Низкочастотная область; 5 – акустическая тень

 

    Экраны изготавливают из стальных или дюралюминиевых листов толщиной 1,5¸2,0 мм или щитов, облицованных звукопоглощающим материалом толщиной не менее 50¸60 мм. Линейные размеры экрана должны быть не менее чем в три раза больше линейных размеров источника шума.   

    Эффективность экрана D L определяется по формуле

 

                                  ,                                  (6.23)

 

где P _ЭК – звуковое давление в точке при наличии экрана, Па;

P _Б.Э – звуковое давление в точке без применения экрана, Па.

      Звукопоглощение.  Под звукопоглощением понимают свойство акустически обработанных поверхностей уменьшать интенсивность отраженных ими волн за счет преобразования звуковой энергии в тепловую в результате вязкого трения в капиллярах пор и необратимых потерь при деформации упругого скелета конструкции. Облицовка помещения звукопоглотителями, приведенными на рис. 6.3, обеспечит поглощение приблизительно 70 % энергии низкочастотного и 95 % высокочастотного шума.

Для усиления звукопоглощения на низких частотах между пористым слоем и стеной делают воздушную прослойку. Этот способ борьбы с шумом относится только к снижению интенсивности поля реверберирующего звука (уровня диффузного шума).

 

Рис. 6.3. Акустическая обработка помещений: а) — звукопоглощающая

облицов ка помещений: 1 – защитный перфорированный слой;

2 – звукопоглощающий материал; 3 –защитная стеклоткань; 4 –стена или

потолок; 5 – воздушный промежуток; 6 – плита из звукопоглощающего материала; б) – штучные звукопоглотители различных форм

 

      Звукопоглощающие облицовки по виду используемого звукопоглощающего материала имеют следующие конструкции: облицовки из жестких однородных пористых материалов; облицовки с перфорированным покрытием в защитных оболочках из ткани и пленки. В качестве пористых материалов применяют плиты минераловатные, холсты из супертонкого стекловолокна, маты из супертонкого базальтового волокна, вспененные полимерные материалы и комбинированные. Эти материалы одновременно могут использоваться и для теплоизоляции.

    Звукопоглощающие облицовки применяют тогда, когда требуемое снижение УЗД (D L _ТР) в расчетной точке превышает 1¸3 дБ не менее чем в трех октавных полосах или превышает 5 дБ хотя бы в одной из октавных полос.

     Из практики известно, что для достижения эффекта в снижении шума площадь акустической отделки поверхности помещения должна составлять не менее 60 %. Облицовки размещают на стенах в верхней части 1/4 площади. Облицовки следует располагать ближе к источникам шума, а так же в местах концентрации звуковой энергии при ее отражении. Размещение облицовочных плит в шахматном порядке дает увеличение их акустической эффективности на 25¸30 % в широком диапазоне частот по сравнению с расположением сплошным массивом.

     Разновидностью облицовок являются резонансные конструкции,представляющие собой перфорированные экраны, оклеенные с обратной стороны тканью. Величина снижения шума составляет 6¸8 дБ. Снижение шума происходит за счет взаимного погашения падающих и отраженных волн.

    Звукопоглощающие покрытия делают в венткамерах, в помещениях, где работают дисковые и ленточные пилы. Внутреннюю поверхность ограждающих кожухов дисковых пил покрывают звукопоглощающими материалами.

    Объемные элементы (штучные звукопоглотители) представляют собой объемные тела, оклеенные или заполненные звукопоглощающим пористым материалом (рис. 6.3). Формы объемных элементов разнообразны: шар, куб, пирамида, призма, панель и др. Такие конструкции подвешиваются к потолку в непосредственной близости от источника шума или стены. Формы размещения по квадрату или в шахматном порядке. Это, как показывает практика, увеличивает эффективность звукопоглощения.

    Звукопоглощающие облицовки и объемные элементы применяют в цехам с оптимальными микроклиматическими условиями.

    Архитектурно-планировочные методы предполагают: рациональное размещение в зданиях технологического оборудования, машин и механизмов, рабочих мест; планирование зон движения транспорта; создание шумозащищенных зон в местах нахождения человека.

    Организационно-технические методы включают в себя: применение малошумных технологических процессов; оснащение шумных машин средствами дистанционного управления и автоматического контроля; совершенствование технологии ремонта и обслуживания машин; использование рациональных режимов труда и отдыха работников.

       Для снижения воздушного шума, создаваемого системами вентиляции и кондиционирования воздуха, применяют глушители шума.

   В зависимости от принципа действия глушители делят на абсорбционные, реактивные и комбинированные.

      Снижение шума в абсорбционных глушителях происходит за счет поглощения звуковой энергии применяемыми в них звукопоглощающими материалами. Они эффективно работают в широком диапазоне частот, когда коэффициент звукопоглощения применяемого материала близок к единице.

      К абсорбционным глушителям относят трубчатые (круглого и прямоугольного сечений), пластинчатые рис. 6.4, треугольно-призматические, цилиндрические.

             

                                     а                                          б

 

Рис. 6.4. Глушители абсорбционные

а – трубчатый; б – пластинчатый;

 

     Трубчатые глушители применяют в каналах с поперечным сечением до 500¸600 мм. Длина глушителя составляет не более 1¸2 м. Трубчатые глушители изготавливаются из перфорированного листового материала, облицованного слоем звукопоглощающего материала типа супертонкого стеклянного волокна. Диаметр перфорации d = 4¸8 мм, а шаг t = 2 d.

     Для сокращения габаритов глушителей и увеличения затухания шума на единицу длины широкого канала применяют пластинчатые глушители, представляющие собой набор параллельно установленных звукопоглощающих пластин (рис. 6.4, б). Пластины обычно выполняют в виде щитов с наружными перфорированными стенками, внутри которых находится слой мягкого звукопоглощающего материала с защитной оболочкой из стеклоткани, а также в виде пластин-перегородок, выполненных из твердых звукопоглощающих материалов. Уровень снижения шума пластинчатыми глушителями зависит от толщины пластин и расстояния между ними.

     Реактивные глушители. К ним относят камерные, резонансные и экранные глушители. Камерные глушители состоят из одной или нескольких камер, представляющих собой полости в виде расширения участка воздуховода. В камерном глушителе звуковые волны отражаются от противоположной стенки и, возвращаясь к началу в противофазе по отношению к прямой волне, уменьшают ее интенсивность. Если внутреннюю часть расширения воздуховода облицевать звукопоглощающим материалом, то получится комбинированный глушитель. Резонансный глушитель представляет собой полость объемом V, соединенную   с воздуховодом отверстием, называемом горлом резонансной камеры. Полость и отверстие образуют систему, обеспечивающую практически полное отражение звуковой энергии обратно к источнику на частотах, близких к его собственной частоте.

      Экранные глушители устанавливают на выходе из канала в атмосферу или на входе в канал (рис. 6.5). Они эффективны на высоких частотах и снижают шум на 10¸25 дБ.        

 

 

Рис. 6.5. Типовые конструкции экранных глушителей

           

          Комбинированные глушители – экранные, камерные со звукопоглощающим покрытием.

     Для снижения шума в системах вентиляции и кондиционирования, образующегося в результате вибрации стенок воздуховодов, последние покрывают вибропоглощающими покрытиями (мастиками). Толщина слоя вибропоглощающего материала должна в 6 раз превышать толщину стенки воздуховода. При этом эффективность его применения составляет 5-7 дБ, амплитуда резонансных колебаний уменьшится примерно на 15 дБ.

     Если невозможно уменьшить шум, действующий на работников, до допустимых уровней необходимо использовать средства индивидуальной защиты (СИЗ):

· противошумные вкладыши из ультратонкого волокна, иногда пропитанные смесью воска и парафина, и жесткие вкладыши (эбонитовые, резиновые, из пенопласта) в форме конуса, грибка, лепестка. Они эффективны для снижения шума на средних и высоких частотах на 10-15 дБ;

· наушники плотно облегающие ушную раковину, удерживаются дугообразной пружиной. Эффективность наушников определяется качеством уплотнений по краю уплотнительного ободка наушников. Используются наполнители уплотнителей пенные и жидкостные. Важной характеристикой наушников является их масса. Чем они тяжелее, тем лучше характеристика ослабления шума;

· шлемофоны и противошумные костюмы, закрывающие голову и тело человека. Защищают от вредного воздействия шума с общим уровнем 120 дБ и выше.

    С точки зрения эффективности снижения шума в низкочастотной области целесообразно использовать наушники, в которых установлен микрофон. Шум регистрируется микрофоном и обрабатывается микропроцессором, управляющим работой миниатюрного динамика, вмонтированного в наушник. При этом динамик излучает звук, находящийся в противофазе с шумом основного источника. В результате интерференции происходит гашение шума внешнего источника шумом внутри наушников.   

 

Защита от ультразвука

        

      Ультразвук как волны не отличается от слышимого звука, однако, частота колебательного процесса способствует большему затуханию колебаний вследствие преобразования звуковой энергии в теплоту. По частотному спектру ультразвук классифицируют на:

· низкочастотный – колебания с частотой от 10⁴ до 10⁵ Гц;

· высокочастотный от 10⁵ до 10⁹ Гц.                 

    По способу распространения ультразвук подразделяется на воздушный и контактный.

   Источники ультразвука: ультразвуковые генераторы, акустические преобразователи, магнитострикционные преобразователи, пъезоэлектрические преобразователи. Низкочастотный ультразвук образуется при аэродинамических процессах.

   Ультразвук обладает механическим, термическим, физико-химическим эффектами, используемыми в промышленности, технике, биологии, медицине и др. На акустическом действии ультразвука основывается пьезоэлектрический эффект, когда при деформации кварцевой пластины на гранях возникает электрический разряд, где последний преобразуется в переменный ток и наоборот.

    Ультразвук применяют в пищевой промышленности для стерилизации, пастеризации и дезинфекции продуктов. Обработанное ультразвуком молоко и затем замороженное оно не теряет своих свойств после размораживания. Обработка молока ультразвуком позволяет значительно снизить содержание в нем вредной микрофлоры. Кислотность такого молока не повышается в течение пяти часов. Ультразвук применяют при выработке порошкового молока, для получения эмульсий животных жиров, специй, ароматических эмульсий, для посола мяса. Благодаря ультразвуку можно получать эмульсии из несмешивающихся жидкостей. Ультразвуком обрабатывают фарш при изготовлении сосисок, сарделек и вареной колбасы. При обработке ультразвуком пекарных дрожжей в течение часа бродильная энергия их повышается в среднем на 15 %. В обработанных ультразвуком дрожжах повышается содержание эргостерина, являющегося сырьем для получения высокоактивного витамина Д.

    В кондитерском деле ультразвук позволяет ускорять процесс кристаллизации сахарозы и получать однородную массу при изготовлении помадки. Под действием ультразвука, улучшаются специфические и вкусовые качества шоколада и значительно сокращается продолжительность его обработки в отделочных машинах.

    Ультразвук применяют для приготовления овощных консервов – пюре.

    В рыбной отрасли с помощью ультразвука ускоряется извлечение жира из рыбьей печени, благодаря чему повышается качество медицинского рыбьего жира, в нем сохраняются ценные для человека витамины А и Д.

    При обработке ультразвуком виноградных ягод часть мякоти, которая раньше шла в отход, перерабатывается в чистый виноградный сок, что увеличивает выход сока. 

     Низкочастотные ультразвуковые колебания хорошо распространяются в воздухе, оказывая общее воздействие на организм человека, и оказывает локальное действие при соприкосновении с обрабатываемыми деталями и средами. Длительное систематическое воздействие ультразвука на человека уровней выше установленных норм, вызывает функциональные изменения в центральной и периферической нервной системах, сердечно сосудистой системе, эндокринной системе, слухового и вестибулярного анализаторов. У работников отмечается выраженная астения, сосудистая гипотония, снижение электрической активности сердца и мозга. Изменения в ЦНС в начальной фазе проявляются нарушением рефлекторных функций мозга (чувство страха в темноте, в ограниченном пространстве, резкие приступы с учащением пульса, чрезмерная потливость, спазмы в желудке, кишечнике, желчном пузыре). Наиболее характерны вегетососудистая дистония с жалобами на резкое утомление, головные боли и чувство давления в голове, затруднения при концентрации внимания, торможение мыслительного процесса, бессонница. Локальное воздействие ультразвука приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, поражению нервного и суставного аппарата в местах контакта (вегетативные полиневриты, парезы пальцев, кистей и предплечья).

    Нормирование ультразвука проводится по ГОСТ 12.1.001 «ССБТ. Ультразвук. Общие требования безопасности» и СанПиН 2.2.4./2.1.8.582–96 «Гигиенические требования при работах с источниками воздушного и контактного ультразвука промышленного, медицинского и бытового назначения».

    Гигиенической характеристикой воздушного ультразвука на рабочих местах являются уровни звукового давления в третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами 12,5; 16; 20; 25; 31,5¸100 кГц.

    Характеристикой контактного ультразвука является пиковое значение виброскорости или логарифмический уровень на среднегеометрических частотах октавных полос от 16¸31,5 × 10³ кГц. Предельно допустимые уровни воздушного и контактного ультразвука приведены в табл. 6.3 и 6.4

                                                                                                   Таблица 6.3

Предельно-допустимые уровни звукового давления воздушного

ультразвука

Среднегеометрические частоты третьоктавных полос, кГц	Уровни звукового давления, дБ
12,5 16,0 20,0 25,0 31,5 – 100,0	80 90 100 105 110

                                                                                                   Таблица 6.4

Предельно-допустимые уровни звукового давления контактного

 ультразвука

Среднегеометрические частоты октавных полос, кГц	Пиковые значения виброскорости, м/с	Уровни виброскорости, дБ
16,0–63,0 125,0–500,0 1 × 10^3–31,5 × 10^3	5 × 10^-3 8,9 × 10^-3 1,6 × 10^-2	100 105 110

 

     Защита от ультразвука осуществляется согласно ГОСТ 12.1.001-89 «ССБТ. Ультразвук. Общие требования безопасности». 

    Защита от воздушного ультразвука может быть обеспечена:

· использованием дистанционного управления источниками ультразвука, автоблокировки – автоматическое отключение источника ультразвука при выполнении вспомогательных операций;

· использованием звукоизолирующих устройств (кожухи, экраны) из листовой стали или дюралюминия толщиной 1 мм покрытого звукопоглощающим материалом (рубероид, техническая резина, пластмассы типа «Агат», антивибрит), а также гетинакса толщиной 5 мм;

· устройством экранов, в том числе прозрачных, между оборудованием и работающим;

· размещением ультразвуковых установок в специальных помещениях, или кабинах, если перечисленными выше мероприятиями невозможно получить необходимый эффект.

    Для защиты рук от неблагоприятного воздействия контактного ультразвука в твердых, жидких средах необходимо применять, рукавицы или перчатки (наружные резиновые и внутренние хлопчатобумажные). Для снижения неблагоприятного влияния ультразвука при контактной передаче в холодный и переходный период года работающие должны обеспечиваться теплой спецодеждой.

    При систематической работе с источниками контактного ультразвука в течении более 50 % рабочего времени необходимо устраивать два регламентированных перерыва - десятиминутный перерыв через 1,5¸2 ч после обеденного перерыва, для проведения физиотерапевтических процедур (тепловых гидропроцедур, массажа, ультрафиолетового облучения), а также лечебной гимнастики, витаминизации. Для защиты работающих от неблагоприятного влияния воздушного ультразвука следует применять противошумы.

     К работе с ультразвуковыми источниками допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие соответствующий курс обучения и инструктаж по технике безопасности. Лица, подвергающиеся в процессе трудовой деятельности воздействию контактного ультразвука, подлежат предварительным, при приеме на работу и периодическим медицинским осмотрам.

 

Защита от инфразвука

         

     Использование в различных сферах деятельности человека самых разнообразных машин и механизмов приводит к повышению доли низкочастотных колебаний в спектрах шумов на рабочих местах и, как следствие, появлению инфразвука.

    Инфразвук – звуковые колебания, лежащие в частотном диапазоне от долей герца до 20 Гц распространяющиеся в воздухе. Вследствие большой длины волны инфразвук свободно огибает препятствия, распространяясь на большие расстояния с незначительной потерей энергии, так как поглощение инфразвуковых волн в атмосфере незначительно. Поэтому инфразвук является весьма вредным фактором загрязнения окружающей среды.

   По временным характеристикам инфразвук подразделяется на:

· постоянный инфразвук, уровень звукового давления которого изменяется за время наблюдения не более чем в 2 раза (на 6 дБ) при измерениях по шкале шумомера «линейная» на временной характеристике «медленно»;

· непостоянный инфразвук, уровень звукового давления которого изменяется за время наблюдения не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) при измерениях по шкале шумомера «линейная» на временной характеристике «медленно».

    Источниками инфразвука могут быть:

- средства наземного, воздушного и водного транспорта;

- компрессоры, мощные вентиляционные системы и системы кондиционирования, создавая уровни звукового давления 106 дБ на частоте 20 Гц, 98 дБ на частоте 4 Гц, 85 дБ на частоте 2¸8 Гц:

- пульсация давления в газовоздушных смесях;

- здания и сооружения;

- движение человека и животных;

- землетрясения, извержение вулканов, грозовые разряды, штормы, ветры

   Инфразвук на рабочих местах может достигать 120 дБ и выше. Чаще работающие подвергаются воздействию инфразвука уровнем 90¸100 дБА.

   Инфразвук воспринимается человеком за счет слуховой и тактильной чувствительности. Наиболее неприятны и даже опасны для здоровья человека колебания резонансных частот. Так при частотах 2¸5 Гц и уровне звукового давления 100¸125 дБ наблюдается осязаемое движение барабанных перепонок, затрудненное глотание, головная боль. Повышение уровня до 137 дБ может вызвать вибрацию грудной клетки, чувство «падения», летаргию. Инфразвуковые частоты от долей до 4 Гц при достаточной интенсивности действуют на вестибулярный аппарат, вызывая ощущения усталости, раздражения и тошноту, потерю пространственной ориентации. Головной мозг особенно чувствителен к инфразвукам частотой 7 Гц, которая совпадает с альфа ритмами природных колебаний головного мозга. Воздействие звуков этого типа мешает ясному мышлению, не дает возможности сосредоточиться, и может вызвать чувство страха.

    На частотах 4-5 Гц наблюдается первый, а на 12-24 Гц – второй резонанс всего тела при вибрации по продольной оси. Интенсивный инфразвук при длительном воздействии может вызвать внутреннее кровотечение, повредить и даже полностью остановить сердце.

    На частоте 20¸30 Гц происходит сотрясение головного мозга. Воздействие на человека колебаний с частотой 12 Гц и уровнем звука около 100 дБА может вызвать приступ морской болезни и головокружение. Колебания частотой 15¸18 Гц при том же уровне внушают чувство беспокойства, неуверенности, панического страха.

    Длительное воздействие инфразвука на человека приводит к нарушению психофизиологических реакций: ухудшение управлением дыхания; нарушение координации движений; ухудшение способности слежения; ослабление внимания; уменьшение остроты зрения; ухудшение прицельных движений.

     Нормативным документом является санитарные нормы

СН 2.2.4/2.1.8.583-96 «Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки». Согласного этому документу нормируемыми характеристиками постоянного инфразвука являются уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2; 4; 8 и 16 Гц.

         Нормируемыми характеристиками непостоянного инфразвука являются эквивалентные по энергии уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2; 4; 8; 16 и эквивалентный общий уровень звукового давления.                             

       Предельно-допустимые уровни инфразвука на рабочих местах дифференцированы для различных видов работ. Для колеблющегося во времени и прерывистого инфразвука уровни звукового давления, измеренные по шкале «Лин» не должны превышать 120 дБ. 

Предельно допустимые уровни инфразвука на рабочих местах приведены в табл. 6.5.

                                                                                               Таблица 6.5