Механические колебания

Основными источниками шума в жилых и общественных помещениях являются в первую очередь жизнедеятельность людей (разговор, крики, игра на музыкальных инструментах, ходьба, передвижение мебели) и работа радиотелеприемников, магнитофонов, электромеханических бытовых приборов, а также эксплуатация инженерного и санитарно-технического оборудования. Приведенные данные показывают, что практически уровни звука в жилых помещениях от различных источников могут достигать значительной величины, хотя в среднем редко превышают 80 дБ.

На крупных магистралях городов шум порой превышает 100 дБ днем и даже ночью не бывает ниже 70 дБ. Шум при взлете реактивного самолета - 140 дБ, ракеты - 175 дБ.

Таблица 1

Источник шума	Уровень звука, Б	Примечание
Тихая сельская местность	20	-
Шепот	40	На расстоянии 0,3 м
Речь средней громкости	60	На расстоянии 1 м
Металлорежущие станки	80-90	На рабочих местах
Ткацкие станки	90-100	На рабочих местах
Магистральная улица	85-100	На расстоянии 7 м
Отбойный молоток	100	На расстоянии 1 м
Выступление поп-оркестра	110	На расстоянии 1 м

 

Источники шума. Источники звука

Источники звука	Уровни звука, ДБ	Примечание
Радиомузыка	83	Шум. проникающий с улицы
Радиоречь	70	Шум в жилом помещении
Разговоры людей	66	-//-
Пылесосы	75	-//-
Стиральные машины	68	-//-
Холодильники	42	-//-
Игра на пианино	80	-//-
Электрополотеры	83	-//-
Электробритвы	60	-//-
Детский плач	78	-//-
Слив воды из крана	44-50	Шум, проникающий в комнату
Наполнение ванны	36-58	-//-
Наполнение водой бачка в туалете	36-67	-//-
Удар крышки клапана мусоропровода	42-58	Шум, проникающий в квартиру
Проход кабины лифта	34-36	В смежных квартирах
Удар дверей лифта	44-52	-//-

 

Вибрация характеризуется скоростью (v, м/с) и ускорением (а, м/с2) колеблющейся твердой поверхности. Обычно эти параметры называют виброскоростью и виброускорением и, как и шум, также характеризуют уровнями виброскорости и виброускорения, измеряемыми в дБ. Запороговые значения виброскорости и виброускорения - стандартизованные в международном масштабе величины: уо= 5 х 10-8м/с, а0= 3 х 10-4м/с2.

Вибрация также характеризуются частотой колебаний (F), изменяющейся в широком диапазоне: от 0,5 до 8000 Гц.

2. Воздействие шума  на человека

Человек воспринимает звук посредством органа слуха, костей черепа и при особенно интенсивном звуке - всем телом.

Поэтому очень важно защищать органы слуха от повреждений, ибо с помощью звуков мы получаем информацию, общаемся. Звуки дают ощущение полноты и красоты жизни.

Орган слуха, т.е. наше ухо и следующие за ним органы обработки сигнала на пути к мозгу, позволяет человеку воспринимать звук в широкой области изменения интенсивностей и частот, а также улавливать направление его прихода. Чувствительность человеческого органа слуха превосходит во многих отношениях технические характеристики лучших образцов современной электроакустической техники.

Долгое время влияние шума на организм человека не было объектом специального исследования, хотя о вреде шума знали уже давно и правила ограничения шума в городах и общественной жизни существовали еще в античную эпоху. В настоящее время существует отрасль науки, изучающая влияние звука на функции организма. Учеными ведутся многочисленные научные исследования с целью выяснения влияния шума на здоровье человека. Установлено, что шум наносит ощутимый вред организму и здоровью человека. Его влияние еще более усиливается, если шум действует одновременно с другими неблагоприятными факторами - вибрацией, пылью.

В условиях городского шума происходит постоянное напряжение органов слуха, приводящее к их утомлению, снижению остроты слуха. Под влиянием шума нарушается состояние центральной нервной системы, снижаются внимание, работоспособность, особенно умственная.

При уровнях шума свыше 60 дБ снижаются:

- объем кратковременной  памяти;

- умственная работоспособность;

- реакция на различные  жизненные ситуации.

Кроме того, отмечаются повышенная утомляемость и головные боли, развиваются сердечно-сосудистые заболевания.

Шум является одним из наиболее нетерпимых раздражителей в ночное время. Человек с трудом засыпает, часто просыпается, сон становится поверхностным и не дает хорошего отдыха. Отсутствие нормального отдыха после трудового дня приводит к тому, что естественное утомление после работы не исчезает, а постепенно переходит в хроническое переутомление, способствующее развитию заболеваний центральной нервной системы, гипертонической болезни. Постоянное действие шума может явиться причиной язвенной болезни, гастрита в результате нарушения секреторной и моторной функций желудка.

Таким образом, длительное воздействие шумов вызывает изменения функционального состояния не только со стороны органа слуха, сердечно-сосудистой системы, но и организма в целом, в первую очередь страдает центральная нервная система. Английские медики подсчитали: в Великобритании один из четырех мужчин и одна из трех женщин больны неврозами из-за шума.

Но и абсолютная тишина угнетает человека. В полной тишине, например в сурдокамере, сразу начинают беспокоить звуки, в обычных условиях остающиеся незамеченными, - удары сердца, дыхание и даже шорох ресниц. Эти обычно неслышимые звуки в условиях абсолютной тишины воспринимаются человеком так, что могут стать причиной серьезных психических расстройств.

Шумы природного происхождения - шум морского прибоя, листвы, дождя, журчание ручья и другие естественные шумы - благотворно влияют на человеческий организм, они успокаивают, усыпляют.

Итак, воздействие шума на человека двоякое. По-этому, говоря о борьбе с шумом, нужно помнить, что речь идет не о всех звуках вообще, а лишь о нежелательных, раздражающих, вредно влияющих на организм. Однако здесь важна и субъективная реакция на шум. Установлено, например, что люди умственного труда, люди с развитой чувствительностью (ученые, представители творческих профессий) ощущают воздействие шума острее, чем представители других форм занятости. Поэтому с субъективной точки зрения шум можно определить как всякий нежелательный, мешающий, вредный звук.

К шуму человек постепенно привыкает, наступает некоторая слуховая адаптация, однако она не может защитить его от патологического процесса, а лишь временно отодвигает сроки его наступления. Шум, обладая кумулятивными свойствами, как яд или радиация, накапливается в организме.

Уровень шума в 20-30 дБ практически безвреден для человека. Это естественный шумовой фон, без которого невозможна человеческая жизнь. Звук в 130 дБ уже вызывает у человека болевое ощущение, а в 150 - становится для него непереносимым, может произойти разрыв барабанной перепонки.

3. Допустимые величины  шума и вибрации

Как и для других вредных факторов среды обитания человека, для шума и вибрации в санитарно-гигиенических нормах устанавливаются предельно-допустимые уровни (ПДУ).

Величина ПДУ для шума зависит от вида деятельности или отдыха человека. Некоторые значения ПДУ в помещениях жилых и общественных зданий и на территориях застройки приведены в таблице.

Таблица 1

Помещения или территории	Время, ч	ПДУ, дБ
Жилые комнаты квартир, жилые помещения домов отдыха, пансионатов, спальные помещения в детских дошкольных учреждениях	7-23 23-7	55 45
Площадки отдыха на территории микрорайонов и групп жилых домов, домов отдыха и пансионатов, площадки детских дошкольных учреждений, школ и других Учебных заведений	--	60
Классные помещения, учебные кабинеты, учительские комнаты, аудитории школ и других учебных заведений читательские залы библиотек	-	55
Территории, непосредственно прилегающие к жилым домам, зданиям поликлиник, домов отдыха. пансионатов. детских дошкольных учреждений, школ и других учебных заведений	7 94 23-7	70 60
Торговые залы магазина, пассажирские залы аэропортов и вокзалов, приемные пункты предприятий бытового обслуживания	-	75

 

Допустимые уровни шума на рабочих местах в производственных зданиях, на площадках промышленных предприятий выше, нежели указанные в таблице.

Для вибрации устанавливаются ПДУ виброскорости, величина которых зависит от вида источника вибрации, типа вибрации (воздействующей только на руки, на все тело человека) и ее частоты.

4. Способы и средства  защиты от шума и вибрации

Борьба с шумом сводится в основном к законодательным, научно-техническим и профилактическим мерам. Шум - признак не прогресса техники, а ее несовершенства. Проектирование и создание бесшумных или малошумных машин, станков, автоматов, другого промышленного оборудования, транспортных средств - наиболее важный этап борьбы с шумом. На последующих этапах - применение специальных звукопоглощающих материалов, замена шумных процессов менее шумными: ковка и штамповка, например, прессованием, рихтовка листов - вальцовкой, клепка - сваркой.

Если невозможно добиться нужных результатов в борьбе с шумом конструктивными или технологическими мерами, необходимо использовать методы звукопоглощения или звукоизоляции.

Звукопоглощение - это покрытие поверхностей помещения звукопоглощающим, как правило, пористым материалом. Чем он более пористый, тем меньше звуковой энергии отражается от поверхности. Лучше поглощаются звуки высоких частот, наиболее вредные. Поэтому в помещении, поверхности которого хорошо поглощают звук, четче слышна человеческая речь, чище музыкальные звуки. В этих целях внутренние стены киноконцертных залов, аудиторий, конференц-залов и т.д. облицовываются звукопоглощающими материалами. В квартире роль звукопоглощающих материалов могут выполнять ковры, мягкая мебель, тканевые абажуры и т.п.

Звукоизоляция защищает помещение, в котором находятся люди, от источника шума. Звукоизоляция выполняется в виде разного рода ограждений (стенки, боксы, кожухи, кабины, отражающие экраны). Чем большей плотностью обладает материал ограждения, тем он эффективнее защищает от проникновения шума. В квартире, чтобы лучше защититься от проникновения шума с лестничной клетки, входную дверь нужно делать из более плотного материала, например дуба, без щелей.

Звукоизоляцию окон, выходящих на шумную улицу, можно улучшить, увеличив толщину остекления, вставив третьи рамы. Можно вмонтировать во внутренние и наружные рамы стекла разной толщины. Это заметно снизит проникающий шум и вибрацию стекол, поскольку резонансные частоты стекол зависят от их толщины и вибрация одного стекла не будет возбуждать резонансные колебания в другом.

В настоящее время промышленность выпускает окна специальной конструкции в звукоизолирующем исполнении. Они имеют повышенную толщину остекления, несколько рам, каналы для проветривания, снабженные поглотителями шума, между стеклами создается вакуум, через который не распространяется звуковая волна. Окнами в шумозащитном исполнении оснащаются обычно фасады жилых и общественных зданий, выходящие на шумные транспортные магистрали.

В борьбе с транспортными шумами очень важны градостроительные меры:

- специальная планировка  жилых микрорайонов;

- вынос за их  пределы крупных магистралей;

- строительство  обходных кольцевых дорог;

- ограждение дорог  лесными полосами и т.д.

Жилая застройка должна быть максимально удалена от транспортной магистрали и экранирована несколькими поясами защиты от шума: эстетически выполненной насыпью, лесозащитными полосами, зданиями предприятий и учреждений, в которых допускается уровень шума выше, нежели на территории жилой застройки. Экранирование шума зданиями-экранами или специально установленными экранами - один из наиболее распространенных способов борьбы с транспортным шумом.

Уровень транспортного шума в значительной степени зависит от характера дорожного покрытия. В некоторых европейских странах дороги покрываются специальным пористым асфальтом.

Если же звукоизоляция и звукопоглощение не снижают шум до допустимого уровня, применяют средства индивидуальной защиты: ушные заглушки, наушники, каски, противошумные вкладыши «беруши».

Решение проблемы шума имеет еще одно, немалое препятствие - непонимание, недооценка фактора вредного влияния шума на организм, недостаточный уровень культуры. Требование оберегать тишину где бы то ни было должно стать непреложным законом для каждого. Это требование особенно необходимо соблюдать в условиях жизни большого города.

Защита от вибрации осуществляется так же, как и от шума, методами вибропоглощения и виброизоляции.

Вибропоглощение достигается за счет покрытия поверхностей вибрирующих машин мягкими материалами - пластмассой, специальной мастикой, которые рассеивают механические колебания, преобразуя их энергию в тепловую. Виброизоляция осуществляется установкой вибрирующих машин на резиновые прокладки, столбики, пружины. Эти элементы ограничивают передачу вибрации от машины на основание, на котором она установлена. Примером виброизоляторов могут служить пружинные амортизаторы, устанавливаемые на автомобилях и ограничивающие передачу колебаний на машину и водителя со стороны дороги. Но самое основное в борьбе с вибрацией - это добиться того, чтобы машина меньше вибрировала. Вращающиеся части машин должны быть отбалансированы, а сама машина устойчиво стоять на основании. Погасить вибрацию можно, закрепив на машине дополнительный груз или установив ее на массивном фундаменте, который гасит колебания. Бытовая техника - холодильники, стиральные машины и т.д. - также могут вызывать вибрацию, а следовательно, и шум. Чтобы их устранить, нужно в мастерской отбалансировать ее вращающиеся элементы, а саму машину жестко установить на основании или подложить под нее толстую резиновую прокладку.