Защита от акустических воздействий

Аналогично случаю с вибрацией шум можно подавлять как в источнике его возникновения, так и на путях распространения. Используются такие средства шумоподавления:

а) архитектурно-планировочные мероприятия;

б) совершенствование технологии;

в) акустическая обработка помещений.

Как вы помните, по происхождению шумы бывают аэродинамического, механического и электромагнитного происхождения. Уменьшить шум в источнике можно конструктивными решениями – заменой металлических деталей по возможности на пластмассовые, уменьшением зазора в шестернях…

Часто повышенный шум создается при ослаблении крепления, повышенном износе деталей. Когда подавить шум в источнике не удаётся, приходится искать пути его ослабления на путях распространения. Наиболее оптимально сделать это ещё на этапе проектирования предприятия, чтобы изолировать наиболее шумные цеха и участки.

Кроме того, помогает облицовка стен и потолка в помещениях специальными звукопоглощающими материалами. Иногда приходится идти на звукоизоляцию отдельных рабочих мест (кабин), а также применять СИЗ.

Перечислим основные способы борьбы с шумом.

Звукоизоляция. Как известно, шум может распространяться либо по воздуху (воздушный шум), либо - по стенам и перекрытиям (структурный шум). Если на пути звуковых волн поставить специальные экраны, стены, перегородки или кожухи, то можно значительно ослабить акустическое воздействие.

Представим, что на преграду падает звуковая волна интенсивностью А_пад. При этом, часть энергии её будет отражена - А_отр, часть - поглощена в теле преграды А_погл, и часть пройдет - А_прош.

Ясно, что при этом А_пад = А_отр + А_погл + А_прош.

По определению:

коэффициент звукоизоляции  = А_отр/А_пад, обычно  = 0,1...0,9.

коэффициент звукопоглощения  = А_погл/А_пад.

Обычные материалы для перегородок рассматриваются как однослойные. Их звукоизолирующие свойства зависят, разумеется, от частоты волны, причём на низких частотах (до 63 Гц) порой возникают резонансные явления.

Для этого диапазона пока нет разработанных расчётных формул. Однако ясно, что ослабление здесь невелико из-за значительных колебаний самой перегородки на этих малых частотах.

На частотах порядка 2...3 величин F_О ослабление определяется массой единицы площади перегородки. Звукоизоляция здесь неплохо описывается закономерностью

, дБ

m – масса единицы поверхности перегородки, кг/м²;

f – частота, Гц

Затем, по мере увеличения частоты звуковой волны, появляются явления "объемного резонанса" перегородок, и звукоизоляция резко вновь падает. Это т.н. критическая частота. Её можно рассчитать

где h - толщина ограждения, см;

 - плотность материала, кг/м³;

E - динамический модуль упругости материала, МПа.

На больших частотах превалирующее влияние приобретают свойства материала - его внутреннее трение. При этом для помещения, в котором находится источник звука, часто надо учитывать эффект многократного отражения.

Кроме распространения через перегородку, возможно попадание акустической волны через:

а) щели и отверстия;

б) прилегающие контрукции (структурный шум).

Конструктивно принцип звукоизоляции осуществляется путём оборудования звукоизолирующих:

• стен;

• перекрытий;

• кожухов;

• кабин наблюдения.

Звукоизолирующие перегородки способны снизить уровень шума в соседних помещениях на 30 ... 40 дБ.

Звукоизолирующие кожухи устанавливаются на отдельные части машин или на всю машину, обычно они выполняются многослойными. При этом наружный слой механически прочен, изнутри - "вязкие" материалы.

В звукоизолированных кабинах выполняется тройное остекление, герметичные двери, специальная система вентиляции.

Что касается экранов, то их можно применять только для защиты от волн, длина которых значительно меньше геометрических размеров экрана, ибо существует явление дифракции. А за большим экраном возникает защищённая область "звуковой тени".

Однослойные покрытия не всегда справляются с задачей звукоизоляции. Тогда применяются многослойные - между слоями пористо-волокнистые материалы, либо оставляют воздушный промежуток 40...60 мм.

Теоретически можно достичь ослабления в 70...80 дБ применением таких многослойных материалов, однако на практике это не удаётся, ибо почти всегда существуют побочные пути распространения звуковых волн. Обычный предел ослабления - 60 дБ. Кроме того, наличие в перегородке отверстий (круглых или, особенно, в виде щелей) значительно уменьшает защитные свойства этих перегородок.

Звукопоглощение. Звукопоглощение - свойство материалов и конструкций поглощать энергию звуковых волн. Эта энергия преобразуется в тепло. Совершенно естественно ввести коэффициент звукопоглощения  как отношение поглощённой энергии к падающей.

К звукопоглощающим относят материалы с  > 0,2. Если стены помещения облицевать такими материалами, то можно снизить уровень шума в нём на 6...8 дБ. Иногда в дополнении к облицовке стен в помещении подвешивают т.н. "штучные" звукопоглотители - объемные объекты разной формы.

Глушители аэродинамического шума. Для ослабления такого шума применяются специальные устройства - глушители (абсорбционные, реактивные и комбинированные).

а) абсорбционные. Используют поглощение энергии звуковых волн пористыми материалами, которыми облицовывают воздуховоды. Обеспечивают снижение уровня шума до 15 дБ.

б) реактивные. Конструктивно выполняются в виде сочетания узких каналов с расширениями, позволяют снижать шум до 25 дБ, однако нередко ценой некоторой потери мощности установки.

Индивидуальные средства защиты от шума. Когда технические меры (коллективные средства защиты) не позволяют снизить звуковое давление до нормативных значений, приходится применять СИЗ (противошумные каски, наушники, вкладыши). При этом СИЗ, понижая уровень шума, не должны затруднять восприятие речи. Наиболее распространены наушники ВЦНИИОТ. Кроме того, весьма популярны вкладыши типа "беруши" (береги уши), которые эффективно подавляют высокочастотный шум, но не мешают восприятию речи.

Наиболее радикальное средство ИЗ - специальная противошумная одежда, которую следует применять при уровне шума выше 120 ДБ.

Защита от инфра- и ультразвука. Современные технологии все шире используют ультразвук например, дефектоскопия). Меры защиты следующие:

а) применение кожухов из листовой стали, обклеенных резиной, или многослойными материалами. Причем эффективность защиты может достигать 60 ... 80 дБ.

Кроме того, применяются экраны, защищающие рабочие места, автоблокировки, выключающие излучение УЗ при открывании крышек установки и т.д.

Особенная сложность - борьба с инфразвуком. Обычные методы (звукопоглощение или звукоизоляция) неэффективны, поэтому при обнаружении повышенных уровней ИЗ следует выявить источник его образования и устранять причины генерации ИЗ-волн.