0 引　言

随着船舶技术的发展和海洋环保意识的增强，对船舶噪声管控日益严格。目前，船舶噪声控制的研究主要聚焦于船舶的隐蔽性降噪，即降低船舶的对外辐射噪声，而船舶舱室内的噪声污染治理一直没有得到足够的重视。随着航程和航时的延长，船舶内安装动力机械的舱室，尤其是像安装推进电机等这种设备一直运行的舱室，设备产生的噪声将一直存在。船员长期处在这种噪声环境下，极易出现神经衰弱、失眠等症状，严重影响船员的身心健康，船舶舱室内的噪声污染治理需求已经越来越迫切。国际海事组织与设备委员会制定了新的国际船舶噪声标准^[1]。在舱室噪声降噪方面，新标准比原标准要求最大噪声值再降低5 dBA，并将这一新标准纳入 SOLAS（国际海上人命安全公约）修正案强制执行。新标准的实行，对降低船舶舱室噪声，改善船员工作和生活环境具有重要的促进作用。针对舱室噪声问题，本文以船舶主要噪声源之一的主推进电机舱为例，以降低主推进电机舱的舱室噪声为目标，采用噪声分析评价方法，对船舶电机舱噪声进行分析评价与降噪研究。

1 舱室环境噪声评价方法

船舶环境噪声的声级大小和频率高低是影响人耳感知噪声敏感程度的主要因素。在低频噪声区，人耳对低频噪声的感知度低，反之，对高频噪声人耳感知度高，即人耳听取低频噪声的能力较弱。为定量评价不同频率噪声对人耳感知的影响程度，引入噪声计权，而A，B，C 计权曲线，如图1所示^[2]。

A计权曲线对应的噪声声压级称为A计权声级。A计权声级，时间上连续、频谱较均匀，它与人耳对高频声音感知度高、低频声音感知度低的生理功能一致。此外，从听力损伤和烦恼观点来看，A计权声级对应的噪声作用于人耳，能够使人对不同噪声产生不同的主观响应^[3]。因此，目前常用A声级来表征噪声级的大小，并以此作为噪声评价的基础。从各国新颁布的标准和社会调查的情况来看，用A声级来评价不同噪声所引起的烦恼程度如表1所示^[4]。

噪声通常由不同频率和能量的声音成分组成，频率不同，声音强度也可能不同。为研究噪声源和降噪方法，需要对各个频率下声音的成分及量级进行分析，即频谱分析。将噪声的整个频率范围划分为若干连续的小段，每一个小段为一个频带或频程。通过选取合适的频带，对各频带范围内的声参数进行测量，进而可得出各频带范围内的噪声成分及特性。根据测量精度要求的不同，频带的划分方法也不同，常用的测量与分析频带带宽有：窄频带宽、倍频带宽和 1/3 倍频带宽。其中，倍频带宽和 1/3 倍频带宽能够满足船舶舱室噪声的测量精度要求^[5]，因此采用倍频带宽和 1/3 倍频带宽对船舶环境噪声进行评价。

2 舱室空气噪声测量方法

为了准确评价船舶主推进电机舱的舱室噪声环境对人的影响，以某型船舶不同航行工况下，主推进电机舱室重点部位的噪声特性为研究对象，对舱室空气噪声进行A声级噪声测量，并借助噪声频谱分析，提出相关改进建议。为此，本文对舱室噪声的测量参数为 A 计权等效连续声压级 L_Aeq(T)，如果噪声超标，则进一步对 31.5～8 kHz 倍频程频带的中心频率噪声值进行测量。

2.1 测量要求

主推进电机舱的噪声测试严格按照 ISO 2923:1996和 GB/T 4595－2000《船上噪声测量》 规定。声级计应符合IEC 61672（2002-05）要求，能够测试 A 声级以及线性声级不同中心频率的声压级；倍频程滤波器应符合 IEC 61260（1995）或管理部门认可的等效标准的要求；声校准器应符合IEC 60942(2003-01) 的要求，同时所用仪器必须在计量检定的有效期内。在测量的过程中，将声级计（选用HS6880D型噪声测试仪）放在舱内选定的测量位置，分别测得各测试位置处噪声的 A 声级和不同中心频率的线性声级。由于测试过程中存在环境背景噪声，为提高测量的准确性和可靠性，对每一个中心频率的声压级重复测量10次以上，若在测量过程中发现噪声值比较稳定，则可以只测3～5 组数据，以节约测试时间。

2.2 测量位置

依据ISO1999:1990《声学职业噪声暴露的测定和噪声引起的听力损伤的估算》规定，主推进电机舱噪声测量位置应选在舱室人员值班位置，即主推进电机舱的上层。对该部位进行测量时，依据GB5979-86《海洋船舶噪声级规定》和GB/T 4595－2000《船上噪声测量》确定测量方法和步骤，将声级计置于值班位置离地板 1.2 m（人坐的高度）和 1.6 m（人站的高度）之间的高度进行测量，测量位置离舱壁不能小于 0.5 m。同时，测试时应保持距运转的机械、舱壁0.8 m以上的距离。如果机械与反射面之间的距离小于上述值，那么按要求应在两者的中间位置处进行测量。

2.3 测量数据处理^[6]

1）噪声叠加处理

声压测试是根据倍频带声压水平测量原理，测量A 声级和线性声压的倍频带声压级。通过分频测量声压级以得出不同设备噪声的频率特性。由于在测量设备噪声时存在背景噪声，所以在得出真实的设备噪声前，用下式求解设备和噪声的叠加值：

$ {L_p} = 10 \cdot \lg \left(\sum\limits_{i = 1}^N {{{10}^{0.1{L_{p,i}}}}}\right)。$

(1)

式中：L_p为叠加后的声压值；L_p,i为叠加噪声的相同频段的噪声值。

利用公式得到背景噪声以及设备在环境中的噪声值后，再利用下式求解得到设备自身产生的噪声值：

$ {L_{p1}} = 10 \cdot \lg ({10^{0.1{L_p}}} - {10^{0.1{L_{p2}}}})。$

(2)

式中：L_p1为设备自身产生噪声的测量值；L_p为背景噪声和设备自身噪声叠加时的噪声测量值；L_p2为背景噪声的测试值。

2）A计权声级L_Aeq的计算

在设备产生的噪声频谱的每一个中心频率的频带上进行A计权，求得每个频带A声级L_Ai为:

$ {L_{Ai}} = {L_{pi}} + \Delta {A_i}。$

(3)

式中：ΔA_i为A计权的修正值；L_pi为每个中心频率上的声压级。

设备产生的噪声A声级为：

$ {L_{Aeq}} = 10 \cdot \lg \left(\sum\limits_{i = 1}^N {{{10}^{0.1{L_{p,i}}}}} \right)。$

(4)

3 舱室环境噪声的实测与评价 3.1 舱室环境噪声实测

船舶航行时，主推进电机舱整个舱室的噪声源主要来自主推进电机、空调和通风风机。噪声水平主要影响到底层值班工位与轮机长舱及中层值班工位的广播器通信。因此，分别对轮机长舱和中层值班工位进行噪声的测量。为了全面反映舱室噪声情况，且便于针对性的进行噪声分析，按照舱室实际常态运行的3个工况进行测量。工况1：风机运行，主推进电机未运行；工况2：通风风机运行，主推进电机前进一；工况3：主推进电机前进一、通风风机和空调均运行。

在3种工况下，分别对轮机长舱和中层值班工位进行了噪声A声级测量，轮机长舱在3种工况下的A声级均值分别为89.6 dB，98.7 dB，103.8 dB；中层值班工位的A声级均值分别为90.6 dB，99.8 dB，105.1 dB。由于噪声值均超过85 dB ，根据GB5979-86《海洋船舶噪声级规定》，需要对3种工况分别进行倍频程测量。图2和图3分别是轮机长舱和中层值班工位各工况下机舱噪声的倍频程测量数据曲线图。可知：1）工况1条件下，舱室噪声的峰值出现在250 Hz以内频段和1 kHz附近频段；2）工况2时，舱室噪声的峰值出现在0.25～1 kHz频段内；3）工况3时，舱室噪声的峰值出现在250 Hz以内频段和1 kHz附近频段；4）工况2时，轮机长舱与中层值班工位的噪声曲线在高频段有较大差异，主要是中层值班工位靠近主推进电机所致。

3.2 舱室噪声的A声级评价

由表1和A声级值测量结果可以清楚看出：在工况1情况下，舱室A声级水平接近“对听力有危害”的水平；在主推进电机启动后（工况2），舱室A声级水平提升显著，2个测点噪声水平均接近“非常烦恼”主观响应水平，原因主要是主推进电机工作时将产生结构噪声和电磁噪声^[7]，这2种噪声是电机噪声的主要来源；在空调和通风风机均启动后（工况3），中层值班工位和轮机长舱处均达到“非常烦恼”指标水平，主要是因为通风风机的低中频段噪声级比较高所致。

4 船舶主推进电机舱降噪改进建议

1）整个主推进电机舱室的噪声峰值出现在250 Hz频段附近，说明主推进电机舱的主要噪声源设备是低频噪声源，应以低频段降噪为重点。舱室的第2个噪声峰值出现在1 kHz中心频率附近，声压级与工况1风机单独运行时的噪声值基本吻合，说明是通风风机系统产生的高阶噪声，建议对主推进电机通风风机系统进行优化设计。

2）主推进电机启动后，舱室噪声水平提高明显，尤其是125～500 Hz频段及2～8 kHz频段声压级增值明显，建议有针对性采取相应频段的降噪措施，如合理设计电机支撑结构的阻尼，改善轴向支撑刚度等。

3）主推进电机通风机的噪声声压级对舱室指挥部位与中层战位的影响较大，尤其是中层战位，在125 Hz和1 kHz中心频率附近声压级最高。所以，一方面应采用低噪声通风风机，降低低频段噪声；一方面可以改进通风机风口与布风器设计，降低高频段（1 kHz附近）噪声。

4）主推进电机舱的空调机组启动后，中层值班工位在125～250 Hz频段噪声值增值明显，说明中层空调以低频噪声为主，建议采取低频噪声治理；而轮机长舱在1～2 kHz附近噪声分贝增加较大，说明上层空调机组产生了高频段噪声，建议采取针对性高频段降噪措施。

5 结　语

船舶舱室噪声对船员身心健康影响显著，控制船舶舱室的噪声环境非常重要。本文依据国际船舶噪声新标准，从人的主观感受出发，运用A声级评价和倍频程分析方法，对船舶推进电机舱室噪声进行分析评估，并提出相应的降噪建议。本文的研究方法和研究结果对改善船舶舱室噪声环境有一定指导意义。