某船起居舱室典型噪声问题分析

吴善跃(92957部队, 浙江 舟山 316000)

某船起居舱室典型噪声问题分析

吴善跃
(92957部队, 浙江 舟山 316000)

文章针对某船起居舱室噪声污染致使人员睡眠困难问题，采用仪器设备开展舱室噪声测量，了解起居舱室噪声污染状况，并分析噪声污染问题产生原因，并就该船起居舱室噪声控制提出了改进建议。

船舶；噪声污染;起居舱室

随着人们对船舶舒适性要求的提高，船舶起居舱室的噪声控制越来越受到重视。以民用船舶为例，国内外主要船级社对新建民用船舶均明确规定了起居舱室噪声控制指标，并在船舶申请入级过程中实施监控[1-2]。对于军用舰船而言，起居舱室噪声控制对于确保舰员正常休息、持续保持战斗力具有重要意义，因而在一些技术标准文件中也明确规定了类似的噪声控制指标[3]。然而，由于系统庞大且复杂，加上舰员舱室数量众多，军用舰船起居舱室布置和噪声控制难度明显大于一般民船，所遇到的噪声问题会更多。

某船为军用辅船，舰员反映个别起居舱室由于噪声污染问题而导致睡眠困难。为了推动后续船起居舱室噪声控制水平提高，本文拟以该船为主要研究对象，利用仪器设备对主要舱室噪声进行测量，系统分析噪声污染问题产生的原因，并从噪声控制原理角度提出改进建议。

1 起居舱室噪声级测量

1.1测量依据与方法

国内外船级社规范和行业技术标准通常用A计权网络评估船舶舱室噪声级，一般规定船舶起居舱室噪声级不超过60 dB(A)，并要求：对于分贝值超过60 dB(A)的舱室，还应进行倍频程分析[1-3]。按照这一通常规定，本文拟采用日本理音NA-28精密噪声分析仪对全船主要起居舱室进行噪声测量。该仪器符合IEC 61672—2002标准中的1级要求，不仅能进行多种计权噪声级测量，还能进行噪声频谱分析，较好满足船舶舱室噪声测量要求。

由于船舶起居舱室噪声大小一般与动力机械运行工况有关，全船舱室噪声测量应选择在预定工况下进行。本文拟在常用的经济航速工况和停车工况下开展测量，测量时关闭门和舷窗，并禁止各种可能会影响测量结果的临时性噪声。测量过程中，传声器置于室内中央齐胸高位置，同时注意：①避开通风系统气流；②传声器应离大块表面(舱壁、天花板)0.5 m以上；③在记录读数时，测量时间至少为5 s。为了分析噪声级超标舱室的噪声来源，在测量噪声级的同时还测量噪声频谱。

1.2噪声级测量结果

该船起居舱室主要分为3大区域：A区为艏楼01、02、03甲板，B区为艉楼01、02、03甲板，C区为艉部1甲板、2甲板。对以上区域43个主要起居舱室进行经济航速工况下A计权噪声级测量，结果如下：24个舱室噪声级在60 dB(A)以下，8个舱室处于60～65 dB(A)，8个舱室处于65～70 dB(A)，3个舱室在70 dB(A)以上。将以上结果按舱室分布进行统计分析，具有如下特点：①A区除A210室达到60.5 dB(A)外，其余舱室均处于60 dB(A)以下；②B区除B236室达到68.9 dB(A)外,03、02甲板起居舱室基本处于60 dB(A)以下，而01甲板起居舱室噪声级相对高于03、02甲板，基本处于60 dB(A)左右；③C区舱室噪声级较高，所有起居舱室均超过60 dB(A)，且普遍超过65 dB(A)，并有3个舱室超过70 dB(A)。

根据现场勘查，C区舱室噪声级较高，这主要是因为舱室正处于机舱上方。为了评估机舱主机运行对C区舱室影响，在主机停车情况下测量C区舱室噪声，结果如下：C区舱室在主机停车情况下基本小于60 dB(A)，经济航速与停车工况下的噪声级差值最小为6.4 dB(A)，最大为19.9 dB(A)，表明主机运行对该区域舱室噪声有较大影响。

对于以上测量结果需要补充说明的是：A区A218室、A213室噪声级虽低于60 dB(A)，但居住在相关舱室的舰员反映仍能听到异常噪声而不能正常睡眠。

2 典型舱室噪声问题分析

针对以上起居舱室噪声级超标和舰员反映的异常噪声问题进行噪声频谱分析，了解舱室噪声主要成分，并现场勘查起居舱室邻近部位噪声源。通过数据分析和现场勘查，发现多种原因导致起居舱室噪声超标或异常。

2.1主机运行导致C区起居舱室噪声超标

主机运行对C区舱室噪声级有较大影响。为了了解其中的影响成分，对C区舱室噪声进行噪声频谱分析。C153室是经济航速下噪声级最高舱室(71.8 dB(A))，主机停车时噪声级仅为51.9 dB(A)，其噪声频谱如图1所示。由图1可知，相比停机工况，经济航速下各频带噪声级均有不同程度增加；中心频率63 Hz频带噪声级增加最为明显，该频带噪声级为68.6 dB(A)，相比停车时增加了36.3 dB(A)。

图1 C153舱室不同工况下噪声频谱图

由于在对该舱室进行噪声测量时能直观感受到地板存在明显振动，为了进一步分析振动与舱室噪声的关系，采用振动测试仪测量地板振动。图2为C153室地板振动频谱图，由图2知，55.8 Hz振动分量最为突出，振动频谱特征与噪声频谱相对应。综合图1和图2特征，该起居舱室噪声主要来源于下层机舱传递的结构噪声，该结构噪声频率分布较广，而中心频率125 Hz频带是噪声主要突出成分。调查C区其它起居舱室，其噪声频谱特征与C153室类似。

图2 C153舱室地板振动频谱图

对机舱顶部进行了现场勘查，未发现邻近起居舱室部位布置有隔声装置或隔声设施，这说明设计人员在设计阶段未考虑任何结构噪声隔离措施。

2.2排风机安装不当导致邻近舱室噪声异常

A区A218舱室舰员反映舱室存在异常噪声影响睡眠。然而，该舱室噪声并不高，仅为53.7 dB(A)。进一步分析噪声噪声频谱(详见图3)，发现存在异常，中心频率50 Hz倍频带噪声级最为突出，达到51.1 dB(A)，而次高频带中心频率为800 Hz，其噪声级仅为45.8 dB(A)。该舱室配有卫生间，在卫生间内噪声级达到62.3 dB(A)，其噪声频谱如图4所示,中心频率50 Hz倍频带噪声级最为突出，达到61.1 dB(A)，而次高频带中心频率为800 Hz，其噪声级仅为49.3 dB(A)。

图3 A218舱室噪声频谱图

图4 A218舱室卫生间噪声频谱图

在卫生间测量噪声时，能直观感受到地板存在明显振动。采用振动测试仪器测量地板振动，其时域波形和频谱如图5和图6所示，时域波形为正弦波，频谱主要为50 Hz振动分量。由此可知，该舱室主要噪声源来自卫生间地板。该起居舱室卫生间下方为蓄电池室，进入该室勘查，发现有一排风机和管道刚性悬挂在顶部钢板中央。测量排风机轴承和基座振动，其时域波形和频谱特征与图5和图6类似，且基座振动较大。

图5 A218舱室卫生间地板振动时域波形图

图6 A218舱室卫生间地板振动频谱图

由此可知，A218舱室噪声问题与蓄电池室排风机安装不当有较大关系，顶层钢板具有明显弹性，排风机自身的转子不平衡力极易激励钢板振动，进而激发上层舱室空气噪声，导致噪声异常。为避免这一问题出现，排风机应安装在刚性较强的构件部位。

2.3排风机未隔振导致邻近舱室噪声超标

B236舱室舰员反映舱室能听到刺耳声音，导致睡眠困难。该舱室噪声级为68.9 dB(A)，明显高于同层其它舱室(其它舱室一般为60.0 dB(A)以下)，其噪声频谱如图7所示，由图7可知，中心频率1 000 Hz倍频带噪声级最大，达到67.7 dB(A)。怀疑噪声来源于邻近部位机电设备，后在舰员协助下排查到该舱室底下01甲板储物间排风机是重点怀疑对象，采用通断法可进一步确认其为噪声来源。测量该风机电机基座振动，加速度频谱图中900～1 400 Hz内多个频率点振动分量幅值较大(见图8)，该特征与图7噪声倍频谱中心频率1 000 Hz倍频带噪声级最大相对应。

图7 B236舱室噪声频谱图

现场观察储物间排风机安装方式，发现该排风机虽是悬挂安装在储物间顶部刚性梁上，但其安装方式未采取任何隔振措施，而是采用了刚性连接。刚性安装方式会将排风机产生的振动不加衰减地传递到钢梁上，进而传递到邻近舱室。传统的被动隔振方式对于中高频振动具有较好的隔离效果。如果储物间排风机采用橡胶隔振器或钢丝隔振器进行隔振，图8频谱中900～1 400 Hz的振动会被有效隔离。

图8 储物间排气风机基座振动加速度频谱图

2.4空调器室设备工作导致邻近舱室噪声异常

A210、A213两室噪声级实际并不高，分别为60.5 dB(A)、56.4 dB(A)，但舰员反映舱室声音不适，地板有一定振动感。图9和图10是两舱室噪声频谱图，由图9、图10可知，两舱室特征基本相同，中心频率50 Hz频带噪声级明显大于其它频带。两住舱底层为空调器室，中央布置有2台带隔声罩空调器风机，而顶部有空调风机管路和抽风机。由此可知，两舱室噪声主要来源于空调器室风机运转产生的动不平衡振动激励起的结构噪声。

图9 A210室噪声频谱图

图10 A213室噪声频谱图

2.5舱室通风对起居舱室噪声影响

该船各起居舱室设有空调进风口，进风口为风量可调式。由于空调进风带来的流体噪声对舱室噪声具有一定的影响，需要评估这一影响。为此，在主机停车情况下，选择某一起居舱室测量进风全关闭和全打开2种不同状态下噪声。其中，进风全关闭时噪声为44.5 dB(A)，进风全打开时噪声为62.4 dB(A)，其噪声频谱见图11，由图11可知，空调进风对舱室声压影响的频率为50～8 000 Hz频带，其中以1 250～5 000 Hz最为明显。

图11 不同进风调节下起居舱室噪声频谱图

3 改进噪声控制建议

3.1适当调整舱室布局

C区起居舱室有较大部分处于机舱上方，受动力机械激发的中低频结构噪声影响较大。尽管采用结构噪声隔离措施可以在一定程度上减少噪声级，但成本花费较大而收到的效果有限。相比较而言，经济和有效的做法是调整舱室布局，尽可能避免将起居舱室布置到机舱上方或邻近。调查全船舱室情况，有相当一部分非起居舱室受机舱结构噪声影响较小，而自身噪声级要求又相对宽松(噪声级不超过70 dB(A))。因此，对于该船而言，通过调整舱室布局而改善部分起居舱室噪声污染是可以实现的。当然，对于个别无法避免动力机械结构噪声影响起居舱室，只能采用结构噪声隔离措施。例如，舱室各壁面采用内衬层，具体包括：地板采用浮筑地板，顶部采用天花板衬层，舱壁采用内墙。

3.2正确安装邻近起居舱室的风机

鉴于风机是导致舱室噪声异常的主要噪声源，应高度重视邻近起居舱室风机安装，避免风机的结构噪声向起居舱室传递。具体包括以下几方面。

1)在条件允许情况下，风机应尽可能避免布置在起居舱室邻近部位。

2)若风机及管路不得不布置在邻近舱室部位，应注意将其安装在刚性基础上，避免风机运行直接激励基础振动产生结构噪声。

3)风机应选择低噪声风机，并在风机固定基础上安装隔振装置，隔离风机传递的结构噪声。

3.3合理设计和安装通风管路

为了进一步改善起居舱室噪声控制水平，应高度重视通风管路设计和安装。具体包括以下几方面。

1)通风管道与通风机的联接应采用挠性联接，避免风机管道传递通风机结构噪声。

2)通风管道布置应避免急转弯和直角分支，避免管道受流体脉动压力激励而产生振动噪声。

3)通风管道应尽可能固定在刚性基础上，并采用弹性支承方式即隔振。

4)通向起居舱室的出风口上应安装好消声器。

3.4加强机电设备和减振降噪装置日常维护保养

机电设备运行状态不良或故障损坏会引发噪声，如滚动轴承润滑不良或出现异常故障时，往往会发出令人不适的中高频噪声。因此，从噪声源控制角度考虑，必须加强机电设备日常维护保养，确保设备不会因故障或保养不当而产生异常噪声。此外，从噪声源隔离的角度，也应重视减振降噪装置的维护。目前，许多舰员对各类减振降噪装置的功能和作用不熟悉，缺乏必要的维护保养知识，致使装置的作用无法得到发挥，设备的噪声不能被有效隔离。

4 结束语

通过现场噪声测量，该船有相当一部分起居舱室噪声级超标，个别舱室噪声级虽未超标但存在生理不适的噪声污染。经噪声频谱分析和实地噪声源勘查，布局不合理致使动力机械噪声源过近是导致该船起居舱室噪声级超标的主要原因，而通风系统安装不合理、未采取必要的隔振措施以及设备维护保养不佳则造成个别起居舱室出现噪声级超标或存在生理不适噪声污染。

该船起居舱室存在的噪声污染问题具有典型性。设计人员应按照噪声源与起居舱室距离尽可能大的基本原则，积极改进全船起居舱室布置，并根据减振降噪基本技术要求强化通风系统安装。对于舰员而言，应加强机电设备和减振降噪装置维护保养，避免使用中出现异常噪声及传递。

[1] 陈小剑. 舰船噪声控制技术[M]. 上海：上海交通大学出版社, 2013.

[2] J.W.E.彼得森，J.Fr.斯托姆. 船舶噪声控制[M]. 北京：国防工业出版社, 1990.

[3] 施引, 朱石坚, 何琳. 船舶动力机械噪声及其控制[M]. 北京：国防工业出版社, 1990.

It is reported that some sailors cann' t sleep well in accommodation spaces for noise，to evaluate the condition of noise pollution and search for its source,the noise for the accommodation spaces is tested and analyzed.According to the result,the methods for reducing noise pollution are proposed.

ship;noise pollution;accommodation spaces

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.05.006

吴善跃(1976-)，男，浙江庆元人，高级工程师，博士，主要从事船舶设备状态监测和振动噪声控制工作。

2015-05-25