Основні напрямки шумозахисту

Для зниження акустичного забруднення довкілля використовують:

заміну галасливих джерел та технологій на малошумні;
зміна спрямованості випромінювання шуму джерелом;
зниження шуму шляхом поширення від джерела до місця, що захищається від шуму;
комплекс засобів захисту від шуму у шумному агрегаті, транспортному засобі;
архітектурно-планувальні заходи у житловій забудові;
поліпшення якості звуку, що сприймається;
нові акустичні технології

Заміна галасливих джерел на малошумнічи не найбільший кардинальний захід боротьби з шумом. Наприклад, заміна двигуна внутрішнього згоряння на електродвигун суттєво знижує зовнішній шум автомобілів, будівельних машин та ін. Електромобіль майже на 15 дБА менш шумний, ніж автомобіль із дизельним двигуном. Приклади вдалого використання малошумної технології:

o занурення паль за допомогою буріння дозволяє знизити шум у порівнянні з віброзануренням або ударним зануренням на 30 ... 40 дБА;

o шум при кочення колеса по рейках можна послабити на 8 ... 10 дБА, знизивши хвилеподібний знос рейок шляхом їх шліфування.

У загальному випадку ослаблення шуму в джерелі забезпечується зменшенням силового впливу джерела або звуковипромінюючої здатності елементів джерела шуму. У першому випадку врівноважують частини, що обертаються, збільшують час зіткнення деталей, зменшують зазори в зчленуваннях і з'єднаннях, а також частоту обертання, лінеаризують аеродинамічні і гідравлічні потоки, знижують швидкість руху. У другому демпфують поверхню, що вібрує, випромінює звук, зменшують площу звуковипромінювання, порушують синфазність коливань випромінюючої поверхні, збільшують коефіцієнт втрат матеріалів, з яких виготовляютьсядеталі джерела шуму.

Зниження шуму в навколишньому середовищі шляхом зміни спрямованості випромінюваннязасноване на тому, що деякі джерела шуму (в основному аеродинамічного походження) нерівномірно випромінюють шум в навколишній простір. Показник спрямованості, наприклад, для реактивного струменя може досягати 10 ... 15 дБ, тому при напрямку зрізу струменя в бік, протилежний об'єкту, що захищається, на це значення може бути зменшений шум в навколишньому середовищі. Дещо менший ефект (до 5 дБ) може бути досягнутий при напрямі, наприклад, зрізу труби для скидання повітря або отвору повітрозабірної шахти у бік, протилежний житловому району.

Для зниження шуму на шляху поширення використовуються два принципи: захист відстанню, яка забезпечує загасання звуку в просторі, і установка на шляху поширення споруд, які забезпечують відображення звуку. Зокрема, при подвоєнні відстані від точкового джерела звуку, наприклад зі 100 до 200 м або з 500 до 1000 м шум зменшується на 6 дБА. Якщо джерело шуму протяжне, лінійне (наприклад, поїзд, що рухається), то на відстанях, порівнянних з його довжиною, діє закон зниження шуму на 3 дБА при подвоєнні відстані. Поблизу великих плоских джерел помітного загасання звуку немає (рис. 6.5). При великих відстанях джерела діє перший принцип, тобто. зниження на 6 дБа.

Рис 6.5 Залежність рівнів звукового тиску від відстані до джерела:

с – довжина лінійного джерела; b і а – розміри плоского джерела

Принцип захисту відстанню здійснюється шляхом створення санітарно-закритого СЗЗ між джерелом шуму (залізницею або автомобільною дорогою, вентиляційною шахтою, будівельним майданчиком тощо) та житловою забудовою. Упрактиці СЗЗ досягає 50-100 м, що часто явно недостатньо зниження шуму в житлової забудові до норми.

Так, шум інтенсивного автотранспортного багатосмугового потоку вдень досягає 80-85 дБА на стандартній відстані 7,5 м. Автотранспортний потік (АТП) – лінійне джерело звуку, тому його загасання 3 дБА при подвоєнні відстані. Неважко підрахувати, що з відстані 100 м (за відсутності зелених насаджень і споруд шляху поширення) шум АТП знижується приблизно до 70-75 дБА за норми 55 дБА, тобто. необхідне додаткове зниження шуму становить 15-20 дБА.

Основною конструкцією, що знижує шум на шляху від джерела до об'єкта, що захищається (житлового району), є акустичні екрани (АЕ) або інші споруди, які можуть дати екрануючий ефект, наприклад, будинки, стінки, виїмки, зелені насадження (рис. 6.6).

Принцип роботи акустичного екрану ґрунтується на створенні зони звукової тіні за ним внаслідок часткового відображення звуку від його поверхні. Ефективність АЕ або екрануючої споруди погіршується через обгинання звуковими хвилями (дифракції звукових хвиль) перешкоди між джерелом звуку і об'єктом, що захищається від шуму. Дифракція зростає зі збільшенням довжини звукової хвилі та знижується зі збільшенням розмірів АЕ. Ефективність екрануючих споруд орієнтовно становить (залежно від розмірів та інших особливостей): АЕ та насипи – 5…15 дБА, зелених насаджень – 3…8 дБА, виїмки – до 25…30 дБА, будівлі – екрану – 15…20 дБА.

Мал. 6.6 Екрануючі споруди для захисту від шуму на шляху його розповсюдження:

1 – джерело шуму; 2 – АЕ; 3 - будівля, що захищається; 4 – зелені насадження; 5 – насип; 6 – виїмка; 7 – допоміжна будівля – екран; q – кут дифракції

Шумовіброзахисні конструкції.Джерелами випромінювання шуму в навколишнє середовище є автомобілі, літаки, судна, будівельні машини та установки, пневмоінструмент, повітрозабірні шахти, компресори, трамваї, тролейбуси і т.д. Шум, в основному, виникає внаслідок здійснення роботи чи руху. Для зниження шуму від таких джерел застосовується комплекс заходів. Для перерахованих прикладів характерно утворення механічного шуму (двигуни внутрішнього згоряння, компресори та ін.), аеродинамічного (вихлоп і всмоктування двигунів, реактивний струмінь, обтікання транспортного засобу, що рухається з великою швидкістю), електромагнітного (електродвигуни, генератори), ударного (падіння ударної частини палю, кочення колеса по рейці), гідродинамічного (гідронасоси, гідромотори). Дія всіх засобів захисту від шуму цих джерел можна звести до трьох основних принципів: відбиття, поглинання звуку (вібрації) або комбіновані (табл. П.5.3 додатка 5).

За принципом дії засобів шумовіброзахисту виділяють:

§ звукоізоляцію, яка заснована на відображенні звукових хвиль від плоскої масивної протяжної перешкоди. Основні звукоізолюючі конструкції – звукоізолюючі капоти (кожухи), перегородки, кабіни;

§ звукопоглинання, яке засноване на поглинанні звукових хвиль при їхньому падінні на плоску, м'яку, пористу або волокнисту поверхню. Основна конструкція – звукопоглинаюче облицювання у замкнутих обсягах (приміщеннях, капотах тощо);

§ віброізоляцію, яка заснована на відображенні вібрації в пристроях, які називаються віброізоляторами. Конструкції віброізоляторів – гумові, гумометалеві, пружинні, пневматичні;

§ вібродемпфування, засноване на поглинанні вібрації у вібродемпфіруючих покриттях, які знижують якамплітуду коливання пластини, що демпфується, так і її звуковипромінювання. Вібродемпфуючі покриття бувають м'якими, жорсткими та комбінованими.

Глушники шуму також засновані або на відображенні звукової енергії (реактивні), або її поглинанні (абсорбційні), або на їх комбінації (комбіновані).

Зазначимо, що ефективне використання цих засобів захисту від шуму можливе тільки в комплексі. Наприклад, для зниження зовнішнього шуму автомобіля застосовуються глушники на вихлопі та всмоктуванні двигуна внутрішнього згоряння (ДВС), звукоізолюючий капот на ДВС, установка АЕ на елементах капота і на шумних агрегатах установка двигуна на гумометалевих віброізоляторах, а також демпфування металевих конструкцій тощо. захисних пристроїв дозволяє послабити шум на 20...25 дБА. У той же час досвід використання супершумозаглушених пересувних компресорних станцій ПКС (саме до цих агрегатів пред'являються особливо суворі вимоги до шумоглушення) показує, що в них зовнішній шум вдається знизити до 30...35 дБА за рахунок додаткових витрат, які можуть досягати 40% їх вартості. Як приклад шумозахисту на рис. 6.7 показано шумозахист ПКС зі зниженою шумністю (65 дБА) та ефективністю шумозахисту 25 дБА.

Мал. 6.7 Схема шумоглушення пересувної компресорної станції зі зниженою шумністю:

1 - звукоізолюючий капот; 2 – АЕ на отвір; 3 – віброізолятори; 4 – звукопоглинання; 5 – глушник

Архітектурно-планувальні заходи захисту від шуму.У сучасному містобудуванні накопичено цілий комплекс архітектурно-планувальних методів зниження шуму в житловій забудові. До них слід віднести прийоми, що сприяють як зниженню шуму, так і підвищенню звукоізолюючої здатності, що захищають.конструкцій будівель та споруд. Для реалізації першого напряму поряд із вже згаданими акустичними екранами, зеленими насадженнями, розташуванням транспортних потоків у виїмках, використовуються шумозахисні будинки, в яких вжито заходів щодо зменшення впливу шуму від транспортного потоку (на транспортну магістраль виходять вікна нежитлових приміщень), а сам будинок розташовується по по відношенню до галасливої магістралі так, щоб за ним утворювалася зона акустичної тіні. Такі будинки дозволяють зменшити шум на 15...20 дБА.

Як правило, архітектурне планування, що забезпечує акустичний комфорт, включає комплекс заходів щодо захисту від шуму (районування житлових масивів, зелені насадження, розташування галасливих магістралей на значному видаленні, застосування шумозахисних будинків та ін.). Шумозахисне зонування території міста передбачає відокремлення транспортних магістралей промисловою зоною та торговими підприємствами від житлового району (рис. 6.8).

Мал. 6.8 Шумозахисне зонування м. Ньюбері (США):

1 – транспортні магістралі; 2 – промзона; 3 – торговельні підприємства; 4 – житлові райони.

Особливу увагу звернено на звукоізоляцію вікон. В останні роки у вирішенні цього питання досягнуто великих успіхів завдяки застосуванню спеціального акустичного подвійного і навіть потрійного скління з ущільненням притворів, введенням звукопоглинання по контуру в міжвіконному просторі, збільшенням товщини повітряного проміжку. Крім того, використовують вікна з важкого скла зі збільшеною звукоізоляцією. Звукоізолююча здатність акустично обробленого скління досягає 45...50 дБА, що близько до звукоізоляції стін та забезпечує акустичний комфорт у приміщеннях.

Організаційні та інші заходи щодо зниження шуму в навколишньому середовищі.організаційним заходам щодо зниження шуму у навколишньому середовищі можна віднести:

§ заборона звукових сигналів (це дозволило повсюдно знизити шум у містах до 10 дБА);

§ контроль за галасливістю у містах;

§ обмеження часу та місця руху вантажних автомобілів та мотоциклів;

§ винесення галасливих підприємств із спальних зон;

§ раціональну організацію руху транспортних потоків;

§ заборона роботи гучних джерел (наприклад, гучномовного зв'язку на сортувальних та вантажних станціях);

§ регламентацію роботи гучних джерел (наприклад, заборона включати гучну музику після 23.00).

Крім цього, впроваджується ще один напрямок поліпшення якості сприйманого звуку - зміна його спектру на більш приємний, маскування неприємних звукових сигналів та ін. Це - предмет вивчення бурхливо розвивається науки, яка носить назву психоакустика.

Нові технології зниження шуму.Залежно від додаткового джерела шуму всі різноманітні засоби захисту від шуму можна розділити на дві великі групи: пасивні та активні.

До пасивних засобів відносяться ті, у яких не використовується додаткове джерело енергії. В активних засобах задіяно додаткове джерело енергії, а принцип такого захисту від шуму називається активним шумозахисту.

Активний шумозахист заснований на добре відомому явище накладання звукових хвиль з однаковою частотою та амплітудою А в протифазі, яке легко зрозуміти з рис. 6.9. Таке явище, яке називається інтерференцією, призводить до послаблення амплітуди результуючої хвилі. Це легко зрозуміти з такого прикладу. Нехай складаються хвилі однакової частоти при збігу напрямку коливань. Якщо коливання відбуваються за синусоїдальнимзакону, то амплітуда результуючої хвилі:

де А1 і А2 - амплітуди хвиль, що складаються; j - різниця фаз між ними в точці, що розглядається; А = 0 при А1 = А2 та j = 180 °.

Мал. 6.9. Схема накладання звукових хвиль (1 та 2) у протифазі

Питання для самоконтролю на тему №6.

1. Перерахуйте основні характеристики звукових хвиль.

2. Вкажіть особливості впливу шуму на організм людини.

3. Які особливості нормування шуму?

4. Які Ви знаєте технічні методи та засоби захисту від акустичного забруднення (шуму)?

5. Перерахуйте організаційні заходи щодо зниження шуму у навколишньому середовищі.