邮轮上的噪声和振动： 新标准实用吗？外文翻译资料

 2022-07-27 14:31:10

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邮轮上的噪声和振动：

新标准实用吗？

Marco Biot

Trieste大学

海军建筑系

Fraucesco De Loreuzo
Fincantieri

噪声与振动部

摘要：

对噪声和振动评估标准不断更新，同时有效和合理地应用于船舶。为了使标准具有实用性，它们必须识别以一系列先决条件为特征的程序，这些先决条件容易识别激励源和测量的可重复性。为了定义更可靠的评估标准，还需要更好地认识了解控制舒适度感知的机制原理。事实上，乘客是根据他们对舒适感的考虑来确定他们对邮轮的接受程度，因此在所有对舒适性的影响因素当中，噪声和振动是主要议题。

在这个框架下，本文重点讨论了ISO 6954法规的技术方面，并讨论了其基础的标准，目的是促进进一步改进规则。

1.简介

在过去几年里，邮轮上舒适的问题已经变得至关重要，因为乘客以其住所的感受作为船上其他甲板空间的看法标准。

通常，邮轮的潜在乘客做出的选择受到各种因素的影响，例如行程、票价、船上设施、豪华度，其中每一个都基于个人偏好来考虑。无论是什么，最重要的是要保证邮轮上每一位乘客的舒适。因为乘客基于客观和主观考虑，以及他们对舒适性和安全性的感觉来确定他们对邮轮接受度。

在所有与舒适性，噪声和振动有关的不同因素无疑是焦点，也成为设计过程中满足乘客期望的一个关键问题。因此，降低噪声和振动对于最大化船上舒适度是决定性的作用，即使在船上限定可接受的舒适水平是较为困难的，但船东非常重视并且对于该问题有极其严格的要求。

在这种情况下，设计师可以参与噪声和振动水平的准确预测。设计过程只能基于与船东合作所获得的经验，同时又会根据乘客的反馈来改进邮轮。

事实上，实验和模拟对于测试舒适度不是非常有效，因为在测试期间，人们肯定不会像在巡航期间一样的心理状态。因此，面向舒适的设计需要基于对乘客的真实舒适度的验证，来自乘客的反馈通常以说明的形式提供给船底。

为了评估船上可接受的舒适度，船东和设计人员也可以参考规则和标准，但是，由于不考虑所有可能的干扰来源之间的相互作用，也无法使得乘客对不同刺激来反馈对舒适度的感受。

另一方面，为了更好地衡量乘客感觉到的舒适度，因此提供了舒适质量，固定噪声和振动水平的规则限制，以及表征非平稳噪声的指标正在不断完善。

规则的改进当然是一个相当漫长而艰巨的过程，也应该从最佳标准实践中获益，目的是提供实用可靠的工具，能够更好地了解设计原则给设计师。

目前正在讨论船上舒适性的新规则和标准，目的在于提高船上的舒适性，同时满足海事业对船舶环境指导原则的期望。

2.噪声和振动标准

2.1简史

在分类社会舒适性研究生效之前，应用相关国际标准来定义推荐的噪声和振动标准，基于由多名研究人员在船上进行的研究。

噪声和振动评级程序提供了良好的烦恼指示，但是对人体对振动频率和方向（轴）的敏感性的假设和噪声和振动效应的总和与实验室实验研究的结论不同。

Kanazawa（1961）和Hagen和Hammer（1969）提出了船舶振动评估的其他程序和标准。根据自己对船舶的测量和经验，七十年代的船级社（例如Bureau Veritas（BV））也提出垂直方向的振动极限。

最后，1984年，国际组织（ISO）定义了船舶振动测量和报告方法（ISO 4867和ISO 4868规则）和ISO 6954规则，为商船上的振动评估提供了指导。

这些标准，其中容许振动水平表示为最大峰值，基于现场观察和经验，没有反映预测人类对复杂振动的响应的方法。

同时，船厂在这些子项目上获得了广泛的技术经验，允许改进设计预测的质量和采用的声振动解决方案的效率。此外，更多的扩展和完整的数据库的可用性使得可能的解决方案和改进干预措施变得更有效。

几年后，在ISO标准的基础上，船级社确立了舒适度，对ISO规则的不同解释：

- 对于挪威船级社（DNV）舒适级（1994），振动水平通过定义为r.m.s.的峰值[mm / s]乘以表示；

- 劳氏船级社（LR）舒适性研究（1998），通过定义为r.m.s.的峰值[mm / s]表示相同的振动水平。值乘以，峰值因数CF平均为1.8；

- 对于Bureau Veritas舒适性研究（1999），通过定义为相应于“峰值保持”值的最大重复值的峰值[mm / s]表示相同的振动水平。

2000年，ISO 6954已经修订，标准是基于综合加权总体上限r.m.s.的水平。

这些标准反映了更好的人类对振动的认识，并且将相关基础放在了分类社会的基础上，这种新的修订不仅导致更严格的限制，而且还要开发展一种新的振动预测方法（即便似乎很困难）。

当固定噪声水平被考虑时，目前采用一个稳定的，被广泛接受的程序。这些年来已经建立起来，现在被广泛认为是对噪声评估的标准。

参考标准是国际海事组织（IMO）发布的标准，这些规则旨在确保机组人员可以接受的舒适程度。这些标准多年来没有任何改变，今天有时被认为是过时的，因为在某些情况下，船东所要求的噪音水平较低。

2.2总体设计原理

国际标准化组织和国际海事组织的规则一直是船厂和船东关于船舶振动和噪声限制的健全标准。

今天，在造船领域，关于噪音和振动的舒适性设计受两个规则的约束：

- ISO规则6954：1984机械振动和冲击“商船振动综合评估指南”关于船体振动，最初仅适用于船员舱位，但目前主要应用为乘客和船员住宿区；

- 国际海事组织规则A468（XII）：1981“关于船上噪声水平的规则”关于船上各种类型的空间中的空气噪声，包括工作区域（例如机房），以及建议为船员确保可接受的舒适度。

在这些基础上，船厂和船东多年来利用了在应用上述标准方面的共同经验，并将设计理念同化于规则中提出的方法。 造船厂的专业知识及时经历了不断的改善，可以满足邮轮上更高质量的舒适度的挑战性要求。

事实上，上述规则设定的极限值是确定船上振动和噪音水平的程序中的基准。 在这方面，值得注意的是，虽然几年前船东的规格用于确定规则的限制（换句话说，船东的上限等于规定的下限），但现在有降低的趋势极限值旨在提高舒适性。

不过值得注意的是，船厂和船东通常采用基于“高峰值法”（ISO 6954：1984）中的标准作为参考，降低了限制，并区分乘客和船员。

旧的ISO规则中提到的可接受范围的下限一直被认为是最大限度允许的。在中等频率和高频范围内，不考虑波峰因数（CF = 1），峰值等于4 mm / s。如上所述，这种极限值代表了确定乘客和船员住宿空间不断增加的舒适程度的起点。

与此同时，船厂和船东也得到了船级社的协助，并就此提出了具体建议。首先，挪威船级社已经研究并制定了船上舒适性评估指南，提供了振动和噪音限制水平的指导。特别是设定了不同程度的舒适质量，根据船舶类型区分相应的限制水平。

2.3新的ISO规则

在1984年制定之后，ISO规则在2000年经过了全面修订之前，多年来一直保持着良好的参考，当时ISO 6954：2000 -机械振动测量，重新评估和评估振动指南“关于乘客和商船的可居住性”已经印发。

新的ISO规则的注意力明确地转向了关于船舶振动的可靠性评估。规则中使用“可居住性”一词来确定规则的目的，即对振动对人类的影响（即舒适度）的影响。换句话说，如果不超过推荐限值，则不太可能发生健康损害。

参考旧版本，新规则对理论方法及其实际应用进行了实质性修改。关于理论观念，我们要注意的是，规则振动极限不是指符合单个频谱分量，而是考虑到频谱特征的整体值，这样的值得到总结，在范围从1 Hz到80 Hz，三分之一倍频程成分，用ISO 2631-2规则[5]中定义的适当曲线适当加权，称为“组合频率加权曲线”，得到的值为 是测量的“总频率加权均方根值”，显然，它不再是峰值。

总体频率加权值由以下关系给出：

其中第i个Wa值是加速度应用于测量的r.m.s的加权因子。在第i个三分之一倍频程频带中计算的加速度a（mm/s2）。

任何方向上的最高价值用于对可居住性的评估，同时考虑到由规则提出的不同分类领域。具有规则的合规人由以下关系给出：

其中，以mm/s2为单位的aw表示由用于检查可居住性的规则推荐的极限值。定义了两个层次的适应性，上限和下限之间的区域反映了普遍经历和可接受的船上振动环境。

极限值显示在表1参考分类区域，为了具有指导意义，可以定义为：A型区域可能适用于客舱，B型区域到船员住宿区域和C型区域到工作区域。

2.4对新的ISO规则的反馈

然而，通过引入新的ISO规则，造船厂和船东之间的平衡得到了动摇，就现有的ISO规则而言，是基于对船上振动水平的接受度进行评估的不同概念。

提出的振动控制措施完全颠覆了解决问题的方法。因此，新的应该是设计程序和新的测量技术。

然而，在2000年生效后，造船厂和船东往往认为旧的ISO 6954规则提出的方法仍然有效。事实上，他们的经验表明，旧的ISO规则可以是非常有效的：实际上，对于登记低峰值水平的舱室，没有乘客要求的观察通常是有效的。这意味着当极限值良好设定（例如2mm / s）时，基于确定单个峰值频率的方法可以提供与乘客的敏感性一致的结果。

2.5新的ISO方法的注释

当ISO 6954规则关于振动现象的舒适性新版本变得有效时，引起了疑虑和困惑。主要问题是，基本上，新的6954规则并没有通过旨在确定与振动现象相关的不适感觉的实验措施产生，而是由于已经存在的规则（ISO 2631-1 / 2规则 [7,5]），而这条规则涉及到全身振动的看法，目的是消除不用于评估舒适度感觉的标准，但注重人们对振动的耐受性。

许多研究证实，与ISO标准相比，Si-nusoidal全身振动的感知显示出相当大的差异。另一方面，必须指出的是，不同实验室的数据也会相互偏离，这可能是由于心理物理测量方法的差异。

在这一框架中，2003年，在ISO 2631-1 / 2规则中给出的表示大致相等的人类反应（即所谓的灵敏度曲线）的基准曲线以及设计指南的基准曲线已被撤回，其理由是：上述指导值由于可能的范围太广泛，无法在国际标准中被复制，因此由于建筑物振动引起的反馈意见可能发生不再包含，问题现在绝对是开放的。

然而，新的6954 ISO规则尽管没有达到目的，但能够定义评估邮轮住宿区舒适度质量的基础。事实上，这个规则实际上应该倾向于确定所有乘客的舒适感觉，主要是为了一方面希望高度舒适的乘客，另一方面使环境带来的问题更短时间的停留在船舶上。

事实上，这项规则是基于对受到振动的人的健康的考虑，只有在对工作领域的人的宽容进行评估时才能够接受。

对新的ISO方法也有其他言论：

关于要评估的频率范围，需要指出的是，在1Hz频率下测量振动不仅不必要，实际上很少有频率低于3Hz的激励源，甚至可能是源的错误。拟议的程序认为是与海洋和风力作用相关的样本振荡分量的有效部分，也就是说船舶运动这确实会影响人类的健康，但是以不同的方式，如海洋生物。因此，由于它们被船舶运动所感染，所以测量成为无效的。更重要的是，一般来说，船舶运动不稳定，测量变得不可再生。

如上所述，新的ISO规则提出的舒适性评估方法是基于对整个频谱的分析。因此，可以与船上激励源的第一次谐波相关的峰值在研究过程中不被调查。

然而，窄带方法允许将峰值与振动源直接相关，并且可以快速评估最适当的补救措施。如果采用新的ISO规则的方法，这是绝对不可行的。实际上在这种情况下，没有检测到干扰源。因此，测量甚至不是可重现的，因为不可能确定哪些是在船上许多机械和设备中对那些对测量进行重大贡献的机器。

在许多关键的情况下，由于不同的植物影响相同的测量点，因此在不同时期进行的读数可能会有较差的比较。事实上，由于在第三个八度频带中的测量没有，船上很难同时处理好几个工况的运行状况。

允许清楚地识别每个工况将其与其他工况分开的贡献，由于实际原因，有必要在窄带内进行测量，以使读数可以理解，这将导致困难情况下的更多混乱。

因此，不能单方面评估船舶的振动行为。

此外，尽管在旧的ISO方法中，通过数值有限元分析可以预见可接受的近似值，对第一螺旋桨谐波的船体响应（作为较高扰动的来源），目前还没有准备好的可靠方法用于预测总体响应值。这意味着设计师不可能将设计调整为规则的极限值，实际上难以遵守船舶规格。

此外，不可忽视的是设计师对新方法理念缺乏敏感性。2003年ISSC技术委员会II-2“动态响应”[10]也强调了将新标准转化为实际设计程序非常困难的事实。

如果通过使用新标准来确认这些问题，可能会产生不愿看到的技术和经济后果，最终可能会阻止和劝阻使用标准本身。

总之，对于新的ISO 6954：2000规则有助于更好地实现巡航船上真正舒适的标准存在一些疑问。因此，“通过考虑到1到80 Hz的整个规格更好地反映人的敏感性”这一说法并不被广泛接受。因此，由于旧的ISO 6954：1984规则获得了对舒适性评估的一般认可，造船厂和船东不太可能转向新版本的标准。

另一方面，新的ISO规则给出了一些优势。

首先，规则为三种不同类型的空间提供推荐的振动限制，有助于船东和码头界定船舶规格。然而，由合同伙伴来确定在邮轮上的振动极限的映射仍然由此而定。

规则的另一个优点是克服了“波峰因素”的问题。

如[6]中

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