Розділ 8. Захист від шуму, ультразвука, інфразвука і вібрацій
Розділ 8. Захист від шуму, ультразвука, інфразвука і вібрацій
8.1. Терміни і визначення шуму
Шум, вібрації, ультра- та інфразвук відносяться до шкідливих виробничих факторів, які при тривалому впливі на працівників можуть призвести до важких професійних захворювань. Часто ці фактори супроводжують один одного. В основі їхнього походження лежать механічні коливання, що поширюються в пружних середовищах. Існує визначена подібність у впливі шуму, ультра- та інфразвука і вібрації на організм людини, але спостерігаються й деякі значні відмінності. Певною мірою подібними є їх фізичні закономірності, що визначають методологію захисту людини від впливу цих шкідливих виробничих факторів.
Шум – безладне поєднання небажаних для людини звуків, що заважають трудовій діяльності чи відпочинку.
Звук – хвильовий механічний рух частин пружного середовища з частотами коливань від 16 до 20 000 Гц. Діапазон частот понад 20 кГц відповідає ультразвуку, а нижче 16 Гц – інфразвуку.
Вібрації – механічні коливання елементів конструкцій, устаткування, машин, споруджень, що поширюються в пружних середовищах і впливають на людину при поверхневому контакті.
Звуковий тиск р – надлишковий тиск (зміна тиску порівняно з рівноважним станом), що виникає в повітряному середовищі при проходженні через нього звукових хвиль.
У найпростішому випадку
де: I – інтенсивність звука, Вт/м2;
середньоквадратична величина звукового тиску, Па; v’, V – відповідно миттєве і середньоквадратичне значення коливальної швидкості частинок у звуковій хвилі, м/с; р – густина середовища, кг/м3; с – швидкість звука в середовищі, м/с.
Рівень звукового тиску – величина, вимірювана згідно з відношенням діючого тиску р чи інтенсивності I до граничних значень р0=2х10-5 Па чи І0=10-12 Вт/м2:
де: L – рівень звукового тиску, дБ (децибел). Аналогічно визначається рівень вібростійкості стосовно граничного значення коливальної швидкості у0=5><10-8 м/с:
де: Lу – рівень вібростійкості, дБ.
Допустимо, що джерело звуку, потужність якого визначається рівнем звукової потужності (РЗП) Ь, знаходиться поблизу поверхні. Тоді рівень звукового тиску (РЗТ) Ь в точці прийому визначається у вигляді:
де: L – індекс спрямованості джерела звуку, що залежить від кута спостереження (кута спрямованості випромінювання звука) θ, R -відстань від джерела до приймача звука, L – чинник загасання звуку, що враховує умови зовнішнього середовища. Стала 11 в (8.1) приблизно дорівнює 10g4w. При розповсюдженні сферичних хвиль від ненаправленого джерела (в усіх напрямках потужність випромінювання звукових хвиль однакова) в однорідному середовищі без витрат ( L = 0) величина РЗТ зменшується на З д Б при подвоєнні відстані від джерела звуку. При розповсюдженні сферичних хвиль від ненаправленого джерела поблизу абсолютно твердої поверхні (наприклад, бетон, як покриття перону аеродрому, або асфальт автомобільних доріг), необхідно враховувати збільшення РЗТ на 3 дБ, що обумовлюється внеском звукової енергії відбитих від поверхні хвиль.
Для перерахунку РЗТ від точки спостереження 1 (з рівнем звука Ь1) до точки спостереження 2 (І2) з вище наведеного виразу випливає співвідношення:
де: R1, R2 – відстані від джерела до точок 1, 2 (що знаходяться на одній лінії, а тому з однаковим кутом спостереження 9), L, L -відповідні чинники загасання звука в точках 1 та 2, які можуть відрізнятися між собою у зв’язку з зміною типу поверхні відбивання звука уздовж траєкторії розповсюдження хвиль, навіть у одному й тому ж напрямку (наприклад, асфальтове покриття поверхні змінюється на трав’яне або ґрунтове).