船舶噪声污染与控制

　　1　引言

　　船舶噪声属于较为严重的噪声污染问题,它对船员的健康、生活、休息和工作甚至心理都存在很大的影响。过强的噪声还会使船上的一些精密仪器和设备工作不正常、精度降低、使用寿命缩短。关于船舶噪声,1970年国际劳工组织(ILO)在日内瓦召开的海事特别会议上通过了“关于船员、设备和工作区有害噪声规定的建议”,建议各国政府制定限制船舶噪声的规则。目前一些造船和航运国家都制定了船舶噪声标准,作为船舶特殊环境下的健康保护规则。表1是IMO为不同船舶舱室规定的声压级限定值。

　　2　船舶噪声源

　　船舶噪声按发生场所可分为动力装置噪声、结构激振噪声、辅助机械噪声、螺旋桨噪声和船体振动噪声。

　　2·1　动力装置的噪声

　　动力装置的噪声主要包括主机、柴油发电机组、齿轮箱及主辅机的排气管产生的噪声。它是船上最强的噪声源,该噪声的强弱决定了柴油机船的噪声级。它既有进排气系统空气动力噪声,又有运动部件的撞击和主机本身不平衡而产生振动所造成的机械噪声。

　　2·1·1　空气动力噪声

　　(1)由主机进气空气流动产生的噪声

　　例如功率为5000kW、燃油消耗率为200g/(kW·h)的柴油机,当其过量空气系数为2时,每秒所需空气量约为8kg,在标准状况下为6·2m³/s,如果进气管直径为0·35m,则其平均流速可达64m/s,再考虑到各缸的进气必然存在间断性和不均匀性,于是在进气管中就会出现空气动力噪声并向四周传播,形成空气动力噪声场。

　　(2)排气噪声。

　　主要有排气压力脉动噪声、气流通过气阀等处发生的涡流声、由于边界层气流扰动发生的噪声和排气出口喷流噪声。在多缸柴油机排气噪声的频谱分析中,低频处有一明显的噪声峰值,即低频噪声。这是由于柴油机每一缸气阀开启时,缸内燃气突然高速喷出,气流冲击到排气阀后面的气体上,使其产生压力巨变而形成压力波,从而激发噪声,由于各缸排气阀是在指定的相位上周期性进行,因而这是一种周期性的噪声。柴油机的排气管中还存在气柱的共振噪声,气流喷射噪声、气流与气道壁形成涡流噪声也包含多种频率成分,一旦与共振频率吻合便会激发噪声。

　　排气系统中气体的共振在主机与烟囱之间的排气中形成强烈的压力脉动(驻波),除了引起涡轮鼓风机和排气管系统的振动外,还可在船舶烟囱附近产生振动,在这种情况下,人们会感到噪声如一种遍布全身的“压力”,在桥楼产生高噪声级的噪声源,最常见的就是这种排气噪声。