儲(chǔ)年生，練兆華

（上海外高橋造船有限公司，上海 200137）

DP狀態(tài)下船舶噪聲測(cè)量方法分析

儲(chǔ)年生，練兆華

（上海外高橋造船有限公司，上海 200137）

根據(jù)MSC 337(91)對(duì)有動(dòng)力定位系統(tǒng)（Dynamical Positioning，DP）功能的船舶規(guī)定，各推進(jìn)器應(yīng)在≥40%負(fù)荷時(shí)在船接近靜止的情況下進(jìn)行噪聲測(cè)量。結(jié)合某型具有DP功能的平臺(tái)供應(yīng)船的動(dòng)力配置及布置情況，針對(duì)規(guī)范中尚未明確海試船態(tài)的問題，在試航過程中對(duì)多種船態(tài)下醫(yī)務(wù)室進(jìn)行實(shí)際噪聲測(cè)量，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，找到效果相對(duì)較好且能被接受的測(cè)試船態(tài)。對(duì)DP狀態(tài)下各推進(jìn)器的工況進(jìn)行實(shí)際記錄，排除采取DP模式進(jìn)行噪聲測(cè)量的可能性。在滿足規(guī)范要求的前提下對(duì)船廠試航方法提出相關(guān)建議，為船廠試航提供有效的指導(dǎo)，同時(shí)希望相關(guān)當(dāng)局在條件成熟的情況下出臺(tái)相關(guān)導(dǎo)則性文件。

DP狀態(tài)；噪聲測(cè)量；分析

0 引 言

國際海事組織（International Maritime Organization，IMO）海上安全委員會(huì)（Maritime Safety Committee，MSC）對(duì)《船上噪聲等級(jí)規(guī)則》進(jìn)行修訂的決議MSC 337（91）[1]已于2014年7月1日生效，對(duì)船舶噪聲控制及人員保護(hù)提出了更高的要求。對(duì)于帶有動(dòng)力定位系統(tǒng)（Dynamical Positioning，DP）船級(jí)符號(hào)的平臺(tái)供應(yīng)船等海工船舶來說，噪聲測(cè)試方法和要求在原IMO決議A468[2]的基礎(chǔ)上作了進(jìn)一步明確。原IMO決議A468只要求在側(cè)推器等推進(jìn)器運(yùn)行時(shí)對(duì)這些機(jī)械場所和相鄰的艙室、工作站進(jìn)行噪聲測(cè)量。新修訂的MSC 337（91）[1]則明確提出在DP工作狀態(tài)下，控制站、值班處所及艙室的噪聲不得超過標(biāo)準(zhǔn)最大值，要求當(dāng)局、船級(jí)社、船廠及DP設(shè)計(jì)方就各推進(jìn)器在≥40%負(fù)荷工況下模擬DP模式下船態(tài)接近靜止的方法達(dá)成一致。

在制定規(guī)則時(shí)已意識(shí)到各推進(jìn)器在≥40%負(fù)荷時(shí)并不是真正的DP模式，但在DP模式下根據(jù)海況的不同，各推進(jìn)器的實(shí)際負(fù)荷千差萬別，無法統(tǒng)一。因測(cè)速等其他試驗(yàn)的要求，試航的海況總要明顯好于真正在海上作業(yè)時(shí)的海況，不能真實(shí)反映船舶正常營運(yùn)的狀況；同時(shí)，DP模式下各推進(jìn)器的輸出功率和方向的瞬時(shí)變化會(huì)給噪聲帶來極大的負(fù)面影響。因此，采取的方案是規(guī)定推進(jìn)器的輸出功率，而不要求在DP模式下船態(tài)接近靜止，具體操作方法可由各參與方根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行協(xié)商。船旗國和船級(jí)社也沒有明確規(guī)定航速小于多少為接近靜止，給船廠、船級(jí)社、船東和DP供應(yīng)商保留了根據(jù)具體情況進(jìn)行協(xié)商的自由度及自由發(fā)揮的空間。

由于規(guī)范生效的時(shí)間較短，已有的實(shí)際試驗(yàn)通常只要求推進(jìn)器的功率保持40%，并沒有對(duì)船的運(yùn)動(dòng)速度和方向達(dá)成共識(shí)。隨著海洋工程產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展[3]及海工船市場狀況日益惡劣，船東接船的意愿不強(qiáng)，船東和船廠在執(zhí)行該規(guī)則時(shí)分歧不斷，總是難以達(dá)成一致。對(duì)船廠來說，在該問題上一定要有自己的判斷和主見，方法不當(dāng)會(huì)造成測(cè)試結(jié)果失真甚至是超出標(biāo)準(zhǔn)要求，給交船帶來障礙。

本文以某電力推進(jìn)的平臺(tái)供應(yīng)船的動(dòng)力配置和總體布置為基礎(chǔ)，對(duì)試航中DP噪聲測(cè)量的實(shí)際情況進(jìn)行分析。

1 該船動(dòng)力配置

該船配備2臺(tái)全回轉(zhuǎn)電力推進(jìn)裝置，電力由4臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組提供。艏部布置1臺(tái)管隧式側(cè)推和1臺(tái)全回轉(zhuǎn)伸縮式推進(jìn)器（見圖1）。試驗(yàn)船主要參數(shù)見表1。

圖1 試驗(yàn)船動(dòng)力配置情況

表1 試驗(yàn)船主要參數(shù)

2 該船總體布置

該船采用烏斯坦X-BOW設(shè)計(jì)，生活區(qū)域布置在艏部，艏部同時(shí)布置有管隧式側(cè)推和全回轉(zhuǎn)伸縮推進(jìn)器（見圖2）。在前期設(shè)計(jì)階段的噪聲預(yù)報(bào)中已充分意識(shí)到布置在主甲板上的醫(yī)務(wù)室是全船噪聲風(fēng)險(xiǎn)最高的地方（預(yù)報(bào)醫(yī)務(wù)室噪聲為58～61dB，醫(yī)務(wù)室布置見圖3），原因在于標(biāo)準(zhǔn)值要求嚴(yán)格（為60dB）；考慮到擔(dān)架進(jìn)入通道方便，將醫(yī)務(wù)室布置于主甲板上，下方就毗鄰2個(gè)推進(jìn)器，結(jié)構(gòu)傳播極為不利[4]。該區(qū)域被定為采取減振降噪措施的重點(diǎn)區(qū)域，盡管采取多層浮動(dòng)地板減噪、改變壁板的連接形式及風(fēng)機(jī)變頻控制等多種改善措施，但試航過程中實(shí)測(cè)結(jié)果表明該區(qū)域依然是最敏感的測(cè)量區(qū)域。本文的數(shù)據(jù)分析就以醫(yī)務(wù)室的記錄為參考依據(jù)。

圖2 試驗(yàn)船總布置

圖3 試驗(yàn)船醫(yī)務(wù)室布置

3 DP噪聲測(cè)量中各推進(jìn)器的運(yùn)行方向

該船艏部管隧式側(cè)推只有向左和向右2個(gè)方向，其余3個(gè)推進(jìn)器都是360°全回轉(zhuǎn)。從噪聲源上看，當(dāng)推進(jìn)器的輸出功率一定時(shí)，其本身的噪聲在不同的推進(jìn)方向上幾乎沒有變化。雖然對(duì)不同方向和頻率振動(dòng)耦合之后產(chǎn)生的噪聲影響未做深入研究，但從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)上看影響并不明顯。然而，各推進(jìn)器在不同方向上運(yùn)行，隨著船態(tài)的變化，在海流的作用下，水擊噪聲及作用到船體上的振動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響確實(shí)非常明顯，甚至?xí)?duì)數(shù)據(jù)是否合格造成影響[5]。

本文分別選取推進(jìn)器的5種不同運(yùn)行狀態(tài)（見圖4）進(jìn)行船態(tài)記錄及醫(yī)務(wù)室噪聲測(cè)量。結(jié)果最好的是狀態(tài)5（見圖4e）），最差的是狀態(tài)1（見圖4a）），當(dāng)艏或艉2個(gè)推進(jìn)器前進(jìn)方向相反時(shí)，由于2股水流的相對(duì)沖擊會(huì)對(duì)船舶噪聲產(chǎn)生非常不利的影響，且居住區(qū)布置于艏部，因此艏部2個(gè)推進(jìn)器相對(duì)作用時(shí)產(chǎn)生的噪聲最大。比較圖4a)和圖4b)可知，船舶順時(shí)針旋轉(zhuǎn)對(duì)左右側(cè)艙室的噪聲影響與逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)是有區(qū)別的。由于醫(yī)務(wù)室布置在右舷，因此當(dāng)船舶順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)噪聲會(huì)略高一些。而圖4c)狀態(tài)3，航速過高，明顯不符合規(guī)則的要求，且當(dāng)穩(wěn)定航行航速進(jìn)一步上升超過伸縮推所允許的航速時(shí)，會(huì)因安全風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致試驗(yàn)終止。圖4d)與圖4e）的區(qū)別僅僅在于船舶是處于前進(jìn)還是后退工況，因前進(jìn)時(shí)艏部的阻力會(huì)小于后退時(shí)艉部的阻力，在圖4e）狀態(tài)5的情況航速會(huì)進(jìn)一步降低，也更接近規(guī)則要求的靜止?fàn)顟B(tài)，具體噪聲記錄見表2。除表2記錄的數(shù)據(jù)之外，試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)船舶旋轉(zhuǎn)時(shí)，隨著船態(tài)的改變，在海流的作用下，振動(dòng)和噪聲會(huì)在某個(gè)瞬時(shí)產(chǎn)生異常，遠(yuǎn)高于正常水平，這些異常點(diǎn)應(yīng)予以剔除。

圖4 推進(jìn)器5種不同運(yùn)行狀態(tài)

表2 船態(tài)及噪聲一覽表

4 DP模式下各推進(jìn)器運(yùn)行情況

在該船海試的DP試驗(yàn)中，對(duì)DP狀態(tài)下各推進(jìn)器的實(shí)際工況進(jìn)行記錄（見表3）。因試航過程中的海況可能要明顯好于實(shí)際海上作業(yè)時(shí)的海況，該記錄僅供參考。

表3 DP狀態(tài)下推進(jìn)器輸出一覽表

5 試航DP噪聲測(cè)量建議

綜合以上分析，建議船廠在進(jìn)行DP振動(dòng)噪聲測(cè)量時(shí)不要貿(mào)然進(jìn)行正式測(cè)量，應(yīng)按以下步驟進(jìn)行分析和簡單試驗(yàn)：

1) 試驗(yàn)時(shí)各推進(jìn)器輸出固定在40%，不能采用DP自動(dòng)模式；

2) 根據(jù)試驗(yàn)船推進(jìn)器的配置情況初步分析各推進(jìn)器的運(yùn)行方向，使船舶船速盡可能小，避免使用與推進(jìn)器運(yùn)行方向相反的推力抵消運(yùn)行的簡單方法；

3) 根據(jù)測(cè)量點(diǎn)的布置情況和噪聲標(biāo)準(zhǔn)初步分析風(fēng)險(xiǎn)最高區(qū)域或占位，并對(duì)這些區(qū)域或占位進(jìn)行初步測(cè)量，在有把握之后再進(jìn)行正式提交測(cè)量；

4) 試驗(yàn)過程中注意觀察并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，與各方達(dá)成一致，若遇到瞬時(shí)數(shù)據(jù)異常，應(yīng)重新測(cè)量。

6 結(jié) 語

隨著《船上噪聲等級(jí)規(guī)則》的廣泛執(zhí)行和相關(guān)研究人員的不斷探索，以后會(huì)有更細(xì)致的導(dǎo)則出臺(tái)，以減少各方立場不一致造成的分歧。在當(dāng)前海工前景不明朗的大環(huán)境下，船東的要求將更為苛刻，船廠作為試驗(yàn)的組織者、實(shí)施者，應(yīng)充分領(lǐng)會(huì)規(guī)則的精神，在船舶設(shè)計(jì)建造過程中，在噪聲分析預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上尋找減振降噪方法，嚴(yán)格執(zhí)行工藝要求，從根本上降低船舶噪聲。同時(shí)，在試航測(cè)量過程中認(rèn)真分析，采取正確的方法保證數(shù)據(jù)能真實(shí)反映船舶噪聲水平。

[1] IMO. Adoption of the code on noise levels on board ships: MSC.337 (91)[S]. 2012.

[2] IMO. Code on noise levels on board ships: A.468 (Ⅻ)[S]. 1981.

[3] 周國平. 對(duì)接國家戰(zhàn)略 推動(dòng)上海海洋工程產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展[J]. 船舶與海洋工程，2014 (2): 1-8.

[4] 中國船舶工業(yè)集團(tuán)公司，中國船舶重工集團(tuán)公司，中國造船工業(yè)學(xué)會(huì).船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)結(jié)構(gòu)分冊(cè)[M]. 3版. 北京：國防工業(yè)出版社，2013.

[5] 王立軍. 船舶大舵角轉(zhuǎn)向時(shí)艏搖與橫搖耦合仿真研究[J]. 船舶與海洋工程，2013 (1): 6-11.

Analysis on Ship Noise Measurement Under DP Condition

CHU Nian-sheng，LIAN Zhao-hua

(Shanghai Waigaoqiao Shipbuilding Co., Ltd., Shanghai 200137, China)

According to the regulations of MSC 337 (91) for ships with Dynamical Positioning (DP) system, the noise level of the thrusters should be measured when the thruster loading is ≥40% at the time the ship is going to stationary.As there isn’t specific rule requirement on the sea trial ship state, this study carries out noise measurements of an onboard clinic room under several ship states during sea trial based on the power configuration and general arrangement of a DP offshore support vessel. The results are analyzed to find the acceptable ship states of better effectiveness. The actual working status of each thruster under DP condition are recorded, where the possibility of noise measurement under DP mode is excluded. Meanwhile, suggestions on the sea trial are delivered to the shipyard on the premise of meeting regulatory requirements, which can provide effective guidance for the shipyard to carry out sea trials, and it is expected that relevant guidelines would be issued by the authorities..

DP condition; noise measurement; analysis

U661.44

A

2095-4069 (2017) 05-0039-04

10.14056/j.cnki.naoe.2017.05.007

2016-08-18

儲(chǔ)年生，男，工程師，1976年生。1994年畢業(yè)于九江船舶工業(yè)學(xué)校機(jī)械制造專業(yè)，現(xiàn)主要從事船舶產(chǎn)品設(shè)計(jì)管理和技術(shù)協(xié)調(diào)工作。