Статистика кавитации гребных винтов морских судов и подводного шума (2026): более 45 показателей уровней источников, акустического следа контейнеровозов и малошумной модернизации корпусов

Коммерческие контейнеровозы генерируют широкополосный уровень излучаемого подводного шума в источнике от 188 до 198 dB re 1 uPa на 1 м после начала концевой вихревой кавитации лопастей винта на скорости выше 11–14 узлов, что приводит к росту низкочастотного фонового шума океана на 3,2 дБ за десятилетие.

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 эксплуатацииШирокополосный 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 дБ176 - 184 дБ10,5 - 12,2 узлаNOAA Ocean Acoustics / IMO MEPC
Нефтеналивной танкер Aframax / Suezmax (14–15,5 узла)184 - 191 дБ170 - 177 дБ9,8 - 11,5 узлаMarine Pollution Bulletin
Балкер (Capesize / Panamax, 13–14,5 узла)182 - 189 дБ168 - 175 дБ9,5 - 11,2 узлаNOAA Ocean Acoustics Program
Портовый буксир при большой тяге на гаке / эскорте (10–12 узлов)185 - 193 дБ166 - 174 дБ7,5 - 9,0 узлаPort of Vancouver ECHO / DNV
Круизный лайнер с дизель-электрической винторулевой колонкой (18–20 узлов)174 - 182 дБ158 - 166 дБ13,0 - 15,2 узлаDNV SILENT Class Dataset
Научно-исследовательское рыбопромысловое судно (сертификат DNV SILENT-R, 11 узлов)142 - 151 дБ128 - 136 дБ>15,5 узлаICES 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 звукаДоминирующая полоса частотДоля в общей акустической мощности выше CISТипичный прирост уровня звука при возникновенииИсточник
Возникновение вихревой кавитации на концах лопастей80 Гц - 1 000 Гц35% - 45%от +6,5 до +10,2 дБMarine Pollution Bulletin
Схлопывание пленочной и облачной кавитации на засасывающей стороне40 Гц - 20 000 Гц45% - 55%от +10,0 до +16,0 дБIMO MEPC / ISO 17208-1 Trials
Вихревая кавитация ступицы гребного винта50 Гц - 350 Гц5% - 12%от +3,0 до +5,8 дБDNV Maritime Acoustic Studies
Тональные гармоники частоты прохождения лопастей (BPF, 1–4 порядок)7 Гц - 45 Гц4% - 8%от +4,0 до +8,0 дБ выше широкополосного фонаNOAA Ocean Acoustics Program
Корпусная вибрация главного дизеля и редуктора10 Гц - 120 Гц65% - 80% (только ниже CIS)Доминирует ниже 10 узловDNV / Bureau Veritas NR 614
Шероховатость от известкового биообрастания корпуса и винта100 Гц - 10 000 ГцДобавляет штраф от +3,5 до +7,8 дБСнижает CIS на 1,5 - 2,4 узлаMarine 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 скоростиПрофиль снижения скоростиМедианное снижение широкополосного URN (dB re 1 uPa)Снижение акустической мощности (%)Источник
Замедление контейнеровоза (с 20,5 до 11,0 узла)-46% транзитной скоростиот -9,2 до -11,4 дБснижение на 88% - 93%Port of Vancouver ECHO / IMO
Умеренное замедление контейнеровоза (с 20,5 до 14,5 узла)-29% транзитной скоростиот -4,8 до -6,4 дБснижение на 67% - 77%NOAA / Santa Barbara Channel
Замедление балкера и танкера (с 14,5 до 11,0 узла)-24% транзитной скоростиот -5,8 до -7,6 дБснижение на 74% - 83%Port of Vancouver ECHO Program
Снижение скорости круизного судна (с 19,0 до 12,0 узла)-37% транзитной скоростиот -4,5 до -6,9 дБснижение на 65% - 80%Marine Pollution Bulletin
Замедление судна с ВРШ (CPP) на нерасчетном шагеСнижение скорости при постоянных оборотахштраф от +2,5 до +4,8 дБУсиливает кавитацию нагнетающей стороныDNV SILENT Operational Advisory
Регулярная очистка корпуса и полировка лопастей винтаКаждые 6–12 месяцеввосстановление от -3,5 до -5,5 дБУстраняет кавитацию, вызванную обрастаниемIMO 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 модернизацииЦелевой акустический механизмИзмеренное ослабление URN (dB re 1 uPa)Сопутствующая экономия топливаИсточник
Замена на малошумный винт с большой саблевидностью / загнутыми концами лопастейПодавление концевой и пленочной кавитации6,0 - 10,5 дБэкономия топлива от +2,0% до +4,5%DNV / IMO MEPC Case Studies
Установка ребер обтекателя ступицы винта (PBCF)Устранение вихревой кавитации ступицы3,2 - 5,4 дБ (50–500 Гц)экономия топлива от +2,5% до +4,0%IMO MEPC.1/Circ.906
Предзакручивающий статор и выравнивающая поток насадкаГомогенизация кормового попутного потока3,5 - 6,5 дБэкономия топлива от +3,0% до +5,5%Marine Pollution Bulletin
Система воздушной смазки корпуса микропузырьками (ALS)Маскировка акустического импеданса под днищем5,0 - 11,0 дБ (>200 Гц)чистая экономия топлива от +4,0% до +7,5%IMO MEPC / Classification Trials
Двухкаскадная виброизоляция вспомогательных дизель-генераторовДискретные тональные линии корпусной вибрации12,0 - 18,5 дБ (на дискретных тонах)Нет (структурная изоляция)DNV SILENT-E Engineering Guide
Гибкие лопасти гребного винта из углепластикового композитаПассивная гидроупругая адаптация шага4,5 - 7,8 дБэкономия 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 акустикиИзмеренное значение / диапазон воздействияЗатронутая полоса частотГеографический / видовой ориентирИсточник
Десятилетний рост низкочастотного фонового шума океана (1960–2020 гг.)+3,2 дБ за десятилетие10 Гц - 100 ГцСеверная Пацифика и Северная АтлантикаNOAA Ocean Acoustics Program
Превышение фонового шума в проливах с высокой плотностью судоходстваот +18 до +28 дБ выше естественного фона20 Гц - 500 ГцЛа-Манш, Сингапурский проливMarine Pollution Bulletin
Сжатие пространства общения синих китов и финвалов (<5 км)сокращение активной зоны на 64% - 88%15 Гц - 100 ГцКалифорнийское течение / залив Св. ЛаврентияNOAA Fisheries Acoustic Program
Потеря дальности эхолокационной охоты косаток (Orca)сокращение дальности на 35% - 62%500 Гц - 15 000 ГцМоре Селиш / пролив ХароPort of Vancouver ECHO / NOAA
Предел DNV SILENT-E на частоте 100 Гц (нормальный транзитный ход)<= 165 dB re 1 uPa на 1 мТретьоктавная полоса 100 ГцГлобальная сертификация малошумных судовDNV Rules for Classification
Доля мирового торгового флота с малошумным знаком класса URN2,4% действующих морских судовШирокая полоса (10 Гц - 25 кГц)Мировой флот с регистрацией IMOClassification Society Registry 2026

Источник: NOAA Fisheries Marine Mammal Acoustic Masking Studies


Резюме: кавитация гребных винтов морских судов и подводный шум в цифрах

ПоказательЗначениеИсточник
Уровень источника сверхкрупного контейнеровоза (20–22 узла)191 - 198 dB re 1 uPa на 1 мNOAA Ocean Acoustics / IMO MEPC
Уровень источника нефтеналивного танкера и балкера (13–15,5 узла)182 - 191 dB re 1 uPa на 1 мMarine Pollution Bulletin
Доля кавитации винта в общем URN судна на эксплуатационной скорости80% - 90%IMO MEPC
Типичная скорость начала кавитации (CIS) торгового судна9,5 - 13,8 узлаDNV Fleet Data
Скачок широкополосного шума при превышении CIS на 2 узлаот +10 до +16 дБMarine 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 саблевидностью6,0 - 10,5 dB re 1 uPaDNV / 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 статора3,5 - 6,5 дБMarine Pollution Bulletin
Ослабление URN системой воздушной смазки корпуса (>200 Гц)5,0 - 11,0 дБIMO MEPC / Class Trials
Акустический штраф от биообрастания корпуса и гребного винтаот +3,5 до +7,8 дБMarine Pollution Bulletin
Штраф от работы винта регулируемого шага на нерасчетном шагеот +2,5 до +4,8 дБDNV 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 проливахот +18 до +28 дБ выше фонаMarine Pollution Bulletin
Потеря пространства общения усатых китов в радиусе 5 км от судна64% - 88%NOAA Fisheries
Сокращение дальности эхолокационной охоты косаток35% - 62%Port of Vancouver ECHO / NOAA
Максимальный уровень источника DNV SILENT-E на частоте 100 Гц165 dB re 1 uPa на 1 мDNV 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:

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.

Попробуй VoxBooster — 3 дня бесплатно.

Клонирование голоса в реальном времени, саундборд и эффекты — везде, где ты говоришь.

  • Без карты
  • ~30 мс задержки
  • Discord · Teams · OBS
Попробовать 3 дня бесплатно