78M平台供应船详设阶段降噪控制方法

2017-11-01■朱丽

福建交通科技 2017年5期

关键词：噪声源舱室机舱

■朱丽

(福建东南造船有限公司技术中心，福州 350000)

78M平台供应船详设阶段降噪控制方法

■朱丽

(福建东南造船有限公司技术中心，福州 350000)

针对船舶噪声防护规则成为全球范围强制执行的造船规范这一情况，本文以78M平台供应船为例，结合该船噪声振动分析报告，阐述工厂在详细设计阶段通过分析噪声源，根据其特性制定降噪方法，使其满足规范要求。

平台供应船详细设计降噪控制

0 引言

随着世界能源消耗不断提升，油气资源开发正逐步向海洋转移。海洋工程船是为离岸作业工程提供服务的一系列船舶统称。平台供应船，Platform Supply Vessel简称PSV，是其中的一种，主要用于海上平台运送人员和物质。

平台供应船操纵的主要任务是维持船舶于某种稳定状态而不是操纵船舶的航行，根据这一特性，其常规布局通常为船艏设有艏推进器，艉部设有艉推进装置和常规舵，主机则在船体的中部，居住舱室主要集中在首部上建。根据这一布局，我们会发现整个轴系布置贯穿全船，将会对上建房间产生大量的噪声污染。而在IMO 468决议正式生效后，越来越多的船增加相关入籍符号“HAB”，船东也在船舶舒适性上要求越来越高。再加上目前海工市场交船难的局面，如何有效的控制噪声，满足舱室布置和经济性的需求，在建造过程中符合规范要求的同时，让船东满意，顺利交船，已经迫在眉睫。而在详细设计阶段就开展噪声分析、进行噪声控制，可以有效的解决上述问题，同时对船厂来说，也能避免后期因噪声检测不达标造成的大量返工，减少后期建造过程中的相关成本。

1 船舶噪声标准现状

许多造船业比较发达的国家如美、日、俄罗斯、西欧诸国等，自60年代中期起陆续制订了商船的噪声标准，其中多数在70年代生效。船舶噪声标准中的评价依据，多数国家系遵循ISO(国际标准化组织)第43委员会推荐的评价依据，即 A声级(L。)、噪声评价数(N或 NR)与等效连续A声级(L)。IMO最新修订的船舶噪声防护规则(IMO 468决议)于2014年7月1日起正式生效。新标准实施的主要难点，一是对噪声源设备和船舶声学设计提出了更高要求，二是增加了建造过程中的相关成本，三是要求船上起居处所具有更加优良的隔声性能，四是增加了详细设计阶段的噪声分析开支，五是控制噪声超标更为困难。

2 78M平台供应船概述

本船总长79.480 m，型宽18.400 m，型深7.800 m，设计吃6.350 m。采用全焊接式钢质结构，设有双可调螺距全回转舵桨、双艏侧推、双驾控台，装配有消防设备、自导设备、救助艇、甲板吊的平台供应船。推进系统为双机双桨、艏机型，由两台柴油机经弹性联轴节、中间轴、CPP全回转螺旋桨装置来实现本船的航行。航区为无限航区，入ABS船级社。本船主要机电设备分别布置以下几个区域内：

(1)艉推进舱区域，位于Fr-2～Fr10。舱室前壁设置一个液压水密门通往水泥罐舱，舱室尾部左舷设一部直梯可达主甲板。设有2个全回转舵桨装置、Z-P螺距单元、Z-P滑油单元、甲醇系统液压单元等。

(2)水泥罐舱区域，位于Fr10～Fr56。为单层结构。舱室前、后壁各有一个液压水密门分别与艉推进舱、机舱相连。设有有水泥罐装置、泥浆泵、泥浆搅拌机、甲醇泵、中间轴装置等

(3)机舱区域，分为双层底平台及二层平台，双层底位于Fr56～Fr84，后壁有一个液压水密门与水泥罐舱相连；机舱二层平台位于Fr56～Fr96，前端设有集控室，并设置一个液压水密门艏侧推舱相连。舱内中间设一主通道，通至二层平台及主甲板，水泥罐舱的通道做为机舱应急通道，设在机舱后壁左舷。设有2台主机，3台柴油发电机组、两台轴带发电机组及一台应急/停泊发电机组。

(4)艏侧推舱区域，位于Fr96～Fr110。分为双层底平台及二层平台，二层平台的后壁设有一个液压水密门通往机舱集控室，右舷艉部设有一部斜梯可达二层平台及主甲板，前壁右舷设有应急通道，直梯可达主甲板及上艏楼甲板。设有2台艏推进器作为辅助推动设备。

3 78M平台供应船主要噪声源

通过厂家提供的设备资料，计算出主要设备的固有频率(见表1)，结合DNV-GL提供的本船噪声振动分析报告不难得出，78M平台供应船主要噪声源为艉推进舱区域的尾部推进装置；机舱区域内的主机、主发电机；艏侧推舱区域内的艏推进器(见下图1)。以及与这些设备相关联的排气管和风机。

由于这类大型设备厂家均为船东指定，订货时无法自主挑选噪声相对较低的产品，来达到降噪作用，因此详细设计阶段只能采取其他方式进行降噪。

图1 主要噪声源区域分布图

表1 设备固有频率

4 详设阶段噪声控制措施

4.1 通过增加局部结构来降噪

计算局部结构的固有频率，与噪声源设备频率相对比，通过增加构件的方式，避免产生共振，起到减振降噪效果。

针对艏推进器、主机需要进行振动分析的局部结构为艏部结构、上建房间结构；尾部推进装置则需要分析主船体以下全部结构。以本船上建甲板为例，根据DNV-GL报告，为避免与设备产生共振，甲板下结构频率需避开艏推进器频率、主机频率，通过自然频率的有限元计算分析，得出部分区域只要在原有的结构上增加同规格扶强材，即可避免共振，但是局部地方却需要在两层甲板间增加舱壁板(图2)，才能达到效果，考虑到房间的面积要求，内部装修的布置，以及管、电的铺设，我们打算采用3根支柱来代替报告上所建议的舱壁方案(图3)。

由于添加支柱很有可能会引起上下两层甲板的耦合振动，重新进行一次有限元计算分析后，发现加大支柱的厚度可以达到与原建议相同效果，各区域均满足标准范围要求，不仅成功避免共振，达到降噪效果，又节约了建造过程中的相关成本。

分析报告中的很多建议方法对降噪固然有效，但有可能不满足其他相关规范，或是会影响其他专业布置，反而引起更大量的更改，造成资源的浪费。因此需要船体设计人员在方案的选择上要灵活，方案之间相互比较，在满足各方面的要求下，挑选出适合本船的最佳方案。

4.2 通过变更噪声源设备的安装方式来降噪

通过增加结构，避免共振，可以起到降噪的作用，同样，变更噪声源设备的安装方式、增设一些隔音设备也可以达到作用，甚至降噪效果会更加理想。本船主机、主发与船体基座连接，原设计采用环氧螺栓连接，属于钢性连接，更换成弹性安装后，产生的噪声降低了20dB(A)。主机、主发排气管(即烟囱通道)，由主甲板起，一直延伸至驾驶室顶，贯穿整个上建居住舱室，是上建主要噪声源。我们通过在烟囱内部对每台主机、发电机的排气管交错安装消音器，烟囱围壁上安装满足防火分割要求的隔热、隔音棉，有效控制噪声。机舱风机的消音器必须安装在风机上方，分析报告上建议消音器长度至少为1倍的风机直径，由于本船层高以及基座强度要求，无法采用该建议，与厂家协商，由其提供配套设备。在集控室内安装带静音箱布风器，在风机安装上采用了JNCC型橡胶减震器(见图4)。需要注意的是，要安装弹性支撑以及隔振器的设备基座，强度要足够大，避免悬臂梁式的设计，尽量将弹性支撑/隔振器布置在构件的正上方，或是在弹性元件下方增设局部加强，也可以起到力的传递，减振降噪的效果。

图2 分析报告建议方案

4.3 通过变更内装板与结构连接方式来降噪

上建房间内的铺设浮动地板，也是降低房间噪声的一种重要手段。本船采用‘双层盒’的安装形式，即浮动地板最上端不与周围的钢结构有任何刚性连接，舱室装修板要安装在浮动地板的最上端，天花板要弹性连接到上层甲板刚度较大的位置，不允许焊接在空旷甲板上。这样才能发挥浮动地板的最大功效，安装形式如图5所示。特别需要注意的是，在潮湿区域所安装的挡水扁铁，同样也属于钢结构，浮动地板层内的钢板是不能与其相接的，否则不但没有起到隔声作用，反而会放大噪声。安装节点如图6所示。

4.4 通过变更管马、电缆架安装点来降噪

管路、电缆的铺设，其管马/、电缆架的安装点，对减振降噪也起到很大的作用。根据报告显示，连接在甲板或舱壁扶材上的位置比安装在空旷板甲上的噪声小很多；液压管路安装到刚度较小的板架上，在舱壁的另一侧将会产生很大的噪声，由上可知支撑架最好安装在强结构上(图7)，降噪效果才是最好的。

5 结束语

船舶是重要的运输工具之一，船舶振动噪声不仅影响到船员自身工作生活和身体健康，而且易造成船体结构的疲劳、破坏，对船舶的使用寿命和安全性造成影响，因此减振降噪措施是船舶设计中的重要环节。78m-PSV在详细设计阶段采取上述措施后，与同类型船舶比较，全船减振降噪效果显著，舒适性好，改善了船员的工作生活环境，得到船东好评。