Классификация средств и методов защиты от шума

Основные направления шумозащиты. Для снижения акустического загрязнения окружающей среды используют:

- замену шумных источников и технологий на малошумные;

- изменение направленности излучения шума источником;

- снижение шума по пути распространения от источника до защищаемого от шума места;

- комплекс средств защиты от шума в шумном агрегате, транспортном средстве;

- архитектурно-планировочные меры в жилой застройке;

- организационные мероприятия;

- улучшение качества воспринимаемого звука;

- новые акустические технологии.

Снижение шума в источнике путем изменения его направленности. Замена шумных источников на малошумные едва ли не самая кардинальная мера борьбы с шумом. Например, замена двигателя внутреннего сгорания на электродвигатель существенно снижает внешний шум автомобилей, строительных машин и др. Электромо­биль на 15-20 дБА менее шумен, чем автомобиль с дизельным дви­гателем. Примером удачного использования малошумной техноло­гии можно считать погружение свай с помощью бурения, что позво­ляет снизить шум по сравнению с вибропогружением или ударным погружением на 30-40 дБА. Можно привести и другие примеры снижения шума в источнике образования. Например, шум, генери­руемый шинами автомобиля при движении, может быть снижен на 3-4 дБА при замене асфальтового покрытия на специальные по­крытия с содержанием резины. Шум при качении колеса по рельсам можно ослабить на 8-10 дБА, снизив волнообразный износ рельсов путем их шлифования.

В общем случае ослабление шума в источнике обеспечивается уменьшением силового воздействия в источнике или звукоизлучающей способности элементов источника шума. В первом слу­чается уравновешивают вращающиеся части, увеличивают время соударения деталей, уменьшают зазоры в сочленениях и соединениях, а также частоту вращения, линеаризируют аэродинамические и гидравлические потоки, снижают скорость движения. Во втором демпфируют вибрирующую поверхность, излучающую звук, умень­шают площадь звукоизлучения, нарушают синфазность колебаний излучающей поверхности, увеличивают коэффициент потерь мате­риалов, из которых изготавливаются детали источника шума.

Снижение шума в окружающей среде путем изменения на­правленности излучения основано на том, что некоторые ис­точники шума (в основном аэродинамического происхожде­ния) неравномерно излучают шум в окружающее пространство. Показатель направленности, например, для реактивной струи может достигать 10-15 дБ, поэтому при направлении среза струи в сторону, противоположную защищаемому объекту, на это значение может быть уменьшен шум в окружающей среде. Несколько меньший эффект (до 5 дБ) может быть достигнут при направлении, например, среза трубы для сброса воздуха или отверстия воздухозаборной шахты в сторону, противопо­ложную жилому району.

Снижение шума на пути его распространения. Для снижения шума на пути распространения используются два принципа:

- защита расстоянием, которое обеспечивает зату­хание звука в пространстве;

- установка на пути распростране­ния сооружений, которые обеспечивают отражение звука.

В ча­стности, при удвоении расстояния от точечного источника зву­ка, например, со 100 м до 200 м или с 500 м до 1000 м шум уменьшается на 6 дБА. Если источник шума протяженный, ли­нейный (например, движущийся поезд), то на расстояниях, сравнимых с его длиной, действует закон снижения шума на 3 дБА при удвоении расстояния. Вблизи больших плоских источ­ников заметного затухания звука не происходит.

Основной конструкцией, снижающей шум на пути от ис­точника до защищаемого объекта (жилого района), являются акустические экраны (АЭ) или иные сооружения, которые мо­гут дать экранирующий эффект, например, дома, стенки, выем­ки, зеленые насаждения.

Принцип работы акустического экрана основан на создании зоны звуковой тени за ним в результате частичного отражения звука от его поверхности. Эффективность АЭ или экранирую­щего сооружения ухудшается из-за огибания (дифракции звуко­вых волн) препятствия между источником звука и защищаемым от шума объектом. Дифракция возрастает с увеличением длины звуковой волны и снижается при увеличении размеров АЭ. Эф­фективность экранирующих сооружений ориентировочно состав­ляет (в зависимости от размеров и других особенностей): АЭ и насыпи – 5-15дБА; зеленых насаждений – 3-8 дБА; выемки – до 25-30 дБА; зданий (экранов) –15-20дБА.

Акустические экраны используются для установки вдоль автодорог, железнодорожных магистралей, вблизи аэропортов. Длина АЭ, установленных в США, Германии, Японии, Швей­царии, Италии, Франции и других странах, достигает десятков тысяч километров. Их изготавливают из бетона, стекла, дерева, металла, пластиков, старых покрышек и других материалов высотой в зависимости от назначения и места установки от 2-4 м (автодороги) до 20-25 м (аэропорты).

Шумовиброзащитные конструкции. Источниками излучения шума в окружающую среду явля­ются автомобили, самолеты, суда, строительные машины и ус­тановки, пневмоинструмент, воздухозаборные шахты, ком­прессоры, трамваи, троллейбусы и т.д. Шум, в основном, воз­никает в результате совершения работы или движения. Для снижения шума от таких источников применяется комплекс мер. Для перечисленных примеров характерно образование ме­ханического шума (двигатели внутреннего сгорания, компрессо­ры и др.), аэродинамического (выхлоп и всасывание двигателей, реактивная струя, обтекание движущегося с большой скоростью транспортного средства), электромагнитного (электродвигате­ли, генераторы), ударного (падение ударной части на сваю, ка­чение колеса по рельсу), гидродинамического (гидронасосы, гидромоторы).

Все средства шумозащиты от работы этих ис­точников можно свести к трем основным принципам действия:

- отражение;

- поглощение звука (вибрации);

- комбинирован­ные.

По принципу действия средств шумовиброзащиты выделяют:

- звукоизоляцию, которая основана на отражении звуковых волн от плоской массивной протяженной преграды. Основные звукоизолирующие конструкции - звукоизолирующие капоты (кожухи), перегородки, кабины;

- звукопоглощение, которое основано на поглощении звуко­вых волн при их падении на плоскую, мягкую, пористую или во­локнистую поверхность. Основная конструкция – звукопогло­щающая облицовка в замкнутых объемах (помещениях, капотах и т.д.);

- виброизоляцию, которая основана на отражении вибрации в устройствах, называемых виброизоляторами. Конструкции виб­роизоляторов - резиновые, резинометаллические, пружинные, пневматические;

- вибродемпфирование основанное на поглощении вибрации в вибродемпфирующих покрытиях, которые снижают как амплиту­ду колебания демпфируемой пластины, так и ее звукоизлучение. Вибродемпфирующие покрытия бывают мягкими, жесткими и комбинированными.

Глушители шума также основаны или на отражении звуко­вой энергии (реактивные), или на ее поглощении (абсорбцион­ные), или на их комбинации (комбинированные).

Отметим, что эффективное использование перечисленных средств защиты от шума возможно только в комплексе. Например, для снижения наружного шума автомобиля применяются глу­шители на выхлопе и всасывании ДВС, звукоизолирующий капот на ДВС, установка АЭ на элементах капота и на шумящих агрегатах либо двигателя на резинометаллических виброизоляторах, а также демпфирование металлических конструкций и пр. Такой комплекс защитных устройств позволяет ослабить шум на 20-25 дБА. В то же время опыт использования супершумозаглушенных передвиж­ных компрессорных станций (именно к этим агрегатам предъя­вляются особенно строгие требования по шумоглушению) пока­зывает, что в них внешний шум удается снизить до 30-35 дБА за счет дополнительных затрат, которые могут достигать 40 % их стоимости.

Архитектурно-планировочные меры защиты от шума. В современном градостроительстве накоплен целый комплекс архитектурно-планировочных методов снижения шума в жилой застройке. К их числу следует отнести приемы, способствующие как снижению шума, так и повышению звукоизолирующей спо­собности ограждающих конструкций зданий и сооружений.

Для реализации первого направления наряду с уже упомянутыми аку­стическими экранами, зелеными насаждениями, расположением транспортных потоков в выемках, используются шумозащитные дома, в которых приняты меры по уменьшению воздействия шу­ма от транспортного потока (на транспортную магистраль выхо­дят окна нежилых помещений), а сам дом располагается по от­ношению к шумной магистрали так, чтобы за ним образовыва­лась зона акустической тени. Такие дома позволяют снизить шум на 15-20 дБА.

Как правило, архитектурная планировка, обеспечивающая акустический комфорт, включает комплекс мер по защите от шу­ма (районирование жилых массивов, зеленые насаждения, распо­ложение шумных магистралей на значительном удалении, приме­нение шумозащитных домов и пр.). Шумозащитное зонирование территории города предполагает отделение транспортных магистралей промышленной зоной и торговыми предприятиями от жи­лого района.

Особое внимание обращено на звукоизоляцию окон. В последние годы в решении этого вопроса дос­тигнуты большие успехи благодаря применению специального акусти­ческого двойного и даже тройного остекления с уплотнением притво­ров, введением звукопоглощения по контуру в межоконном про­странстве, увеличением толщины воздушного промежутка. Кроме того, используют окна из тяжелого стекла с увеличенной звукоизоля­цией. Звукоизолирующая способность акустически обработанного остекления достигает 45-50 дБА, что близко к звукоизоляции стен и обеспечивает акустиче­ский комфорт в помещениях.

Организационные и прочие мероприятия по снижению шума в окружающей среде. К организационным мероприятиям по снижению шума в ок­ружающей среде можно отнести:

- запрещение звуковых сигналов (это позволило повсеместно снизить шум в городах до 10 дБА);

- контроль за шумностью в городах;

- ограничение времени и места движения грузовых автомоби­лей и мотоциклов;

- вынесение шумных предприятий из спальных зон;

- рациональную организацию движения транспортных потоков;

- запрещение работы шумных источников (например, гром­коговорящей связи на сортировочных и грузовых станциях);

- регламентацию работы шумных источников (например, за­прещение включать громкую музыку после 23 ⁰⁰).

Помимо этого, внедряется еще одно направление улучшения ка­чества воспринимаемого звука – изменение его спектра на более приятный, маскировка неприятных звуковых сигналов и пр. Это предмет изучения новой развивающейся науки – психоакустики.