水下辐射噪声(URN)来自航运活动被一些海洋生物产生重大环境影响。1量化船舶缸是一种固有的困难的事业因为船舶配备了许多和各种类型的机械,每个为不同频率的噪音和振动水平。2许多研究表明,在较高的运行速度,缸的主要来源是由于螺旋桨的空化。2、3、4、5在低速,缸的主要来源通常是与机械噪音传播到水柱。一旦船达到空化初始速度、缸水平和压力脉冲由空泡螺旋桨。2空泡螺旋桨有更复杂的噪声谱声压水平大大高于研究螺旋桨的噪声谱。

水面舰艇的整体缸水平可以与船的速度和位移为商船100 Hz。3螺旋桨空泡噪声被从50 - 150 Hz,但可以扩展到10000赫兹。低频的声音,更多的关注,因为长距离的传播性,和他们经常匹配的声音的频率对海洋哺乳动物的重要性。研究探讨噪声从不同类型的船只。两个主要功能,显示主要的低频噪声的低频范围的结果从螺旋桨桨叶空化及其谐波。集装箱船和汽车运营商有证据表明对辐射噪声的增加速度的增加。3

集装箱船,tanker-generated缸主要是低于40 Hz,散货船噪声通常是最具优势的在100赫兹。除了占主导地位的峰值水平,广谱噪音也随时可见。300赫兹以上,油轮产生的声能少于容器和散货船。污染或损坏螺旋桨不太可能占船舶类型之间的主要区别,因为相同的特征是明显的在给定类型的所有船只。车辆运营商源最低水平相比其他船舶类型进行了讨论。从商业船舶交通噪声是一个主要组件的低频噪声深海(图1)。3

声能排放根据船舶类型和速度。<一口> 3 < /一口>
图1”声能排放根据船舶类型和速度。3

通常,船舶水下噪声来源的三种类型:机械噪声、螺旋桨噪声和水动力噪声(流)。机械和propeller-generated噪声最重要的整体贡献URN。涉及一艘油轮船舶进行的一项研究中,在800 - 4000赫兹的范围辐射声功率随频率增加而降低。在4000 Hz,辐射声功率又开始慢慢地上升。1不同的研究表明,任何储蓄噪声前后清洗船体可能,最多3到3.5 dB RNL(水下辐射噪声级),火星科学实验室和4到6 dB(磁单极子声源级)。6把这个水平的角度来看,宽带噪声排放的研究船(M / V天鹅座),范围在177 - 194分贝再保险1µPa M RNL和178 - 200分贝再保险1µPa M韩剧。对177 - 200分贝再保险1µPa生成的研究船上面所提到的,雄性座头鲸平均126 - 158分贝再保险1μPa将制服。6研究表明,清洁船体和螺旋桨不影响船舶噪音的产生。7

表1显示了模拟值与测量值的比较带宽(dB)。

值测量和模拟研究一艘油轮。<一口> 6 < /一口>
表1”一艘油轮值测量和模拟研究。6

表2显示了在中、低频测量范围。它显示了噪声能量释放的十大船舶设计的贡献者,这代表超过90%的噪声能量释放在海洋商业活动。3

根据船舶类型噪声能量。<一口> 6 < /一口>
表2”根据船舶类型噪声能量。6

噪音污染对海洋哺乳动物的影响

人眼不可见,海洋噪音污染是海洋动物最严重的威胁之一。对鲸鱼和海豚的影响,和鱼在一般情况下,会导致听力的退化沟通,感觉危险,寻找合作伙伴和狩猎的猎物,甚至影响鱼的教育结构。

替代的方法减少缸

下面的列表显示了可能减少水下辐射噪声的方法。

  • 绘画螺旋桨,除了后缘,可能降低空化效应。
  • 增加空化初始速度通过提高螺旋桨的设计。
  • 降低整体空化噪声通过提高螺旋桨的设计。
  • 提高机械安装系统,专注于主发动机、柴油发电机组和变速箱(虽然不是忘记其他机械和侧翼路径)。这可能一直到完全重叠和封闭的机械。
  • 提高机械设计和选择在构建(低振动机械)。
  • 增加结构阻尼(添加瓷砖之类的)。注意,无回声的瓷砖没有(几乎没有)与辐射噪声。
  • 改变船操作(加速缓慢,转动,减少速度在某些地区)。

现代的解决方案涉及涂料

有两种类型的声涂料,是有效的降噪技术解决方案:解耦涂料和无回声的涂料。通常情况下,都由相对厚的粘弹性层与一些空洞和其他夹杂物在矩阵。解耦涂料的作用是减少船体振动的传播,以及消声涂料的作用是减少从船体通过吸收声波反射传入的声波。4图2是一个可能的解决方案的示意图,其中包括完整的外壳保护,包括防腐底漆系统降噪底漆和犯规释放,环保涂料。解决方案可能会提供完整的环境保护和优越为船主船体保护。

可能的环境友好型涂料解决方案并提供完整船体保护。
图2”可能的环境友好型涂料解决方案并提供完整船体保护。

实验室数据降噪涂层解决方案

降噪涂料航运业是一个新概念。他们由一个硬聚合物层和功能性颜料有能力“转储”噪音,或吸收和反射声能。图3和图4显示了潜在的减少(dB)在低频率(< 1000 Hz),可以减少~ 3分贝的噪音每100µm涂料应用于船体漆。涂层与金属喷砂(3毫米厚)和其他商业涂料。

相对减少dB XGIT-URN相比,金属板和商业标准的防腐底漆。
图3»相对减少dB XGIT-URN相比,金属板和商业标准的防腐底漆。
降噪:橙色线表示船体的金属板;黄线,代表商业标准环氧防腐底漆;蓝线代表XGIT-URN -。
图4»降噪:橙色线表示船体的金属板;黄线,代表商业标准环氧防腐底漆;蓝线代表XGIT-URN -。

披露的静态测量声音成分,实验声音封装设置已经被我们实验室设计和组装,如下图5所示。

实验室声学测量设置。
图5»实验室声学测量设置。

隔离环境噪声的测量,内部的声音辐照和录音进行塑料双室。聚苯乙烯泡沫塑料进行消音功能,和小内室承载声音测量装置(软件——无畏,硬件-放大器,低频麦克风)和实验室发言人发出从100赫兹频率10 KHz。收集到的数据比使用的声学信号画冷轧钢材,减去干涉冷轧钢材的空气,只留下声信号引用漆部分。麦克风和扬声器的增益和距离保持不变的可重复性的目的,每个被测样品一式三份。

现场数据-降噪涂层解决方案

在船用油漆和涂料方面,我们主要集中在三个减少水下噪声的方法:

  1. 使用一个螺旋桨涂料增加空化初始速度。画从空泡螺旋桨也显著降低了表面缺陷,降低叶片的表面摩擦阻力传递认为水(图6)。

  2. 使用“消声底漆”来降低噪声传播从发动机,齿轮箱和机械内部的血管(图7)。

  3. 创建低与海水表面摩擦减少水动力噪声产生的表面摩擦层和船体之间的海水(图8)。

船体数据收集

船的船体是分成四个区域如下:左舷船首,左舷船尾,右舷船头和右舷船尾。之前的应用程序数据指的是测量期间收集的第一艘船检验完成去年在麦格拉思夫妇曾经在新斯科舍湾。

结果显示平均减少约71%船体湿摩擦系数应用新的恶意犯规后释放涂层,XGIT-Fuel(图9)。

XGIT道具应用于船的螺旋桨。
图6»XGIT道具应用于船的螺旋桨。
XGIT瓮上应用凝胶涂层用于噪声封装。
图7»XGIT瓮上应用凝胶涂层用于噪声封装。
XGIT-Fuel跟疏水性涂料层。
图8»XGIT-Fuel跟疏水性涂料层。
平均湿摩擦系数XGIT-Fuel数据之前和发布应用程序。
图9»平均湿摩擦系数XGIT-Fuel数据之前和发布应用程序。

船体表面粗糙度

船的船体是分成四个区域如下:左舷船首,左舷船尾,右舷船头和右舷船尾。每个船体区区域完全清洗污垢为了准确捕捉表面轮廓和获得粗糙度测量数据前表面处理和涂层的应用程序。平均十9测量之前被应用在这项研究中,和九10平均测量每个被发布应用程序的涂层。的90个测量每个区域代表总峰谷值“Rt”表面轮廓高度。的应用程序数据来自前面的船前检验由于船的肮脏的条件。结果表明,有一个减少大约30%的平均船体表面粗糙度(µm),这应该有助于减少水动力噪声(图10)。

之前船体表面粗糙度和XGIT-Fuel发布应用程序
图10»之前船体表面粗糙度和XGIT-Fuel发布应用程序

螺旋桨的数据收集

图11和表3显示表面性质XGIT-Prop前后涂层的应用程序。

单叶片XGIT-Prop之前和之后。
图11»单叶片XGIT-Prop之前和之后。
表面性质XGIT-Prop前后涂层的应用程序。
表3”表面性质XGIT-Prop前后涂层的应用程序。

水下噪声实地测量

动态测量缸包括机械的贡献、流和propeller-generated噪音。图12显示了所有当前审判的骨灰盒结果船的最低(~ 4节)和附近的最大速度(~ 8节)条件。结果平均为互惠运行风和气流的影响降到最低。与静态测量,所有船只的低速运行结果是相似的的噪音水平在10 dB在任何给定的频率范围内。

与船舶水下辐射噪声测量重污染条件下,用干净的船体和XGIT-Fuel翻新后,XGIT-Prop XGIT-URN。
图12»与船舶水下辐射噪声测量重污染条件下,用干净的船体和XGIT-Fuel翻新后,XGIT-Prop XGIT-URN。

对比低速到高速运行时,有显著增加(~ 15分贝)噪声级开始对所有船只约100赫兹。低于60 Hz声级低速和高速测试之间的变化是最小的。比较静态测量的动态结果低于60 Hz表明只有轻微增加噪音水平在这个频率范围内,这意味着噪音水平低于60 Hz是由引擎。宽带噪声水平上增加频率是典型的螺旋桨,从流量噪音。(一阶引擎运行频率是12 - 15赫兹4节的大部分时间里这些引擎/船,8点30 - 40 Hz节,记住一半订单通常呈现为四冲程引擎,这将是所有船的情况下除了研究血管之一。有四个螺旋桨叶片和3:1变速箱,叶片通过频率大约16 - 20和40-53赫兹分别为4和8节)。

平均而言,血管显示波形声音签名时以三个阶段:1)重污染和空泡螺旋桨;2)用干净的壳;和3)改造后XGIT-Product线。大量减少的声级观察船体清洗时,观察和进一步减少缸涂料时应用。

结论

噪声卫生计划通常不是一个单点解决成任何一个领域,而是一个整体关注各个领域,本文详细。累积效应就变得非常重要了。减少船舶的噪音影响,一系列的技术必须调整包括:2022世界杯八强水位分析

  • 避免汽蚀初始速度。
  • 不断保持船体和螺旋桨的清洁和无表面缺陷。
  • 使用noise-absorbing坐骑船舶振动源(发动机、汽车和其他机器)。
  • 使用隔音涂料在船的船体,以减少噪音和振动。

另外从这项研究结论包括:

  • Noise-damping船体涂料可以很容易地应用以最小的干扰在传统船舶改造的方法。
  • 螺旋桨空泡缸排放有很大的影响,可以关闭监控预防和减少排放。
  • 几个修改的船只可以在航运降噪有累积效应。
  • 最后需要注意的一点是,解决噪音污染创造了一个即时解决的问题不能说许多形式的减排措施。

确认

这个项目是由运输加拿大创新中心(TC-IC)。

吉姆Covill和肯·麦凯(劳埃德-加拿大注册办公室)的数据收集水下辐射噪声在图12。

引用

1De Paepe A.E. et al .,国际海事组织——船舶水下辐射噪声技术报告和矩阵,2019。doi: 10.1017 / CBO9781107415324.004。

2土库曼人,美国;Aktas b;Atlar m;佐佐木:;桑普森,r;施,w .车载测量技术来量化水下辐射噪声级,海洋中。,卷130,不。12月2015年175年,页166 - 2017 . doi: 10.1016 / j.oceaneng.2016.11.070。

3麦肯纳,年报;罗斯,d;克里•威金斯;希尔德布兰,J.A.水下辐射噪声与现代商船,Cit。J。Acoust。Soc。点。,第131卷,第92页,2012年,doi: 10.1121/1.3664100。

4Jalkanen,摩根大通(J.P. et al .,造型船舶水下噪声的来源,海洋科学,14卷,第1383 - 1373页,2018年,doi: 10.5194 / os - 14 - 1373 - 2018。

5从船舶噪声:影响血管内外|爱思唯尔增强读者。https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S1877042812028005?令牌= 1673 ac7e190256d17ba01fe34658aa5637a324d3109c3da0ba42a1e2b551bf1ee557f2eeedab3ebf7f74d3e8466bb505(2020年5月15日通过)。

6陈,j .;包,;盟,一部;Stimpert, A.K.测量收到的座头鲸歌的声音水平小腿与歌手。J Acoust Soc。2016年11月,140 (5):4010。doi: 10.1121/1.4967444。PMID: 27908071。

7中心,即;加拿大,t M / V天鹅座水下辐射噪声测量概念湾,问,不。2018年11月。