某系列油船機(jī)艙風(fēng)機(jī)室降噪方案

張成龍，歐 濤，張 皓，王 玲

（廣船國(guó)際有限公司，廣東 廣州 511462）

1 機(jī)艙風(fēng)機(jī)室概況

某系列油船是一艘單槳、低速柴油機(jī)推進(jìn)的適合遠(yuǎn)洋航行并可進(jìn)入長(zhǎng)江的原油船。船上設(shè)有一層連續(xù)的上甲板，首部設(shè)艏樓，直立船艏、方艉。所有的居住區(qū)包括駕駛室及推進(jìn)機(jī)械設(shè)備均設(shè)在艉部。該船機(jī)艙風(fēng)機(jī)室布置在船舶艉部B甲板與C甲板處，并貫穿兩層甲板，緊鄰船員臥室和娛樂(lè)場(chǎng)所。

該型原油船在船舶艉部設(shè)置了3個(gè)機(jī)艙風(fēng)機(jī)室，左舷1個(gè)機(jī)艙風(fēng)機(jī)室，右舷2個(gè)。3個(gè)機(jī)艙風(fēng)機(jī)室共安裝4臺(tái)軸流式風(fēng)機(jī)，其中1臺(tái)為可逆風(fēng)機(jī)。根據(jù)設(shè)備資料，3臺(tái)軸流式風(fēng)機(jī)的風(fēng)量均為60000m3/h，轉(zhuǎn)速為1780rpm，功率為30kW，在風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，設(shè)備噪音為106dB。

根據(jù)設(shè)備布置圖可以發(fā)現(xiàn)，4臺(tái)機(jī)艙風(fēng)機(jī)全部安裝在船舶B甲板，左右對(duì)稱(chēng)布置安裝。機(jī)艙風(fēng)機(jī)室的通風(fēng)口全部設(shè)置在船舶C甲板，緊靠船員居住區(qū)域（見(jiàn)圖1）。由此可見(jiàn)，機(jī)艙風(fēng)機(jī)室的噪聲很容易傳遞給船員居住區(qū)域。

圖1 C甲板布置圖

通過(guò)圖1所示的C甲板布置圖（以右舷為例）可以看出：布置在C甲板的通風(fēng)口，僅1個(gè)通風(fēng)口面對(duì)尾部（背離居住區(qū)域），對(duì)居住區(qū)的噪聲影響較??；剩余3個(gè)通風(fēng)口都是面向右舷，其中靠近船艏的通風(fēng)口距離最近的居住艙室僅3.2m，對(duì)居住區(qū)的影響最為嚴(yán)重。

機(jī)艙風(fēng)機(jī)室是一個(gè)圍閉處所，緊鄰的船員居住區(qū)域的鋼壁為8mm厚鋼板，居住區(qū)域的鋼壁與船員空間由50mm玻璃棉、250mm空氣層、25mm厚復(fù)合巖棉板組成。

據(jù)規(guī)范及規(guī)格書(shū)要求，居住艙室內(nèi)噪聲值應(yīng)≤55dB。根據(jù)同類(lèi)型船舶、相似布置的船型的實(shí)船測(cè)量數(shù)據(jù)，C甲板的居住艙室內(nèi)噪音值為62dB，無(wú)法滿(mǎn)足規(guī)范及規(guī)格書(shū)要求。

2 機(jī)艙風(fēng)機(jī)室噪聲分析

2.1 機(jī)艙風(fēng)機(jī)及通風(fēng)口的空氣動(dòng)力性噪聲的控制

空氣動(dòng)力性噪聲是由流體流動(dòng)過(guò)程中相互作用，或氣體和固體介質(zhì)之間相互作用而產(chǎn)生的噪聲。從噪聲產(chǎn)生的機(jī)理來(lái)看，主要由旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲組成。氣流噪聲的特性與氣流的壓力、流速等因素有關(guān)。軸流風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣動(dòng)噪聲由離散峰值的旋轉(zhuǎn)噪聲和寬頻帶的連續(xù)渦流噪聲組成。旋轉(zhuǎn)噪聲是風(fēng)機(jī)在旋轉(zhuǎn)時(shí)第一次擾動(dòng)氣流時(shí)所產(chǎn)生的周期性噪聲；渦流噪聲是二次流產(chǎn)生的噪聲，主要是由氣流分離后引起氣流壓力脈動(dòng)造成的。軸流風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)噪聲（即旋轉(zhuǎn)噪聲和寬帶渦流噪聲）是自身結(jié)構(gòu)所固有的，與風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝有關(guān)，風(fēng)機(jī)缺陷越多，噪聲就越大。因此，風(fēng)機(jī)的正確選型在通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中是非常關(guān)鍵的。

該船C甲板的風(fēng)機(jī)室進(jìn)風(fēng)百葉窗結(jié)構(gòu)偏密，這樣會(huì)增加進(jìn)風(fēng)噪聲。在船舶風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，實(shí)際測(cè)量的噪音結(jié)果顯示進(jìn)風(fēng)百葉窗處噪聲最大。由于該船進(jìn)風(fēng)百葉窗距船員居住區(qū)僅3.2m，進(jìn)風(fēng)百葉窗處的噪聲直接造成了C甲板船員居住艙室內(nèi)的噪聲超標(biāo)。

由于機(jī)艙軸流風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)噪聲是自身結(jié)構(gòu)所固有的，如果風(fēng)機(jī)已經(jīng)選型，風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)噪聲已不可改變，根據(jù)機(jī)艙風(fēng)機(jī)室空氣流向圖（見(jiàn)圖2），降低空氣動(dòng)力性噪聲可以采取以下兩種方式：（1）將機(jī)艙風(fēng)機(jī)室通風(fēng)百葉窗由普通百葉窗改為消音百葉窗；（2）給機(jī)艙風(fēng)機(jī)配置阻抗聲流型消聲器。

2.2 由振動(dòng)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)噪聲的控制

對(duì)減小結(jié)構(gòu)噪聲最直接、最有效的隔聲措施是減振、隔振。根據(jù)船舶情況，主要從以下兩個(gè)方面著手處理：（1）機(jī)艙軸流風(fēng)機(jī)與船體結(jié)構(gòu)之間的連接型式。如果機(jī)艙風(fēng)機(jī)與結(jié)構(gòu)是剛性連接，就會(huì)引起結(jié)構(gòu)噪聲；如果是彈性連接，可以有效減少因機(jī)艙風(fēng)機(jī)振動(dòng)引起結(jié)構(gòu)噪聲。（2）機(jī)艙風(fēng)機(jī)室的結(jié)構(gòu)與船員住艙結(jié)構(gòu)的連接情況。如兩個(gè)結(jié)構(gòu)直接相連，則要考慮結(jié)構(gòu)噪聲的傳遞。

2.3 機(jī)艙風(fēng)機(jī)室噪聲到居住區(qū)傳遞途徑的控制

圖2 機(jī)艙風(fēng)機(jī)室空氣流向圖

船舶噪聲控制最常用的辦法是傳輸途徑的控制。在船舶建造過(guò)程中，受船舶制造周期、安裝空間、施工成本等影響，設(shè)備一旦實(shí)船安裝后，如若再?gòu)脑O(shè)備噪聲上控制就受到了限制，然而在傳輸途徑上控制可以起到事后補(bǔ)救的作用。在船舶設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)合理布置機(jī)艙風(fēng)機(jī)室與船員居住艙室的位置，使居住艙室盡量與噪聲源隔離，降低噪聲對(duì)船員的影響。

目前常用的方法是使用隔聲罩從接近聲源處直接降低噪聲，用不同材料在噪聲傳輸途徑不連續(xù)控制噪聲。隔聲罩是抑制機(jī)械噪聲較好的辦法。隔聲罩由罩板、阻尼涂料和吸聲層構(gòu)成，罩板一般用1～3mm厚鋼板，也可以用密度較大的木質(zhì)纖維板。罩板用金屬板時(shí)要涂一定厚度的阻尼層，在罩板上墊襯吸音材料可以加倍增加隔聲量。

3 解決措施

該船機(jī)艙軸流風(fēng)機(jī)已經(jīng)安裝，同時(shí)機(jī)艙風(fēng)機(jī)室內(nèi)的空間有限，如若給機(jī)艙軸流風(fēng)機(jī)增加消聲器，勢(shì)必會(huì)造成大量工作返工，延誤周期。而且機(jī)艙風(fēng)機(jī)室通風(fēng)百葉窗也已安裝，如果將普通百葉窗改為消音百葉窗，存在消音百葉窗采購(gòu)周期長(zhǎng)，成本增加等影響。綜合該船施工進(jìn)度及施工方案的可操作性，最終采取以下三項(xiàng)措施。

（1）機(jī)艙軸流風(fēng)機(jī)采用彈性安裝，增加風(fēng)機(jī)減震墊，減少因機(jī)艙軸流風(fēng)機(jī)本身振動(dòng)產(chǎn)生噪聲（見(jiàn)圖3）。4臺(tái)機(jī)艙風(fēng)機(jī)安裝在B甲板，B甲板與居住區(qū)結(jié)構(gòu)無(wú)直接連接，結(jié)構(gòu)噪聲的傳遞可以不予考慮。

圖3 機(jī)艙風(fēng)機(jī)增加減震墊

（2）利用吸聲材料來(lái)降低機(jī)艙風(fēng)機(jī)室內(nèi)噪聲。不同的吸聲材料具有不同的吸聲能力，吸聲能力的大小用吸聲系數(shù)表示。一般材料的吸聲系數(shù)為0～1，當(dāng)α=0時(shí)，表示聲能全反射，材料不吸聲；當(dāng)α=1時(shí)，表示材料吸收了全部聲能，沒(méi)有反射。在選擇時(shí)吸聲材料時(shí)應(yīng)選擇吸聲系數(shù)α≥0.2的材料，因此在機(jī)艙風(fēng)機(jī)室內(nèi)鋪設(shè)50mm厚的玻璃棉（吸聲系數(shù)α=0.7）和1mm厚穿孔不銹鋼板。此方法施工簡(jiǎn)單、成本低，并且不占用機(jī)艙風(fēng)機(jī)室的空間，后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本也低。

（3）考慮到機(jī)艙風(fēng)機(jī)已經(jīng)增加減震墊，機(jī)艙風(fēng)機(jī)室內(nèi)已增加吸聲材料和穿孔不銹鋼板，因而機(jī)艙風(fēng)機(jī)室通風(fēng)口處的噪聲則成為主要噪聲源。可以參照隔聲罩的工作原理，將風(fēng)機(jī)室通風(fēng)口用鋼壁圍起來(lái)（見(jiàn)圖4）。鋼壁的作用是使噪聲在傳播途徑中受阻以減弱噪聲的傳遞。同時(shí)，鋼壁應(yīng)有良好的隔聲性能，有效地減少噪聲的傳遞。

圖4 隔音罩布置圖

4 降噪效果

以上三項(xiàng)降噪措施在船舶上施工后，船舶在海上調(diào)試期間，根據(jù)不同的船舶工況，對(duì)C甲板機(jī)艙風(fēng)機(jī)室旁的居住艙室噪音不間斷地進(jìn)行了多次測(cè)量，艙室噪音測(cè)量值平均為52dB，降噪效果明顯。由此可見(jiàn)，此三項(xiàng)措施有效地控制了機(jī)艙風(fēng)機(jī)室的噪聲，滿(mǎn)足了規(guī)范及規(guī)格書(shū)對(duì)該船噪音的要求，且比更改百葉窗型式及增加消音器更經(jīng)濟(jì)、可施工性更高。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著新規(guī)范的生效，對(duì)船員舒適度的要求越來(lái)越高，對(duì)船舶的降噪性能也提出了更高的要求。為此，在船舶設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)對(duì)噪聲控制加以考慮，因?yàn)樵诤笃谑┕るA段，采取直接有效的減噪措施會(huì)受到很大限制。合理考慮機(jī)艙風(fēng)機(jī)室與船員居住艙室布置，會(huì)降低機(jī)艙風(fēng)機(jī)室噪聲對(duì)船員居住艙室的影響。在遇到類(lèi)似噪聲偏高情況時(shí)，應(yīng)根據(jù)船舶的實(shí)際情況，綜合考慮各方面因素，找出噪聲產(chǎn)生機(jī)理，并采取行之有效的措施。