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天津海运职业学院

专题论文

题 目 系 名： 轮 机 工 程 系 专 业： 轮 机 工 程 技 术 班 级： 学 号： 姓 名：

指导教师： 赵 英 杰 完成日期：

I

目 录

第一章 裂纹的主要部位„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 第二章 缸套裂纹产生的主要原因 „„„„„„„„„„„4

2.1 热负荷„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 2.2 机械负荷„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 第三章 应对措施„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 3.1 缸套冷却水的管理„„„„„„„„„„„„„„„„„5 3.1.1 对主机冷却水进行必要的化验和处理 „„„„„„„5

3.1.2 注意主机缸套冷却水的进出口温差„„„„„„„„6 3.1.3 冷机暖缸要缓慢,以减少缸套的热应力 „„„„„„6 3.1.4 调速工况时要严格控制水温变化幅度„„„„„„„7

3.2 减少安装机械应力 „„„„„„„„„„„„„„„„7 3.3 注意操作管理 „„„„„„„„„„„„„„„„„„7 3.3.1 及时调整油门,控制主机在额定负荷内运 „„„„7 3.3.2 及时均匀调整各缸负荷,确保各缸均不超负荷 „„„7 3.3.3 确保气缸的正确润滑,避免出现磨损,造成局

部应力集中,诱发缸套裂纹的发生 „„„„„„„„8 3.3.4 注意缸套的正确磨合 „„„„„„„„„„„„„8 3.3.5 合理控制扫气温度 „„„„„„„„„„„„„„9 3.3.6 合理控制供气量 „„„„„„„„„„„„„„„9 3.3.7 主机停车30 min后再起动以前,必须始终执行 慢转 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 3.3.8 通过气口检查要勤„„„„„„„„„„„„„„„9 3.4 加强和驾驶台的合作 „„„„„„„„„„„„„„„9 结束语 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 致 谢 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11

II

中文摘要:

随着航运经济日益繁荣，内河航行船舶不断增多，船舶噪声污染所带来的危害也日渐受到人们的重视，本文对船舶噪声污染现状、噪声来源、噪声对人

的危害、船舶噪声测试和分析研究、船舶噪声污染的控制等方面进行分析，并

在此基础上提出自己的思考和建议。 关键词:

船舶 噪声污染 噪声 声级 噪声源

III

噪声控制前言

随着社会的发展、人民生活水平的提高，以及民众法律意识的不断增强，噪声污染损害已经越来越被人们所重视。除众所周知的《1974年国际海上人命安全公约》(1988年议定书)、《MARPOL73/78公约》外、国际海事组织和国际劳工组织通过的《2006年综合海事劳工公约》，也对船员保护，包括噪音污染保护作了规定。1996年10月，我国颁布了《中华人民共和国环境噪声污染防治法》（以下简称《环境噪声污染防治法》），第一次把环境噪声污染的防治以国家法律的形式加以确定，确立了环境噪声污染的防治监督管理的规定和程序，使我国环境噪声污染的防治工作有法可依、有据可查。随后，全国大部分省市制定了相应的实施办法或管理条例，以防治环境噪声污染。在这些法律法规中，涉及到船舶噪声污染管理的，一般仅仅明确，海事部门对船舶排放噪声实施监督管理，远没有对工业噪声、建筑噪声或其它交通噪声防治来得有操作性。这就为海事部门可以从保障人民群众及生态环境安全的高度出发，充分发挥海事事权，加强了船舶噪声污染与控制提供了很大的空间。

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第一章 噪声及度量

噪声，一般包含两种含意：就物理学观点讲，噪声就是各种不同频率和声强之

声音的无规律的组合；而就生理学和心理学观点讲，凡是声级很高，造成对人体的危害，或者声级不高而使人厌烦，干扰人们的休息、睡眠、工作等一切不需要的声音都称噪声。总之，噪声就是人们不需要的声音。

通常，衡量声音能量大小的标准多取声压P。声压越高，声音越强，其声能也越大。正常人刚刚能听到的声音的声压，相对1000HZ的纯音2*10-5N/m2，而使人耳产生疼痛的声压差不多为20N/m2。为了教方便的表示声音的大小，则取两个声压的比值，取其常用对数，并乘以声压级Lp。其单位为dB（分贝），其数学表达式为：

Lp=20lg（P/Po） dB 式中：Lp——声压级，dB

P——声压，20N/m2 Po——标准声压，取2*10-5N/m2

声压级能够直接用声学仪器测量，它是衡量声能大小最常见的物理量。当把2*10-5N/m2作为基准声压而把20N/m2作为人耳感到疼痛的声压，那么，从上面公式可以得到其声压级分别是0dB和120dB，可见，人耳可听之声压级范围为0—120dB。

根据人耳的听觉特性，人耳感觉到的声音轻响程度并不仅仅取决于声压级的大小，而是声压级与频率的综合结果。通常声压级相同而频率不同的声音，人听起来往往是不一样的。同一声压级的高频声，人听起来比低频声响。所以，在表征一个声音的大小或者研究噪声标准时，还必须考虑声音的频率特性。为此，在声学中又引出一个所谓响度级LL的概念。响度级是表征声音响度大小的相对量，单位为phon。

1 船舶分类和噪声级限制值

1．1 为了规定噪声级限值的需要，按表l所示，将船舶划分为三类。 表1 划 分 说 明 类 别 船长(两柱间长) m 备 注 航行时间 h I ≥75 ＞24 Ⅱ ≥75 12-24 30-75 ＞12 ＜30 Ⅲ 只考虑船长 ＜12 只考虑航行时间

1．2 各类船舶不同舱室噪声级的最大限制值，应满足表2规定。

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表2 dB 部 位 限 制 值 LPA Ⅰ Ⅱ Ⅲ 机舱区 有人值班机舱主机操纵处 90 有控制室的或无人的机舱 110 机舱控制室 75 78 工作间 90 驾驶区 驾驶室 65 70 70 报务室 65 70 起居区 卧室 60 65 70 医务室 60 65 办公室、休息室等舱室 65 70 75 厨房 80 85 85 *机舱内任一测点的噪声级不得大于110dB。 **客舱参照执行。

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第二章 船舶噪声源

1．动力装置的噪声

常用的主机是柴油机，其次是燃汽轮机。以核装置作为动力设备的船舶还比较少。柴油机主要是由于气动、机械两方面产生的噪声。燃烧过程中气体在气缸中产生声驻波，声压起伏通过换气过程等直接辐射并通过气缸壁以结构声形式传播和辐射。燃烧过程中冲击波激励的机械振动通过活塞、连杆、曲柄轴传到柴油机构架上，并由曲轴箱、壳体等向外辐射声能。低速柴油机（转速低于每分钟 200转）的噪声主要是从柴油机的上表面、增压器和换气系统附近向外辐射的，其频率主要随机器的转速和燃烧周期而定。低速柴油机噪声频谱如图1 低速柴油机噪声频谱所示。中速柴油机（转速每分钟300～750转）的噪声通常高于低速柴油机。主要噪声级出现在中频段，这是燃烧过程压力增长速率大的缘故。阀门盖、检修门、曲轴箱侧壁等处最响。低频段的扩展与气缸中最大压力有关，而高频段的噪声则是由气缸中压力脉动引起的，这种机器的增压器系统产生高频段噪声。中速柴油机噪声频谱如图2 中速柴油机噪声频谱所示。高速柴油机（转速每分钟超过800转）的低频段噪声级较低。这种机器具有高的燃烧压力和急剧燃烧的特点，所以机器的转动部件、摆动部件和阀门机构等发出强噪声。高速柴油机噪声频谱如图3 高速柴油机噪声频谱所示。齿轮啮合的噪声频率决定于齿数乘转速。电机槽极的噪声频率决定于轴速乘上定子极数。燃汽轮机的噪声频率决定于轴转速乘上叶片数。泵在工作时，管路中由于压力脉动产生流体动力噪声。各种机械在工作时除直接向周围辐射噪声外，还通过各自的基座将机器的振动传递给船壳，引起船壳的构架和壳板振动。这些结构振动形成结构声，在船体中传播并向周围媒质（空气、水）辐射噪声（见噪声辐射）。在核动力船，推进系统的主减速箱是机械噪声的主要来源。 螺旋桨噪声

主要有旋转噪声和空化噪声（当桨叶表面的水分子压力降低到水的汽化压力以下时，产生汽泡，汽泡上升后破裂）。旋转噪声是螺旋桨在不均匀流场中工作引起干扰力（其频率主要决定于桨轴转速乘桨叶数，常称为叶频）和螺旋桨的机械不平衡引起的干扰力（其频率为桨轴转速，常称为轴频）所产生的噪声。螺旋桨出现空化现象以后，船舶水下噪声主要决定于螺旋桨噪声。出现空化时的航速称为临界航速。空化噪声具有连续谱的特征，空化噪声特性与桨叶片形状、桨叶面积、叶距分布等因素有关。在一定转速下，随着螺旋桨叶片旋转产生的涡旋的频率与桨叶固有频率相近时，产生桨鸣。 水动力噪声

主要是由于高速海流的不规则起伏作用于船体，激起船体的局部振动并向周围媒质（空气、水）辐射的噪声。此外，还有船下附着的空气泡撞击声呐导流罩，湍流中变化的压力引起壳板振动所辐射的噪声（声呐导流罩内的噪声一部分就是因此产生的）等等。

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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5 000 kW、燃油消耗率为200 g／（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8 kg，在标准状况下为6．2 m3／s，如果进气管直径为0．35m，则其平均流速可达64 m／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。

3）来自增压器气流的噪声对废气涡轮增压器来讲，空气与压气机叶片之间的相对速度很大，在叶片附近必然会出现大量涡流，在形成强烈而尖厉的空气动力噪声的同时，激励叶片振动而发出噪声。

（2）柴油机的燃烧噪声。柴油机的燃油喷入缸内发火燃烧的初期（相当于速燃期），缸内压力上升速度非常快，形成很高的压力波动，由火焰中心向四周传播，形成燃烧噪声场。

（3）金属撞击和摩擦噪声。柴油机的配气机构之间、气阀和阀座之间、高压油泵的滚轮和柱塞之间、喷油器的针阀和针阀体之间、活塞裙部和缸套之间等许多地方都会产生金属撞击和摩擦噪声

（4）液压冲击噪声。液压泵（例如齿轮式滑油泵）运行时，其中液体的压力有明显的周期性变化，从而产生液压冲击噪声。柴油机高压油管内的油压变化幅度非常大，更会产生不容忽视的液压冲击噪声。

2．辅助机械的噪声

辅助机械包括各种舱室机械如水泵、油泵、风机、锅炉等，甲板机械如货物装卸设备、锚绞设备以及各种挖泥机等工作机构等。锅炉噪声主要在燃烧室附近较明显，自然通风时空气卷入火焰及可燃物小团粒随机爆裂；人工通风时通风机是主要的噪声源。液压系统的噪声，可来自液体动力引起的冲击力、脉动、气穴声和机械振动及管道、油箱的共呜声等。空调通风系统也是船舶舱室主要噪声源之一。

3．螺旋桨噪声。螺旋桨噪声的强度较主辅机噪声的强度要弱，影响范围也主要限于尾部舱室。其噪声性质可分为两种：一是低频噪声，由桨叶和流体相互作用的流体动力效应及水流冲击尾柱而引起的；另一种是“空泡”引起的叶片振动而产生的高频噪声。 4．船体振动的噪声。 船体振动的噪声是由主辅机及螺旋桨的扰动和各种机械及波浪的冲击引起的振动而产生。船体周期性的变形使壳板之间产生摩擦声，及因此而使船体结构发出各种倾轧声等。

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第三章 噪声对人的危害

（1）噪声对语言清晰度的影响 语言清晰度，一般是指能听懂发言者所讲的无连贯意思的单字百分率。通常，声级50dB以下的环境算是安静的，当噪声声级达到55dB，语言清晰度就只有68%了，会话距离只有2m左右；当噪声达到60dB时，语言清晰度就只有62%了，会话距离竟缩小到1m。在80dB的噪声环境里人们交谈已经很困难，而90dB的噪声环境里面则无法交谈。 （2）噪声对人听觉的损伤

噪声损伤听觉，最常见的是“听觉疲劳”，即在噪声作用下，使人的听觉灵敏度暂时下降，过后很快就会恢复。这种现象也称“暂时性听力损失”。而当听觉长期暴露在强噪声环境中，至使听觉灵敏度下降变成长期的，以后不能再全部恢复，即造成“永久性听力损失”，或称“永久性噪声耳聋”。 （3）噪声危害人的健康

根据卫生部门的研究，最常见的生理效果是引起肾上腺活动增加，影响人的新陈代谢作用，容易使人产生疲劳、头脑发胀、神经过敏等现象。更为严重的还是引起某些疾病，几十赫兹的低频强噪声可引起人体各部分共振，而影响呼吸、脉搏、血压，会造成人头晕、视力不清等症状；高频噪声可引起人神经错乱，神经机能衰退。

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第四章 船舶噪声测试和分析研究

本文收集了一些船远洋客货船实际进行的噪声测试的结果，并对结果进行了分析。其中包括3680t“东方红”长江客轮、7500t“长征”型海洋客货轮、13000t“风”字号远洋杂货轮、16000t“长”字号煤轮、24000t“大庆”号油轮及25000t“州”字号散货轮等。这些船上的实测数据选用了丹麦BK2209型脉冲精密声级机和1613型倍频程滤波器进行总声级（A、B、C）和记录。

船舶机舱噪声最高值均出现在辅机（柴油发电机）或主机增压器区。辅机和主机增压器为机舱两个强噪声声源，其中辅机更为严重，对船员危害更大。下表给出了“郑州”、“大庆17”、“大庆42”、“长虹”轮机舱内主机增压器和辅机区噪声声级记录。从表中可以看出主机增压器和辅机区的声级均高于机舱。

表1 部分船舶机舱、辅机区、主机增压器区的声级值

单位：dB

部位 噪声声级 “郑州” “大 庆17” “长虹” “大 庆42” 辅机区 A B C A B C A B C A B C 102 104 106 100 102 105 102 104 102 111 98 101 98 106 102 104 主机增102 103 103 99 100 101 110 压器区 机舱 99 101 103 92 96 99 95 船舶机舱另一个强噪声声源是空气压缩机。根据多条船空压机声级实测记录，一般A声级为96～97dB，b、C声级为98dB（B）、100～104dB（C）。在机舱其他声源不变的情况下，开启空压机后，将使机舱噪声升高1～3dB（A）。

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第五章

为了保证船舶的安全行驶和使旅客得到安静的休息，船舶噪声的控制标准一般规定：无人值班的机舱不高于A声级110分贝，有人值班的机舱主机操纵处不高于A声级90分贝，驾驶室不高于A声级65分贝，客舱内不高于A声级60～65分贝。 降低各种噪声源的噪声级，对机器进行隔振，是控制船舶噪声的主要措施。如对主机、辅机等设备安装隔振器（其共振频率不应超过机器基频的1/6）,改善机器的静力和动力平衡。机器的进气口、排气口都应加装消声器，机器上安装有吸声衬里的隔声罩，各种管路接头应尽可能采用挠性联接，在振动的板壳上采用阻尼处理。螺旋桨和船后壳之间的间隙要适当，以减小激励船壳的力。加装螺旋桨导管可降低螺旋桨的振动和噪声，还可提高桨效，设计（理论计算及模型实验）时就应考虑船后体的形状，以改善伴流，尽量避免出现螺旋桨的空化现象。为减小螺旋桨的水下噪声还可选用高内耗、高强度材料来制作螺旋桨，例如可采用高阻尼合金。还可对桨叶进行必要的加工，使涡旋振荡频率与桨叶固有频率错开，以消除桨鸣。

1．机舱噪声控制

机舱是船舶动力装置的集中地，在以大型低速柴油机为主机的机舱里，噪声主要是空气噪声；以中速柴油机为主机的机舱，其噪声由强度相当的空气噪声和结构噪声混成；以高速柴油机为主机的机舱里，则主要是结构噪声。机舱中平均噪声数值大小可以测量出来，关于测量点的选择要求是：根据机器的尺寸，将测量点置于机器周围2—3个高度点，并且距机器表面大约1 m，在机器左右两侧每个高度上的测量点数必须等于气缸数的一半。

针对不同机型的机舱，可以考虑对进排气口、管壁的空气噪声采用消声器和绝缘层；对小型机器可将其全部围起来；对主机的结构噪声，一般通过减振支承来减噪；在小型高速主机上可采用弹性支承，如橡胶或特殊塑料等，将机器与船体隔开。

当今，二冲程柴油机普遍采用定压增压方式，在气缸废气出口和增压器之间安装一个大大的废气总管，若其安装位置适当（比如靠近声源），则其会具备消声器的作用，尤其是减弱低频的废气噪声。

2．居住舱室噪声控制

在一般情况下，对居住舱室产生影响的几乎全部来自机舱的结构传播噪声。因此，隔声措施是解决居住舱室减噪的主要办法，即切断与有噪声源舱室结构体的联系，如采取浮筑结构，在承重楼板与地面之间夹一弹性垫层并把上下两层完全隔开，不使地面层与任何基层结构（包括墙体）有刚性连接。它对撞击隔声和空气隔声都非常有效，而且适宜于安静要求较高的情况。如果把居住舱室装在隔

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船舶噪声污染的控制

振支撑上，也非常有效，现在已有不少船舶采用。不过把居住舱室同机舱在结构上分隔开来，对中、高频噪声有用，在低速机的船上作用不大。 3．降低燃烧噪声的方法

燃烧噪声是由于气缸内周期性变化的气体压力作用而产生的，平均压力升高率是影响燃烧噪声的根本因素，因而燃烧噪声主要集中在速燃期和缓燃期。 降低燃烧噪声的基本方法是适当降低气缸平均压力增长率。降低燃烧噪声的措施有：使用中，合理组织供油，保证供油系统各参数处于最佳；采用增压技术；提高压缩终点温度和压力；适当推迟供油时间；缩短预燃期或在预燃期内减少喷油量；采用十六烷值较高的燃料等措施来缩短滞燃期，减小压力升高率，降低燃烧噪声。

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结束语

随着社会的发展、人民生活水平的提高，噪声污染损害已经越来越被人们

所重视。船舶机舱属于高噪音的工作场所,工作时，轮机的噪音相当大.噪声对人的危害不只是对听力的危害，还有包括对中枢神经系统、心血管系统和消化系统等等的全身危害，所以现在来说解决噪声污染迫在眉睫，根据噪声的声源，传播途径等解决，在声源上减少噪声，在传播中减弱噪声等。不能只为了追求效益而不顾船舶噪声对船员的伤害，要从长远利益出发，减少噪声的污染！

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致谢

感谢天津海运职业学院对我的栽培，感谢院领导、感谢我的导员以及全体老师，感谢你们对我的帮助，我会在以后的工作中更加努力上进，不辜负你们对我的细心栽培，让人们以我校为荣，让你们以我为荣，在此给以真心的感谢，以及真诚的问候，你们辛苦了！

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参考文献

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[4] 靳晓雄，胡子谷.工程机械噪声控制学.[M].上海.同济大学出版社.1997：92~l01.

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