GB/T 43945-2024 基于统计能量分析的船舶舱室噪声预报

　　ICS 17. 140.30 CCS U 04

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 43945—2024

　　基于统计能量分析的船舶舱室噪声预报

　　Cabin noiseprediction forshipsbased on statisticalenergy analysis

　　2024-04-25发布 2024-08-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 43945—2024

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 符号 2

　　5 一般要求 5

　　5. 1 总则 5

　　5. 2 图纸要求 5

　　5. 3 建模要求 6

　　6 舱室噪声计算流程 6

　　7 舱室噪声计算方法 7

　　7. 1 统计能量分析 7

　　7. 2 声压计算 11

　　7. 3 声压级计算 11

　　7. 4 舱室噪声级计算 11

　　8 舱室噪声计算输入参数 11

　　8. 1 噪声设备的源参数 11

　　8. 2 船舶结构与舱室属性参数 12

　　附录 A (资料性) 舱室噪声计算报告示例 14

　　附录 B (资料性) 设备的振动噪声源参数估算 16

　　参考文献 20

　　Ⅰ

　　GB/T 43945—2024

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由全国海洋船标准化技术委员会(SAC/TC12)提出并归 口 。

　　本文件起草单位 : 中国船舶科学研究中心 。

　　本文件主要起草人 :李泽成 、吴文伟 、严斌 、张闻 、何涛 、段勇 、李广 、江晨半 、孙玉东 、殷学文 、吴健 、祁江涛 。

　　Ⅲ

　　GB/T 43945—2024

　　基于统计能量分析的船舶舱室噪声预报

　　1 范围

　　本文件规定了基于统计能量分析的船舶舱室噪声预报一般要求 、舱室噪声计算流程 、舱室噪声计算方法 、舱室噪声输入参数 。

　　本文件适用于船舶详细设计阶段居住舱室 、办公室 、驾驶室 、餐厅 、厨房 、集控室等舱室的空气噪声计算 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。

　　GB/T 3767 声学 声压法测定噪声源声功率级和声能量级 反射面上方近似自由场的工程法

　　GB/T 3768 声学 声压法测定噪声源声功率级和声能量级 采用反射面上方 包 络 测 量 面 的 简易法

　　GB/T 3947 声学名词术语

　　GB/T 6882 声学 声压法测定噪声源声功率级和声能量级 消声室和半消声室精密法GB/T 9911 船用柴油机辐射的空气噪声测量方法

　　GB/T 11349. 2 振动与冲击 机械导纳的试验确定 第 2部分 :用激振器作单点平动激励测量

　　GB/T 11349. 3 振动与冲击 机械导纳的试验确定 第 3部分 : 冲击激励法

　　GB/T 16406 声学 声学材料阻尼性能的弯曲共振测试方法

　　GB/T 18258 阻尼材料 阻尼性能测试方法

　　GB/T 19889. 3 声学 建筑和建筑构件隔声测量 第 3部分 :建筑构件空气声隔声的实验室测量

　　GB/T 19889. 4 声学 建筑和建筑构件隔声测量 第 4部分 :房间之间空气声隔声的现场测量GB/T 20247 声学 混响室吸声测量

　　JT/T 781 船舶噪声控制设计规程

　　3 术语和定义

　　GB/T 3947界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　统计能量分析 statisticalenergy analysis

　　采用时间和空间的统计平均方法 、使用能量作为独立变量解决复杂系统的固体结构振动和流体声场之间的中高频耦合问题 ,进行系统各部分之间的能量传递和平衡分析 。

　　3.2

　　子系统 subsystem

　　具有相似共振形式的模态群 。

　　1

　　GB/T 43945—2024

　　3.3

　　模态密度 modaldensity

　　描述子系统储存能量能力大小的物理量 。

　　3.4

　　内损耗因子 dampinglossfactor

　　子系统在单位频率(每振动一次)内单位时间所损耗的能量与平均储存能量之比 。 3.5

　　耦合损耗因子 couplinglossfactor

　　耦合子系统在连接处振动能量的传输损耗百分比 。

　　4 符号

　　表 1 给出的符号适用于本文件 。

　　表 1 符号

　　符号

　　参数名称

　　单位

　　Ab

　　梁的截面积

　　平方米(m2 )

　　Ac

　　声腔的表面积

　　平方米(m2 )

　　Ai

　　第 i个构件的面积

　　平方米(m2 )

　　Aijp

　　第i个声腔与第j个声腔的公共面面积

　　平方米(m2 )

　　Ain

　　舱室内装的面积

　　平方米(m2 )

　　Aip

　　第 i个板的面积

　　平方米(m2 )

　　Ap

　　板的面积

　　平方米(m2 )

　　a

　　三边简支一边自由的局部面板的长度(沿基座长度方向)

　　米(m)

　　ak

　　第 k个中心频率的 A计权修正值

　　分贝(dB)

　　Bip

　　第 i个板的弯曲刚度

　　牛米(N · m)

　　Bp

　　板的弯曲刚度

　　牛米(N · m)

　　b

　　三边简支一边自由的局部面板的宽度(沿基座宽度方向)

　　米(m)

　　c

　　声腔的流体介质声速

　　米每秒(m/s)

　　ci

　　第 i个声腔的流体介质声速

　　米每秒(m/s)

　　cj

　　第 j 个声腔的流体介质声速

　　米每秒(m/s)

　　c0

　　空气的声速

　　米每秒(m/s)

　　Eb

　　梁的弹性模量

　　帕(Pa)

　　Ed

　　板的敷料弹性模量

　　帕(Pa)

　　Ei

　　第 i个子系统的能量

　　瓦(W)

　　Ep

　　板的弹性模量

　　帕(Pa)

　　Es

　　夹芯板的面板弹性模量

　　帕(Pa)

　　2

　　GB/T 43945—2024

　　表 1 符号 (续)

　　符号

　　参数名称

　　单位

　　f

　　频率

　　赫兹(Hz)

　　fic

　　第 i个板的吻合频率

　　赫兹(Hz)

　　Gc

　　夹芯板的芯体剪切模量

　　帕(Pa)

　　hc

　　夹芯板的芯体一半厚度

　　米(m)

　　hs

　　夹芯板的面板厚度

　　米(m)

　　Ib

　　梁的截面惯性矩

　　四次方米(m4 )

　　La

　　设备振动的机脚加速度级(参考加速度为 1× 10- 6 m/s2 )

　　分贝(dB)

　　Lak

　　倍频程第 k个中心频率的设备振动的机脚加速度级

　　分贝(dB)

　　La(')(k- 1)

　　与倍频程第 k个中心频率的对应的 1/3倍频程第 k-1个中心频率的

　　设备振动的机脚加速度级

　　分贝(dB)

　　La(')k

　　与倍频程第 k个中心频率的对应的 1/3倍频程第 k个中心频率的设备

　　振动的机脚加速度级

　　分贝(dB)

　　La(')(k+1)

　　与倍频程第 k个中心频率的对应的 1/3倍频程第 k+1个中心频率的

　　设备振动的机脚加速度级

　　分贝(dB)

　　Lb

　　梁的长度

　　米(m)

　　Lib

　　第 i个板的所有肋骨总长

　　米(m)

　　Lip

　　第 i个板的周长

　　米(m)

　　Lp

　　设备空气噪声的声压级

　　分贝(dB)

　　Lpi

　　第 i个舱室的噪声级

　　A计权分贝[dB(A)]

　　Lpik

　　第 i个舱室第 k个中心频率的声压级

　　分贝(dB)

　　Lw

　　设备空气噪声的声功率级(参考声功率为 1× 10- 12 W)

　　分贝(dB)

　　lij

　　第i个板与第j个板的公共边长度

　　米(m)

　　lipx

　　第 i个板的长边

　　米(m)

　　lipy

　　第 i个板的短边

　　米(m)

　　mip

　　第 i个板的面密度

　　千克每平方米(kg/m2 )

　　mp

　　板的面密度

　　千克每平方米(kg/m2 )

　　n

　　模态密度

　　—

　　ni

　　第 i个子系统的模态密度

　　—

　　nib

　　第 i个梁的模态密度

　　—

　　nj

　　第 j 个子系统的模态密度

　　—

　　Pc

　　声腔的周长

　　米(m)

　　Pi

　　第 i个子系统的输入功率

　　瓦(W)

　　pik

　　第 i个舱室第 k个中心频率的声压

　　帕(Pa)

　　3

　　GB/T 43945—2024

　　表 1 符号 (续)

　　符号

　　参数名称

　　单位

　　p0

　　参考声压(空气中为 2× 10- 5 Pa)

　　帕(Pa)

　　Re(Zib)

　　第 i个梁在公共点的机械阻抗的实部

　　牛秒每米(Ns/m)

　　Re(Zjb)

　　第 j 个板在公共点的机械阻抗的实部

　　牛秒每米(Ns/m)

　　Ri

　　第 i个构件的隔声量

　　分贝(dB)

　　Rij

　　第i个声腔与第j个声腔的公共面隔声量

　　分贝(dB)

　　S

　　测量声压时包络面的表面积

　　平方米(m2 )

　　Sb

　　板的肋骨间距

　　米(m)

　　td

　　板的敷料厚度

　　米(m)

　　tf

　　板的流体相当厚度

　　米(m)

　　ti

　　第 i个板子系统的厚度

　　米(m)

　　tj

　　第 j 个板子系统的厚度

　　米(m)

　　tm

　　第 m 个板子系统的厚度

　　米(m)

　　tn

　　第 n 个板子系统的厚度

　　米(m)

　　tp

　　板的厚度

　　米(m)

　　V

　　声腔的体积

　　立方米(m3 )

　　Vi

　　第 i个声腔的体积

　　立方米(m3 )

　　x

　　激励点与两边肘板最近一侧的距离

　　米(m)

　　y

　　激励点与腹板的距离

　　米(m)

　　Z

　　基座的有效输入机械阻抗

　　牛秒每米(Ns/m)

　　Zib

　　第 i个梁在公共点的机械阻抗

　　牛秒每米(Ns/m)

　　Zjp

　　第 j 个板在公共点的机械阻抗

　　牛秒每米(Ns/m)

　　α

　　声腔的吸声系数

　　—

　　αi

　　第 i个子系统的吸声系数

　　—

　　αin

　　舱室内装的吸声系数

　　—

　　ηb

　　梁的结构损耗因子

　　—

　　ηd

　　板的敷料结构损耗因子

　　—

　　ηi

　　第 i个子系统的内损耗因子

　　—

　　ηij

　　第i个子系统与第j个子系统之间的耦合损耗因子

　　—

　　ηp

　　板的结构损耗因子

　　—

　　ρb

　　梁的密度

　　千克每立方米(kg/m3 )

　　ρc

　　夹芯板的芯体密度

　　千克每立方米(kg/m3 )

　　4

　　GB/T 43945—2024

　　表 1 符号 (续)

　　符号

　　参数名称

　　单位

　　ρd

　　板的敷料密度

　　千克每立方米(kg/m3 )

　　ρf

　　板的流体介质密度

　　千克每立方米(kg/m3 )

　　ρj

　　第 j 个声腔的流体介质密度

　　千克每立方米(kg/m3 )

　　ρp

　　板的密度

　　千克每立方米(kg/m3 )

　　ρs

　　夹芯板的面板密度

　　千克每立方米(kg/m3 )

　　ρ0

　　空气的密度

　　千克每立方米(kg/m3 )

　　τij

　　第i个子系统到第j个子系统的传递效率

　　—

　　μij

　　第i个板子系统的厚度与第j个板子系统的厚度之比

　　—

　　μim

　　第 i个板子系统的厚度与第 m 个板子系统的厚度之比

　　—

　　μin

　　第 i个板子系统的厚度与第 n 个板子系统的厚度之比

　　—

　　μjm

　　第 j 个板子系统的厚度与第 m 个板子系统的厚度之比

　　—

　　μjn

　　第 j 个板子系统的厚度与第 n 个板子系统的厚度之比

　　—

　　μmn

　　第 m 个板子系统的厚度与第 n 个板子系统的厚度之比

　　—

　　νd

　　板的敷料泊松比

　　—

　　νp

　　板的泊松比

　　—

　　ω

　　圆频率

　　1 每秒(1/s)

　　Δa

　　从设备机脚到基座面板的加速度级隔振量

　　分贝(dB)

　　σij

　　第i个板到第j个声腔的辐射效率

　　—

　　5 一般要求

　　5. 1 总则

　　5. 1. 1 空气噪声级采用 A计权曲线评价 ,A声级由中高频段的噪声决定 , 因此可采用统计能量分析作为稳态激励的机械设备通过船体结构振动引起的船舶舱室噪声计算方法 。

　　5. 1.2 舱室噪声计算结果是在空间和频域上的统计平均值 , 能较准确地从统计意义上预报没有发生结构与设备激励共振时整个船舶舱室的平均声压级 。

　　5. 1.3 采用设备的振动噪声、结构的阻尼、隔声量、吸声系数等参数的试验数据可提高舱室噪声预报精度 。

　　5.2 图纸要求

　　5.2. 1 图纸资料主要包括布置图 、结构图 、电力负荷计算书等 。

　　5.2.2 布置图包括总布置 图 、设 备 布 置 图 、防 火 绝 缘 布 置 图 、甲 板 敷 料 布 置 图 、阻 尼 布 置 图 、舾 装 布 置图 、通风空调系统布置图等 。

　　5.2.3 结构图包括建模区域涉及的所有结构图纸 , 主要有基本结构图 、典型横剖面图 、外板展开图 、上层建筑结构图 、机舱结构图 、尾部结构图 、双层底结构图 、基座结构图等 。

　　5

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　　5.3 建模要求

　　5.3. 1 应建立整船的舱室噪声计算模型 ,包 括 噪 声 源 到 噪 声 分 析 舱 室 的 区 域 以 及 能 量 向 周 边 传 递 的区域 。

　　5.3.2 主要采用板子系统 、梁子系统和声腔子系统建立统计能量分析模型 。外板 、甲板 、舱壁等船舶结构以板子系统模拟 ;支柱以梁子系统模拟 ;居住舱室 、办公室等船舶舱室以声腔子系统模拟 。

　　5.3.3 子系统的尺寸应尽可能大 ,确保子系统分析带宽内的模态数大于 5。

　　5.3.4 按照船舶结 构 的 实 际 边 界 划 分 板 子 系 统 , 并 通 过 公 共 点 、公 共 边 来 保 证 板 子 系 统 之 间 的 有 效连接 。

　　5.3.5 以水线为边界将船体外板 、液舱壁板分为两个板子系统 ;水下部分的板子系统应按第 6 章考虑流体负载对结构的附加影响 。

　　5.3.6 一般按照船舶舱室布置建立声腔子系统 ,与组成该声腔的板子系统应通过公共面保证声腔子系统与板子系统之间的有效连接 ;跨数层甲板的大型机舱 、机舱棚 、梯道等可以甲板为边界划分成多个声腔 ;开敞区域应建立半无限大声腔子系统进行模拟 。

　　5.3.7 门 、窗为常闭状态 ,建模时可以用船舶结构的板子系统代替 ,但是应按 8. 2. 7 组合构件计算隔声量赋予到该板子系统 。

　　5.3. 8 舱室内部的桌椅 、床铺 、设备等无须模拟 ,但是应按 8. 2. 9将其吸声系数计入到该声腔子系统 。

　　6 舱室噪声计算流程

　　6. 1 基于统计能量分析的船舶舱室噪声计算流程如图 1所示 。

　　图 1 舱室噪声计算流程

　　6.2 建模前应根据技术规格书明确航行工况或指定计算工况 、设备开启情况 、需要考核的舱室及噪声控制指标要求等 。

　　6

　　GB/T 43945—2024

　　6.3 根据 5. 2要求的布置图和结构图明确噪声源设备 、绝缘材料 、甲板敷料 、复合岩棉板 、阻尼材料等布置情况 , 以及船舶结构形式 、材料 、尺寸等信息 。

　　6.4 根据 8. 1、7. 2要求列出需要噪声源设备 、舾装材料厂家提供的噪声源设备的机脚加速度级 、辐射声功率级 、隔振器的隔振量等参数 , 以及舾装材料的弹性模量 、密度 、内损耗因子 、隔声量 、吸声系数等参数 , 由设计公司 、船厂转交给配套厂家提供参数 。

　　6.5 根据 5. 3要求根据图纸或者船厂提供的模型完成几何网格建模 。 可利用前处理软件进行几何清理 ,删除或简化次要结构 ,用线段分隔的方式划分板子系统 ,每一个面代表一个板子系统 ,使用面修补开口 ,选择线框视图对模型自由边进行检查 ,使用面对形状不规则 、体积过大的舱室(如机舱)进行切分 ,输出几何网格文件 。

　　6.6 在统计能量分析软件设置 63 Hz~ 8 000 Hz倍频程分析 ; 导入几何网格 ,导入时应选择正确的单位制 ; 自动识别几何网格的面并建立板子系统 , 检查生成板子系统失败的网格并手动创建网格进行修补 ; 自动识别封闭板子系统组成的舱室创建声腔 ,手动创建声腔模拟开敞区域 。

　　6.7 根据 8. 1要求 、振动噪声参数施加输入功率 。振动数据应根据机脚加速度级 、隔振量和基座阻抗换算成输入功率 ;空气噪声数据应是辐射声功率级 ,否则应根据声压级和测量包络面积换算 。

　　6. 8 根据 8. 2 要求 、图纸信息 、材料参数等设置梁 、板 、声腔等子系统属性 。根据图纸 、材料先对子系统进行分组 ,便于设置 、修改子系统属性 ;需要严格区分板子系统的正反面 ,保证舾装材料 、流体负载的设置与实际相符 。

　　6.9 根据计算考核工况及其对应的设备开启情况 ,将噪声源设备划分到不同的计算工况 。

　　6. 10 采 用 统 计 能 量 分 析 软 件 计 算 舱 室 噪 声 。 如 果 计 算 失 败 , 则 应 继 续 检 查 统 计 能 量 分 析 模 型 ; 反之 ,提取居住舱室 、工作舱 室 等 舱 室 的 A 声 级 , 并 与 舱 室 噪 声 限 值 比 较 , 根 据 输 入 参 数 的 有 效 性 保 留余量 。

　　6. 11 如果噪声计算结果满足要求 ,则计算结束 ,编写舱室噪声计算分析报告 ;反之 ,根据 JT/T 781改变舱室布置 、制定减振降噪处理等 ,重新进行舱室噪声计算 。

　　6. 12 船舶舱室噪声计算报告内容见附录 A。一般包括船舶基本信息 、主尺度参数 、舱 室 噪 声 限 值 要求 、主要噪声源设备信息 、振动噪声参数及获取方法 、材料特性参数及获取方法 、舱室噪声计算方法 、计算模型及建模方法 、计算结果及分析 、降噪措施等 。

　　7 舱室噪声计算方法

　　7. 1 统计能量分析

　　7. 1. 1 能量平衡方程计算

　　对于由多个模拟船舶结构 、舱室的子系统组成的统计能量分析模型 ,能量平衡方程按公式(1)计算 。求解能量平衡方程后可得到各个船舶结构 、舱室声腔子系统的能量(Ei) 。

　　7

　　GB/T 43945—2024

　　7. 1.2 模态密度计算

　　7. 1.2. 1 梁的模态密度按公式(2)计算 。

　　n …………………………( 2 )

　　7. 1.2.2 板的模态密度按公式(3) ~公式(6)计算 。

　　n

　　mp =ρptp +ρdtd +ρbAb/Sb +ρftf …………………………( 4 )

　　tf

　　7. 1.2.3 夹芯板的模态密度按公式(7) ~公式(9)计算 。

　　n

　　r …………………………( 8 )

　　…………………………( 9 )

　　7. 1.2.4 声腔的模态密度按公式(10)计算 。

　　n …………………………( 10 )

　　7. 1.3 内损耗因子计算

　　7. 1.3. 1 梁的内损耗因子按公式(11)计算 。

　　ηi =ηb …………………………( 11 )

　　7. 1.3.2 板的内损耗因子按公式(12)计算 。

　　7. 1.3.3 声腔的内损耗因子按公式(13)计算 。

　　…………………………( 13 )

　　7. 1.4 耦合损耗因子计算

　　7. 1.4. 1 板与板连接的耦合损耗因子按公式(14)计算 。

　　…………………………( 14 )

　　8

　　GB/T 43945—2024

　　同轴连接的板子系统示意图见图 2,传递效率按公式(15)计算 。

　　图 2 同轴连接的板子系统示意图

　　直角连接的板子系统示意图见图 3,传递效率按公式(16)计算 。

　　图 3 直角连接的板子系统示意图

　　…………………………( 16 )

　　T字型连接的板子系统示意图如图 4所示 ,传递效率按公式(17) ~公式(19)所示 。

　　图 4 T 字型连接的板子系统示意图

　　β=μi(5)j(/)2 +μi(5)2 …………………………( 19 )

　　十字型连接的板子系统示意图见图 5,传递效率按公式(20) ~公式(23)计算 。

　　图 5 十字型连接的板子系统示意图

　　9

　　GB/T 43945—2024

　　τim = (1+μjm(-5)/2 +μj(5)2(2)) (β-1/2 +β1/2) 2 …………………………( 21 )

　　τin = (1+μj5/2 +μmn(-5)/2(2)) (β-1/2 +β1/2) 2 …………………………( 22 )

　　β=μi(5)j(/)2 +μi(5)2 +μi(5)2 …………………………( 23 )

　　7. 1.4.2 梁与梁连接的耦合损耗因子按公式(24)计算 。

　　ηij = 2ni …………………………( 24 )

　　共轴 、直角 、T字型 、十字型等不同连接形式的传递效率计算方法同 7. 1. 4. 1, 只需将板子系统之间的厚度之比替换为梁子系统之间的截面积之比 。

　　7. 1.4.3 声腔与声腔连接的耦合损耗因子按公式(25)计算 。

　　ηij = 4ωVi(c)10(A)ijR(p)ij/10) …………………………( 25 )

　　按 GB/T 19889.3、GB/T 19889. 4规定测量公共面的隔声量 ;单层结构隔声量按公式(26) 、公式(27)

　　估算 。

　　Rij = 18lgmijp +18lgf- 44 mijp ≤ 100 kg/m2 ……………………( 26 )

　　Rij = 18lgmijp +12lgf- 25 mijp > 100 kg/m2 ……………………( 27 )

　　ηij = m(cj)i(σ)p(i)j

　　7. 1.4.4 板与声腔连接的耦合损耗因子按公式(28)计算 。

　　板到声腔的辐射效率按公式(29) ~公式(33)计算 。

　　lipxl(2)ip(c)fi(2)cg1 (λ) + (Ll(i)i(p)pxl(+)ip(2)yf(L)ii(b)c)cj g2 (λ)

　　ï

　　σij = í lipxfic/cj + lipyfic/cj

　　ï

　　( 28 )

　　f < fic

　　f= fic ( 29 )

　　ï 1

　　1-fic/f

　　f > fic

　　ìï 44 (1- 2λ2 )/λ(1-λ2 ) 1/2 f <

　　1

　　g1 (λ) = íïπ

　　2

　　1

　　2

　　fic

　　……………………( 30 )

　　0 f >

　　fic

　　g2 (λ) = (1- λ2 ) 3/2

　　…………………………( 31 )

　　4π(1)2 L(é)ê(1-λ2 )ln 1(1)+- λ(λ)+ 2λ」(ù)ú

　　λ= f( f)ic …………………………( 32 )

　　fic = 2(c) Bip(mip) …………………………( 33 )

　　当板与外部 半 无 限 大 声 腔 子 系 统 连 接 时 , 只 需 计 算 耦 合 损 耗 因 子(ηij ) 计 入 到 板 的 内 损 耗 因 子(ηi)中 。

　　7. 1.4.5 梁与板连接的耦合损耗因子按公式(34) ~公式(36)计算 。

　　ηij = πωn(2R)i(e)b(ZZ(ib)b(Z(Z)jp(j)p)2 …………………………( 34 )

　　Zib …………………………( 35 )

　　10

　　GB/T 43945—2024

　　Zjp

　　7. 1.4.6 根据前述方法求得第i个子系统与第j个子系统之间的耦合损耗因子(ηij ) 后 ,第 j 个子系统

　　与第i个子系统之间的耦合损耗因子(ηji)按公式(37)计算 。

　　…………………………( 37 )

　　7.2 声压计算

　　空气声压按公式(38)计算 。

　　pik …………………………( 38 )

　　7.3 声压级计算

　　声压级按公式(39)计算 。

　　Lpi = 20lg …………………………( 39 )

　　7.4 舱室噪声级计算

　　舱室噪声级按公式(40)计算 。

　　Lpi = 10lg … … … … … … … … … …

　　A计权修正值(ak)按表 2计算 。

　　表 2 A 计权修正值

　　ak 的下标 k

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　6

　　7

　　8

　　倍频程中心频率/Hz

　　63

　　125

　　250

　　500

　　1 000

　　2 000

　　4 000

　　8 000

　　A计权修正值/dB

　　-26. 2

　　-16. 1

　　-8. 6

　　-3. 2

　　0

　　1. 2

　　1. 0

　　-1. 1

　　8 舱室噪声计算输入参数

　　8. 1 噪声设备的源参数

　　8. 1. 1 应根据航行工况或者指定计算工况下开启的设备作为噪声源 ,一般包括主机 、柴油发电机组 、推进器 、机舱风机 、泵 、通风空调等 。

　　8. 1.2 采用统计能量分析方法计算得到机械设备引起的舱室噪声后 ,再采取能量求和方式叠加管路噪声引起的舱室噪声 。也可将通风空调通过管路传播引起的舱室噪声以空气噪声源方式施加于相应的声腔子系统 。

　　8. 1.3 设备的源参数为输入功率(倍频程形式) , 主要包括设备的振动通过机脚传递到板子系统 、设备直接向空气介质辐射噪声传递到声腔子系统 。

　　8. 1.4 设备振动对船舶基座结构的输入功率按公式(41)计算 。

　　Pa = Z …………………………( 41 )

　　11

　　GB/T 43945—2024

　　基座的有效输入机械阻抗按 GB/T 11349. 2、GB/T 11349. 3规定通过试验获取实测数据 ;无实测数据时也可使用有限元法计算 ,或者按公式(42) 、公式(43)估算 。

　　Z=max

　　δ= -0. 0494 ç),÷ 3 + 0. 346 3

　　8. 1.5 设备空气噪声对舱室的输入功率按公式(44)计算 。

　　Pw …………………………( 44 )

　　8. 1.6 如果提供的是 1/3倍频程形式的设备 振 动 , 可 根 据 能 量 叠 加 原 理 按 公 式(45) 换 算 到 倍 频 程 形

　　式 ;设备空气噪声的声功率级 、声压级同理进行换算 。

　　Lak = 10lg

　　8. 1.7 通常应以设备振动噪声实测数据作为输入数据 ,测量方法符合 GB/T 3767、GB/T 3768、GB/T 6882、 GB/T 9911的规定 ;无法获取试验数据时 ,参见附录 B 的方法进行初步估算 。

　　8. 1. 8 根据设备布置图 ,将设备的振动 、空气噪声转换成输入功率施加于统计能量分析模型相应的板 、声腔子系统 。

　　8. 1.9 作用在 同 一 个 子 系 统 的 不 同 噪 声 源 的 输 入 功 率 , 应 采 取 能 量 叠 加 方 式 计 算 得 到 总 的 输 入 功率 ,再施加到该子系统上 。

　　8. 1. 10 作用在多个不同子系统的同一个噪声源的输入功率 ,应采取能量分配方式计算得到不同子系统的输入功率 ,再施加到相应的子系统上 。

　　8.2 船舶结构与舱室属性参数

　　8.2. 1 船舶结构的材料特性参数主要包括弹性模量 、泊松比 、密度 、损耗因子(倍频程形式)等 。

　　8.2.2 材料特性参数由厂家提供或者查找相 关 的 材 料 手 册 ; 损 耗 因 子 测 试 方 法 应 符 合 GB/T 16406、 GB/T 18258的规定 。

　　8.2.3 板子系统属性参数主要包括船舶结构的材料特性 、厚度 、加强筋情况(面积 ,惯性矩 , 间距等) 、内装结构情况(材料特性 、厚度等) 。

　　8.2.4 板子系统的属性参数根据结构图纸获得 ,板子系统一般为加筋结构形式 。

　　8.2.5 声腔子系统的属性参数主要包括介质特性(声速和密度) 、吸声系数(倍频程形式)等 。

　　8.2.6 舱室的内装结构按图纸模拟 , 由厂家提供内装结构的材料组成 、材料特性 、隔声量 、吸声系数等参数 。按 GB/T 19889. 3、GB/T 19889. 4规定测量隔声量 ;按 GB/T 20247规定测量吸声系数 。

　　8.2.7 构件的隔声量应以 实 测 数 据 作 为 输 入 数 据 ; 门 、窗 、窗 斗 、开 孔 、舱 壁 等 组 合 构 件 的 隔 声 量 按 公式(46)计算 。

　　R = 10lg

　　8.2. 8 结构损耗因子应以实测数据作为输入数据 ;若无实测数据 ,钢的损耗因子参考表 3取值 。

　　表 3 钢的损耗因子

　　倍频程中心频率/Hz

　　63

　　125

　　250

　　500

　　1 000

　　2 000

　　4 000

　　8 000

　　损耗因子

　　0. 30%

　　0. 26%

　　0. 24%

　　0. 21%

　　0. 19%

　　0. 18%

　　0. 17%

　　0. 16%

　　12

　　GB/T 43945—2024

　　8.2.9 舱室的吸声系数应以实测数据作为输入数据 ;若无实测数据 ,舱室的吸声系数可按公式(47) 计算 ,也可参考表 4取值 。

　　…………………………( 47 )

　　表 4 舱室的吸声系数

　　倍频程中心频率/Hz

　　63

　　125

　　250

　　500

　　1 000

　　2 000

　　4 000

　　8 000

　　主机舱 、辅机舱 、艉舱的吸声系数

　　0. 04

　　0. 08

　　0. 11

　　0. 14

　　0. 17

　　0. 20

　　0. 24

　　0. 27

　　舵机舱 、冷藏室舱的吸声系数

　　0. 04

　　0. 06

　　0. 08

　　0. 10

　　0. 13

　　0. 15

　　0. 18

　　0. 20

　　船员舱的吸声系数

　　0. 12

　　0. 21

　　0. 25

　　0. 27

　　0. 28

　　0. 29

　　0. 29

　　0. 29

　　公用舱 、办公室的吸声系数

　　0. 12

　　0. 17

　　0. 19

　　0. 20

　　0. 21

　　0. 21

　　0. 22

　　0. 22

　　13

　　GB/T 43945—2024

　　附 录 A

　　(资料性)

　　舱室噪声计算报告示例

　　舱室噪声计算报告示例见表 A. 1。

　　表 A. 1 舱室噪声计算报告示例

　　1 概述

　　1. 1 计算 目 的

　　1. 2 计算方法

　　1. 3 计算资料

　　2 船舶基本信息

　　2. 1 主要参数

　　船型

　　船舶建造厂

　　总长

　　垂线间长

　　型宽

　　型深

　　设计吃水

　　总吨位

　　净吨位

　　载重吨

　　2. 2 主要振动噪声源设备参数

　　2. 2. 1 主机

　　型号

　　制造厂

　　数量

　　功率(MCR)

　　功率(CSR)

　　转速

　　安装方式

　　减振降噪措施

　　安装方式

　　声学特性

　　14

　　GB/T 43945—2024

　　表 A. 1 舱室噪声计算报告示例 (续)

　　2. 2. 2 螺旋桨

　　型号

　　制造厂

　　数量

　　直径

　　叶数

　　转速

　　2. 2. 3 其他振动噪声源

　　型号

　　制造厂

　　数量

　　功率

　　减振降噪措施

　　安装方式

　　声学特性

　　3 噪声预报方法

　　3. 1 计算方法的基本原理 、假设条件等

　　3. 2 激励源信息及其数值

　　3. 3 计算模型基本信息描述

　　3. 4 船用材料的声学特性

　　3. 5 计算工况

　　4 计算结果

　　4. 1 各类舱室噪声限值要求

　　4. 2 各个舱室的位置 、名称 、预报结果 、限值要求 、是否合格等信息

　　名称

　　位置

　　预报值/[dB(A)]

　　限值/[dB(A)]

　　是否合格

　　5 噪声预报结果分析及建议

　　(1) 每个舱室噪声超标的原因分析

　　(2) 降低舱室噪声的控制措施建议

　　(3) 采取控制措施后的舱室噪声预报结果

　　(4) 如无噪声超标的舱室 ,本部分内容可省略

　　15

　　GB/T 43945—2024

　　附 录 B

　　(资料性)

　　设备的振动噪声源参数估算

　　B. 1 柴油机的振动噪声估算

　　B. 1. 1 低速柴油机的机脚加速度级(La)(参考加速度为 1× 10- 6 m/s2 )可按公式(B. 1)估算 。

　　La = 10lglglgf+ 34 … … … … … …

　　式中 :

　　ne — 柴油机的额定转速 ,单位为转每分(r/min) ;

　　m — 柴油机的质量 ,单位为千克(kg) ;

　　Pe— 柴油机的额定功率 ,单位为千瓦(kW) ;

　　n — 柴油机的工作转速 ,单位为转每分(r/min) ;

　　f — 倍频程的中心频率 ,单位为赫兹(Hz) 。

　　B. 1.2 中高速柴油机机脚加速度级(La)(参考加速度为 1× 10- 6 m/s2 )可按公式(B. 2)估算 。

　　La =-20lgm+20lgPe +30lgCa … … … … … … …

　　式中 :

　　m — 柴油机的质量 ,单位为千克(kg) ;

　　Pe— 柴油机的额定功率 ,单位为千瓦(kW) ;

　　n — 柴油机的工作转速 ,单位为转每分(r/min) ;

　　ne — 柴油机的额定转速 ,单位为转每分(r/min) ;

　　Ca— 柴油机振动的倍频程修正值 ,单位为分贝(dB) ,见表 B. 1。

　　表 B. 1 柴油机振动的倍频程修正值

　　倍频程中心频率/Hz

　　63

　　125

　　250

　　500

　　1 000

　　2 000

　　4 000

　　8 000

　　修正值/dB

　　5

　　11

　　16

　　21

　　27

　　29

　　27

　　22

　　B. 1.3 柴油机的辐射声功率级(Lw )(参考声功率为 1× 10- 12 W)可按公式(B. 3)估算 。

　　Lw = 10lgPe + 58+Cw …………………………( B. 3 )

　　式中 :

　　Pe — 柴油机的额定功率 ,单位为千瓦(kW) ;

　　Cw — 柴油机空气噪声的倍频程修正值 ,单位为分贝(dB) ,见表 B. 2。

　　表 B.2 柴油机空气噪声的倍频程修正值

　　倍频程中心频率/Hz

　　63

　　125

　　250

　　500

　　1 000

　　2 000

　　4 000

　　8 000

　　600 r/min以上的修正值/dB

　　21

　　27

　　28

　　26

　　24

　　20

　　13

　　4

　　600 r/min以下的修正值/dB

　　18

　　24

　　25

　　23

　　21

　　17

　　10

　　1

　　16

　　GB/T 43945—2024

　　B.2 减速齿轮箱的噪声估算

　　减速齿轮箱的辐射声功率级(Lw )(参考声功率为 1× 10- 12 W)可按公式(B. 4)估算 。

　　Lw = 68+10log - 10log

　　式中 :

　　Pe — 减速齿轮箱的额定功率 ,单位为千瓦(kW) ;

　　fg — 齿轮啮合频率(齿轮转速频率与齿数之积) ,单位为赫兹(Hz) ;

　　Δ — 齿轮箱制造误差影响系数 ,单位为分贝(dB) ,见表 B. 3。

　　表 B.3 齿轮箱制造误差影响系数

　　等级

　　B3

　　C1

　　C2

　　C3

　　D1

　　D2

　　D3

　　Δ/dB

　　0

　　2. 5

　　5

　　7. 5

　　10

　　12. 5

　　15

　　B.3 电机的振动噪声估算

　　B.3. 1 电机的加速度级(La)(参考加速度为 1× 10- 6 m/s2 )可按公式(B. 5)估算 。

　　La = 10lgPe +7lgne + 62+Ca …………………………( B. 5 )

　　式中 :

　　Pe — 电机的额定功率 ,单位为千瓦(kW) ;

　　ne — 电机的额定转速 ,单位为转每分(r/min) ;

　　Ca — 电机振动的倍频程修正值 ,单位为分贝(dB) ,见表 B. 4。

　　表 B.4 电机振动的倍频程修正值

　　倍频程中心频率/Hz

　　63

　　125

　　250

　　500

　　1 000

　　2 000

　　4 000

　　8 000

　　修正值/dB

　　11

　　14

　　15

　　16

　　17

　　18

　　18

　　18

　　B.3.2 电机的辐射声功率级(Lw )(参考声功率为 1× 10- 12 W)可按公式(B. 6)估算 。

　　Lw = 13lgPe +15lgne + 6. 6+Cw …………………………( B. 6 )

　　式中 :

　　Pe — 电机的额定功率 ,单位为千瓦(kW) ;

　　ne — 电机的额定转速 ,单位为转每分(r/min) ;

　　Cw — 电机空气噪声的倍频程修正值 ,单位为分贝(dB) ,见表 B. 5。

　　表 B.5 电机空气噪声的倍频程修正值

　　倍频程中心频率/Hz

　　63

　　125

　　250

　　500

　　1 000

　　2 000

　　4 000

　　8 000

　　交流电机的修正值/dB

　　6

　　10

　　14

　　15

　　15

　　14

　　8

　　1

　　直流电机的修正值/dB

　　0

　　5

　　10

　　15

　　15

　　14

　　8

　　1

　　B.4 泵的振动噪声估算

　　B.4. 1 非往复式泵的加速度级(La)(参考加速度 1× 10- 6 m/s2 )可按公式(B. 7)估算 。

　　17

　　GB/T 43945—2024

　　La = 10lgPe + 81+Ca ( B. 7 )

　　式中 :

　　Pe — 驱动泵的机械设备的额定功率 ,单位为千瓦(kW) ;

　　Ca — 非往复式泵振动的倍频程修正值 ,单位为分贝(dB) ,见表 B. 6。

　　表 B.6 非往复式泵振动的倍频程修正值

　　倍频程中心频率/Hz

　　63

　　125

　　250

　　500

　　1 000

　　2 000

　　4 000

　　8 000

　　离心泵的修正值/dB

　　8

　　21

　　19

　　23

　　24

　　20

　　24

　　23

　　齿轮泵的修正值/dB

　　21

　　34

　　32

　　37

　　38

　　34

　　44

　　45

　　B.4.2 往复式活塞泵的加速度级(La)(参考加速度为 1× 10- 6 m/s2 )可按公式(B. 8)估算 。

　　La = 10lgPe +30lgCa … … … … … … … … … …

　　式中 :

　　Pe — 驱动泵的机械设备的额定功率 ,单位为千瓦(kW) ;

　　Pp — 泵组的额定压力 ,单位为帕(Pa) ;

　　Ca — 往复式活塞泵振动的倍频程修正值 ,单位为分贝(dB) ,见表 B. 7。

　　表 B.7 往复式活塞泵振动的倍频程修正值

　　倍频程中心频率/Hz

　　63

　　125

　　250

　　500

　　1 000

　　2 000

　　4 000

　　8 000

　　修正值/dB

　　7

　　10

　　9

　　7

　　10

　　7

　　4

　　7

　　B.4.3 非往复式泵的辐射声功率级(Lw )(参考声功率为 1× 10- 12 W)可按公式(B. 9)估算 。

　　Lw = 10lgPe +15lgne + 16+Cw …………………………( B. 9 )

　　式中 :

　　Pe — 驱动泵的机械设备的额定功率 ,单位为千瓦(kW) ;

　　ne — 泵的额定转速 ,单位为转每分(r/min) ;

　　Cw — 非往复式泵空气噪声的倍频程修正值 ,单位为分贝(dB) ,见表 B. 8。

　　表 B. 8 非往复式泵空气噪声的倍频程修正值

　　倍频程中心频率/Hz

　　63

　　125

　　250

　　500

　　1 000

　　2 000

　　4 000

　　8 000

　　离心泵的修正值/dB

　　25

　　26

　　26

　　27

　　29

　　26

　　23

　　18

　　齿轮泵的修正值/dB

　　35

　　36

　　36

　　37

　　39

　　36

　　33

　　28

　　B.4.4 往复式活塞泵的辐射声功率级(Lw )(参考声功率为 1× 10- 12 W)可按公式(B. 10)估算 。

　　Lw = 30lgCw … … … … … … … … … …

　　式中 :

　　Pp — 泵组的额定压力 ,单位为帕(Pa) ;

　　Cw — 往复式活塞泵空气噪声的倍频程修正值 ,单位为分贝(dB) ,见表 B. 9。

　　18

　　GB/T 43945—2024

　　表 B.9 往复式活塞泵空气噪声的倍频程修正值

　　倍频程中心频率/Hz

　　63

　　125

　　250

　　500

　　1 000

　　2 000

　　4 000

　　8 000

　　修正值/dB

　　11

　　15

　　21

　　29

　　25

　　22

　　15

　　9

　　B.5 空压机的振动噪声估算

　　B.5. 1 空压机的加速度级(La)(参考加速度为 1× 10- 6 m/s2 )可按公式(B. 11)估算 。

　　La = 10lgPe + 102+Ca …………………………( B. 11 )

　　式中 :

　　Pe — 空压机的额定功率 ,单位为千瓦(kW) ;

　　Ca — 空压机振动的倍频程修正值 ,单位为分贝(dB) ,见表 B. 10。

　　表 B. 10 空压机振动的倍频程修正值

　　倍频程中心频率/Hz

　　63

　　125

　　250

　　500

　　1 000

　　2 000

　　4 000

　　8 000

　　修正值/dB

　　7

　　10

　　9

　　7

　　10

　　7

　　4

　　7

　　B.5.2 空压机的辐射声功率级(Lw )(参考声功率为 1× 10- 12 W)经验值参考表 B. 11。

　　表 B. 11 空压机的辐射声功率级

　　倍频程中心频率/Hz

　　63

　　125

　　250

　　500

　　1 000

　　2 000

　　4 000

　　8 000

　　7. 5 kW 以下的辐射声功率级/dB

　　95

　　98

　　102

　　102

　　93

　　92

　　85

　　82

　　7. 5 kW~ 75 kW 的辐射声功率级/dB

　　100

　　102

　　107

　　107

　　98

　　97

　　90

　　87

　　75 kW 以上的辐射声功率级/dB

　　105

　　108

　　112

　　112

　　108

　　102

　　95

　　92

　　B.6 通风机的噪声估算

　　通风机的辐射声功率级(Lw )(参考声功率为 1× 10- 12 W)可按公式(B. 12)估算 。

　　Lw = 10lgQ+20lgTp - 32+Cw …………………………( B. 12 )

　　式中 :

　　Q — 通风机的流速 ,单位为立方米每分(m3/min) ;

　　Tp— 通风机的压力 ,单位为帕(Pa) ;

　　Cw— 通风机空气噪声的倍频程修正值 ,单位为分贝(dB) ,见表 B. 12。

　　表 B. 12 通风机空气噪声的倍频程修正值

　　倍频程中心频率/Hz

　　63

　　125

　　250

　　500

　　1 000

　　2 000

　　4 000

　　8 000

　　离心式通风机的修正值/dB

　　39

　　38

　　36

　　30

　　27

　　24

　　19

　　15

　　轴流式通风机的修正值/dB

　　46

　　47

　　48

　　48

　　48

　　46

　　42

　　41

　　19

　　GB/T 43945—2024

　　参 考 文 献

　　[1] 姚德源 ,王其政 . 统计能量分析原理及其应用[M] . 北京 :北京理工大学出版社 ,1995.

　　[2] 阿 · 斯 · 尼基福罗夫,船舶结构声学设计[M] . 谢信 ,王轲等译 . 北京 : 国防工业出版社 ,1998.

　　[3] L. Cremer,M. Heckl,B. A. T.Petersson.Structure-BorneSound[M] .Berlin:Springer-Verlag,2005.

　　[4] Lyon R. H. , Dejong R. G. Theory and Application of Statistical Energy Analysis[M] . New York:Butterworth-Heinemann,1995.

　　[5] SNAME. Design Guide for Shipboard Airborne Noise Control[M] . New York:Wiley,2001.

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