Коммерческие контейнеровозы генерируют широкополосные монопольные уровни источника излучаемого подводного шума (URN) от 188 до 198 dB re 1 uPa на 1 м, как только выше скорости 11–14 узлов возникает концевая вихревая и пленочная кавитация лопастей гребного винта. В мировом торговом флоте акустическая энергия от схлопывающихся паровых каверн на вращающихся лопастях винта составляет от 80% до 90% общей излучаемой судном звуковой мощности на эксплуатационной скорости, тогда как портовые программы замедления хода, снижающие транзитную скорость до 11 узлов, уменьшают широкополосные уровни подводного шума в источнике на 5,8–11,4 дБ (снижение акустической мощности на 74–93%). Приведенные ниже данные получены от Международной морской организации (IMO MEPC.1/Circ.906), программы NOAA Ocean Acoustics Program, наборов данных классификационного знака DNV SILENT и исследований гидрофонных антенн в журнале Marine Pollution Bulletin.
TL;DR
- Широкополосный уровень источника контейнеровоза (18–22 узла): от 188 до 198 dB re 1 uPa на 1 м (NOAA Ocean Acoustics Program)
- Доля кавитации гребного винта в общей излучаемой акустической мощности судна на эксплуатационной скорости: от 80% до 90% (IMO MEPC)
- Типичная скорость начала кавитации (CIS) торгового судна: от 9,5 до 13,8 узла (DNV Classification Fleet Data)
- Акустический скачок при превышении порога кавитации на 2 узла: от +10 до +16 дБ в широкой полосе (Marine Pollution Bulletin)
- Снижение шума при замедлении хода (с 19 до 11 узлов): снижение на 5,8–11,4 dB re 1 uPa (Port of Vancouver ECHO / IMO MEPC)
- Исторический рост низкочастотного шума океана (10–100 Гц, основные морские пути): +3,2 дБ за десятилетие (NOAA Ocean Acoustics Program)
- Затухание при установке ребер обтекателя ступицы винта (PBCF) и выравнивающих насадок: от 3,2 до 6,5 дБ в полосах 50–500 Гц (IMO MEPC / Ship Energy Efficiency Trials)
- Снижение шума при редизайне малошумных винтов с большой саблевидностью, Kappel или CLT: от 6,0 до 10,5 dB re 1 uPa на 1 м (DNV SILENT Notation Dataset)
- Акустический штраф из-за биообрастания корпуса и шероховатости винта: повышение URN на +3,5…+7,8 дБ при постоянной скорости (Marine Pollution Bulletin)
- Сжатие коммуникационного пространства усатых китов в радиусе 5 км от кавитирующего судна: сокращение на 64–88% (NOAA Fisheries / Marine Acoustics)
- Ослабление высокочастотного URN (>200 Гц) системой воздушной смазки корпуса: снижение на 5,0–11,0 дБ (IMO MEPC.1/Circ.906)
- Доля мирового коммерческого флота, сертифицированная по малошумным знакам класса URN (2025–2026 гг.): 2,4% действующих морских судов (DNV / Classification Society Registry)
1. Уровни источников излучаемого подводного шума по классам судов
На нормальных крейсерских скоростях излучаемый подводный шум определяется водоизмещением судна, однородностью набегающего попутного потока и окружной скоростью концов лопастей винта (обычно от 28 до 38 м/с на крупных одновинтовых торговых судах). Гидрофонные антенны, откалиброванные по стандарту ISO 17208-1, показывают, что сверхкрупные контейнеровозы и танкеры для перевозки сырой нефти создают самые высокие низкочастотные монопольные уровни источников в мировом флоте. В то время как воздушный шум в портах отслеживается в статистике шума портовых терминальных кранов и вспомогательных двигателей судов, подводные гидрофонные профили демонстрируют, что один контейнеровоз, идущий со скоростью 21 узел, излучает больше подводной акустической мощности в диапазоне от 20 до 200 Гц, чем 15 прибрежных буксиров вместе взятых.
| Класс судна и режим эксплуатации | Широкополосный монопольный уровень источника (dB re 1 uPa на 1 м) | Пиковый спектральный уровень 20–100 Гц (dB re 1 uPa2/Hz на 1 м) | Типичная скорость начала кавитации (узлы) | Источник |
|---|---|---|---|---|
| Сверхкрупный контейнеровоз (>14 000 TEU, 20–22 узла) | 191 - 198 дБ | 176 - 184 дБ | 10,5 - 12,2 узла | NOAA Ocean Acoustics / IMO MEPC |
| Нефтеналивной танкер Aframax / Suezmax (14–15,5 узла) | 184 - 191 дБ | 170 - 177 дБ | 9,8 - 11,5 узла | Marine Pollution Bulletin |
| Балкер (Capesize / Panamax, 13–14,5 узла) | 182 - 189 дБ | 168 - 175 дБ | 9,5 - 11,2 узла | NOAA Ocean Acoustics Program |
| Портовый буксир при большой тяге на гаке / эскорте (10–12 узлов) | 185 - 193 дБ | 166 - 174 дБ | 7,5 - 9,0 узла | Port of Vancouver ECHO / DNV |
| Круизный лайнер с дизель-электрической винторулевой колонкой (18–20 узлов) | 174 - 182 дБ | 158 - 166 дБ | 13,0 - 15,2 узла | DNV SILENT Class Dataset |
| Научно-исследовательское рыбопромысловое судно (сертификат DNV SILENT-R, 11 узлов) | 142 - 151 дБ | 128 - 136 дБ | >15,5 узла | ICES No. 209 / DNV SILENT-R |
Источник: NOAA Ocean Acoustics Program и IMO MEPC Underwater Noise Guidelines
2. Физика кавитации гребного винта и вклад частотных полос
Морской подводный шум делится на три различных физических механизма: вибрация механизмов, передаваемая через корпус ниже 50 Гц, тональные гармоники частоты прохождения лопастей на 7–45 Гц и широкополосное схлопывание кавитации в диапазоне от 40 Гц до более чем 20 кГц. Когда лопасти винта проходят через зону пониженной скорости попутного потока за ахтерштевнем, локальное гидростатическое давление падает ниже давления насыщенных паров морской воды, образуя пленочные, облачные и концевые вихревые каверны, которые бурно схлопываются при возвращении лопасти в зону высокого давления. Подобно передаче структурной вибрации, проанализированной в статистике акустических перегрузок при пескоструйной обработке и сварке на судоверфях, неизолированные главные двухтактные дизельные двигатели также излучают сильные дискретные тона в водную толщу, когда суда работают ниже скорости начала кавитации.
| Механизм генерации звука | Доминирующая полоса частот | Доля в общей акустической мощности выше CIS | Типичный прирост уровня звука при возникновении | Источник |
|---|---|---|---|---|
| Возникновение вихревой кавитации на концах лопастей | 80 Гц - 1 000 Гц | 35% - 45% | от +6,5 до +10,2 дБ | Marine Pollution Bulletin |
| Схлопывание пленочной и облачной кавитации на засасывающей стороне | 40 Гц - 20 000 Гц | 45% - 55% | от +10,0 до +16,0 дБ | IMO MEPC / ISO 17208-1 Trials |
| Вихревая кавитация ступицы гребного винта | 50 Гц - 350 Гц | 5% - 12% | от +3,0 до +5,8 дБ | DNV Maritime Acoustic Studies |
| Тональные гармоники частоты прохождения лопастей (BPF, 1–4 порядок) | 7 Гц - 45 Гц | 4% - 8% | от +4,0 до +8,0 дБ выше широкополосного фона | NOAA Ocean Acoustics Program |
| Корпусная вибрация главного дизеля и редуктора | 10 Гц - 120 Гц | 65% - 80% (только ниже CIS) | Доминирует ниже 10 узлов | DNV / Bureau Veritas NR 614 |
| Шероховатость от известкового биообрастания корпуса и винта | 100 Гц - 10 000 Гц | Добавляет штраф от +3,5 до +7,8 дБ | Снижает CIS на 1,5 - 2,4 узла | Marine Pollution Bulletin |
Источник: Marine Pollution Bulletin Underwater Radiated Noise Studies
3. Программы снижения эксплуатационной скорости хода (Slow Steaming)
Поскольку объем кавитации на концах лопастей винта масштабируется примерно пропорционально пятой-шестой степени скорости вращения, эксплуатационные зоны замедления хода представляют собой самое быстрое неконструктивное вмешательство для снижения шума в прибрежных водах. Добровольные и обязательные испытания по снижению скорости судов, зафиксированные программой Port of Vancouver ECHO Program в проливе Харо и морскими заповедниками NOAA в проливе Санта-Барбара, доказывают, что замедление торговых судов до 11 узлов снижает медианный широкополосный подводный шум на 5,8–11,4 дБ в зависимости от типа судна.
| Сценарий эксплуатационного снижения скорости | Профиль снижения скорости | Медианное снижение широкополосного URN (dB re 1 uPa) | Снижение акустической мощности (%) | Источник |
|---|---|---|---|---|
| Замедление контейнеровоза (с 20,5 до 11,0 узла) | -46% транзитной скорости | от -9,2 до -11,4 дБ | снижение на 88% - 93% | Port of Vancouver ECHO / IMO |
| Умеренное замедление контейнеровоза (с 20,5 до 14,5 узла) | -29% транзитной скорости | от -4,8 до -6,4 дБ | снижение на 67% - 77% | NOAA / Santa Barbara Channel |
| Замедление балкера и танкера (с 14,5 до 11,0 узла) | -24% транзитной скорости | от -5,8 до -7,6 дБ | снижение на 74% - 83% | Port of Vancouver ECHO Program |
| Снижение скорости круизного судна (с 19,0 до 12,0 узла) | -37% транзитной скорости | от -4,5 до -6,9 дБ | снижение на 65% - 80% | Marine Pollution Bulletin |
| Замедление судна с ВРШ (CPP) на нерасчетном шаге | Снижение скорости при постоянных оборотах | штраф от +2,5 до +4,8 дБ | Усиливает кавитацию нагнетающей стороны | DNV SILENT Operational Advisory |
| Регулярная очистка корпуса и полировка лопастей винта | Каждые 6–12 месяцев | восстановление от -3,5 до -5,5 дБ | Устраняет кавитацию, вызванную обрастанием | IMO MEPC.1/Circ.906 |
Источник: IMO Revised Guidelines for the Reduction of Underwater Noise (MEPC.1/Circ.906)
4. Ослабление шума при модернизации корпуса, выравнивающих насадок и гребных винтов
В рамках требований IMO по Индексу энергоэффективности существующих судов (EEXI) и Индикатору углеродной интенсивности (CII) судовладельцы все чаще совмещают гидродинамическую топливосберегающую модернизацию со снижением подводного шума. Установка малошумных винтов с большой саблевидностью или загнутыми концами лопастей Kappel вместе с выравнивающими поток насадками повышает скорость начала кавитации на 1,8–3,5 узла и снижает излучаемый шум до 10,5 дБ, дополняя морские офшорные технологии шумоподавления, проанализированные в статистике забивки свай морских ветроэлектростанций и затухания шума с помощью пузырьковых завес.
| Инженерная технология модернизации | Целевой акустический механизм | Измеренное ослабление URN (dB re 1 uPa) | Сопутствующая экономия топлива | Источник |
|---|---|---|---|---|
| Замена на малошумный винт с большой саблевидностью / загнутыми концами лопастей | Подавление концевой и пленочной кавитации | 6,0 - 10,5 дБ | экономия топлива от +2,0% до +4,5% | DNV / IMO MEPC Case Studies |
| Установка ребер обтекателя ступицы винта (PBCF) | Устранение вихревой кавитации ступицы | 3,2 - 5,4 дБ (50–500 Гц) | экономия топлива от +2,5% до +4,0% | IMO MEPC.1/Circ.906 |
| Предзакручивающий статор и выравнивающая поток насадка | Гомогенизация кормового попутного потока | 3,5 - 6,5 дБ | экономия топлива от +3,0% до +5,5% | Marine Pollution Bulletin |
| Система воздушной смазки корпуса микропузырьками (ALS) | Маскировка акустического импеданса под днищем | 5,0 - 11,0 дБ (>200 Гц) | чистая экономия топлива от +4,0% до +7,5% | IMO MEPC / Classification Trials |
| Двухкаскадная виброизоляция вспомогательных дизель-генераторов | Дискретные тональные линии корпусной вибрации | 12,0 - 18,5 дБ (на дискретных тонах) | Нет (структурная изоляция) | DNV SILENT-E Engineering Guide |
| Гибкие лопасти гребного винта из углепластикового композита | Пассивная гидроупругая адаптация шага | 4,5 - 7,8 дБ | экономия топлива от +1,5% до +3,0% | Marine Pollution Bulletin |
Источник: DNV SILENT Class Notation and Maritime URN Database
5. Тенденции фонового звукового ландшафта океана и маскировка сигналов морских млекопитающих
Поскольку низкочастотный звук ниже 200 Гц испытывает минимальное молекулярное поглощение в морской воде (менее 0,005 дБ/км на частоте 100 Гц), кавитационный шум от глубоководных судоходных трасс распространяется на сотни километров через океанические бассейны до своего затухания. Подобно тому как наземная фауна и люди испытывают физиологический стресс от хронического шума окружающей среды согласно статистике шумового загрязнения, морские млекопитающие страдают от сильной маскировки коммуникационного пространства и повышенного уровня глюкокортикоидных гормонов стресса вдоль коридоров коммерческого судоходства.
| Экологический показатель морской акустики | Измеренное значение / диапазон воздействия | Затронутая полоса частот | Географический / видовой ориентир | Источник |
|---|---|---|---|---|
| Десятилетний рост низкочастотного фонового шума океана (1960–2020 гг.) | +3,2 дБ за десятилетие | 10 Гц - 100 Гц | Северная Пацифика и Северная Атлантика | NOAA Ocean Acoustics Program |
| Превышение фонового шума в проливах с высокой плотностью судоходства | от +18 до +28 дБ выше естественного фона | 20 Гц - 500 Гц | Ла-Манш, Сингапурский пролив | Marine Pollution Bulletin |
| Сжатие пространства общения синих китов и финвалов (<5 км) | сокращение активной зоны на 64% - 88% | 15 Гц - 100 Гц | Калифорнийское течение / залив Св. Лаврентия | NOAA Fisheries Acoustic Program |
| Потеря дальности эхолокационной охоты косаток (Orca) | сокращение дальности на 35% - 62% | 500 Гц - 15 000 Гц | Море Селиш / пролив Харо | Port of Vancouver ECHO / NOAA |
| Предел DNV SILENT-E на частоте 100 Гц (нормальный транзитный ход) | <= 165 dB re 1 uPa на 1 м | Третьоктавная полоса 100 Гц | Глобальная сертификация малошумных судов | DNV Rules for Classification |
| Доля мирового торгового флота с малошумным знаком класса URN | 2,4% действующих морских судов | Широкая полоса (10 Гц - 25 кГц) | Мировой флот с регистрацией IMO | Classification Society Registry 2026 |
Источник: NOAA Fisheries Marine Mammal Acoustic Masking Studies
Резюме: кавитация гребных винтов морских судов и подводный шум в цифрах
| Показатель | Значение | Источник |
|---|---|---|
| Уровень источника сверхкрупного контейнеровоза (20–22 узла) | 191 - 198 dB re 1 uPa на 1 м | NOAA Ocean Acoustics / IMO MEPC |
| Уровень источника нефтеналивного танкера и балкера (13–15,5 узла) | 182 - 191 dB re 1 uPa на 1 м | Marine Pollution Bulletin |
| Доля кавитации винта в общем URN судна на эксплуатационной скорости | 80% - 90% | IMO MEPC |
| Типичная скорость начала кавитации (CIS) торгового судна | 9,5 - 13,8 узла | DNV Fleet Data |
| Скачок широкополосного шума при превышении CIS на 2 узла | от +10 до +16 дБ | Marine Pollution Bulletin |
| Ослабление шума при замедлении контейнеровоза (с 20,5 до 11,0 узла) | от -9,2 до -11,4 дБ (падение мощности на 88%–93%) | Port of Vancouver ECHO |
| Ослабление шума при замедлении балкера и танкера (с 14,5 до 11,0 узла) | от -5,8 до -7,6 дБ (падение мощности на 74%–83%) | Port of Vancouver ECHO |
| Ослабление шума при замене на малошумный винт с большой саблевидностью | 6,0 - 10,5 dB re 1 uPa | DNV / IMO MEPC |
| Снижение шума от ребер обтекателя ступицы винта (PBCF) | 3,2 - 5,4 дБ (50–500 Гц) | IMO MEPC.1/Circ.906 |
| Снижение шума от выравнивающей насадки и предзакручивающего статора | 3,5 - 6,5 дБ | Marine Pollution Bulletin |
| Ослабление URN системой воздушной смазки корпуса (>200 Гц) | 5,0 - 11,0 дБ | IMO MEPC / Class Trials |
| Акустический штраф от биообрастания корпуса и гребного винта | от +3,5 до +7,8 дБ | Marine Pollution Bulletin |
| Штраф от работы винта регулируемого шага на нерасчетном шаге | от +2,5 до +4,8 дБ | DNV SILENT Advisory |
| Исторический рост низкочастотного шума океана (1960–2020 гг.) | +3,2 дБ за десятилетие (10–100 Гц) | NOAA Ocean Acoustics Program |
| Превышение фонового шума в основных судоходных проливах | от +18 до +28 дБ выше фона | Marine Pollution Bulletin |
| Потеря пространства общения усатых китов в радиусе 5 км от судна | 64% - 88% | NOAA Fisheries |
| Сокращение дальности эхолокационной охоты косаток | 35% - 62% | Port of Vancouver ECHO / NOAA |
| Максимальный уровень источника DNV SILENT-E на частоте 100 Гц | 165 dB re 1 uPa на 1 м | DNV Classification Rules |
Методология и источники
Данные, собранные в настоящем отчете, получены из рецензируемой научной литературы по морской акустике, баз данных гидрофонных антенн и международных морских нормативных руководств:
- International Maritime Organization (IMO): Revised Guidelines for the Reduction of Underwater Radiated Noise from Commercial Shipping (MEPC.1/Circ.906) — подробное описание устройств выравнивания попутного потока, проектирования винтов и сопутствующих выгод по EEXI/CII.
- NOAA Ocean Acoustics Program & NOAA Fisheries: Ocean Noise Strategy and Deep-Ocean Hydrophone Time Series и Marine Mammal Acoustic Masking Assessments.
- DNV Maritime Classification: Rules for Classification of Ships — SILENT Class Notation (Pt.6 Ch.7) и эталоны глубоководных измерений подводного шума по стандарту ISO 17208-1.
- Marine Pollution Bulletin: Multi-thousand-vessel hydrophone array measurements from the Port of Vancouver ECHO Program and European JOMOPANS/JONAS networks.
- Примечание к данным: уровни звукового давления под водой приведены относительно опорного давления 1 микропаскаль (1 uPa) на расстоянии 1 метр в соответствии со стандартом ISO 17208-1 и не могут напрямую сравниваться с воздушными децибелами (приведенными к 20 uPa) без поправки на разницу опорного давления в 26 дБ и разницу акустического импеданса между морской водой и воздухом около ~36 дБ (суммарное смещение ~62 дБ). Измерения на мелководье требуют поправок на отражение от морского дна согласно ISO 17208-2.
Последнее обновление: 19 октября 2026 г. Мы пересматриваем и обновляем эту статистику ежеквартально по мере публикации новых отчетов IMO MEPC и наборов гидрофонных данных NOAA.