Нормирование шума.
Исторически сложились два аспекта нормирования шума: гигиенический и технический.
Техническое нормирование шума предусматривает ограничение уровня шума, образованного определенным агрегатом или механизмом. Оно отражает технические возможности, которые с развитием науки и техники могут изменяться.
Гигиеническое нормирование шума определяет тот предельный уровень и характеристику шума, которые еще не оказывают вредного действия на организм человека. Эти два понятия нельзя смешивать, так как первое определяет возможную, а второе необходимую степень ослабления шума в том или ином случае. При установлении гигиенических нормативов шума часто приходится исходить не из оптимальных или комфортных, а из терпимых условий, т. е. таких, при которых вредное действие шума на человека не проявляется или проявляется незначительно.
Гигиеническое нормирование шума и общие требования безопасности осуществляются в соответствии с ГОСТами и нормами, утвержденными Минздравом. Так, в настоящее время это ГОСТ 12.1.003—83 «Шум. Общие требования безопасности», а нормирование шума, создаваемого на местности ЛА, производится в соответствии с ГОСТ 17228—78. Нормирование шума в салонах и кабинах ЛА осуществляется по ГОСТ 20296—81, уровни же шума, создаваемого предприятиями на территории жилой застройки, не должны превышать приведенных в ГОСТ 12.1.036—81.
На основе Государственного стандарта в гражданской авиации разработан отраслевой 54.72001—78. Техническое нормирование шума производится в соответствии с требованиями стандартов безопасности труда. Нормируемые уровни шума в этом случае рассматриваются как одна из технико-эксплуатационных характеристик ЛА конкретного класса и типа.
Профилактика шума.
Все шумы могут быть разделены на шумы механического происхождения, обусловленные вибрациями твердых тел и шумы гидроаэродинамического происхождения, возникающие при выхлопах, пульсации и вихреобразованиях в газах и жидкостях.
При решении конкретных задач глушения шума применяются методы: устранения причин и ослабления его в источнике; изоляции и поглощения шума.
К первой группе условно относятся шумы от летательных аппаратов, производящих посадку или взлет. Борьба с шумами этой группы может вестись как путем уменьшения их в источнике, так и уменьшения шумов за счет снижения тяги двигателей при наборе высоты после взлета и во время посадки.
Внешний шум можно уменьшить, если снизить частоту вращения лопастей винта и увеличить расстояние от лопастей до фюзеляжа. Применение многолопастных винтов с малой частотой вращения также может уменьшить шум на несколько децибел. При проектировании ЛА эти требования учитываются.
Снизить шум на выходе из реактивного сопла ТВД и ТРДД можно за счет ускорения перемешивания газовой струи с окружающим воздухом, снижения ее скорости и т. п. Подобные меры дадут положительный результат и при снижении шума на входе воздуха в двигатель. Для этого применяют специальные глушители шума, которые устанавливают непосредственно на входе и выходе из двигателей.
Для снижения так называемых внутренних шумов ТВД и поршневых авиационных двигателей необходимо добиваться максимально возможной амортизации двигателя за счет применения специальных подвесок. Разгрузка деталей конструкции самолета от вибраций повышает срок его службы, комфортабельность и устраняет шум многих мелких, плохо закрепленных деталей, которые могут дать значительный суммарный уровень шума.
Специальные приемы пилотирования при взлете или заходе на посадку позволяют снизить шум за счет увеличения расстояния до пролетающего самолета и использования более низкого режима работы двигателей, при котором создается меньший шум. Это достигается использованием большего градиента набора высоты, выполнением разворота в сторону от населенного пункта. При заходе летательного аппарата на посадку для снижения шума увеличивают угол глиссады и применяют оптимальный профиль снижения.
Весьма успешно решается задача снижения шума при устройстве предпочтительных взлетно-посадочных полос (ВПП), т. е. направлений ВПП, не связанных с пролетом населенных пунктов на малой высоте, ограничении ночных и тренировочных полетов.
Устранение шумов второй группы достигается при помощи транспортирования самолетов в аэропорту буксировочными средствами. Перспективным для тяжелых транспортных самолетов явится буксир с электрической силовой установкой, так как слишком мощные тягачи с дизельными двигателями сами создают шум. Необходимо стремиться в аэропортах к полному запрещению руления самолетов с работающими двигателями.
Борьба с шумами третьей группы (при опробовании авиационных двигателей на земле) — актуальная проблема, которой начали заниматься недавно во многих странах. При опробовании двигателей на земле нет необходимости в получении полезной тяги, поэтому возможно значительно уменьшить шум специальными глушителями.
В глушении шумов четвертой группы классификации достигнуты значительные успехи. Современные станции испытания двигателей как наземного, так и подземного типов позволяют полностью глушить шум. При проектировании станций испытания двигателей необходимо оптимальное решение трех основных задач:
ослабления шума в самом помещении для испытаний;
выбора звукоизоляции между помещением для испытаний и соседними помещениями;
ограничения распределения шума на открытом воздухе, если помещение для испытаний открытое или имеет наружные проемы.
Их решение позволит защитить от сильного шума людей, работающих на станциях испытания двигателей, а также живущих в непосредственной близости от этих предприятий.
При работе в помещении, где установлены двигатели, уровни громкости шумов не должны превышать 80—90 дБА. В случае превышения этих уровней следует стремиться к ослаблению шумов за счет соответствующих изменений в технологии испытаний, а также размещения в помещении звукопоглотителей (когда уровень намного превысит 90 дБА). Там, где эти способы неосуществимы, для обслуживающего персонала создают защиту от шума за счет применения закрытых камер для испытаний. Звукоизолирующая способность ограждений камеры должна быть не менее 70 дБ, что обеспечивается соответствующими конструкциями.
Строительно-планировочные мероприятия, направленные на снижение раздражающего воздействия шума, имеют отношение практически ко всем группам уже рассмотренной квалификации шумов аэропортов. Они заключаются в удалении источников шума, применении экранирующих и специальных шумозащитных устройств, учете положительного влияния ветра и характера рельефа земной поверхности, использовании зеленых насаждений, рациональных приемов застройки, применении методов звукоизоляции и звукопоглощения при строительстве зданий и сооружений и т. п.
Средства индивидуальной защиты.
Борьба с действием шума ЛА на организм человека ведется двумя путями. Первый — это соответствующие конструктивные изменения авиационных силовых установок, применение особых режимов взлета и посадки самолетов, использование аэродромных глушителей шума, транспортирование ЛА по аэродрому буксировочными средствами; строительство станции испытания авиационных двигателей и т. д. Такой путь можно назвать активным, так как происходит устранение шума в его источнике.
Второй путь — пассивный. Он заключается в применении противошумов, т. е. средств индивидуальной защиты от действия шума, которые значительно ослабляют действие шума не только на слуховой анализатор, но и на кору головного мозга в целом. В авиации общее признание получил ватный тампон, вкладываемый в наружный слуховой проход. Для этой же цели предлагали ряд других приспособлений: резиновые кольца и втулки, пробки из пластмассы, воск и смесь ваты с воском и т. д. Обыкновенная вата уменьшает шум примерно на 3 дБ, а вата с воском, воск и резиновая пробка — уже примерно на 25—35 дБ. Однако применение этих материалов вызывает давление на стенки наружного слухового прохода, раздражает его. Более эффективными и гигиеническими являются наружные заглушки. Их эффективность зависит от плотности прилегания заглушки к околоушной поверхности, для этого она должна иметь по периметру мягкую уплотняющую прокладку. Для того чтобы заглушки не давили на ухо, они должны быть соответствующего размера.
В последнее время в различных отраслях промышленности, в том числе и в авиации, получили распространение противошумные вкладыши «Беруши» для индивидуальной защиты от шума. Они изготавливаются из полимерных волокон материала ФП-Ш, который представляет собой рыхлый слой из равномерно перемешанных ультратонких волокон диаметром 0,5—1 мкм и армирующих волокон диаметром б—10 мкм. Толщина слоя эффективного звукопоглощения составляет 2—2,5 см. Из полотен материала ФП-Ш нарезают квадраты 4X4 см, массой 150±10 мг. Их складывают и вставляют в слуховой проход и уплотняют пальцем. Защита вкладышами «Беруши» от промышленных и бытовых шумов позволяет снизить ощущаемую громкость в 4—6 раз в зависимости от уровней и спектров шума.
Значительная часть шума, возникающего на современных ЛА, достигает внутреннего уха вследствие костной проводимости, так как интенсивность шума настолько велика, что он вызывает вибрации черепа, распространяющиеся на внутреннее ухо. Если наружный слуховой проход закупорен, что затрудняет прохождение звуков, распространяющихся по воздуху, тогда вступает в действие костная проводимость, снимающая защитное действие вкладышей.
Например, исследованиями установлено, что после работы без защитного шлема происходит значительное понижение остроты слуха. При работе в условиях шума того же уровня интенсивности (120 дБ), но наличии индивидуальной защиты в виде шлема, понижение остроты слуха в области высоких частот было значительно меньше. Время пребывания работающего в данных условиях во втором случае было увеличено вдвое. Восстановление остроты слуха произошло у работающих в шлеме в 4 раза быстрее, чем у работающих без шлема.
Подобное наблюдалось и в состоянии нервной системы. Поэтому для защиты пилота от самолетных шумов наиболее подходящим является подшлемник с резиновыми подушечками, заполненными специальной массой.
Выполнение работ, связанных с наличием шумов, уровнем интенсивности выше 120 дБ без изоляции источника шума, вообще не разрешается, а в аварийных случаях время пребывания в условиях шума не должно превышать 40 мин при работе в шлеме. Люди, работающие в таких условиях, должны проходить "периодические медицинские освидетельствования не реже одного раза в год у терапевта, невропатолога, отоларинголога. Лица, страдающие заболеваниями уха, нервной системы, язвенной болезнью, гипертонией, не допускаются к подобным работам.
Люди, работающие в условиях шума, должны строго соблюдать режим труда и отдыха. Особенно большое значение имеет для них нормальный сон, который должен составлять не менее 8 ч.
Ультразвуковые и инфразвуковые колебания и их профилактика.
Ультразвук широко применяется в различных отраслях промышленности. Например, с его помощью очищают металлические поверхности от загрязнения, обезжиривают детали, сваривают, режут металлы, обрабатывают стекло, очищают газы от пыли. В гражданской авиации для выявления трещин, неоднородностей в крупногабаритных деталях без их разрушения применяются ультразвуковые дефектоскопы, в основу работы которых положена различная степень отражения ультразвуковых колебаний на границе раздела сред, имеющих различные плотности.
Ультразвук – это область акустических колебаний с частотами более 112 кГц.
Ультразвуковые колебания отличаются от звуковых более высокой частотой, превышающей верхнюю границу слышимости (16-20 кГц). Ультразвук не воспринимается человеческим ухом и характеризуется высокой плотностью звуковой энергии. Плотность звуковой энергии – это количество звуковой энергии, приходящейся на единицу объема упругой среды.
Воздействие звуковых полей низкочастотных ультразвуковых установок на организм человека вызывает изменения нервной и сердечно-сосудистой систем, органов слуха и вестибулярного аппарата. Это проявляется в повышенной усталости, головной боли, слабости, боли в ушах, пониженной работоспособности, нарушении равновесия.
Другая опасность при эксплуатации ультразвуковых установок состоит в том, что на руки и тело рабочего при соприкосновении с жидкими и твердыми средами действуют колебания высокой интенсивности, создаваемые в этих средах при работе ультразвуковой установки. Такое воздействие вызывает нагревание тела и явления кавитации. Энергия ультразвукового колебания поглощается телом, превращается в тепло и, следовательно, вызывает повышение температуры. Кавитация, возникающая в жидкости живой клетки, вызывает ее разрушение, приводит к изменению в тканях тела человека и повышенному местному нагреву. Ультразвук малой интенсивности вызывает в основном нагрев тела человека. Умеренная интенсивность вызывает паралитическое, а большая интенсивность даже смертельное воздействие.
Метод и средства устранения и снижения вредного воздействия повышенного уровня ультразвука, требования к ультразвуковой характеристике оборудования подробно изложены в ГОСТ 12.1.001—75.
Установки, генерирующие шум, уровни звуковых давлений которых превышают допустимые значения, должны иметь звукопоглощающие кожухи или экраны, которые могут изготавливаться из следующих материалов: листовой стали или дюрали толщиной 1 мм, обклеенной резиной толщиной 3—5 мм или рубероидом, либо покрытой противошумной мастикой; гетинакса толщиной 5 мм; трех слоев резины, каждый из которых имеет толщину 1 мм и т. д. Применение таких кожухов, например, в установках для очистки деталей, снижает уровень ультразвука на 20—30 дБ в слышимом диапазоне частот и 60—80 дБ в ультразвуковом.
Инфразвук — область акустических колебаний в диапазоне частот ниже 20 Гц.
Инфразвук отличается от слышимых звуков значительно большей длиной волны. Распространение инфразвука в воздушной среде происходит, в отличие от шума, на большие расстояния от источника вследствие малого поглощения его энергии.
Его генераторами являются трансформаторы, мощные авиационные двигатели, вентиляторы, дизель-генераторы, компрессоры, также все медленновращающиеся и вибрирующие машины. Инфразвук образуется и при взаимодействии турбулентных потоков воздуха, обтекающих средства транспорта, а также колес транспортных средств с дорожным покрытием. Он оказывает неблагоприятные воздействия на работоспособность и здоровье работающих. Наиболее сильно организм реагирует на инфразвуковые колебания, частота которых близка, либо равна собственной частоте колебаний тела человека и его отдельных органов (резонансная частота). Исследованиями установлено, что например, собственная частота плечевого пояса, бедер (положения стоя) и головы (относительно плеч человека) лежит в пределах 4—6 Гц, а для большинства внутренних органов собственные частоты лежат в диапазоне 6—9 Гц (нервная система — 250 Гц). Явление резонанса может быть причиной вибрационной болезни.
При воздействии инфразвуковых колебаний на организм человека происходят изменения нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной, эндокринной и других систем, при этом выраженность симптомов во многом зависит от уровня инфразвука.
В производственных условиях инфразвук, как правило, сочетается с низкочастотным шумом, т. е. присутствие низкочастотного шума в измеренном спектре чаще всего свидетельствует о наличии инфразвуковых колебаний. Измерения и нормирование инфразвука следует производить в соответствии с гигиеническими нормами инфразвука на рабочих местах.
Разрабатывая мероприятия по снижению инфразвуковых колебаний, необходимо учитывать то, что обычные методы защиты от шума оказываются непригодными для решения этой задачи. Например, стены и крупные элементы конструкций под воздействием инфразвуковых волн начинают вибрировать в ритме инфразвука и не оказывают ему никакого сопротивления. Поэтому меры по ограничению неблагоприятного влияния инфразвука на работающих должны предусматривать: снижение уровней инфразвука в источниках его образования и на пути распространения, а также применение дистанционного управления. Лица, работающие в данных условиях, должны проходить предварительный и периодический медосмотр в сроки и объеме, установленные Минздравом.