Контрольная работа: Звукопоглощающие конструкции
На автомобильном транспорте улучшение акустических характеристик подвижного состава достигается посредством ослабления шума от основных источников его образования: силовой установки (корпус двигателя, системы впуска и выпуска), вентилятора системы охлаждения двигателя, трансмиссии (коробка передач и задний мост), колес, тормозов и кузова. Технические решения, осуществляемые при проектировании и производстве автомобилей, направлены на защиту от шума в источнике его возникновения. Они включают в себя выбор схем отдельных элементов, узлов и механизмов с использованием малошумного косозубого зацепления шестерен, широкое применение пластмасс, клиноременных передач вместо зубчатых и цепных, размещение агрегатов и узлов на шумопоглощающих элементах и амортизаторах, применение демпфирования соударяющихся металлических элементов и шумопоглощающих покрытий. Важную роль играет улучшение конструкций дорог и их трассирования, регулирование транспортных потоков, применение шумозащитных экранов и барьеров.
На железнодорожном транспорте важнейшими составляющими шума, излучаемого в окружающее пространство поездом, являются шум от его движения и шум, возникающий внутри подвижного состава. В целях борьбы с первой составляющей шумового воздействия применяются глушители шума на тепловозных силовых установках, стыковой путь заменяется на бесстыковой, используются резиновые подрельсовые прокладки, ограничивается скорость движения и запрещаются мощные звуковые сигналы в районах городской застройки. Для снижения шума внутри подвижного состава (в кабинах локомотивов и пассажирских вагонах) проводятся конструкторские мероприятия, связанные с внедрением шумоизоляции в обшивку вагонов, совершенствованием тормозных и сцепных устройств, совершенствованием систем вентиляции и кондиционирования и др.
На воздушном транспорте основным источником шума самолета при взлете и посадке является его силовая установка. Шумовое воздействие оказывает и воздушный поток, обтекающий фюзеляж и крыло самолета. Главным внешним источником является шум, возникающий при смешении реактивной струи с атмосферным воздухом за пределами двигателя. Вместе с тем самолеты с турбовентиляторными двигателями генерируют значительную часть своей акустической энергии внутри двигателя, т.е. создают внутренний шум. Причем с ростом мощности двигателей растут уровни шума, генерируемого вентилятором, компрессором и турбиной. Для его снижения реализован ряд инженерных мероприятий по модернизации компрессора, эжектора, рассекателей потока и лепестковых смесителей, созданы звукопоглощающие конструкции с использованием акустической облицовки.
На водном транспорте меры по снижению шумового воздействия направлены на защиту пассажиров и команды судов. С этой целью при конструировании судов их компоновочные схемы и внутренняя планировка разрабатываются с учетом требований максимального удаления кают и салонов от источников шума — машинного отделения, вентиляционных установок, гребных винтов и др. Осуществляется звуко- и виброизоляция помещений, вводится дистанционное и автоматизированное управление работой агрегатов и механизмов повышенной шумности. Уровень шума в машинном отделении снижают благодаря использованию звукоизолирующих кожухов, которыми закрывают двигатели. Структурный шум, передаваемый на корпус судна главным и вспомогательным двигателями, снижается с помощью амортизаторов, посредством которых двигатель изолируют от корпуса судна. Соединение главного двигателя с гребным валом выполняют через эластичные муфты.
Средства снижения шума в рабочих зонах предприятий транспорта реализуются по следующим направлениям:
• уменьшение мощности звука в источнике;
• установка источника шума таким образом, чтобы максимальное шумовое воздействие было направлено в сторону от защищаемого места;
• размещение источников шума на максимально возможном удалении от рабочего места;
• ослабление звуковой энергии между источником и рабочим местом благодаря использованию звукоизолирующих преград (стены, перекрытия, кабины наблюдения, кожухи, облицовки, экраны, глушители);
• применение индивидуальных средств защиты от шума (шу-мозащитных вкладышей и заглушек в уши, наушников).
2. Ограничение авиационного шума по требованиям ИКАО
Воздушные суда оказывают шумовое воздействие не только на работников гражданской авиации и пассажиров, но и на население, проживающее вблизи крупных аэропортов. Поскольку эта проблема затрагивает большое число людей, негативно влияя на их здоровье, вводятся международные стандарты на ограничение авиационного шума. Для стран Европейского союза шумность самолетов определяется стандартами Международной организации гражданской авиации (ИКАО), которые периодически ужесточаются.
В настоящее время проблема акустического совершенствования гражданских самолетов и вертолетов занимает по шкале приоритетов второе место после безопасности полетов. Современный самолет допускается к эксплуатации в странах Европы только при условии соответствия нормам по уровню шума. С 2002 г. были введены более жесткие требования к уровню шума, которые превратились в непреодолимый барьер для российских самолетов, выполняющих рейсы в Европу. Только ограниченное число отечественных самолетов после установки на них звукопоглощающих конструкций продолжают эксплуатироваться на европейских авиалиниях. В 2006 г. ожидается введение ИКАО новых, более жестких норм по шуму.
Поскольку проблема авиационного шума носит глобальный характер и здесь тесно переплетаются интересы государства и политиков, градостроителей и ученых, авиакомпаний и аэропортов, ее решение становится основой политики развития российской авиации. На ближайшую перспективу в рамках федеральной целевой программы "Развитие гражданской авиационной техники на 2002 — 2010 годы и на период до 2015 года" разработан комплекс мероприятий по снижению шума, создаваемого на местности и внутри салонов самолетов и вертолетов. Программой предусмотрена реализация мероприятий по снижению шума, охватывающих создание малошумных двигателей, использование звукопоглощающих конструкции, повышение летно-технических характеристик самолетов, рациональную компоновку двигателей относительно фюзеляжа, снижение шума обтекания планера, шасси и т.д.
Ухо человека воспринимает шумы частотой от 18 до 18 000 Гц. Ниже 18 Гц и выше 18 000 Гц находятся области неслышимых инфразвука и ультразвука.
Инфразвук — это колебания с частотами ниже слышимых человеком. Их верхняя граница находится в пределах 16...25 Гц, а нижняя не определена. Имея большую длину волны, инфразвуковые колебания очень слабо поглощаются в атмосфере и легче огибают препятствия, чем колебания с более высокой частотой. Таким образом, характерная особенность инфразвука — очень малое поглощение в различных средах, что затрудняет борьбу с ним. Инфразвук проходит даже через самые толстые стены и распространяется на большие расстояния. Обычные мероприятия по борьбе с шумом неэффективны для инфразвука.
Воздействие инфразвука на здоровье человека выражается в ощущении неясной тревоги, беспокойстве, недомогании или приступах морской болезни. Нарушается нормальная жизнедеятельность сердца, легких и желудка. Особенно опасной является частота 7 Гц, совпадающая с а-ритмами мозга. Инфразвуковое воздействие может привести к параличам, обморокам, торможению кровообращения и даже остановке сердца.
В природе инфразвуковые колебания возникают при землетрясениях, ураганах, штормах и других природных катаклизмах. Воздействие инфразвуковых частот широко проявляется в современном производстве и на транспорте. Они возникают при работе двигателей внутреннего сгорания, крупных вентиляторов и компрессоров, движении локомотивов и автомобилей, вращении воздушных винтов летательных аппаратов. Инфразвук становится вредным производственным фактором при уровне звукового давления выше ПО... 120 дБ.
В салонах автомобилей наиболее высокие уровни звукового давления создаются в диапазоне частот 2... 16 Гц и достигают интенсивности 100 дБА и более. При движении автомобиля с открытыми окнами уровень звукового давления возрастает до 113... 120 дБА в октавных полосах ниже частоты 20 Гц, поскольку открытое окно выступает в качестве резонатора звука. В автобусах при уровне шума (в акустическом диапазоне) 78 дБА уровень инфразвука достигает 107... 113 дБА на частотах 16...31,5 Гц. Реактивный двигатель самолета на взлете вызывает плавное возрастание уровня инфразвука от 70...80 до 87...90дБА на частотах 18...20 Гц.
В транспортных процессах инфразвуку, как правило, сопутствуют высокочастотные звуки акустического диапазона, поэтому инфразвук малоощутим, но от этого не становится менее опасным. Выделяют пороги инфразвукового воздействия.
3. Факторы определяющие уровни шума
Акустический дискомфорт, создаваемый транспортом, испытывают до 40% городского населения. Шум воздействует на центральную нервную систему, приводя к ее расстройству, хроническому переутомлению, гипертонии и язвенной болезни, гастриту в результате нарушения секреторной и моторной функции желудка, а также к преждевременному старению и сокращению продолжительности жизни жителей крупных городов на 8-12 лет.
Уровни шума от городских (преимущественно транспортных) источников, проникающие в помещения жилых и общественных зданий, часто превышают на 20-30 децибел действующие нормы, что означает превышение потока проникающей звуковой энергии в 100-1000 раз.
Источником шума являются двигатели автомобилей и взаимодействие шин с дорожным покрытием, которое зависит от шероховатости покрытия, нагрузки на колесо, износа протектора, скорости движения и характеристик самой шины на контакте с покрытием, рисунка протектора, качества резины и технологических процессов при ее изготовлении. Кроме того, уровень шума также зависит от характера груза и характера его закрепления в кузове. Разность уровня шума порожнего и груженого автомобиля составляет для легкового 2-3 дБА, для грузового - 8-9 дБА.
К настоящему времени установлена взаимосвязь различных факторов и их влияние на общий уровень транспортного шума и разработана систематизация всех факторов по четырем группам:
1) транспортные факторы, создающие уровень шума;
2) дорожные факторы, определяющие уровень шума;
3) природно-климатические факторы, влияющие на уровень шума;
4) защитные факторы, снижающие уровень шума.
Наибольшее влияние на состояние акустического комфорта оказывают транспортные факторы:
• интенсивность движения и скорость транспортного потока;