船舶噪声
简介chuanbo zaosheng
船舶噪声
ships noise
船舶的动力机械（主机、辅机、螺旋桨、推进系统等）和辅助机械（泵、风机等）在运行时发出的令人不舒适的声音。船舶噪声关系到行船的安全，例如船桥上噪声级过高会影响指挥，声呐导流罩内噪声过高会严重影响声呐设备的正常工作并干扰声呐对水下目标（暗礁、沉船、潜艇等）的探测。潜艇的水下噪声会给敌方指示探测目标。船舶噪声还会影响乘员和旅客的健康与环境的舒适。
船舶动力机械噪声主机噪声常用的主机是柴油机，其次是燃汽轮机。以核装置作为动力设备的船舶还比较少。柴油机主要是由于气动、机械两方面产生的噪声。燃烧过程中气体在气缸中产生声驻波，声压起伏通过换气过程等直接辐射并通过气缸壁以结构声形式传播和辐射。燃烧过程中冲击波激励的机械振动通过活塞、连杆、曲柄轴传到柴油机构架上，并由曲轴箱、壳体等向外辐射声能。低速柴油机（转速低于每分钟 200转）的噪声主要是从柴油机的上表面、增压器和换气系统附近向外辐射的，其频率主要随机器的转速和燃烧周期而定。低速柴油机噪声频谱如图1 低速柴油机噪声频谱所示。中速柴油机（转速每分钟300～750转）的噪声通常高于低速柴油机。主要噪声级出现在中频段，这是燃烧过程压力增长速率大的缘故。阀门盖、检修门、曲轴箱侧壁等处最响。低频段的扩展与气缸中最大压力有关，而高频段的噪声则是由气缸中压力脉动引起的，这种机器的增压器系统产生高频段噪声。中速柴油机噪声频谱如图2 中速柴油机噪声频谱所示。高速柴油机（转速每分钟超过800转）的低频段噪声级较低。这种机器具有高的燃烧压力和急剧燃烧的特点，所以机器的转动部件、摆动部件和阀门机构等发出强噪声。高速柴油机噪声频谱如图3 高速柴油机噪声频谱所示。齿轮啮合的噪声频率决定于齿数乘转速。电机槽极的噪声频率决定于轴速乘上定子极数。燃汽轮机的噪声频率决定于轴转速乘上叶片数。泵在工作时，管路中由于压力脉动产生流体动力噪声。各种机械在工作时除直接向周围辐射噪声外，还通过各自的基座将机器的振动传递给船壳，引起船壳的构架和壳板振动。这些结构振动形成结构声，在船体中传播并向周围媒质（空气、水）辐射噪声（见噪声辐射）。在核动力船，推进系统的主减速箱是机械噪声的主要来源。螺旋桨噪声主要有旋转噪声和空化噪声（当桨叶表面的水分子压力降低到水的汽化压力以下时，产生汽泡，汽泡上升后破裂）。旋转噪声是螺旋桨在不均匀流场中工作引起干扰力（其频率主要决定于桨轴转速乘桨叶数，常称为叶频）和螺旋桨的机械不平衡引起的干扰力（其频率为桨轴转速，常称为轴频）所产生的噪声。螺旋桨出现空化现象以后，船舶水下噪声主要决定于螺旋桨噪声。出现空化时的航速称为临界航速。空化噪声具有连续谱的特征，空化噪声特性与桨叶片形状、桨叶面积、叶距分布等因素有关。在一定转速下，随着螺旋桨叶片旋转产生的涡旋的频率与桨叶固有频率相近时，产生桨鸣。水动力噪声主要是由于高速海流的不规则起伏作用于船体，激起船体的局部振动并向周围媒质（空气、水）辐射的噪声。此外，还有船下附着的空气泡撞击声呐导流罩，湍流中变化的压力引起壳板振动所辐射的噪声（声呐导流罩内的噪声一部分就是因此产生的）等等。
船舶辅助机械噪声辅助机械一般功率较小，噪声的强度相对说来也较低。但是，如果泵和风机等设备安装在临近驾驶室或客舱附近而不采取防噪措施，也容易造成严重的噪声干扰。
船舶噪声的传播途径主要有三种：①动力或辅助机械设备直接向空气中辐射噪声，这种噪声称为空气声；②机械的振动能量沿固体结构传播到船体各部位，然后再向外辐射噪声，这种噪声称为结构声；③水下噪声是船的壳体振动或螺旋桨的扰动等向水下辐射的噪声。
船舶噪声标准和降噪措施为了保证船舶的安全行驶和使旅客得到安静的休息，船舶噪声的控制标准一般规定：无人值班的机舱不高于A声级110分贝，有人值班的机舱主机操纵处不高于A声级90分贝，驾驶室不高于A声级65分贝，客舱内不高于A声级60～65分贝。
降低各种噪声源的噪声级，对机器进行隔振，是控制船舶噪声的主要措施。如对主机、辅机等设备安装隔振器（其共振频率不应超过机器基频的1/6）,改善机器的静力和动力平衡。机器的进气口、排气口都应加装消声器，机器上安装有吸声衬里的隔声罩，各种管路接头应尽可能采用挠性联接，在振动的板壳上采用阻尼处理。螺旋桨和船后壳之间的间隙要适当，以减小激励船壳的力。加装螺旋桨导管可降低螺旋桨的振动和噪声，还可提高桨效，设计（理论计算及模型实验）时就应考虑船后体的形状，以改善伴流，尽量避免出现螺旋桨的空化现象。为减小螺旋桨的水下噪声还可选用高内耗、高强度材料来制作螺旋桨，例如可采用高阻尼合金。还可对桨叶进行必要的加工，使涡旋振荡频率与桨叶固有频率错开，以消除桨鸣。