淺談船體振動、噪聲與船舶舒適性

彭亮亮

（中國船級社浙江分社，浙江 寧波 315040）

1 船體振動、噪聲的主要特征

船舶在水面上航行，要保證船舶的適航性，必須保證各種設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，這就帶來了不可避免的噪聲，包括機(jī)械噪聲、氣流動力噪聲、脈沖沖擊噪聲等，同時也不可避免受到各種干擾力的作用，從而導(dǎo)致船體總體或/和局部振動。

船體振動、噪聲的主要特點包括不可避免性、多樣性、交錯性。船舶航行時，其振動可由船體梁模型表達(dá)，由于船體梁的振動是由無限主振型疊加而成，只要外界存在激振力，就可以引起船體梁的某個或多個振型的振動，如螺旋槳在尾部附近流場內(nèi)產(chǎn)生脈動壓力作用于船體表面，同時螺旋槳工作時產(chǎn)生的振動也會傳遞到船體；其次主機(jī)、輔機(jī)等各動力機(jī)械的運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動力和激振力矩，都將傳遞給船體梁；最后，波浪沖擊等外界激擾力，也使船體梁產(chǎn)生振動。伴隨著船體的振動和設(shè)備解析運轉(zhuǎn)，噪聲也隨之產(chǎn)生。

可見，只要船舶在水面航行，船體振動、噪聲就不可避免、多樣化、交錯影響。

2 船體振動、噪聲對船舶舒適性的影響

2.1 船體振動對船舶舒適性的影響

人體可以通過各種感受器接收振動的信息，并通過大腦對振動作出相應(yīng)的反應(yīng)和判斷。振動對人的影響主要取決于振動的強(qiáng)度。振動的強(qiáng)度一般是用加速度有效值來計量的。此外，還有兩個十分重要的因素：一個是振動頻率，一個是人體承受振動的持續(xù)時間（暴露時間）。振動給予人的影響，按受到振動的強(qiáng)度和暴露時間大致有四種情況：①“感覺閾”，人體剛能感受到振動的信息；②“不舒適閾”，人體產(chǎn)生不舒適反應(yīng)；③“疲勞閾”，人體產(chǎn)生生理性反應(yīng)；④“極限閾”（或“危險閾”），超過它人體會產(chǎn)生病理性損傷（見振動對人的影響）。

振動的評價標(biāo)準(zhǔn)為ISO6954-2000 標(biāo)準(zhǔn)，即所謂 “全頻率計權(quán)有效值”，其設(shè)有三個縱坐標(biāo)（見圖1），由左至右分別是：“極限標(biāo)準(zhǔn)”，相當(dāng)于上述振動達(dá)到的危險閾；“疲勞標(biāo)準(zhǔn)”，振動強(qiáng)度超過它,對人會產(chǎn)生生理性疲勞,并影響到人的注意力和工作效率；”不舒適標(biāo)準(zhǔn)”，振動在這個標(biāo)準(zhǔn)以下，人們對振動不會產(chǎn)生太大的反感。因此，可以根據(jù)三個峰值進(jìn)行綜合評價。

圖1 全頻率計權(quán)有效值

表1 為ISO6854—2000 中基于1—80HZ 全頻率計權(quán)有效值基礎(chǔ)上，給出的船上不同處所的3 種分類振動推薦值。

表1 基于1-80HZ 全頻率計權(quán)有效值基礎(chǔ)上的船上不同處所的3 種分類振動推薦值

2.2 船舶噪聲對船舶舒適性的影響

2.2.1 對聽覺的影響

噪聲對聽覺的影響主要表現(xiàn)在聽覺敏感度下降、聽閾升高，也就是噪聲引起的聽力損失，分為暫時性聽力損失和永久性聽力損失兩種。

2.2.2 對機(jī)體其他系統(tǒng)的影響

噪聲不僅引起聽覺系統(tǒng)的損傷，還可以對其他系統(tǒng)，如神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、前庭功能、視覺功能、內(nèi)分泌等產(chǎn)生影響。

2.2.3 對心理的影響

噪聲引起的煩惱除與暴露噪聲的特征（頻率、強(qiáng)度、持續(xù)時間、噪聲的類型等）有關(guān)，還與聽者的心理狀態(tài)、環(huán)境因素及工作性質(zhì)等有關(guān)。前者直接通過聽覺起作用，故稱為聽覺因素；后者稱為非聽覺因素。國外有一種噪聲煩惱評級：I 級，無煩惱；II 級，稍有煩惱；III 級，中等煩惱；IV 級，很煩惱；V 級，極度煩惱，并用統(tǒng)計歸納將煩惱級表達(dá)為：

煩惱級=-4.798+0.1058La （La：環(huán)境噪聲強(qiáng)度）

2.2.4 對語言交談及通信的影響

噪聲過大嚴(yán)重干擾船員的交談和對音響信號的識別，在高噪聲艙室，船員間正常交流將受到影響，無線電室、聲納室如噪聲過大，常會出現(xiàn)錯收、漏收現(xiàn)象。

2.2.5 對工作效率的影響

在噪聲長期作用下，人的大腦皮質(zhì)興奮和抑制容易失調(diào)，注意力不集中，情緒不穩(wěn)定，心情煩惱，激動易怒，思維反應(yīng)遲鈍，學(xué)習(xí)能力、記憶能力有所下降，警覺性，空間想象和邏輯推理能力和工作效率下降。

2.2.6 船舶噪聲的評價標(biāo)準(zhǔn)

船舶噪聲標(biāo)準(zhǔn)是船舶設(shè)計、建造和維修的依據(jù)，是船舶噪聲控制的重要指標(biāo)，也是評價噪聲危害、制定防護(hù)措施的依據(jù)，為此世界各國根據(jù)本國的實際情況制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，如我國頒布的《運輸船舶艙室噪聲標(biāo)準(zhǔn)》（JT4517-82），見表2：

表2 《運輸船舶艙室噪聲標(biāo)準(zhǔn)》

3 船體振動、噪聲的防控手段

3.1 船體振動的防控

船體振動給船員的各個方面造成不同程度影響，因此減小船體振動備受人們的重視，而船體振動的控制應(yīng)從論證、設(shè)計、建造階段開始，充分考慮船型、船體結(jié)構(gòu)、總體布置、動力裝置、推進(jìn)裝置等多種因素，才能獲得良好的效益。

（1）防止共振。即，使船體固有頻率與激振力頻率之間保持一定的頻距。改變船體固有頻率，決定船體固有頻率的主要因素是船體的長度、船上重量分布及船梁的剛性；改變干擾力頻率，主要通過改變主、輔機(jī)型，改變主機(jī)和螺旋槳的工作轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，但這往往會影響船舶其他性能，這種情況下，適當(dāng)改變主機(jī)的位置，往往也可得到明顯的減振效果。

（2）降低干擾力。設(shè)計螺旋槳參數(shù)、主機(jī)轉(zhuǎn)速、柴油機(jī)缸數(shù)要匹配，以免與船體、軸系發(fā)生共振；同時，嚴(yán)格控制螺旋槳的加工和安裝工藝，減少槳葉空泡體積變化率和減少螺旋槳激勵傳遞。

（3）減少干擾力傳遞。振源區(qū)安裝橡膠隔振器或金屬彈簧隔振器，防止振動通過結(jié)構(gòu)、管路等傳向居住艙或工作艙室；管道采用柔性連接；螺旋槳上覆蓋橡膠，以吸收表面力的激振能量；在船舶總體布局上盡量避免居住艙室、電子設(shè)備艙室和重要工作艙與主要振源毗鄰。

3.2 船舶噪聲的防控

船舶噪聲控制是一個系統(tǒng)工程，同樣貫穿于船舶論證、設(shè)計、生產(chǎn)、使用、維修保養(yǎng)，乃至船舶的壽命過程，如果能得到綜合的治理，就能保證良好的效果。

工程降噪包括方案控制、選用低噪音設(shè)備、合理布置設(shè)備和艙室、隔音/隔振措施及消聲措施等幾方面。

船員自我防護(hù)也非常重要，佩戴有效的個體防護(hù)設(shè)備，如耳塞、耳罩、頭盔和通信耳機(jī)等，此外，船員還應(yīng)注意噪聲性聽覺損傷的防治，定期檢查聽覺，早發(fā)現(xiàn)早治療，避免惡化。

4 總結(jié)

綜上所述，船舶降振減噪是一個系統(tǒng)工程，貫穿了船舶整個生命周期，包括設(shè)計、建造和維護(hù)，此外，加強(qiáng)船員的自我保護(hù)意識也必不可少，只有同時從這兩方面入手，才能有效達(dá)到提高船舶舒適性的目的。