Основните направления на защитата от шум

За да намалите акустичното замърсяване на околната среда, използвайте:

замяна на шумни източници и технологии с нискошумящи;
промяна в посоката на излъчване на шум от източника;
намаляване на шума по пътя на разпространение от източника до защитеното от шум място;
набор от средства за защита от шум в шумна единица, превозно средство;
архитектурни и планови мерки в жилищното строителство;
подобряване на качеството на възприемания звук;
нови акустични технологии.

Замяната на шумни източници с нискошумние може би най-драстичната мярка за борба с шума. Например, замяната на двигател с вътрешно горене с електрически значително намалява външния шум от автомобили, строителни машини и т.н. Електрическият автомобил е с почти 15 dBA по-малко шумен от автомобил с дизелов двигател. Примери за успешно използване на нискошумна технология:

o забиване на пилоти чрез пробиване позволява намаляване на шума в сравнение с вибрационно или ударно забиване с 30…40 dBA;

o шумът, когато колелото се търкаля по релсите, може да бъде намален с 8…10 dBA чрез намаляване на вълнообразното износване на релсите чрез шлифоването им.

В общия случай затихването на шума в източника се осигурява чрез намаляване на силовия ефект в източника или звукоизлъчващата способност на елементите на източника на шум. В първия случай въртящите се части се балансират, времето за сблъсък на частите се увеличава, пролуките в ставите и ставите се намаляват, както и скоростта на въртене, аеродинамичните и хидравличните потоци се линеаризират и скоростта се намалява. Във втория, вибриращата повърхност, която излъчва звук, се амортизира, площта на излъчване на звука се намалява, синфазните трептения на излъчващата повърхност се нарушават и коефициентът на загуба на материалите, от които са направени, се увеличава.подробности за източника на шум.

Намаляването на шума в околната среда чрез промяна на посоката на излъчванесе основава на факта, че някои източници на шум (главно с аеродинамичен произход) излъчват шум неравномерно в околното пространство. Индексът на насоченост, например, за струен поток може да достигне 10 ... 15 dB, следователно, когато струйният разрез е насочен в посока, обратна на защитения обект, шумът в околната среда може да бъде намален с тази стойност. Малко по-малък ефект (до 5 dB) може да се постигне чрез насочване например на срез на тръба за изпускане на въздух или отвор на шахта за всмукване на въздух в посока, обратна на жилищната зона.

Занамаляване на шума по пътя на разпространениесе използват два принципа: защита чрез разстояние, което осигурява затихването на звука в пространството, и инсталирането на структури в пътя на разпространение, които осигуряват отразяване на звука. По-специално, удвояването на разстоянието от точков източник на звук, например от 100 на 200 m или от 500 на 1000 m, намалява шума с 6 dBA. Ако източникът на шум е удължен, линеен (например движещ се влак), тогава на разстояния, сравними с неговата дължина, се прилага законът за намаляване на шума с 3 dBA, когато разстоянието се удвои. Няма забележимо затихване на звука в близост до големи плоски източници (фиг. 6.5). При големи разстояния от източника важи първият принцип, т.е. намаление с 6 dBA.

Фигура 6.5 Зависимост на нивата на звуково налягане от разстоянието до източника:

c е дължината на линейния източник; b и a са размерите на плоския източник

Принципът на дистанционна защита се осъществява чрез създаване на санитарна затворена санитарно-охранителна зона между източника на шум (железопътна линия или магистрала, вентилационна шахта, строителна площадка и др.) и жилищните зони. INНа практика SPZ достига 50-100 m, което често очевидно не е достатъчно, за да намали шума в жилищните райони до нормата.

По този начин шумът от интензивен многолентов автомобилен трафик през деня достига 80-85 dBA при стандартно разстояние от 7,5 м. Автомобилният трафик (ATP) е линеен източник на звук, така че неговото затихване е 3 dBA при удвояване на разстоянието. Лесно е да се изчисли, че на разстояние от 100 m (при липса на зелени площи и структури по пътя на разпространение) шумът на ATP намалява до приблизително 70-75 dBA при скорост от 55 dBA, т.е. необходимото допълнително намаляване на шума е 15-20 dBA.

Основната структура, която намалява шума по пътя от източника до защитения обект (жилищна зона), са акустичните екрани (AE) или други структури, които могат да дадат екраниращ ефект, например къщи, стени, ниши, зелени площи (фиг. 6.6).

Принципът на действие на акустичния екран се основава на създаването на зона от звукова сянка зад него в резултат на частично отразяване на звука от неговата повърхност. Ефективността на AE или екраниращата структура се влошава поради закръгляването на звуковите вълни (дифракция на звуковата вълна) около препятствието между източника на звук и обекта, защитен от шум. Дифракцията се увеличава с увеличаване на дължината на звуковата вълна и намалява с увеличаване на размера на AE. Ефективността на екраниращите конструкции е приблизително (в зависимост от размера и други характеристики): AE и насип - 5 ... 15 dBA, зелени площи - 3 ... 8 dBA, изкоп - до 25 ... 30 dBA, сграда - екран - 15 ... 20 dBA.

Ориз. 6.6 Екраниращи структури за защита срещу шума по пътя на неговото разпространение:

1 – източник на шум; 2 - AE; 3 - защитена сграда; 4 - зелени площи; 5 - насип; 6 - прорез; 7 - спомагателна сграда - екран; q е ъгълът на дифракция

Конструкции за защита от шум и вибрации.Източници на излъчване на шум в околната среда са автомобили, самолети, кораби, строителни машини и инсталации, пневматични инструменти, въздухосмукателни шахти, компресори, трамваи, тролейбуси и др. Шумът възниква главно в резултат на работа или движение. За намаляване на шума от такива източници се прилага набор от мерки. Горните примери се характеризират с образуването на механичен шум (двигатели с вътрешно горене, компресори и др.), аеродинамичен (изпускане и засмукване на двигатели, струйна струя, поток около превозно средство, движещо се с висока скорост), електромагнитен (електродвигатели, генератори), удар (падане на ударната част върху купчина, търкаляне на колело по релса), хидродинамичен (хидравлични помпи, хидравлични двигатели). Действието на всички средства за защита срещу шум от тези източници може да се сведе до три основни принципа: отразяване, звукопоглъщане (вибрация) или комбинирано (таблица А.5.3 от Приложение 5).

Според принципа на действие на средствата за защита от шум и вибрации има:

§ звукоизолация, която се основава на отразяването на звукови вълни от плоска масивна удължена преграда. Основните звукоизолиращи конструкции са звукоизолиращи качулки (корпуси), прегради, кабини;

§ звукопоглъщане, което се основава на поглъщането на звукови вълни при падането им върху равна, мека, пореста или влакнеста повърхност. Основната конструкция е шумопоглъщаща облицовка в затворени помещения (стаи, капаци и др.);

§ виброизолация, която се основава на отразяването на вибрациите в устройства, наречени виброизолатори. Конструкции на виброизолатори - гумени, гумено-метални, пружинни, пневматични;

§ поглъщане на вибрациите, базирано на поглъщане на вибрации в покрития за поглъщане на вибрации, които намаляват кактоамплитудата на вибрациите на амортизираната плоча и нейното излъчване на звук. Виброгасителните покрития са меки, твърди и комбинирани.

Заглушителите също се основават или на отразяване на звуковата енергия (реактивни), или на нейното поглъщане (абсорбция), или на комбинация от двете (комбинирани).

Имайте предвид, че ефективното използване на изброените средства за защита от шум е възможно само в комбинация. Например, за намаляване на външния шум на автомобила, ауспусите се използват на изпускателната и всмукателната система на двигателя с вътрешно горене (ICE), шумоизолираща качулка на ICE, инсталиране на AE върху елементите на капака и на шумни агрегати, инсталиране на двигателя върху гумено-метални вибрационни изолатори, както и амортизация на метални конструкции и др. Такъв комплекс от защитни устройства ви позволява да намалите шума с 20 ... 25 dBA. В същото време опитът от използването на свръхзаглушени мобилни компресорни станции PKS (именно тези единици са обект на особено строги изисквания за потискане на шума) показва, че те могат да намалят външния шум до 30–35 dBA поради допълнителни разходи, които могат да достигнат 40% от тяхната цена. Като пример за защита от шум на фиг. 6.7 показва защитата от шум на PCC с намален шум (65 dBA) и ефективност на шумозащита от 25 dBA.

Ориз. 6.7 Схема за потискане на шума на мобилна компресорна станция с намален шум:

1 - шумоизолираща качулка; 2 - AE на отвора; 3 - виброизолатори; 4 - звукопоглъщане; 5 - шумозаглушител

Архитектурни и планови мерки за защита от шум.В съвременното градоустройство е натрупан цял набор от архитектурни и планови методи за намаляване на шума в жилищните сгради. Те включват техники, които помагат както за намаляване на шума, така и за увеличаване на звукоизолиращата способност на ограждащите конструкции.конструкции на сгради и конструкции. За изпълнение на първото направление, заедно с вече споменатите акустични екрани, зелени площи, разположение на транспортните потоци в ниши, се използват шумозащитни къщи, в които са взети мерки за намаляване на въздействието на шума от трафика (прозорците на нежилищни помещения са с изглед към магистралата), а самата къща е разположена по отношение на шумната магистрала, така че зад нея да се образува акустична сянка. Такива къщи могат да намалят шума с 15 ... 20 dBA.

Като правило, архитектурното планиране, което осигурява акустичен комфорт, включва набор от мерки за защита от шум (зониране на жилищни райони, зелени площи, разположение на шумни магистрали на значително разстояние, използване на шумозащитни къщи и др.). Шумозащитното зониране на територията на града включва разделянето на транспортните магистрали от промишлена зона и търговски предприятия от жилищна зона (фиг. 6.8).

Ориз. 6.8 Звукоизолиращо зониране на Нюбъри (САЩ):

1 - транспортни пътища; 2 - индустриална зона; 3 - търговски предприятия; 4 - ж.к.

Особено внимание се обръща на звукоизолацията на дограмата. През последните години беше постигнат голям успех при решаването на този проблем поради използването на специални акустични двойни и дори тройни стъкла с уплътняване на верандите, въвеждането на звукопоглъщане по контура в междупрозоречното пространство и увеличаване на дебелината на въздушната междина. Освен това се използват тежки стъклени прозорци с повишена звукоизолация. Звукоизолационният капацитет на акустично обработения стъклопакет достига 45…50 dBA, което е близко до звукоизолацията на стените и осигурява акустичен комфорт в помещенията.

Организационни и други мерки за намаляване на шума в околната среда.Корганизационните мерки за намаляване на шума в околната среда включват:

§ забраната на звуковите сигнали (това направи възможно намаляването на шума в градовете до 10 dBA навсякъде);

§ контрол на шума в градовете;

§ ограничаване по време и място на движение на товарни автомобили и мотоциклети;

§ премахване на шумни предприятия от спалните райони;

§ рационална организация на транспортните потоци;

§ Забрана за експлоатация на източници на шум (например високоговорители на сортировъчни и товарни гари);

§ регулиране на работата на шумни източници (например забраната за включване на силна музика след 23.00 часа).

Освен това се въвежда още едно направление за подобряване на качеството на възприемания звук - промяна на неговия спектър към по-приятен, маскиране на неприятни звукови сигнали и др. Това е предмет на бързо развиваща се наука, наречена психоакустика.

Нови технологии за намаляване на шума.В зависимост от допълнителния източник на шум, всички различни средства за защита от шум могат да бъдат разделени на две големи групи: пасивни и активни.

Пасивните средства са тези, които не използват допълнителен източник на енергия. В активните средства се включва допълнителен източник на енергия и принципът на такава защита от шум се нарича активна защита от шум.

Активната защита от шум се основава на добре познатия феномен на наслагването на звукови вълни с еднаква честота и амплитуда A в противофаза, което е лесно за разбиране от фиг. 6.9. Това явление, наречено интерференция, води до намаляване на амплитудата на получената вълна. Това е лесно да се разбере от следния пример. Нека се добавят вълните с еднаква честота, когато посоката на трептенията съвпада. Ако вибрациите са синусоидалнизакон, тогава амплитудата на получената вълна:

където A1 и A2 са амплитудите на нагъващите се вълни; j е фазовата разлика между тях в разглежданата точка; A = 0 при A1 = A2 и j = 180°.

Ориз. 6.9. Схема на налагане на звукови вълни (1 и 2) в противофаза

Въпроси за самоконтрол по тема № 6.

1. Избройте основните характеристики на звуковите вълни.

2. Посочете характеристиките на въздействието на шума върху човешкото тяло.

3. Какви са характеристиките на регулирането на шума?

4. Какви технически методи и средства за защита от акустично замърсяване (шум) познавате?

5. Избройте организационните мерки за намаляване на шума в околната среда.