船舶噪聲
正文
船舶的動力機械（主機、輔機、螺旋槳、推進系統等）和輔助機械（泵、風機等）在運行時發出的令人不舒適的聲音。船舶噪聲關係到行船的安全，例如船橋上噪聲級過高會影響指揮，聲吶導流罩內噪聲過高會嚴重影響聲吶設備的正常工作並干擾聲吶對水下目標（暗礁、沉船、潛艇等）的探測。潛艇的水下噪聲會給敵方指示探測目標。船舶噪聲還會影響乘員和旅客的健康與環境的舒適。動力機械噪聲 船舶噪聲的主要部分，包括主機噪聲、螺旋槳噪聲和水動力噪聲。
①主機噪聲。常用的主機是柴油機，其次是燃汽輪機。以核裝置作為動力設備的船舶還比較少。柴油機主要是由於氣動、機械兩方面產生的噪聲。燃燒過程中氣體在氣缸中產生聲駐波，聲壓起伏通過換氣過程等直接輻射並通過氣缸壁以結構聲形式傳播和輻射。燃燒過程中衝擊波激勵的機械振動通過活塞、連桿、曲柄軸傳到柴油機構架上，並由曲軸箱、殼體等向外輻射聲能。低速柴油機（轉速低於每分鐘 200轉）的噪聲主要是從柴油機的上表面、增壓器和換氣系統附近向外輻射的，其頻率主要隨機器的轉速和燃燒周期而定。低速柴油機噪聲頻譜如圖1所示。中速柴油機（轉速每分鐘300～750轉）的噪聲通常高於低速柴油機。主要噪聲級出現在中頻段，這是燃燒過程壓力增長速率大的緣故。閥門蓋、檢修門、曲軸箱側壁等處最響。低頻段的擴展與氣缸中最大壓力有關，而高頻段的噪聲則是由氣缸中壓力脈動引起的，這種機器的增壓器系統產生高頻段噪聲。中速柴油機噪聲頻譜如圖2所示。高速柴油機（轉速每分鐘超過800轉）的低頻段噪聲級較低。這種機器具有高的燃燒壓力和急劇燃燒的特點，所以機器的轉動部件、擺動部件和閥門機構等發出強噪聲。高速柴油機噪聲頻譜如圖3所示。齒輪嚙合的噪聲頻率決定於齒數乘轉速。電機槽極的噪聲頻率決定於軸速乘上定子極數。燃汽輪機的噪聲頻率決定於軸轉速乘上葉片數。泵在工作時，管路中由於壓力脈動產生流體動力噪聲。各種機械在工作時除直接向周圍輻射噪聲外，還通過各自的基座將機器的振動傳遞給船殼，引起船殼的構架和殼板振動。這些結構振動形成結構聲，在船體中傳播並向周圍媒質（空氣、水）輻射噪聲（見噪聲輻射）。在核動力船，推進系統的主減速箱是機械噪聲的主要來源。 ②螺旋槳噪聲。主要有旋轉噪聲和空化噪聲（當槳葉表面的水分子壓力降低到水的汽化壓力以下時，產生汽泡，汽泡上升後破裂）。旋轉噪聲是螺旋槳在不均勻流場中工作引起干擾力（其頻率主要決定於槳軸轉速乘槳葉數，常稱為葉頻）和螺旋槳的機械不平衡引起的干擾力（其頻率為槳軸轉速，常稱為軸頻）所產生的噪聲。螺旋槳出現空化現象以後，船舶水下噪聲主要決定於螺旋槳噪聲。出現空化時的航速稱為臨界航速。空化噪聲具有連續譜的特徵，空化噪聲特性與槳葉片形狀、槳葉面積、葉距分布等因素有關。在一定轉速下，隨著螺旋槳葉片旋轉產生的渦旋的頻率與槳葉固有頻率相近時，產生槳鳴。
③水動力噪聲。主要是由於高速海流的不規則起伏作用於船體，激起船體的局部振動並向周圍媒質（空氣、水）輻射的噪聲。此外，還有船下附著的空氣泡撞擊聲吶導流罩，湍流中變化的壓力引起殼板振動所輻射的噪聲（聲吶導流罩內的噪聲一部分就是因此產生的）等等。
輔助機械噪聲 輔助機械一般功率較小，噪聲的強度相對說來也較低。但是，如果泵和風機等設備安裝在臨近駕駛室或客艙附近而不採取防噪措施，也容易造成嚴重的噪聲干擾。
船舶噪聲的傳播途徑 主要有三種：①動力或輔助機械設備直接向空氣中輻射噪聲，這種噪聲稱為空氣聲；②機械的振動能量沿固體結構傳播到船體各部位，然後再向外輻射噪聲，這種噪聲稱為結構聲；③水下噪聲是船的殼體振動或螺旋槳的擾動等向水下輻射的噪聲。船舶噪聲的傳播途徑見圖4。 噪聲標準和降噪措施 為了保證船舶的安全行駛和使旅客得到安靜的休息，船舶噪聲的控制標準一般規定：無人值班的機艙不高於A聲級110分貝，有人值班的機艙主機操縱處不高於A聲級90分貝，駕駛室不高於A聲級65分貝，客艙內不高於A聲級60～65分貝。
降低各種噪聲源的噪聲級，對機器進行隔振，是控制船舶噪聲的主要措施。如對主機、輔機等設備安裝隔振器（其共振頻率不應超過機器基頻的1/6）,改善機器的靜力和動力平衡。機器的進氣口、排氣口都應加裝消聲器，機器上安裝有吸聲襯裡的隔聲罩，各種管路接頭應儘可能採用撓性聯接，在振動的板殼上採用阻尼處理。螺旋槳和船後殼之間的間隙要適當，以減小激勵船殼的力。加裝螺旋槳導管可降低螺旋槳的振動和噪聲，還可提高槳效，設計（理論計算及模型實驗）時就應考慮船後體的形狀，以改善伴流，儘量避免出現螺旋槳的空化現象。為減小螺旋槳的水下噪聲還可選用高內耗、高強度材料來製作螺旋槳，例如可採用高阻尼合金。還可對槳葉進行必要的加工，使渦旋振盪頻率與槳葉固有頻率錯開，以消除槳鳴。
