張 銑

（華南建材(深圳)有限公司，深圳 518057）

0 引言

國際海事組織（IMO）海上安全委員會（MSC）在第91次大會上批準(zhǔn)了IMO最新修訂的《船上噪聲等級規(guī)則》（以下簡稱“《規(guī)則》”，在A.468（XII）決議的基礎(chǔ)上修訂，為強制性文件)，對船舶降噪性能提出了更高要求，該要求適用于2014年7月1日及以后簽訂合同的新造船。業(yè)內(nèi)有關(guān)專家預(yù)計，由于該《規(guī)則》即將成為全球范圍強制執(zhí)行的造船規(guī)范之一，將對我國造船行業(yè)造成重大影響，對國內(nèi)船舶設(shè)計、建造以及配套企業(yè)來說，也都將是一個新的挑戰(zhàn)。噪音可以危害人的健康，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，聽覺損傷等現(xiàn)象。更為嚴重的高頻噪聲可引起人神經(jīng)錯亂，神經(jīng)機能衰退[1]。船上的噪聲一般來自主機、發(fā)電機等設(shè)備，而降低機器處的噪聲是比較困難的，除噪聲源本身聲音大小外，噪聲傳播途徑對最終的噪聲值也有很大影響。因此，要降低船舶噪聲值，相關(guān)企業(yè)還必須從噪聲的傳播途徑著手，可以依靠建立隔聲屏障，利用隔聲材料和隔聲結(jié)構(gòu)來阻擋噪聲的傳播，同時也可以應(yīng)用吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)等。

海洋工程裝備作為高端裝備制造業(yè)的重要組成部分，不但已被納入國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的范疇，并且還有專項規(guī)劃。為探索相關(guān)材料在海工項目上的應(yīng)用和發(fā)展，文章對減震、隔音性能要求較高的某海工項目相關(guān)耐火隔音材料設(shè)計及施工特點進行實例說明。

1 相關(guān)規(guī)范

《規(guī)則》是為經(jīng)修正的《1974國際海上人命安全公約》（SOLAS）第II-1/3-12條所規(guī)定的噪聲防護提供國際標(biāo)準(zhǔn)。該規(guī)則中定義“居住處所”為居住艙室、辦公室（處理船舶業(yè)務(wù)的）、醫(yī)務(wù)室、餐廳、娛樂室（如休息室、吸煙室、電影廳、健身房、圖書室、興趣室和游戲室）以及船員使用的露天娛樂場所。

該規(guī)則中關(guān)于居住處所之間的隔聲方面，其所要求的隔聲應(yīng)加以考慮，以便即使在相鄰處所內(nèi)進行，如音樂、談話、裝卸貨物等活動，仍能夠得到休息和娛樂。居住處所的艙壁和甲板的空氣隔聲特性，應(yīng)至少符合按2006年1月發(fā)布修正的ISO標(biāo)準(zhǔn)717-1:1996第一部分的下列計權(quán)隔聲指數(shù)（Rw）：

1）從居住艙室到居住艙室Rw=35dB；

2）餐廳、娛樂室、公共處所和從娛樂區(qū)域到居住艙室和醫(yī)療室Rw=45dB；

3）從走廊到居住艙室Rw=30dB；

4）從居住艙室到帶有交通門的居住艙室Rw=30dB。

空氣隔聲特性應(yīng)根據(jù)ISO 10140-2:2010要求，由實驗室試驗確定，并使主管機關(guān)滿意?，F(xiàn)場測試計權(quán)隔聲指數(shù)R’w應(yīng)符合以上要求，但公差不大于3dB。

本規(guī)則適用于1600總噸及以上的新船，但是不適用于下列船舶：1）動力支承船；2）高速船；3）漁船；4）鋪管駁船；5）起重駁；6）海上移動式鉆井平臺；7）非商用游艇；8）軍艦和軍用運輸船；9）非機械推進船舶；10）打樁船；11）挖泥船。

相比SOLAS公約及其它船舶相關(guān)規(guī)范而言，DNV NORSOK（挪威石油標(biāo)準(zhǔn)化組織）Standard（標(biāo)準(zhǔn)）是目前國際上海洋石油工程淺、深水建造領(lǐng)域最先進和嚴格的標(biāo)準(zhǔn)。符合Norsok標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，無論在材料使用上，還是在產(chǎn)品的防火等級和隔音性能等方面都比采用常規(guī)船用標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的產(chǎn)品有著更高和更為嚴格的要求，可為長期在石油平臺上作業(yè)的人員提供一個安全、舒適的工作與生活空間，能夠有效提升海洋石油平臺整體的安全性能。

由于文章為分析某海上鉆井平臺項目的居住處所隔音改進方案，由前述已知，該規(guī)則并不適用于此類海工項目，則主要了解NORSOK標(biāo)準(zhǔn)中對相關(guān)方面的規(guī)定。NORSOK標(biāo)準(zhǔn)中S-002部分有對居住處所的隔音要求（表1）。

表1 現(xiàn)場實測生活區(qū)艙室的最小許可聲衰減指數(shù)

將表1中的數(shù)據(jù)與《規(guī)則》中的計權(quán)隔聲指數(shù)（Rw）進行比較，可以發(fā)現(xiàn)，該指數(shù)普遍提高了不少，最小5dB，最大10dB。最明顯的就是居住艙室之間的隔聲量在NORSOK標(biāo)準(zhǔn)中被提高到了45dB，不過針對的只是單人住艙，而在雙人或多人住艙之間則要達到40dB及以上隔聲量的要求。

但是，對于材料供應(yīng)商而言，提高1dB的隔聲量往往需要絞盡腦汁，很可能需要做大量的材料改進和試驗工作。

在實例中，隔音與吸音一般都需要考慮。在人員比較集中的一些公共區(qū)域，比如餐廳、娛樂室等艙室，壁板和天花板一般可以應(yīng)用面板做微孔處理的方式，以達到吸音降噪的效果。而在相對人少的區(qū)域，一般屬于獨立的需要安靜的房間，比如臥室或辦公室等等區(qū)域，就需要進行隔斷隔音處理。

2 某海工項目實例

文章選用筆者親自設(shè)計的艙室耐火隔音系統(tǒng)材料的某海上鉆井平臺項目做為實例，進行分析說明。由于該項目將服務(wù)于挪威北海等海況條件非常惡劣的海域作業(yè)，除了必須遵守挪威海事局（NMD）、挪威船級社（DNV）等頒布的海事法規(guī)規(guī)范外，還必須同時符合挪威石油安全管理局（PSA）所頒布的石油工業(yè)法規(guī)規(guī)范。這些法規(guī)意味著全球最為苛刻的標(biāo)準(zhǔn)。因此，減振降噪方面的要求對于之前未參與過該類建造標(biāo)準(zhǔn)的公司來說是個全新的挑戰(zhàn)。由于在DNV NORSOK標(biāo)準(zhǔn)中對住艙間的隔音值要求是最高的，以下將是基于參考NORSOK標(biāo)準(zhǔn)所進行的方案分析。

2.1 住艙原始內(nèi)裝耐火材料方案

1）圍壁板

為了便于拆裝，選用普通B30C、B50CGa型圍壁板。圍壁板有分設(shè)置在鋼圍壁與獨立隔斷處兩種。鋼圍壁處襯板使用的是B30C型普通襯板，獨立圍壁使用的是B50CGa型高隔音板，同時都能達到所要求的B-15級的防火等級。

經(jīng)過某專業(yè)隔聲測試，計算得出該B30C型板的計權(quán)隔聲量Rw=34dB，該類襯板的空氣聲隔聲量曲線圖如圖1所示。由圖1可知，若將原該型板用于居住艙室，則其Rw值是嚴重不達標(biāo)的。

圖1 B30C型板空氣聲隔聲量曲線圖

對于B50CGa型高隔音板，也同樣做測試得出其計權(quán)隔聲量Rw=45dB，該類襯板的空氣聲隔聲量試驗曲線圖如圖2所示。即，B50CGa型獨立圍壁隔斷（即C型50mm厚高隔音板）勉強可以達到住艙之間隔聲量的要求（45dB）。

圖2 B50CGa隔聲量試驗曲線圖

2）天花板

原設(shè)計采用普通T30A型天花板。眾所周知，兩個艙室之間的隔聲，更應(yīng)注重的是壁板間的隔聲，而天花板作為艙室內(nèi)均設(shè)有的材料，兩個艙室之間在天花板頂部就相當(dāng)于有兩層的復(fù)合材料，隔音效果自然會比壁板好些，除非噪聲源是從天花板頂部傳遞下去，或者是天花板與壁板上的連接節(jié)點不夠密閉，導(dǎo)致可能會在搭接處漏音。由于文章所探討的主要是住艙之間的隔聲效果，故對前者例外情況可忽略不計。

3）防火門

主要考慮走廊進入住艙的防火門其最小隔聲值要求為40dB，當(dāng)然，此處的圍壁板也應(yīng)滿足該要求。而對于華南建材公司常規(guī)的防火門，是不能適用的，其中關(guān)于常規(guī)A60級門的隔聲測試顯示結(jié)果為39dB，盡管理論上可考慮偏差。

防火門的隔音性能主要取決于兩處：一是門扇板的隔音，二是膠條的選用。后者在選用正確、并在設(shè)計門扇與門框搭接合理的前提下，防火門的隔音性能是可以提升的。

4）衛(wèi)生單元

由于兩個住人艙室共用一套衛(wèi)生單元（衛(wèi)生設(shè)施），衛(wèi)生單元上在艙室內(nèi)各安裝有一鏜單元上的防火門。為了節(jié)約艙室空間，將衛(wèi)生單元在艙室內(nèi)的壁板設(shè)計為獨立圍壁式（正背面均可見），即不再設(shè)外圍的襯板，原始設(shè)計為普通的50mm厚防潮結(jié)構(gòu)壁板。

5）節(jié)點

頂部的天花板采用固定或接長節(jié)點，以及壁板底部的安裝節(jié)點均未采用減振構(gòu)件搭接樣式，因而減振效果完全可以提升。

2.2 改進方案

改進的樣板間平面方案如圖3所示，以下將闡述主要改進要點。

圖3 改進的樣板間平面布置圖

1）圍壁板

鋼圍壁處襯板仍使用的是B30C型，由于其為“面板+巖棉芯材+背板”結(jié)構(gòu)形式的復(fù)合材料，現(xiàn)將巖棉芯材的容重提高1/3，并將背面鋼板的基材厚度增加1倍。由于正面板為貼塑鋼板，考慮到生產(chǎn)設(shè)備對鋼板厚度的局限性，面板就暫不做修改，因該型襯板的性能已經(jīng)有所提升。

在獨立圍壁處，以雙層中空襯板（SB25C型，25+20+25mm）來取代單層的獨立圍壁板（50mm）。25mm為襯板厚度，20mm為空氣層（可吸收聲波），并且住艙內(nèi)的該襯板按前面B30C型襯板的改進做法，提高其芯材容重和背面鋼板基材的厚度。若對改進后的隔聲測試結(jié)果不滿意，則可以嘗試適當(dāng)增加雙層襯板的間隙，比如將間隙增加到25mm或30mm，該變動基本不會影響到住艙內(nèi)的家具設(shè)備布置。通過此類改進，既方便了現(xiàn)場走電纜線，同時也避免了兩個艙室之間壁板振動直接傳播噪聲，很好地達到降噪效果。

2）天花板

天花板的改進是從巖棉芯材容重以及復(fù)合板的總厚度兩方面著手：將原T30A型改為T50A型（即厚度由30mm改為50mm），并將芯材容重提升了1/3。

3）防火門

采用專門為該類項目制作并試燒取證的高隔音形式防火門（MB30CG-FYQM型）。首先，其防火級別達到了B-30級。另外，經(jīng)過專業(yè)隔聲測試，得出其計權(quán)隔聲量可達到Rw(C;Ctr)=48(-2,-5)dB，其空氣聲隔聲量試驗曲線圖如圖4所示。

圖4 MB30CG-FYQM隔聲量試驗曲線

由于住人房間之間不設(shè)置防火門，故考核防火門隔聲量的位置就在于由走廊進入住艙的地方，只要滿足R=40dB即可。

4）衛(wèi)生單元

將衛(wèi)生單元壁板結(jié)構(gòu)改為高隔音板形式，主要是對芯材部分的結(jié)構(gòu)進行改進，內(nèi)埋波紋的微孔吸音板，并具有一定尺寸的巖棉芯材中空層，達到較為良好的隔音效果。衛(wèi)生單元防火門也采用四周帶密封膠條的非常規(guī)樣式。有效阻止了由在廁所產(chǎn)生的聲音往住室內(nèi)的傳播。另外，衛(wèi)生單元之間安裝在浮動地板上也可以減小平臺振動所產(chǎn)生的噪聲。

5）節(jié)點

隔音措施是解決居住艙室減噪的主要辦法，即切斷與有噪音源的結(jié)構(gòu)性聯(lián)系是有效的辦法，比如地面阻尼系統(tǒng)采用A60級53mm厚浮動底部，上敷10mm甲板敷料的結(jié)構(gòu)。

另外，在頂部區(qū)域的天花板的其固定可通過使用帶有緩沖橡膠墊的彈性構(gòu)件與鋼甲板或鋼結(jié)構(gòu)進行搭接，而底部可在安裝壁板的地槽下方墊上阻燃橡膠墊，這樣都有效達到了一定的減振效果。

2.3 改進后效果

通過對艙室內(nèi)的壁板、天花、連接構(gòu)件、衛(wèi)生單元、地面以及防火門等艙室系統(tǒng)部件的材料和節(jié)點改進，使得艙室的整體隔音性能有了較大提升。該海工項目樣板間的現(xiàn)場制作和安裝都修改了多遍，歷時長達一年多時間，最后經(jīng)過某次專業(yè)的隔音測試，得出住艙之間的計權(quán)隔聲量達到了Rw (C;Ctr)=54(-3,-9)dB，終于得到了客戶的認可和贊賞。

另外，筆者對比接手設(shè)計其它類似要求安裝DNV NORSOK標(biāo)準(zhǔn)來建造的海工項目，本文所探討的該海工項目住人房間明顯偏小，實際上這樣就會對房間的隔音性能要求更嚴格些。

3 結(jié)束語

如果在項目內(nèi)裝完成后的試航過程中發(fā)現(xiàn)振動、空氣等噪聲過大再來處理，其施工難度勢必會增加許多，而且減振降噪效果也不一定會理想。因為要有效減振，就要在裝修材料的有效部位使用阻尼材料，對船舶與海工類項目來說，主要涉及艙室底部、天花板的頂部以及材料的內(nèi)部，如果在新船建好后的后期再進行阻尼處理，就意味著要拆除原有的裝修材料，這樣既浪費材料又影響工期，且施工難度也不言而喻。

對材料的減振隔音性能來說，提高的空間往往都是有限的，最終還是要增加材料的密實性，而這樣就會造成材料重量的增加，從而導(dǎo)致船舶需耗費更多能源的損失。雖然我們一直在努力提高產(chǎn)品的舒適、安全性能，但目前還沒能真正做到在能源方面的良好節(jié)約。因此，無論是在環(huán)保、美觀、安全以及舒適性能等方面，我們船舶配套商仍需加大力度投入研發(fā)新型材料和技術(shù)，以使得我國本身已嚴重滯后的船舶配套產(chǎn)業(yè)擠入國際前列，從而提升本國造修船產(chǎn)業(yè)的核心競爭優(yōu)勢。

[1]趙青雙.船舶噪音的產(chǎn)生及其控制方法[J].黑龍江科技信息, 2011(11):25.

[2]Code of Noise Level on board Ships, IMO resolution A468(XII)[S].

[3]C-002, NORSOK standard[S].2006.

[4]S-002, NORSOK standard[S].2006.