乘客的不適，引起疲勞甚損害健康。人員長期處于振動環(huán)境中會影響神經(jīng)系統(tǒng)的正常工作機(jī)能，導(dǎo)致肌肉松弛、血壓升高、視覺遲鈍等;過大的船體振動會導(dǎo)致高應(yīng)力區(qū)域的船體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋，或使得船體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞破壞，從而影響船舶安全性和正常使用;過度振動會使得計算機(jī)、自動控制的儀表設(shè)備失靈或損壞，影響航行安全;由振動及其產(chǎn)生的輻射噪聲也會嚴(yán)重削弱艦船的隱身性能。

船舶在設(shè)計和建造過程中，防振減振措施主要有兩點：首先，通過改變結(jié)構(gòu)固有頻率、激勵頻率、激勵源的作用位置，防止共振;其次，減少激勵幅值、激勵傳遞，以及合理設(shè)計船體結(jié)構(gòu)來控制其他振動源。

在300 m飽和潛水支持船上，我們在設(shè)計選材上避免了共振的發(fā)生;在針對本船的推進(jìn)裝置、主機(jī)和輔機(jī)這些振動源，通過加強(qiáng)基座增強(qiáng)阻抗外，還對這些設(shè)備采用單層隔振彈性安裝，對推進(jìn)裝置、柴油機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)組等基座雙面粘貼阻尼材料等，并對這些設(shè)備進(jìn)出口管路采用撓性接管，有效避免了振動的傳遞。

3? ? 船舶艙室噪聲的分析及控制

船舶艙室主要噪聲的來源是：機(jī)械設(shè)備噪聲、推進(jìn)系統(tǒng)噪聲和通風(fēng)管路系統(tǒng)噪聲。

艙室噪聲傳遞途徑，主要是通過船體結(jié)構(gòu)、空氣、水來傳播。船舶各艙室噪聲等級分為：直接輻射處所（聲源艙）和間接輻射處所（非聲源艙）。

聲源艙噪聲取決于聲源的輻射聲功率、艙室吸聲系數(shù)與艙容;非聲源艙噪聲與艙壁振速、面積和輻射效率成正比。因此，要降低各艙室的噪聲分貝，在設(shè)計時調(diào)整聲源艙和非聲源艙內(nèi)噪聲傳播影響因素，從而降低船舶艙室噪聲。我司在設(shè)計300 m飽和潛水支持船上，通過降低聲源艙室動力設(shè)備噪聲和控制非聲源艙室舾裝材料來減少噪聲。在聲源艙的降噪上，采用電力推進(jìn)系統(tǒng)，大大降低推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲;在發(fā)電機(jī)組的安裝上，采用彈性墊塊連接基座降低因振動產(chǎn)生的噪聲;在柴油機(jī)排煙管及管弄間內(nèi)，大量采用吸噪材料的巖棉隔離其他艙室;在設(shè)計階段詳細(xì)規(guī)定了風(fēng)機(jī)選型噪聲的范圍值，并且在風(fēng)道內(nèi)處增加消器，降低風(fēng)機(jī)及風(fēng)速的噪聲。

在非聲源艙的降噪上，首先對艙室面積進(jìn)行合理分割;居住艙室地板采用吸噪和阻燃材料;壁板和天花板也大量采用吸噪材料，同時在施工中對壁板進(jìn)行充分緊固，避免因松動產(chǎn)生額外噪聲;其次，艙室生活處所的空調(diào)布風(fēng)器出風(fēng)口也是影響噪聲的一個因素，出風(fēng)口風(fēng)速過大產(chǎn)生額外的噪聲源，解決的措施有：通過增加空調(diào)的變頻功能，讓空調(diào)根據(jù)風(fēng)道里面的壓力大小自動調(diào)節(jié)風(fēng)量，以及增加調(diào)風(fēng)門從而達(dá)到空調(diào)風(fēng)量的平衡性要求;設(shè)計風(fēng)道布置走向時，盡可能確保風(fēng)道走向通暢;在施工時對空調(diào)管路用吸聲和隔熱材料進(jìn)行包裹，對通風(fēng)管支架使用彈性連接，減少振動帶來的噪音。

4? ? 船舶室內(nèi)環(huán)境舒適度的分析及控制

船舶艙室內(nèi)環(huán)境舒適度主要是人的主觀感覺，存在明顯的個體差異，因此環(huán)境舒適通常被定義為至少80%的人認(rèn)為可以接受室內(nèi)的環(huán)境。船上的采暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)，應(yīng)該設(shè)計有效地控制室內(nèi)環(huán)境參數(shù)，使之在可接受的范圍內(nèi)促進(jìn)居住者的舒適性。美國船級社對于船舶入籍不同舒適度等級的要求，包括影響溫度、相對濕度、垂直方向溫差、室內(nèi)空調(diào)風(fēng)速、室內(nèi)水平方向溫差、室內(nèi)新風(fēng)供風(fēng)量要求等，如表3所示。

我司建造的300 m飽和潛水支持船入籍舒適度為HAB，在設(shè)計和建造過程中對如下影響因素進(jìn)行控制：

4.1? ?室內(nèi)環(huán)境溫度

地板、天花板、壁板等選材上大量使用隔熱、降噪、阻燃的材料;對內(nèi)裝供應(yīng)商提出額外技術(shù)要求，對隔熱材料表面噴涂隔熱耐腐涂料，有效控制室外溫度傳遞;在每個房間內(nèi)設(shè)置自動調(diào)風(fēng)和調(diào)溫裝置，使每個房間的溫度都能滿足規(guī)范要求：室內(nèi)溫度冬季在20 ℃～25 ℃，夏季為22 ℃～27 ℃。

4.2? ?室內(nèi)濕度

對空調(diào)供應(yīng)商提出在空調(diào)風(fēng)機(jī)出口處增設(shè)加濕器，并要求其使用參數(shù)能滿足技術(shù)規(guī)格書的要求;在每個房間布風(fēng)口布置加熱器和調(diào)濕裝置，確保每個房間相對濕度在30%～70%范圍內(nèi)。

4.3? ?室內(nèi)垂直溫差

規(guī)范要求室內(nèi)甲板以上100 mm～1 700 mm的溫差，超過這個范圍人體會感覺輕微不適。影響垂直溫差的主要因素是地板因熱量散發(fā)或吸熱不均衡導(dǎo)致。為此對室內(nèi)地板輔料選型以及比熱容進(jìn)（下轉(zhuǎn)第頁）（上接第頁）

行了充分的計算，使之滿足使用規(guī)范要求。

4.4? ?空調(diào)風(fēng)速

規(guī)范要求每個房間空調(diào)風(fēng)量在滿足制冷量的同時，風(fēng)速不能>0.5 m/s。在設(shè)計時選用變頻空調(diào)，保證供風(fēng)量及減少運行噪音，在保證住夠空調(diào)風(fēng)量的情況下通過布風(fēng)器調(diào)節(jié)室內(nèi)風(fēng)速在規(guī)范范圍內(nèi)。

4.5? ?室內(nèi)水平方向溫度差

規(guī)范要求艙室區(qū)域內(nèi)靠近床頭的所有墻壁表面，每隔1 100 mm進(jìn)行表面溫度測量，所測量點與房間內(nèi)平均溫差應(yīng)<10 ℃。因此對室內(nèi)水平梯度溫差的影響因素主要是室內(nèi)布風(fēng)器的位置和室內(nèi)壁板的材料。因此通過計算每個房間空調(diào)布風(fēng)口的有效散布區(qū)間，合理布置每個房間的布風(fēng)口的位置;同時室內(nèi)壁板采用高效隔熱材質(zhì)，并在壁板上噴涂隔熱涂料，有效控制室內(nèi)水平面溫差，使之滿足要求。

4.6? ?新風(fēng)供風(fēng)量

根據(jù)規(guī)范要求，新風(fēng)或室外空氣供應(yīng)的數(shù)量應(yīng)不少于供應(yīng)給該房間總空氣量的40%，同時在室內(nèi)空間內(nèi)按每個人計算，新鮮空氣或室外空氣供給量不得少于8 L/s。因此，我們在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時，要精準(zhǔn)計算室內(nèi)房間體積、供風(fēng)速度、空調(diào)布風(fēng)器數(shù)量、房間居住人數(shù)等;在施工中除了上述供風(fēng)機(jī)的選型、通風(fēng)管路的合理優(yōu)化、布風(fēng)器的合理布置等，還要考慮衛(wèi)生單元抽風(fēng)機(jī)的功率和型號，既要滿足室內(nèi)換氣要求又還要考慮合理布置管路使抽風(fēng)噪聲降低。

相對而言，軍用水面艦艇官兵居住房間不受民船規(guī)范約束，可以根據(jù)居住人數(shù)合理分割各房間居住面積和布風(fēng)口的數(shù)量;與民船相比軍用水面艦艇取消了窗戶，減少了外部熱輻射，對室內(nèi)水平溫差控制更為有效。

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