空气润滑技术：消除水下辐射噪声的神奇气泡

2024年04月09日 11时 航运界

航运界网消息，近日空气润滑技术先驱Silverstream Technologies的首席流体动力学家Arno Dubois博士表示，如何减少水下辐射噪声（URN）正在受到越来越多的关注，一种能够有效减少URN的新工具也已经出现。

 

 

在最近举行的海洋环境保护委员会（MEPC 80）会议上，国际海事组织（IMO）通过了有关减少商业航运中URN的重要指导方针，以消减对各种海洋生物关键生命功能的有害影响。例如，鲸鱼、海豚、海豹和数以百万计的其他水下物种依靠声音进行交流、巡航和捕食，而来自船只的URN会干扰这些活动。

 

该指南已于2023年8月1日生效，包括最新的技术知识和国际测量标准参考、建议以及船级社规则，例如BIMCO规则。指南还提供了范本模板，以协助船东制订URN管理计划。

 

 

空气润滑技术可以成为URN管理和减少计划的有效组成部分。这是Silverstream Technologies根据最近一份题为《船舶船体空气润滑：关于空化、水下辐射噪声和推进》的白皮书得出的结论。英国皇家工程院院士、伦敦大学海洋工程学教授约翰·卡尔顿教授主持了这项研究，分析了气泡如何减少水下噪音的辐射。

 

关于气泡对声音的影响，卡尔顿教授说：“实验和计算的结合表明，当引入气泡时，衰减系数（以dB/m计）将减少两倍。这是因为气泡与周围水之间的特性阻抗差异很大，使得气泡成为声能的有效反射器。因此，只有相对较少的声音会穿透气泡幕，这也是为什么气泡能够有效地掩盖噪声源。”

 

船舶空气润滑系统主要作用于船外壳，卡尔顿教授补充道：“例如，由空气润滑系统产生的空气，以气泡混合物的形式存在于船体周围，将大大减弱船舶向海洋环境传播的噪音。”

 

 

当检查螺旋桨周围气泡的存在时，卡尔顿教授得出结论：“空气润滑系统产生的气泡流入到螺旋桨浆盘，不仅不会对螺旋桨性能产生负面影响，反而会减弱螺旋桨汽蚀所发出的辐射压力谱的高次谐波。”

 

根据白皮书的研究结果，我们认为Silverstream系统可以减少船体和螺旋桨的URN排放。从船体来看，覆盖底部的气泡毯可以降低这一区域发出的噪音。而通过空气润滑系统引入空气产生的压力脉冲所带来的缓冲作用，则可以显著降低螺旋桨产生的噪音水平。

 

白皮书的研究结果也与海上和国防工业的研究结果一致。正如卡尔顿教授所概述的，“气泡系统可用于海上工程，例如打桩作业，以限制噪音在水下海洋环境中的传播。同样在军用船舰上也可应用，空气在船体周围形成气泡屏，将减少机械噪音向周围水域的传播。”

 

我们相信，空气润滑系统已经利用流体动力学降低了船舶能耗并减少了碳排放，今天同样能够实现减少船舶URN的效益。通过释放空气毯来减少船体和水之间的摩擦阻力，Silverstream系统可平均减少5-10%的净燃料消耗和温室气体排放。

 

经过验证的技术适用于整个航运业，且在所有海况下都是有效的。同时，Silverstream一直在与游轮船东和运营商合作，研究针对URN的潜在积极影响。这是因为气泡不仅可以抑制水下辐射的噪音，还可以抑制船上的噪音，从而增强游轮乘客的体验，并提升船员的健康水平。

 

正如国际海事组织新指南所概述的那样，减少URN以保护海洋生物正在成为监管机构和船级社的优先事项。随着新的学术研究论证了气泡对URN的抑制作用，以及现有的温室气体减排需求，空气润滑已成为海事行业考虑环境保护时的多用途工具。

 

Silverstream的首席执行官Noah Silberschmidt在联合国谈论URN

如需要下载完整的URN白皮书，敬请访问Silverstream网站的学术资源栏目。