Звук. Основні характеристики звукового поля. Поширення звуку

1.14 Акустичний розрахунок

Необхідність проведення заходів щодо зниження шуму визначається:

• на діючих підприємствах на підставі вимірів рівнів звукового тиску на робочих місцях з наступним порівнянням цих рівнів із припустимими по нормах Lрдоп ,
• на проектованих підприємствах - на підставі проведеного акустичного розрахунку.

Акустичний розрахунок включає:

• виявлення джерел шуму й визначення їхніх шумових характеристик;
• вибір розрахункових крапок і визначення припустимих рівнів звукового тиску Lдоп  для цих крапок;
• розрахунок очікуваних рівнів звукового тиску Lр у розрахункових крапках;
• розрахунок необхідного зниження шуму в розрахункових крапках;
• розробка будівельно-акустичних заходів для забезпечення необхідного зниження шуму або по захисту від шуму (з розрахунком).

Акустичний розрахунок виконується у всіх розрахункових крапках для восьми октавних смуг зі среднегеометрическими частотами від 63 до 8000 Гц із точністю до десятих часток дБ. Остаточний результат округляють до цілих значень.

Вихідними даними для акустичного розрахунку є:

• геометричні розміри приміщення;
• спектр шуму джерела (або джерел) випромінювання;
• характеристика приміщення;
• характеристика перешкоди;
• відстань від центра джерела (джерел) до робочої крапки.

 

 Вибір розрахункових крапок. Розрахункові крапки при акустичних розрахунках варто вибирати усередині приміщень будинків і споруджень, а також на території  на робочих місцях або в зоні постійного перебування людей на висоті 1,2 – 1,5 м від рівня підлоги робочої площадки або планувальної оцінки території.

При цьому усередині приміщення, у якому одне джерело шуму або кілька джерел шуму з однаковими октавними рівнями звукового тиску, варто вибирати не менш двох розрахункових крапок: одну на робочому місці, розташованому в зоні відбитого звуку, а іншу - на робочому місці в зоні прямого звуку, створюваного джерелами шуму.

Якщо в приміщенні кілька джерел шуму, що відрізняються друг від друга по октавних рівнях звукового тиску на робочих місцях більш ніж на 10 дБ, то в зоні прямого звуку варто вибирати дві розрахункові крапки: на робочих місцях у джерел з найбільшими й найменшими рівнями звукового тиску Lp у дБ.     

Розрахунок очікуваних рівнів звукового тиску Lр у розрахункових крапках. Залежно від того, де перебуває джерело шуму й розрахункові крапки (у вільному звуковому полі або в приміщенні), застосовують різні методики розрахунку:

Розрахунок очікуваних октавних рівнів  звукового тиску  в приміщенні:

• с одним источником шума;
• с несколькими источниками шума;
• изолированном от источников шума;

Розрахунок очікуваних октавних рівнів  звукового тиску  при поширенні звуку в свободном пространстве. 

Розрахунок необхідного зниження рівнів звукового тиску. Рівні звукового тиску в розрахункових крапках не повинні перевершувати рівнів, припустимих по нормах у всіх октавних смугах із середніми геометричними частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. 

Необхідне зниження рівнів звукового тиску визначається по формулі

, дБ,

де Lpi,рт   рівень звукового тиску  в i-ой октавній смузі, обумовлений у розрахункових крапках проектованого підприємства;

        Lрi,доп -   рівень звукового тиску в тій же смузі частот відповідно до припустимих норм, обумовлений відповідно до ГОСТ 12.1.003-83.

Будівельно-акустичні заходи, виконувані для забезпечення необхідного зниження шуму, розглянуті у наступному розділі.  

 

1.15 Способи захисту від шуму

Відповідно до ДЕРЖСТАНДАРТУ 12.1.003-83 при розробці технологічних процесів, проектуванні, виготовленні й експлуатації машин, виробничих будинків і споруджень, а також при організації робочих місць варто приймати всі необхідні заходи щодо зниження шуму, що впливає на людину, до значень, що не перевищують припустимі. 

Захист від шуму повинна забезпечуватися розробкою шумобезопасной техніки, застосуванням засобів і методів колективного захисту, у тому числі  акустичний^-акустичних-акустичні-будівельно-акустичних, застосуванням засобів індивідуального захисту.  

У першу чергу варто використовувати засоби колективного захисту. Стосовно джерела порушення шуму колективні засоби захисту підрозділяються на засоби, що знижують шум у джерелі його виникнення, і засобу, що знижують шум на шляху  його поширення від джерела до об'єкта, що захищається.

Зниження шуму в джерелі здійснюється за рахунок поліпшення конструкції машини або зміни технологічного процесу. Засоби, що знижують шум у джерелі його виникнення залежно від характеру шумообразования підрозділяються на засоби, що знижують шум механического происхождения, аэродинамического і гидродинамического походження, электромагнитного   походження. 

Методи й засоби колективного захисту залежно від способу реалізації підрозділяються на будівельно-акустичні, архітектурно-планувальні й  організаційно - технічні й містять у собі:  

• изменение направленности излучения шума;
• рациональную планировку предприятий и производственних помещений;
• акустическую обработку помещений;
• применение звукоизоляции.    

До архітектурно-планувальних рішень також ставиться створення санітарно-захисних зон навколо підприємств.  У міру збільшення відстані від джерела рівень шуму зменшується. Тому створення санітарно-захисної зони необхідної ширини є найбільш простим способом забезпечення санітарно-гігієнічних норм навколо підприємств. 

Вибір ширини санітарно-захисної зони залежить від установленого встаткування, наприклад, ширина санітарно-захисної зони навколо великих ТЕС може становити кілька кілометрів. Для об'єктів, що перебувають у межах міста, створення такої санітарно-захисної зони  часом стає нерозв'язним завданням. Скоротити ширину санітарно-захисної зони можна зменшенням шуму на шляхах його поширення. 

Засоби індивідуального захисту (СІЗ) застосовуються в тому випадку, якщо іншими способами забезпечити припустимий рівень шуму на робочому місці не вдається.  

Принцип дії СІЗ – захистити найбільш чутливий канал впливу шуму на організм людини – вухо. Застосування СІЗ дозволяє попередити розлад не тільки органів слуху, але й  нервової системи від дії надмірного подразника. 

Найбільш ефективні СІЗ, як правило, в області високих частот. 

СІЗ містять у собі противошумние вкладиші (беруши), навушники, шоломи й каски, спеціальні костюми.

 

 

2. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

2.1. Вихідні дані

 

Таблиця 2.1 – Розрахункові дані

Виробниче приміщення	Розміри приміщення			Кількість джерел шуму	Джерела шуму	Відстань від центра і-го джерела до розрахункової краплі
	Довжина, а, м	Ширина, b, м	Висота, с, м			r1, м	r2, м	r3, м	r4, м
Науково-дослідна лабораторія	4	3	3	3	1-ПЕОМ Compaq; 2 - ПЕОМ Samsung; 3 - притра  DeskJet 820 Cxi	3	1	3	-

 

Таблиця 2.2 – Октавні рівні звуковї потужності Lw джерел шуму

Октавні смуги зі  среднегеометрическими частотами f, Гц	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Lw ПЕОМ Compaq,	40	59	42	42	43	41	39	36
Lw ПЕОМ Samsung	56	51	39	39	42	40	33	34
Lw притра  DeskJet 820 Cxi	50	59	44	45	46	40	36	35

 

2.2 Розрахунок

Очікуваний рівень звукового тиску, створюваного крапковим джерелом визначається по формулі:

 

                                                         (2.1)

де    Lp – рівень звукового тиску, дБ;

Lw – рівень потужності джерела (табл. 2.2), дБ;

Ф - фактор спрямованості звуку;

Ω - просторовий кут поширення звуку;

β - коефіцієнт поглинання звуку в повітрі.

Оскільки ждерелом розташування у вільному просторі, просторовий кут поширення його звуку Ω = 4π.

Коефіцієнт поглинання звуку в повітрі  b вибирається залежно від частоти.  Але оскільки

у всіх випадках r < 50 м,  поглинання в повітрі не враховується, тобто b = 0. 

Тому що джерела крапкові, то фактор спрямованості звуку  не враховується

(Ф = 1).

З табл. 2.2 вибираємо октавні рівні звукової потужності Lw  для заданих джерел шуму.

Виконуємо розрахунок очікуваного рівня звукового тиску Lp по формулі (4.1) для кожної октавної смуги зі  середьгеометричними частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000,4000 та 8000.

Для першого джерела: r = 3 м, тоді

Таким чином для 1 джерела 

f1 = 63 Гц, тоді Lp= 40 – 21 = 19 дБ;

f2 = 125 Гц, тоді Lp= 59 – 21 = 38 дБ;

f3 = 250 Гц, тоді Lp= 42 – 21 = 21 дБ;

f4 = 500 Гц, тоді Lp= 42 – 21 = 21 дБ;

f5 = 1000 Гц, тоді Lp= 43 – 21 = 22 дБ;

f6 = 2000 Гц, тоді Lp= 41 – 21 = 20 дБ;

f7 = 40000 Гц, тоді Lp= 39 – 21 = 18 дБ;

f8 = 8000 Гц, тоді Lp= 36 – 21 = 15 дБ;

 

Для 2 джерела r = 1 м, тоді

Таким чином для 2 джерела 

f1 = 63 Гц, тоді Lp= 56 – 11 = 45 дБ;

f2 = 125 Гц, тоді Lp= 51 – 11 = 40 дБ;

f3 = 250 Гц, тоді Lp= 39 – 11 = 28 дБ;

f4 = 500 Гц, тоді Lp= 39 – 11 = 28 дБ;

f5 = 1000 Гц, тоді Lp= 42 – 11 = 31 дБ;

f6 = 2000 Гц, тоді Lp= 40 – 11 = 29 дБ;

f7 = 40000 Гц, тоді Lp= 33 – 11 = 22 дБ;

f8 = 8000 Гц, тоді Lp= 34 – 11 = 23 дБ;

Для 3 джерела r = 3 м, тоді

Таким чином для 3 джерела 

f1 = 63 Гц, тоді Lp= 50 – 21 = 29 дБ;

f2 = 125 Гц, тоді Lp= 59 – 21 = 38 дБ;

f3 = 250 Гц, тоді Lp= 44 – 21 = 23 дБ;

f4 = 500 Гц, тоді Lp= 45 – 21 = 24 дБ;

f5 = 1000 Гц, тоді Lp= 46 – 21 = 25 дБ;

f6 = 2000 Гц, тоді Lp= 40 – 21 = 19 дБ;

f7 = 40000 Гц, тоді Lp= 36 – 21 = 15 дБ;

f8 = 8000 Гц, тоді Lp= 35 – 21 = 14 дБ;

Виходячи з обсягу приміщення, знайдемо В1000 - постійну приміщення на средньогеометричній частоті 1000 Гц, що розраховується залежно від обсягу й типу приміщення.

Сумарний очікуваний рівень звукового тиску в розрахунковій крапці   Lp∑,  визначається для кожної октавної смуги частот по формулі:

 

Lp∑, = 10∙ lg(100,1∙ Lp1 + 100,1∙ Lp2 + 100,1∙ Lp3), дБ;                                        

де     Lp1 – розрахунковий рівень звукового тиску для 1 джерела, дБ;

        Lp2 – розрахунковий рівень звукового тиску для 2 джерела, дБ;

        Lp3 – розрахунковий рівень звукового тиску для 3 джерела, дБ.

Визначимо сумарний очікуваний рівень звукового тиску в розрахунковій крапці   Lp∑ для октавної смуги частот f = 63

Lp∑, = 10∙ lg(100,1∙ 19 + 100,1∙ 45 + 100,1∙ 29) = 10∙ lg(101,9 + 104,5 + 102,9) = 45,1 дБ

Визначимо сумарний очікуваний рівень звукового тиску в розрахунковій крапці   Lp∑ для октавної смуги частот f = 125

 Lp∑, = 10∙ lg(100,1∙ 38 + 100,1∙ 40 + 100,1∙ 38) = 10∙ lg(103,8 + 104,0+ 103,8) = 43,4 дБ

 

Визначимо сумарний очікуваний рівень звукового тиску в розрахунковій крапці   Lp∑ для октавної смуги частот f = 250