3. Шум/вибрация.

Шум — физическое и физиологическое явление, оказывающее неблагоприятное воздействие на организм человека. Как проблему шум стали оценивать еще в древности, поэтому решение задач защиты от шума имеет глубокие исторические корни.

Шум — любой нежелательный звук, своеобразный «продукт-отход» цивилизации.

Шум — источник и причина многих болезней. Он раздражает, замедляет психические реакции, нарушает обмен веществ, вызывает быстрое утомление. Медики доказали, что чрезмерный шум ведет к избыточному образованию в артериях холестерола, а это вызывает развитие атеросклероза.

С точки зрения физики шум — механические колебания, распространяющиеся в воздухе и других упругих средах путем разрежения – сжатия среды (воздуха, воды, почвы). Звуковая волна оказывает на барабанную перепонку периодическое давление (звуковое давление) и вызывает её колебание, которое воспринимается слуховым нервом, передается в слуховые центры коры человеческого мозга и вызывает ощущение звука. В физическом отношении звук характеризуется громкостью, высотой его тона.

Физиологическое ощущение громкости и высоты звука определяется физическими свойствами звуковых волн: амплитудой звукового давления, частотой его изменений.

Человеческое ухо способно оценивать не абсолютное, а относительное изменение звукового давления, поэтому введено понятие «уровень звукового давления». Уровень звукового давления — десятикратный десятичный логарифм отношения интенсивности звуковой энергии к ее пороговому значению.

Для практических целей при определении изменений уровней звукового давления в акустике принято пользоваться международной величиной, равной 1/10 бела — децибелом (дБ).

Человек обладает чрезвычайно большим диапазоном чувствительности — от 20 до 120 дБ, что соответствует изменению интенсивности звуковой энергии в 10 раз. Уровень шума менее 55 дБ не причиняет вреда человеку. Выраженные психические реакции проявляются уже с уровня 30 дБ. Уровень шума от 55 до 60 дБА причиняет некоторые неудобства наиболее чувствительным людям; от 60 до 65 дБ (ночью) вызывает крайне неприятные ощущения; шум более 65 дБ причиняет существенные неудобства.

В зависимости от частоты звуковых волн выделяют инфразвук с частотой менее 16 Гц, слышимый звук — от 16 Гц до 20 кГц и ультразвук — более 20 кГц.

Шум как экологический фактор приводит к повышенной утомляемости человека, снижению умственной активности, неврозам, росту сердечно-сосудистых заболеваний, ухудшению зрения и т.д. Шум, являясь постоянным раздражителем центральной нервной системы, способен вызывать ее перенапряжение. Поэтому жители шумных районов городов чаще страдают сердечно-сосудистыми заболеваниями (на 20%), атеросклерозом и нарушением нервной системы (на 18...23%). Особенно отрицательно воздействует шум на функциональное состояние сердечной системы у детей.

Многолетнее воздействие шума ведет к повреждению органов слуха человека. В настоящее время шумовые раздражения относятся к важным причинам расстройства сна, при этом такие нарушения влияют на эффективность отдыха и могут приводить состоянию хронической усталости, сонливости со всеми вытекающими последствиями для работоспособности и восприимчивости к болезням.

Проблема защиты человека от шума сегодня стала международной. С 1954 г. функционирует Международная организация по борьбе с шумом. ВОЗ проработала комплексную программу мер по снижению шума в городах. Эти и другие организации разработали рекомендации и стандарты по методам измерений, оценки и нормирования ПДУ шума. Во всех странах приняты стандарты, в которых регламентированы требования к эксплуатации транспортных машин, определённые санитарные нормы допускаемого шума для различных градостроительных зон.

Так, допустимый шум уличного движения во дворах жилых домов не должен превышать, согласно СНиП 20444-85 «Шум. Транспортные потоки. Методы измерения шумовой характеристики»: днем — 50 дБ, ночью — 40 дБ. Общий уровень шума в жилых помещениях не должен превышать: днем — 40 дБ, ночью — 30 дБ. Шум до 40 дБ не оказывает отрицательного воздействия на человека, но 20% людей уже просыпаются при таком шуме.

Поскольку причиной шума может быть масса источников, защита от него достигается целым комплексом мер.

1. Наиболее рациональный способ – уменьшение шума в источнике его возникновения.

- В промышленности это: улучшение конструкций машин; замена металлических деталей на пластик; замена ударных технологий на безударные и др. технологические улучшения.

- Городской транспорт: установка глушителей; улучшением стыковки рельсов; амортизацией; замена колодочных тормозов на дисковые и пр.

2. Снижение шумовой нагрузки за счет рационального планирования размещения пром.предприятий, транспортных магистралей и жилых районов.

3. Уменьшение звуковой мощности на пути распространения волны.

- звукоизолирующие ограждения, боксы и кожухи;

- кабины и пульты управления;

- Шумозащитные экраны (здания вдоль магистралей, растения уменьшают шум от проезжающей машины в 10 раз). Растения даже более эффективны, чем кирпичная или бетонная стена.

4. Звукопоглощение и звукоизоляция.

- звукоизолирующие ограждения – стены, перегородки, окна;

- звукоизолирующие кожухи (из металла или пластмассы).

- звукопоглощающие кабины применяют для размещения пультов управления и рабочих мест в шумных цехах, используют для этого рыхлые волокнистые или пористые материалы.

Вибрация.

Вибрация – это низкочастотные механические колебания.

Вибрации являются источником вредных, в первую очередь инфразвуковых, волн. Воздействуя на скелет человека, передаются с малым затуханием в любую точку организма и приводят даже при относительно малых уровнях вибраций к значительным последствиям, связанным с резонансными явлениями в организме человека. Поэтому вибрация подлежит регламентированию.

Источником вибраций являются транспортные средства, промышленные агрегаты, строительные механизмы, рельсовый транспорт, автотранспорт.

Безопасный геологический уровень – 0,225 мм/с (виброскорость), безопасный физиологический уровень – 0,12 мм/с. При вибрации со скоростью перемещения частиц грунта 0,4-1,2 мм/с происходит осадка фундаментов зданий, разрушения – при виброскоростях – 5-8 мм/с.

Поскольку причин для возникновения вибрации также может быть много, защита от неё многообоазна и в общих чертах схожа с противошумовой.

1. Наиболее рациональный способ – уменьшение вибрации в источнике возникновения.

- тщательный выбор режима работы оборудования;

- балансировка вращающихся деталей;

- исключение возможности резонансного режима работы оборудования.

2. Если в источнике погасить не удалось, тогда:

- виброгашение (объединение корпусов машин в цельнолитые, закрепления с фундаментами;, крепление рельсов к массивным железобетонным шпалам).

- виброизоляция – уменьшение передачи колебаний от одного источника к другому (пружинные опоры; резиновые или пластмассовые прокладки, воздушные подушки, разделение протяженных деталей /трубопроводов, рельсов/ на отдельные детали с помощью гибких вставок.

- вибродемпфирование – увеличение активных потерь в колебательных системах (применение материалов с низким внутренним трением: низкоуглеродистые чугуны, сплавы цвет.мета).