客船撞击声测量分析

王 墨，王毅娜

（1.挪威船级社（中国）有限公司，上海 200336；2.上海船用柴油机研究所，上海 201108）

0 引言

随着国际油价的逐渐上涨及邮轮旅游行业的日渐热兴，近年来我国陆续承接了多条用于国外短途驳运的豪华客滚船订单。与普通货船不同，搭乘舒适性是客船的一项重要指标。因此，在签订建造合同时，船东通常会对客船的搭乘舒适性提出很多要求。为配合船东的需求、体现船只的舒适性特点，各家船级社均针对船上乘客和船员的居住舒适度制定了舒适度入级符号，如：挪威船级社（Det Norske Veritas，DNV）的 COMF、中国船级社（China Classification Society，CCS）的 COMF(NOISE N)和COMF(VIB N)、法国船级社（Bureau Veritas，BV）的 COMF-NOISE、劳氏船级社（Lloyd's Register of Shipping，LR）的 PAC、美国船级社（American Bureau of Shipping，ABS）的COMF和COMF+、意大利船级社（Register Italiano Navale，RINA）的COMF-Noise和COMF-VIB等。这些舒适度符号除对船舶航行工况下的振动噪声水平提出区别性要求外，还对乘客住舱提出了额外的空气声隔声及撞击声的要求。

强制性法规要求对空气声隔声进行检查和审核。船级社代表挂旗国对常规货船进行审核时，会检查船员住舱与相邻处所间的分隔是否满足噪声强制法规中规定的隔声指数的要求。与空气声隔声不同，撞击声测量并非强制法规的要求项目，目前国内船舶行业的相关规范也未包含船舶撞击声相关的内容和要求，但撞击声对客船特别是乘客住舱的舒适性影响明显。船舶的钢甲板受到冲击后会产生较大的辐射噪声，会导致周围的房间内的噪声水平升高。若乘客住舱的顶甲板受到冲击，其产生的噪声会影响住舱内乘客的休息。因此，为保证住舱内乘客的居住舒适度，住舱上方不宜布置活动处所。

1 撞击声概念

当客船居住舱室上方为健身房、舞厅或其他活动量区域时，这些区域往往会产生较大的声响并辐射进入居住舱室，进而影响舱室内人员的休息。为对这些活动导致的噪声进行限制，多家船级社在其舒适度符号中提出撞击声限值要求，并要求在实船上使用标准撞击器作为撞击源模拟人员活动对下方住舱的影响，进行验证性测量以判断是否满足对应限值的要求。

通常情况下，撞击声测量的结果为倍频程或1/3倍频程的声压级结果。为便于判断是否满足要求，多家船级社的舒适度规范均采用计权表观规范化撞击声压级的单值评价量作为判断标准。该参数可简单理解为受到撞击时房间内测量的经修正的噪声水平。计权表观规范化撞击声压级越小，则撞击声影响越小、撞击声隔声效果越好。

2 撞击声要求对比

经查询对比，CCS的舒适度符号COMF(NOISE N)、ABS的舒适度符号COMF及COMF+未对撞击声隔声提出具体要求；DNV的 COMF、RINA的COMF-Noise、BV 的 COMF-NOISE、LR的 PAC对撞击声有具体要求。

各船级社对撞击声的要求见表1。4家船级社对撞击声的要求相似，参照法规也基本相同，只是RINA在其规范中的表述稍显模糊。对于计权表观规范化撞击声压级的单值评价量，各船级社的要求限值基本一致，仅在居住舱室位于硬性甲板/敷料下方情况下的限值有所差别。总的来说，RINA和DNV的要求较为严格，BV和LR的要求较为宽松。

表1 各船级社对撞击声的要求

船级社均按照ISO标准对计权表观规范化撞击声压级的单值评价量进行测量和换算。其中，ISO 140-7: 1998标准与ISO 16283-2: 2018标准规定了实船撞击声试验方法，ISO 717-2: 2020标准规定了测量结果的单值评价量计算方法。

3 标准撞击器及其校准要求

只有当测量设备满足相关要求后，船级社才会为测量团队颁发认证，批准其开展对应的测量工作。撞击声测量需要使用标准撞击器，目前国内已有设备厂家可制造标准撞击器。国产和进口的标准撞击器分别见图1和图2。

图1 国产标准撞击器

图2 进口标准撞击器

各家船级社对于标准撞击器的要求大体一致，此处以DNV为例进行介绍。

DNV对标准撞击器的技术指标要求：满足ISO 10140-5: 2010附录E或ISO 16283-2: 2018附录A的要求，具体为：

1）重锤数量：直线排列5只。

2）重锤间距：相邻重锤中心线间距为(100±3) mm。

3）机器支脚的中心线与相邻重锤中心线的距离至少为100 mm，且支脚应装有隔振垫。

4）各重锤的动量可等效为500 g质点从40 mm高处落下的动量，公差允许范围为±5%。

5）重锤的下落方向应垂直于测试表面，且误差在±0.5°之内。

6）重锤应为圆柱形，直径为(30±0.2) mm。撞击面的材质应为硬化钢，形状为球面，曲率半径为(500±100) mm。

7）应选用自驱动机器。撞击的平均时间间隔应为(100±5) ms。连续两次撞击之间的时间间隔应为(100±20) ms。

8）撞击与力锤提升间的时间间隔应小于80 ms。

9）在软性表面或不平坦表面测试时，应确保重锤可下落至机器支撑所在平面以下至少4 mm的位置。

10）撞击器的重量应小于25 kg。

一般情况下，在设备出厂时会对上述指标进行检测，并随机器提供出厂检测报告。根据各家船检的要求，测量设备至少每两年进行1次校准。通常情况下，船级社要求的校准均需按照其标准（ISO 10140-5: 2010附录E或ISO 16283-2: 2018附录A）对测量设备的要求执行。此外，船级社对进行校准的实验室资质有所要求，但国内符合要求的实验室基本不具备按照相应标准要求对标准撞击器进行校准的经验或资质。在当前国际疫情不容乐观的形势下将设备送到国外具有相关资质的实验室校准，在时间和经济成本上均是较大的挑战。考虑到目前客观条件的限制，某些船级社（如DNV）可接受将标准撞击器送往国内具有相关资质的实验室，并按照JJF 1652—2017规范进行校准。校准项目应覆盖ISO标准中对标准撞击器的所有要求。校准后，撞击声测量团队应基于校准证书提供一份声明文件，声明其设备满足ISO标准的要求。

除标准撞击器外，ISO 16283-2: 2018标准对使用橡胶球作为撞击源的撞击声测量方法进行介绍。但由于该方法对测量人员的操作能力要求较高，在测量时具有较高的不确定性，目前尚未在实船测量上广泛采用。

4 实船撞击声测量内容

以DNV舒适度符号中规定的实船撞击声测量要求为例，实船进行撞击声测量时需要进行测量的项目主要包括3项：1）撞击器工作时接收室内的声压级；2）撞击器未工作时接收室内的背景噪声；3）接收室内的混响时间。

进行以上3项测量后，将测量得到的倍频程或1/3倍频程声压级数据根据ISO 140-7: 1998标准进行后处理，以得到实船测量的计权表观规范化撞击声压级的单值评价量。

实船测量应在内装完工的前提下进行，具体测量要求可参照ISO 16283-2: 2018标准。应注意，使用标准撞击器作为撞击源时，各测点的撞击器应随机放置在至少4个不同的位置；撞击器放置的位置距离下方舱壁应不小于 0.5 m，放置时应确保撞击锤的连线与船长方向的夹角成 45°。测量时应确保船上没有大范围的施工，尽可能降低背景噪声。

5 实船撞击声测量值及降噪措施

一般情况下，船级社要求每种测试情况选择1～2个测点即可。1条客滚船撞击声测量的测点数一般为10～20个。甲板上敷料不同，其撞击声测量结果也会有所区别。客滚船的实船测量值见表2。

表2 客滚船撞击声实测结果

根据实船测量经验，若甲板上没有铺设任何敷料和地板，或仅敷设一层环氧型甲板敷料，测得的计权表观规范化撞击声压级单值评价量高达69 dB，超过各船级社对撞击声要求中最宽松的60 dB限值。因此，对于其下布置有乘客住舱的室外娱乐区域的甲板有必要采取一些措施以降低其撞击声水平。

对于下方布置有住舱的室外或室内公共处所，降低撞击声水平最有效的措施为在钢甲板上铺设额外的甲板敷料，如较厚的地毯、浮动地板或约束阻尼层、软性甲板表层敷料等。

除调整钢甲板上的敷料外，还可调整其下方住舱的内装。但针对内装的调整对降低撞击声的效果有限，一般在撞击声稍微超标时可考虑采用如下 3种方式：

1）将围壁板或天花板改成弹性吊装，或采用自支撑内装系统（舱室模块）。

2）将天花板更换成隔声量较大的型号并确保密封性（灯具、检修口开口处额外进行密封处理）。

3）在天花板上额外铺设一层面密度较大的绝缘层。

经与船东协商确认，目前已有船厂铺设或计划在室外娱乐区域铺设塑料格栅地板，见图3。

图3 塑料格栅地板

根据船级社反馈，铺设塑料格栅地板的区域仍可视为铺设硬性地板/敷料区域，并可按照较宽松的限值进行验证。铺设塑料格栅地板后，计权表观规范化撞击声压级单值评价量可降至50～55 dB，基本能满足硬性地板区域的撞击声要求。

6 结论

搭乘舒适性是客船的一项重要指标，但国内针对商船的撞击声尚无明确的参照规范，针对商船尤其是客船的实船撞击声测量经验积累有限。本文对船舶行业常见的撞击声测量和标准撞击器进行归纳介绍，并对常见的降噪控制措施和测量经验进行分析，研究成果可为客船建造方的故障诊断工作提供一定参考，以便在后续深入研究分析、实船测量和故障诊断排查时节省信息搜集精力和时间。