摘    要：敘述了噪聲的基本概念和船舶噪聲對(duì)人健康的危害，并介紹了船舶的噪聲源。通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比和分析研究，提出采取通過聲源控制來(lái)減低船舶噪聲級(jí)的方法。

關(guān)鍵詞：噪聲   聲級(jí)   噪聲源   噪聲控制
 

一、噪聲及其對(duì)人的危害

1．噪聲及度量

噪聲，一般包含兩種含意：就物理學(xué)觀點(diǎn)講，噪聲就是各種不同頻率和聲強(qiáng)之聲音的無(wú)規(guī)律的組合；而就生理學(xué)和心理學(xué)觀點(diǎn)講，凡是聲級(jí)很高，造成對(duì)人體的危害，或者聲級(jí)不高而使人厭煩，干擾人們的休息、睡眠、工作等一切不需要的聲音都稱噪聲?？傊?，噪聲就是人們不需要的聲音。

通常，衡量聲音能量大小的標(biāo)準(zhǔn)多取聲壓P。聲壓越高，聲音越強(qiáng)，其聲能也越大。正常人剛剛能聽到的聲音的聲壓，相對(duì)1000HZ的純音2*10-5N/m2，而使人耳產(chǎn)生疼痛的聲壓差不多為20N/m2。為了教方便的表示聲音的大小，則取兩個(gè)聲壓的比值，取其常用對(duì)數(shù)，并乘以聲壓級(jí)Lp。其單位為dB（分貝），其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

Lp=20lg(P/Po) dB        

式中：Lp——聲壓級(jí); dBP——聲壓，20N/m2 ;  Po——標(biāo)準(zhǔn)聲壓，取2*10-5N/m2

聲壓級(jí)能夠直接用聲學(xué)儀器測(cè)量，它是衡量聲能大小最常見的物理量。當(dāng)把2*10-5N/m2作為基準(zhǔn)聲壓而把20N/m2作為人耳感到疼痛的聲壓，那么，從上面公式可以得到其聲壓級(jí)分別是0dB和120dB，可見，人耳可聽之聲壓級(jí)范圍為0—120dB。

根據(jù)人耳的聽覺特性，人耳感覺到的聲音輕響程度并不僅僅取決于聲壓級(jí)的大小，而是聲壓級(jí)與頻率的綜合結(jié)果。通常聲壓級(jí)相同而頻率不同的聲音，人聽起來(lái)往往是不一樣的。同一聲壓級(jí)的高頻聲，人聽起來(lái)比低頻聲響。所以，在表征一個(gè)聲音的大小或者研究噪聲標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，還必須考慮聲音的頻率特性。為此，在聲學(xué)中又引出一個(gè)所謂響度級(jí)LL的概念。響度級(jí)是表征聲音響度大小的相對(duì)量，單位為phon。

2．噪聲對(duì)人的危害

（1）噪聲對(duì)語(yǔ)言清晰度的影響

語(yǔ)言清晰度，一般是指能聽懂發(fā)言者所講的無(wú)連貫意思的單字百分率。通常，聲級(jí)50dB以下的環(huán)境算是安靜的，當(dāng)噪聲聲級(jí)達(dá)到55dB，語(yǔ)言清晰度就只有68%了，會(huì)話距離只有2m左右；當(dāng)噪聲達(dá)到60dB時(shí)，語(yǔ)言清晰度就只有62%了，會(huì)話距離竟縮小到1m。在80dB的噪聲環(huán)境里人們交談已經(jīng)很困難，而90dB的噪聲環(huán)境里面則無(wú)法交談。

（2）噪聲對(duì)人聽覺的損傷

噪聲損傷聽覺，最常見的是“聽覺疲勞”，即在噪聲作用下，使人的聽覺靈敏度暫時(shí)下降，過后很快就會(huì)恢復(fù)。這種現(xiàn)象也稱“暫時(shí)性聽力損失”。而當(dāng)聽覺長(zhǎng)期暴露在強(qiáng)噪聲環(huán)境中，至使聽覺靈敏度下降變成長(zhǎng)期的，以后不能再全部恢復(fù)，即造成“永久性聽力損失”，或稱“永久性噪聲耳聾”。

（3）噪聲危害人的健康

根據(jù)衛(wèi)生部門的研究，最常見的生理效果是引起腎上腺活動(dòng)增加，影響人的新陳代謝作用，容易使人產(chǎn)生疲勞、頭腦發(fā)脹、神經(jīng)過敏等現(xiàn)象。更為嚴(yán)重的還是引起某些疾病，幾十赫茲的低頻強(qiáng)噪聲可引起人體各部分共振，而影響呼吸、脈搏、血壓，會(huì)造成人頭暈、視力不清等癥狀；高頻噪聲可引起人神經(jīng)錯(cuò)亂，神經(jīng)機(jī)能衰退。

二、船舶噪聲源

1．動(dòng)力裝置的噪聲

（1）空氣動(dòng)力噪聲

1）由主機(jī)進(jìn)氣空氣流動(dòng)產(chǎn)生的噪聲例如功率為5 000 kW、燃油消耗率為200 g／（kW．h）的柴油機(jī)，當(dāng)其過量空氣系數(shù)為2時(shí)，每秒所需空氣量約為8 kg，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為6．2 m3／s，如果進(jìn)氣管直徑為0．35m，則其平均流速可達(dá)64 m／s，再考慮到各缸的進(jìn)氣必然存在間斷性和不均勻性，于是在進(jìn)氣管中會(huì)出現(xiàn)空氣動(dòng)力噪聲并向四周傳播，形成空氣動(dòng)力噪聲場(chǎng)。

2）排氣噪聲。主要有排氣壓力脈動(dòng)噪聲、氣流通過氣閥等處發(fā)生的渦流聲、由于邊界層氣流擾動(dòng)發(fā)生的噪聲和排氣出口噴流噪聲。在多缸柴油機(jī)排氣噪聲的頻譜分析中，低頻處有一明顯的噪聲峰值，即低頻噪聲。

3）來(lái)自增壓器氣流的噪聲對(duì)廢氣渦輪增壓器來(lái)講，空氣與壓氣機(jī)葉片之間的相對(duì)速度很大，在葉片附近必然會(huì)出現(xiàn)大量渦流，在形成強(qiáng)烈而尖厲的空氣動(dòng)力噪聲的同時(shí)，激勵(lì)葉片振動(dòng)而發(fā)出噪聲。

（2）柴油機(jī)的燃燒噪聲

柴油機(jī)的燃油噴入缸內(nèi)發(fā)火燃燒的初期（相當(dāng)于速燃期），缸內(nèi)壓力上升速度非?？?，形成很高的壓力波動(dòng)，由火焰中心向四周傳播，形成燃燒噪聲場(chǎng)。

（3）金屬撞擊和摩擦噪聲

柴油機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)之間、氣閥和閥座之間、高壓油泵的滾輪和柱塞之間、噴油器的針閥和針閥體之間、活塞裙部和缸套之間等許多地方都會(huì)產(chǎn)生金屬撞擊和摩擦噪聲。

（4）液壓沖擊噪聲

液壓泵（例如齒輪式滑油泵）運(yùn)行時(shí)，其中液體的壓力有明顯的周期性變化，從而產(chǎn)生液壓沖擊噪聲。柴油機(jī)高壓油管內(nèi)的油壓變化幅度非常大，更會(huì)產(chǎn)生不容忽視的液壓沖擊噪聲。

2．輔助機(jī)械的噪聲

輔助機(jī)械包括各種艙室機(jī)械如水泵、油泵、風(fēng)機(jī)、鍋爐等，甲板機(jī)械如貨物裝卸設(shè)備、錨絞設(shè)備以及各種挖泥機(jī)等工作機(jī)構(gòu)等。鍋爐噪聲主要在燃燒室附近較明顯，自然通風(fēng)時(shí)空氣卷入火焰及可燃物小團(tuán)粒隨機(jī)爆裂；人工通風(fēng)時(shí)通風(fēng)機(jī)是主要的噪聲源。液壓系統(tǒng)的噪聲，可來(lái)自液體動(dòng)力引起的沖擊力、脈動(dòng)、氣穴聲和機(jī)械振動(dòng)及管道、油箱的共嗚聲等?？照{(diào)通風(fēng)系統(tǒng)也是船舶艙室主要噪聲源之一。

3．螺旋槳噪聲

螺旋槳噪聲的強(qiáng)度較主輔機(jī)噪聲的強(qiáng)度要弱，影響范圍也主要限于尾部艙室。其噪聲性質(zhì)可分為兩種：一是低頻噪聲，由槳葉和流體相互作用的流體動(dòng)力效應(yīng)及水流沖擊尾柱而引起的；另一種是“空泡”引起的葉片振動(dòng)而產(chǎn)生的高頻噪聲。

4．船體振動(dòng)的噪聲

船體振動(dòng)的噪聲是由主輔機(jī)及螺旋槳的擾動(dòng)和各種機(jī)械及波浪的沖擊引起的振動(dòng)而產(chǎn)生。船體周期性的變形使殼板之間產(chǎn)生摩擦聲，及因此而使船體結(jié)構(gòu)發(fā)出各種傾軋聲等。

三、船舶噪聲測(cè)試和分析研究

本文收集了一些船遠(yuǎn)洋客貨船實(shí)際進(jìn)行的噪聲測(cè)試的結(jié)果，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。其中包括3680t“東方紅”長(zhǎng)江客輪、7500t“長(zhǎng)征”型海洋客貨輪、13000t“風(fēng)”字號(hào)遠(yuǎn)洋雜貨輪、16000t“長(zhǎng)”字號(hào)煤輪、24000t“大慶”號(hào)油輪及25000t“州”字號(hào)散貨輪等。這些船上的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)選用了丹麥BK2209型脈沖精密聲級(jí)機(jī)和1613型倍頻程濾波器進(jìn)行總聲級(jí)（A、B、C）和記錄。

船舶機(jī)艙噪聲最高值均出現(xiàn)在輔機(jī)（柴油發(fā)電機(jī)）或主機(jī)增壓器區(qū)。輔機(jī)和主機(jī)增壓器為機(jī)艙兩個(gè)強(qiáng)噪聲聲源，其中輔機(jī)更為嚴(yán)重，對(duì)船員危害更大。下表給出了“鄭州”、“大慶17”、“大慶42”、“長(zhǎng)虹”輪機(jī)艙內(nèi)主機(jī)增壓器和輔機(jī)區(qū)噪聲聲級(jí)記錄。從表中可以看出主機(jī)增壓器和輔機(jī)區(qū)的聲級(jí)均高于機(jī)艙。

船舶機(jī)艙另一個(gè)強(qiáng)噪聲聲源是空氣壓縮機(jī)。根據(jù)多條船空壓機(jī)聲級(jí)實(shí)測(cè)記錄，一般A聲級(jí)為96～97dB，b、C聲級(jí)為98dB（B）、100～104dB（C）。在機(jī)艙其他聲源不變的情況下，開啟空壓機(jī)后，將使機(jī)艙噪聲升高1～3dB（A）。

四、船舶噪聲污染的控制

1．機(jī)艙噪聲控制

機(jī)艙是船舶動(dòng)力裝置的集中地，在以大型低速柴油機(jī)為主機(jī)的機(jī)艙里，噪聲主要是空氣噪聲；以中速柴油機(jī)為主機(jī)的機(jī)艙，其噪聲由強(qiáng)度相當(dāng)?shù)目諝庠肼暫徒Y(jié)構(gòu)噪聲混成；以高速柴油機(jī)為主機(jī)的機(jī)艙里，則主要是結(jié)構(gòu)噪聲。機(jī)艙中平均噪聲數(shù)值大小可以測(cè)量出來(lái)，關(guān)于測(cè)量點(diǎn)的選擇要求是：根據(jù)機(jī)器的尺寸，將測(cè)量點(diǎn)置于機(jī)器周圍2—3個(gè)高度點(diǎn)，并且距機(jī)器表面大約1 m，在機(jī)器左右兩側(cè)每個(gè)高度上的測(cè)量點(diǎn)數(shù)必須等于氣缸數(shù)的一半。

針對(duì)不同機(jī)型的機(jī)艙，可以考慮對(duì)進(jìn)排氣口、管壁的空氣噪聲采用消聲器和絕緣層；對(duì)小型機(jī)器可將其全部圍起來(lái)；對(duì)主機(jī)的結(jié)構(gòu)噪聲，一般通過減振支承來(lái)減噪；在小型高速主機(jī)上可采用彈性支承，如橡膠或特殊塑料等，將機(jī)器與船體隔開。

當(dāng)今，二沖程柴油機(jī)普遍采用定壓增壓方式，在氣缸廢氣出口和增壓器之間安裝一個(gè)大大的廢氣總管，若其安裝位置適當(dāng)（比如靠近聲源），則其會(huì)具備消聲器的作用，尤其是減弱低頻的廢氣噪聲。

2．居住艙室噪聲控制

在一般情況下，對(duì)居住艙室產(chǎn)生影響的幾乎全部來(lái)自機(jī)艙的結(jié)構(gòu)傳播噪聲。因此，隔聲措施是解決居住艙室減噪的主要辦法，即切斷與有噪聲源艙室結(jié)構(gòu)體的聯(lián)系，如采取浮筑結(jié)構(gòu)，在承重樓板與地面之間夾一彈性墊層并把上下兩層完全隔開，不使地面層與任何基層結(jié)構(gòu)（包括墻體）有剛性連接。它對(duì)撞擊隔聲和空氣隔聲都非常有效，而且適宜于安靜要求較高的情況。如果把居住艙室裝在隔振支撐上，也非常有效，現(xiàn)在已有不少船舶采用。不過把居住艙室同機(jī)艙在結(jié)構(gòu)上分隔開來(lái)，對(duì)中、高頻噪聲有用，在低速機(jī)的船上作用不大。

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