GBT 44042-2024 船舶水下辐射噪声测量方法标准立项发展报告

船舶水下辐射噪声测量方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:MeasurementMethodsforUnderwaterRadiatedNoisefromShips摘要随着全球航运业的迅速发展和海洋资源开发利用的持续深入，船舶水下辐射噪声对海洋生态环境和军事安全领域的影响日益受到国际社会广泛关注。水下辐射噪声不仅干扰海洋哺乳动物的正常栖息、迁徙和繁殖行为，还对水声探测设备性能和水下作战平台的隐蔽性产生重要影响。在此背景下，国家标准GB/T44042-2024《船舶水下辐射噪声测量方法》于2024年5月28日正式发布，并将于2024年9月1日起实施。该标准隶属于声学和声学测量分类体系，是我国在船舶水下辐射噪声测量领域发布的首个国家标准，填补了该领域国家层面技术标准的空白。本标准系统规定了船舶水下辐射噪声测量的测量条件、测量仪器、测量方法、数据采集与处理流程以及测量报告编制要求，构建了从测量准备到结果输出的全流程技术规范框架。本报告全面梳理了该标准的立项背景、编制原则、主要技术内容及其创新点，深入分析了标准对船舶降噪设计、海洋环境保护和水下安防等领域的支撑作用，并对标准的实施推广和未来修订方向提出了展望。该标准的发布实施将有力推动我国船舶水下辐射噪声测量工作的规范化和标准化进程，为保护海洋声学环境、提升船舶声隐身性能提供重要的技术支撑。关键词：船舶水下辐射噪声；测量方法；国家标准；声学测量；海洋环境保护；标准化Keywords:ShipUnderwaterRadiatedNoise;MeasurementMethods;NationalStandard;AcousticMeasurement;MarineEnvironmentalProtection;Standardization1引言1.1研究背景海洋是地球表面最大的生态系统，覆盖了地球表面积的约71%。随着人类对海洋的开发利用不断深入，海洋环境中的噪声污染问题日益突出。船舶作为海洋运输和海洋开发的主要载体，其运行时产生的水下辐射噪声已成为海洋环境中最主要的人为噪声源之一。根据国际海事组织（IMO）的相关研究，过去数十年间全球海洋低频环境噪声水平以平均每年约0.5分贝的速率上升，部分繁忙航线区域的环境噪声水平已较工业革命前增加了20分贝以上。船舶水下辐射噪声的危害主要体现在以下几个方面。首先，对海洋生态环境的破坏不容忽视。海洋哺乳动物（如鲸类、海豚等）高度依赖声音进行导航、觅食和种群间通讯，持续的水下噪声会干扰其正常行为，导致栖息地退化、觅食效率降低甚至搁浅事件增加。研究表明，船舶噪声可使某些鲸类的有效通讯范围缩小85%以上。其次，船舶水下辐射噪声直接影响水声探测设备的探测性能。对于反潜作战、水下警戒和水雷战等军事应用场景而言，降低船舶水下辐射噪声是提升平台声隐身性能、保障作战效能的关键环节。此外，商用船舶的辐射噪声水平也是衡量造船工业技术水平和船舶质量的重要指标之一。在此背景下，建立科学、统一、可操作的船舶水下辐射噪声测量方法标准，对于规范测量行为、确保测量数据的准确性和可比性、推动船舶降噪技术进步、支撑相关法规和规范的实施均具有重要意义。1.2国内外标准现状在国际层面，国际标准化组织（ISO）已发布了一系列与船舶水下辐射噪声测量相关的标准。其中，ISO17208-1:2016《船舶水下辐射噪声测量方法第1部分：深水精准测量》和ISO17208-2:2019《船舶水下辐射噪声测量方法第2部分：浅水测量》是当前国际上应用最为广泛的船舶水下辐射噪声测量标准。此外，国际电工委员会（IEC）的IEC60565系列标准和水声学领域的相关标准也为水下声学测量提供了基础性技术规范。美国、欧盟等国家和地区也建立了各自的船舶水下噪声测量规程和限值要求。在国内层面，我国此前在船舶水下辐射噪声测量方面主要参照GB/T5266-2006《声学水声材料样品插入损失、回声降低的测量方法》和GJB相关军标执行，但缺少专门针对船舶整船水下辐射噪声测量的国家标准。中国船级社（CCS）在其《绿色船舶规范》中对船舶水下辐射噪声提出了指导性要求，但缺乏统一的测量方法支撑。因此，制定一部专门针对船舶水下辐射噪声测量方法的国家标准，已成为我国船舶行业和水声测量领域的迫切需要。1.3标准立项意义GB/T44042-2024《船舶水下辐射噪声测量方法》的发布，填补了我国在该领域国家标准的空白，具有以下重要意义：（1）构建统一的测量技术框架，解决不同单位、不同场次测量结果可比性差的问题，为船舶水下辐射噪声水平的评价提供科学依据；（2）为船舶设计建造单位的降噪设计提供验证手段，推动船舶低噪声设计技术的进步；（3）为海事主管部门、船舶检验机构开展船舶噪声监管提供技术支撑，有助于落实IMO关于减少船舶水下噪声的相关建议；（4）为海洋工程、水产养殖、海洋科研等领域的噪声影响评估提供标准依据。2标准编制概况2.1标准基本信息本标准标准编号为GB/T44042-2024，标准名称为《船舶水下辐射噪声测量方法》，英文名称为"Measurementmethodsforunderwaterradiatednoisefromships"。标准性质为推荐性国家标准，归口单位为全国声学标准化技术委员会（SAC/TC17）。标准发布机构为国家市场监督管理总局和国家标准化管理委员会，于2024年5月28日发布，自2024年9月1日起正式实施。标准采用中国标准分类号（CCS）A59声学和声学测量体系。2.2编制原则本标准的编制遵循以下基本原则：（1）科学性：标准技术内容以声学理论和水下声传播理论为基础，充分吸收国内外最新研究成果和工程实践经验，确保测量方法的科学性和合理性。（2）协调性：标准框架和技术指标注重与国际标准ISO17208系列相协调，同时在具体技术细节上结合我国海域环境特点和船舶工业实际情况进行适当调整。（3）可操作性：标准规定的测量方法和数据处理流程力求简明清晰，便于不同技术水平的检测机构和水声测量人员理解和执行。（4）规范性：标准编写格式和表述方式严格遵循GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的要求。2.3编制过程本标准的编制过程主要包括项目建议、立项论证、起草草案、征求意见、技术审查和报批发布等阶段。在标准起草过程中，编制组系统收集和分析了国内外相关技术标准和文献资料，组织开展了一系列海上实船比对测量试验，对不同测量布置方案和数据处理方法进行了验证和优化。标准草案经过多轮专家咨询和意见征集，充分吸收了来自科研院所、高等院校、船舶设计单位、造船企业、检测机构和海事管理部门等各方面的意见建议，最终形成报批稿。3标准主要技术内容3.1标准适用范围本标准规定了船舶水下辐射噪声测量的基本要求，适用于以水面状态航行船舶的水下辐射噪声测量，涵盖测量条件、测量系统、测量方法、数据采集与处理、测量不确定度分析及测量报告编制等技术内容。标准适用于长度大于等于20米的机动船舶，包括商用船舶、军用辅助船舶和公务船舶等。对于长度小于20米的小型船舶，可参考本标准的相关规定执行。同时，标准不适用于水下航行体（如潜艇）和固定平台的水下辐射噪声测量。3.2测量条件要求测量条件的选择直接影响测量结果的准确性和有效性。标准对测量环境条件提出了明确规定：测量水域要求具备足够的水深和水域面积，确保测量船与接收水听器之间存在充分的声传播空间。标准规定了最小水深要求，以确保主要关注的声传播频段内不因海底反射和边界效应引入显著测量误差。测量水域的水文条件（如温度、盐度、声速剖面）应在测量前后进行现场测量和记录。海况要求不超过3级，以确保环境噪声和波浪噪声不会对测量结果产生过大干扰。环境噪声限值是保证测量信噪比的关键参数。标准规定，在各分析频带内，环境噪声级应至少比被测船舶辐射噪声级低10dB，以确保测量数据的有效性。当信噪比不满足要求时，应暂停测量或采取信号处理措施进行修正。气象条件方面，标准要求测量期间风速不超过10m/s，无降水天气，以避免风生噪声和雨噪声对环境噪声水平的显著抬升。3.3测量系统要求测量系统主要由水听器、信号调理与采集设备、校准设备和辅助定位设备等组成。水听器作为接收声信号的核心传感器元件，其性能指标直接决定了测量数据的质量。标准对水听器的灵敏度、频率响应范围、动态范围和相位一致性等参数提出了明确要求。测量频率范围应覆盖10Hz~20kHz（根据船舶类型和测量目的可适当调整），水听器的自由场电压灵敏度应在测量频带内保持平坦（波动不超过±2dB）。信号调理与采集设备包括前置放大器、滤波器和A/D转换器等。标准要求数据采集系统应具有足够的动态范围和采样率，以确保信号的保真度。建议采样率不低于最高分析频率的2.5倍，A/D转换位数不低于24位。校准要求方面，测量系统在使用前和使用后均应进行校准。标准要求采用活塞发声器或互易法进行系统校准，确保测量链路灵敏度已知且稳定。校准周期和校准记录应符合标准附录的规定。3.4测量方法测量布置是决定测量结果有效性的核心技术要素。标准采用了当前国际主流的舷侧阵测量法作为基本测量方法。具体而言，水听器布设于被测船舶舷侧规定距离处，距水面深度不小于10m，水平距离为被测船舶船宽的两倍至三倍之间且不得小于20m（具体数值以标准正式文本为准，以下同）。这种布置方式兼顾了近场测量的空间分辨率和信噪比要求。测量工况规定，被测船舶应以稳定的航速沿预定测量航线直线航行，航速应覆盖船舶常用航速范围，至少包括设计航速和低速工况。每个工况下的有效测量航段长度应满足频谱分析所需的数据量要求。船舶航行时，应避免大幅转向和变速操作，以确保声场的时间平稳性。参考点测量用于监测和分析声源级随时间的变化，为数据处理提供归一化基准。3.5数据处理与结果表达数据处理是测量流程中的关键环节。标准规定，采集的时域信号应经过以下步骤处理：（1）数据筛选与预处理：剔除包含明显瞬态干扰的信号段，进行去直流和抗混叠滤波处理；（2）频谱分析：采用FFT方法进行功率谱密度估计，频率分辨率应根据分析频带设定，建议采用1/3倍频程和窄带两种分析带宽；（3）声源级换算：根据水听器测量声压级和声传播修正量（包括球面扩展损失和海水吸收损失）计算得到船舶水下辐射噪声声源级；（4）结果表达：以声源级频谱图、总声级和各频带声级表格等形式表达测量结果。测量结果的最终表达应包含：辐射噪声声源级频谱图、1/3倍频程声级表、测量条件记录、不确定度分析等内容，以确保测量数据的完整性和可追溯性。3.6测量不确定度测量不确定度分析是保障测量数据质量的重要环节。标准引入了测量不确定度的系统分析方法，要求测量报告中对以下不确定度来源进行分析和量化：（1）测量仪器引入的不确定度，包括水听器灵敏度校准误差、采集系统幅值误差等；（2）测量环境引入的不确定度，包括声传播修正误差、环境噪声影响等；（3）测量布置引入的不确定度，包括水听器定位误差、船舶航迹偏差等；（4）数据处理引入的不确定度，包括频谱分析的随机误差和系统误差。标准要求扩展不确定度（k=2）应在测量报告中明确给出，当不确定度超过规定限值时，应对测量结果的可信度进行说明。4标准主要参与单位4.1中国船舶科学研究中心中国船舶科学研究中心（ChinaShipScientificResearchCenter，简称CSSRC）是本标准的主要起草单位。该中心成立于1951年，坐落于江苏省无锡市，是中国船舶工业领域历史最悠久、规模最庞大的综合性船舶科学研究机构之一。中国船舶科学研究中心作为国家级船舶总体性能研究单位，在船舶水动力学、结构力学、声学和水下噪声控制等领域拥有深厚的技术积淀和丰富的研究经验。中心建有多个大型实验设施，包括拖曳水池、空泡水筒和水下噪声实验室等，具备从模型试验到实船测量的全链条试验研究能力。在水下辐射噪声测量方面，中心长期以来承担了多项国家重大科研项目和国防预研课题，积累了大量实测数据和工程经验。该中心拥有一支高水平的科研团队，涵盖水声学、船舶工程、信号处理、精密仪器等多个学科方向。中心配备有专业的水下声学测量系统和数据处理平台，自主研发了多套船舶水下辐射噪声测量装备和数据分析软件。多年来，中心积极参与国际水下噪声测量技术交流与合作，跟踪研究ISO17208等国际标准的发展动态，为国内相关标准体系的建设提供了重要的技术储备和人才支撑。在本标准的编制过程中，中国船舶科学研究中心作为核心起草单位，牵头组织了标准框架的总体设计、关键技术指标的论证和确定、实船验证试验的方案设计和数据分析等工作。中心整合了内部在水声测量、信号处理、船舶工程等方面专业力量，为标准的科学性、先进性和可操作性提供了有力的技术保障。4.2其他主要参与单位本标准编制过程中还得到了以下单位的大力支持和积极参与（依据贡献程度排序）：中国舰船研究设计中心：在测量方案的可行性论证和舰船舱段噪声控制方面提供了技术咨询和工程数据支持，特别是在大型水面船舶的实船测量方案设计方面发挥了重要作用。哈尔滨工程大学水声工程学院：依托其在海洋声学和水声信号处理领域的深厚研究底蕴，在测量方法理论分析、数据处理算法优化和不确定度评估方面提出了多项关键技术建议。中国科学院声学研究所：在测量系统的技术要求制定、水听器性能指标论证和水声计量溯源体系建设方面提供了系统的专业意见。中国船级社（CCS）：作为船舶检验和认证机构，在标准与船舶规范体系的衔接、测量报告格式标准化以及标准的行业推广应用方面提供了重要的实践指导。大连船舶重工集团有限公司：在实船试验的船务协调、试验工况设计和船舶技术参数提供等方面给予了充分保障，为标准验证提供了宝贵的工程实践平台。5标准实施意义与展望5.1实施意义GB/T44042-2024《船舶水下辐射噪声测量方法》的实施将在多个层面产生深远影响：推动船舶降噪技术进步：标准的实施为船舶设计建造单位提供了统一的测量验证手段，使得不同设计方案之间的降噪效果可以进行科学、定量的比较。这将激励造船企业加大在低噪声螺旋桨设计、减振降噪材料和浮筏隔振技术等方面的研发投入，推动我国船舶绿色制造水平整体提升。支撑IMO相关要求落地：国际海事组织（IMO）于2014年发布了减少商用船舶水下辐射噪声影响的指南（MEPC.1/Circ.833），鼓励各国采取措施降低商船水下噪声。本标准的实施为我国落实IMO相关建议提供了技术依据和操作工具。促进海洋生态保护：统一的测量方法有助于建立我国船舶水下辐射噪声数据库，为海洋环境噪声评估和声生态保护措施的制定提供科学数据支持。服务国防安全需求：对于军用舰船和涉密船舶，标准提供的测量方法可作为声隐身性能评估的基础手段，服务于国防装备建设。5.2未来展望展望未来，船舶水下辐射噪声测量标准体系将向以下方向发展和完善：一是，随着水下辐射噪声测量技术的不断进步，特别是矢量水听器、分布式声传感器网络和人工智能数据处理技术在船舶噪声测量领域的应用日趋成熟，后续标准修订中可引入更多先进测量手段和分析方法，进一步提升测量效率和精度。二是，围绕标准实施需要，应加快建立船舶水下辐射噪声数据库和测量实验室认可体系，推动建设若干符合标准要求的水下辐射噪声测量场，为我国船舶噪声测量提供公共技术服务平台。三是，结合国际标准化工作的发展趋势，建议在标准实施一定周期后，适时启动标准的修订评估工作，积累实船测量数据，为标准技术指标的优化和完善提供数据支撑。四是，推动标准的国际互认和双边多边合作，在国际标准化组织（ISO）框架下积极参与船舶水下辐射噪声测量国际标准的制修订工作，提升我国在该领域的话语权和影响力。6结论GB/T44042-2024《船舶水下辐射噪声测量方法》是我国在船舶水下辐射噪声测量领域的首项国家标准，具有开创性和里程碑式的意义。该标准在充分借鉴国际先进标准和国内外最新研究成果的基础上，结合我国实际情况，系统规定了船舶水下辐射噪声测量的条件要求、仪器配置、测量方法、数据处理流程和结果表达方式，构建了一套科学、完整、可操作的技术规范体系。标准的发布实施将有效解决我国船舶水下辐射噪声测量工作长期以来缺乏统一技术依据的问题，为船舶降噪设计验证、海洋环境噪声评估、水声目标特性测量和水下安防等工作提供重要的标准化技术支撑。标准对提升我国船舶工业技术水平、保护海洋声学环境、支撑国防安全建设具有重要的推动作用。未来，应积极推动标准的宣贯培训和工程应用，加强配套技术基础设施建设和专