Способ борьбы с инфразвуковым загрязнением ответы
§ 37. Защита от инфразвука
Снижение интенсивности инфразвука может быть достигнуто различными способами: изменением режима работы устройства или его конструкции; звукоизоляцией источника, поглощением звуковой энергии, при помощи глушителей шума: интерференционного, камерного, резонансного и динамического типов, а также за счет использования механического преобразователя частоты. Защита от вредного воздействия инфразвука расстоянием мало эффективна, так как при равной мощности источников инфразвуковых и звуковых колебаний с частотой fи и fзв соответственно справедливо выражение
где rи и rзв — соответственно расстояние от источника инфразвуковых волн и волн в слышимом диапазоне частот, на которых имеет место одинаковая интенсивность излучаемых колебаний. Таким образом, ослабление уровня инфразвука с увеличением расстояния весьма незначительно по сравнению с ослаблением звуковых колебаний. Это связано с малым затуханием инфразвуковых колебаний при распространении в воздушной среде. Поглощение в нижних слоях атмосферы инфразвуковых колебаний с частотой ниже 10 Гц не превышает 8•10 -6 дБ/км.
Борьбу с инфразвуком в источнике его возникновения необходимо вести прежде всего в направлении изменения режима работы технологического оборудования увеличением его быстроходности, например увеличением числа рабочих ходов кузнечно-прессовых машин, чтобы основная частота следования силовых импульсов лежала за пределами инфразвукового диапазона. Одновременно должны приниматься меры по снижению интенсивности аэродинамических процессов, в частности по ограничению скоростей движения средств транспорта, снижению скоростей истечения в атмосферу рабочих тел (авиационные и ракетные двигатели, двигатели внутреннего сгорания, системы сброса пара тепловых электростанций и т. д.).
При выборе конструкции предпочтение должно отдаваться малогабаритным машинам большой жесткости, поскольку в конструкциях с плоскими поверхностями большой площади и малой жесткости создаются условия для генерации инфразвука.
Для уменьшения амплитуды инфразвуковых колебаний целесообразно использовать глушители шума, что является наиболее простым способом уменьшения уровня инфразвуковых составляющих шума всасывания и выхлопа стационарных дизельных и компрессорных установок, ДВС и турбин.
Применение глушителей интерференционного типа так же, как в случае борьбы с шумом, наиболее эффективно, когда требуется заглушить одну или несколько дискретных составляющих в спектре инфразвука, особенно в случае его распространения по каналам.
Чтобы добиться смещения волны по фазе, в воздуховодах устраивают боковой отвод, длина которого должна быть (λ/2)а, где λ — длина заглушаемой инфразвуковой волны; а= 1, 3, 5.
Глушители камерного или резонансного типа работают на тех же принципах, что и аналогичные глушители шума. Однако в случае инфразвуковых колебаний они должны иметь весьма большой объем расширительной камеры или резонансной полости. На рис. 83, а представлена схема двухкамерного кольцевого гасителя к компрессору ВП-20/10М. Использование этого глушителя на всасывающем тракте позволило резко снизить уровень инфразвуковых составляющих компрессора (рис. 83,6). Сравнение спектров шума компрессора до установки глушителя (кривая 1) и после установки (кривая 2) показывает, что эффективность глушителя составляет более 10 дБ во всем рассматриваемом диапазоне частот.
Рис. 83. Схема двухкамерного кольцевого глушителя инфразвука (а) и спектры инфразвука компрессора ВП-20/10М (б): 1 — спектр инфразвука до установки глушителя; 2 — спектр инфразвука после постановки глушителя
Механический преобразователь частоты инфразвуковых колебаний основан на способе амплитудной модуляции звуковых колебаний. Он может быть применен для защиты от инфразвука, распространяющегося по закрытому каналу, например в выхлопных трубах двигателей внутреннего сгорания (ДВС), аэродинамических трубах при испытаниях авиационных двигателей. Модуляция инфразвуковых колебаний осуществляется посредством аэродинамического преобразователя, например ультразвуковой сирены, установленного на пути распространения инфразвуковых волн. Это позволяет преобразовывать инфразвуковые колебания в менее опасные ультразвуковые колебания. Амплитуда несущего колебания может быть изменена за счет соответствующего изменения частот модулирующего сигнала во времени. На этом принципе работает глушитель, разработанный, в частности, и для систем выхлопа ДВC.
Применение звукоизоляции инфразвука на практике представляет достаточно сложную инженерную задачу, так как требуются весьма мощные строительные конструкции с массой одного квадратного метра изоляции не менее 105-106 кг. На рис. 84 представлены спектры уровня инфразвука от оборудования цеха по производству асфальта, замеренные в квартирах первого этажа 4-этажного панельного дома, имеющего двойные деревянные переплеты окон. Спектр 1 соответствует измерению инфразвука в квартире с открытыми окнами, спектр 2 — с закрытыми. Обращает на себя внимание полное отсутствие эффекта звукоизоляции в инфразвуковом диапазоне частот. Следует отметить, что существующие расчетные зависимости эффективности звукоизоляции неприменимы для инфразвука [31].
Рис. 84. Спектры инфразвука оборудования цеха по производству асфальта
Метод звукопоглощения может быть реализован применительно к инфразвуковым колебаниям путем использования резонирующих панелей типа конструкций Бекеши (рис. 85). Они представляют собой прямоугольные рамы, на которые крепится тонкостенная мембрана. Последняя может быть выполнена из металла, дерева либо воздухонепроницаемой пленки (например, холста, покрытого лаком или подобным ему материалом). При монтаже указанной конструкции в помещениях с источниками инфразвука энергия последних поглощается, так как туго натянутый холст играет роль мембраны с большим затуханием. Конструкция может быть настроена на определенную частоту в спектре инфразвука. Собственная частота резонатора Бекеши Гц
f0=1/2π√(c 2 p/mh), (40)
где с — скорость распространения звука; р — плотность воздуха; m — масса, приходящаяся на единицу поверхности мембраны; h — толщина воздушного промежутка за мембраной.
Рис. 85. Резонирующие панели Бекеши: 1 — рама-каркас; 2 — металлическая сетка; 3 — звукопоглотитель; 4 — апретированный холст
Для повышения эффективности рассматриваемых конструкций в диапазоне более высоких частот внутренняя полость резонатора заполняется каким-либо звукопоглощающим материалом. В этом случае со стороны поверхности крепления на раму монтируется мелкоячеистая стенка.
Источник
Методы борьбы с инфразвуком
Инфразвук
Инфразвук – область акустических колебаний с частотами, лежащими ниже полосы слышимых частот – 20 Гц.
Является составной частью спектров шумов, излучаемых многими технологическими агрегатами. Характерной особенностью инфразвука является большая длина волны и малая частота колебаний. Инфразвуковые волны мало поглощаются воздухом, могут свободно огибать расстояния. Эти особенности затрудняют борьбу с ним, поскольку традиционные методы борьбы с шумом с помощью звукоизоляции и звукопоглощения малоэффективны.
В соответствии с классификацией, приведенной в СН 2.2.4/2.1.8.583–96 «Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки», инфразвук, воздействующий на человека, подразделяется на:
1. по характеру спектра:
a. широкополосный инфразвук, с непрерывным спектром шириной более одной октавы;
b. тональный инфразвук, в спектре которого имеются слышимые дискретные составляющие. Тональный характер инфразвука устанавливают в октавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ;
2. по временным характеристикам:
a. 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»;
b. 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»;
Действие инфразвука на человека
Гигиеническая проблема, связанная с воздействием инфразвука на организм человека, возникла сравнительно недавно – в 70-е годы. Неблагоприятное действие инфразвука на организм человека проявляется, прежде всего, в психических нарушениях, негативном влиянии на сердечнососудистую, дыхательную, эндокринную и другие системы организма, вестибулярный аппарат. Специфической для действия инфразвука реакцией является нарушение равновесия.
Инфрашумы воспринимаются человеком, главным образом, как физическая нагрузка: возникает утомление, головная боль, головокружение. Инфразвук силой свыше 150 дБ совершенно непереносим человеком; при 180 – 190 дБ наступает смерть вследствие разрыва легочных альвеол.
Вредное воздействие инфразвука на организм человека усугубляется при совпадении частоты инфразвуковых колебаний с собственной частотой того или иного органа. Резонансные частоты для человека находятся в диапазоне 4…15 Гц. Инфразвук частотой до 10 Гц вызывает резонансные явления со стороны крупных внутренних органов – желудка, печени, сердца, легких.
Длительное воздействие инфразвука 4…10 Гц может вызвать, например, хронический гастрит, колит, сохраняющиеся длительное время после прекращения его воздействия.
При воздействии на человека повышенных уровней инфразвука наряду с указанными признаками наблюдается также затруднения дыхания, связанные, по-видимому, с вибрацией грудной клетки, с резонансными явлениями; тошнота вследствие раздражения рецепторов различных органов; расстройства терморегуляции, выражающиеся в возникновении озноба и ознобоподобного дрожания; нарушения зрительного восприятия; многообразные вегетативные реакции, вызванные нарушением функционирования гипоталамуса и другие.
Частота различных симптомов, наблюдающихся при кратковременном воздействии инфразвука высокого уровня (120–135 дБ)
| Симптомы | Частота |
| Головокружение | 0,71 |
| Тошнота | 0,47 |
| Усталость, слабость (в том числе резкая слабость) | 0,71 |
| Ощущение вибрации тела, внутренних органов | 0,65 |
| Чувство страха | 0,41 |
| Головная боль | 0,61 |
| Ощущение давление на барабанные перепонки, заложенность ушей | 0,45 |
| Сенестопатия (обманчивые, нереальные ощущения) | 0,17 |
| Вегетативные нарушения (бледность, потливость, сухость во рту, кожный зуд) | 0,66 |
| Психические нарушения (пространственная дезориентация, спутанность мыслей и др.) | 0,67 |
| Затруднение глотания | 0,18 |
| Нарушение зрения (затуманенность зрения) | 0,30 |
| Ощущение удушья | 0,22 |
| Модуляция речи | 0,10 |
| Нарушение дыхания | 0,28 |
| Ознобоподобный тремор | 0,20 |
Методы борьбы с инфразвуком
Инфразвук может распространяться на большие расстояния вследствие незначительного поглощения в атмосфере и способности огибать препятствия. Большие длинны волн, свойственные инфразвуку, определяют их выраженную дифракционную способность, а значительные величины амплитуды колебаний позволяют им воздействовать на человека на значительных расстояниях от источника.
Для организации защиты от инфразвука необходимо использовать комплексный подход, включающий конструктивные меры снижения инфразвука в источнике образования, планировочные решения, организационные, медицинские меры профилактики и средства индивидуальной защиты.
К основным мероприятиям по борьбе с инфразвуком относятся:
1. Изоляция объектов, являющихся источниками инфразвука, выделение их в отдельные помещения.
2. Использование кабин наблюдения с дистанционным управлением технологическим процессом.
3. Повышение быстроходности машин, обеспечивающее перевод максимума излучения в область слышимых частот.
4. Применение глушителей инфразвука с механическим преобразованием частоты волны.
5. Устранение низкочастотных вибраций.
6. Повышение жесткости конструкций больших размеров.
7. Введение в технологические цепочки специальных демпфирующих устройств малых линейных размеров, перераспределяющих спектральный состав колебаний в область более высоких частот.
8. Использование средств защиты органы слуха и головы от инфразвука – противошумов, наушников, гермошлемов и т.д. (заглушающая способность которых на низких частотах значительно ниже, чем на высоких). Для повышения эффективности защиты рекомендуется использовать комбинацию нескольких типов средств защиты, например, противошумные наушники и вкладыши.
9. Применение рационального режима труда и отдыха – введение 20-минутных перерывов через каждые 2 часа работы при воздействии инфразвука с уровнями, превышающими нормативные.
Источник
Инфразвук: основные источники и способы нейтрализации
Инфразвук практически не затухает, распространяясь в атмосфере, водной среде или даже в земной коре, и преодолевает очень большие расстояния. Мощная инфразвуковая волна ( возникшая, например, как следствие извержения вулкана) может несколько раз обходить вокруг земного шара и пересекать всю толщу земли.
Источники инфразвуковых волн
Колебания в низкочастотном диапазоне постоянно присутствуют в атмосфере, поскольку естественным их источником являются природные явления: шум моря и леса, грозовые разряды, извержения, обвалы или грохот водопадов.
Развитие промышленности и постоянное появление новых механизмов привело к значительному увеличению числа источников инфразвука, провоцирующих повышение общего уровня инфразвуковых колебаний в атмосфере. Низкочастотные волны способны генерировать все виды транспорта ( включая реактивные самолеты), технологическое оборудование аэродинамического или ударного действия, системы вентиляции на крупных предприятиях, оружейные выстрелы, подводные или подземные взрывы и любые другие техногенные источники. Интенсивность колебаний может быть различной, однако совокупность звуковых волн от разных источников создает достаточно мощный инфразвуковой фон.
Воздействие инфразвуковых колебаний на организм человека
Несмотря на то, что свойства инфразвука могут быть полезны в ходе ряда исследований и даже позволяют достаточно достоверно предсказывать приближение шторма или цунами, длительное воздействие низкочастотных колебаний на человека нельзя назвать положительным. Проникая в ткани тела, инфразвуковые волны создают резонанс, чреватый возникновением самых разных негативных эффектов – от тошноты до вестибулярных нарушений. Мощная инфразвуковая волна вполне может остановить сердце, вызвать слепоту или повреждение органов пищеварения. Очевидно также воздействие инфразвука на психоэмоциональное состояние: длительное пребывание в зоне с повышенным уровнем инфразвуковых колебаний провоцирует сначала усталость, а потом беспокойство, переходящее в безотчетный панический страх.
Способы нейтрализации низкочастотных колебаний
Наиболее эффективным способом борьбы с инфразвуковым загрязнением среды является тщательное изолирование возможных источников и предотвращение распространения волн в атмосфере. Механизмы и двигатели постоянно совершенствуются, для защиты жилых зон используются звукоизоляционные и звукопоглощающие материалы, разрабатываются различные модели глушителей и кожухов для оборудования. При проектировке систем вентиляции или шумозащитных заграждений расчет производится таким образом, чтобы возможность возникновения дополнительных колебаний была сведена к минимуму.
Однако следует помнить о том, что звукоизоляция только частично нейтрализует инфразвуковой фон, поэтому активным участником борьбы с шумовым загрязнением должен становиться каждый житель планеты.
Дата публикации: 10.01.2013, 7468 просмотров .
Источник
