Вплив на людину інфра-та ультразвуку

Інфразвукова область включає в себе коливання, які не перевищують по частоті 20 Гц - нижньої межі слухового сприйняття людини. Можна сказати, що такі звуки людина швидше відчуває, ніж чує.

Інфразвукові коливання виникають в разнооб-різних умовах і можуть бути обумовлені як при-рідними явищами, наприклад, обдування вітром будівель, дерев, металевих конструкцій, так і роботою різних машин і механізмів.

Дослідження по інфразвуку почалися ще в пери-од першої світової війни, але весь цей час їм зани-мались досить мало. Було встановлено, що інфра-звук здатний досить сильно вплинути на перебуваючи-ня і поведінку людей. Більш того, як зазначається в, інфразвук можна розглядати навіть як нову зброю знищення і людей, і будівель.

Інфразвук навіть невеликої потужності діє бо-лезненно на вуха, змушуючи коливатися внутрішні ор-гани, так що людині здається, що всередині у нього все вібрує. Саме інфразвуки, по всій видимості, є при-чиною причиною важкої і невиліковним втоми жителів міст і працівників галасливих підприємств.

Описаний випадок зі знаменитим фізиком Р. Вудом, що вирізнялося дивовижною винахідливо-стю. Перебуваючи одного разу на репетиції вистави в од-ном з лондонських театрів і бачачи марні старання режисера надати спектаклю враження таинствен-ності, Вуд запропонував з цією метою використовувати, ін-фразвуковие коливання. Коша на наступний день він привів в дію і театрі генератор інфразвуку, ні-чого не підозрюють людей охопило дивне чув-ство занепокоєння, безпричинного страху, вони стали сумно переглядатися, дивитися по сторонах, недо-торие встали зі стільців і пішли до виходу. Ніякого звуку не було чутно, але кришталеві підвіски світильників затремтіли. Навіть на вулиці почалася паніка.

Аналогічні результати отримав французький вчений Гавро при роботі з потужними джерелами інфразвуку, що представляють собою пристрій на-подобу органної труби або поліцейського свистка. Вже через п'ять хвилин після включення одного з інфразвукових генераторів випробувачі починали досл-ють сильні болі внаслідок резонансних явищ, обумовлених інфразвуком. Якщо інший пакет ге-нератора інфразвуку, навіть істотно меншої потужності, привела до появи на стінах і стелі приміщення тріщин.

Вплив інфразвуку може призводити до відчуття запаморочення, млявості, по-тери рівноваги, нудоти. Було встановлено, що років-чики і космонавти, піддані дії інфразву-ка, вирішували прості арифметичні задачки повільний-неї, ніж зазвичай.

Можна виділити чотири зони впливу інфра-звуку, що визначаються його рівнем і часом впливу.

Перша зона - смертельне вплив інфразву-ка при рівнях, що перевищують 185 дБ і експозицією понад 10 хв.

Друга зона - дія інфразвуку з рівнями від 185 до 145 дБ - викликає ефекти, явно небезпечні для людини.

Третя зона - дія інфразвуку з рівнями від 120 до 145 дБ. Тут думки дослідників протидії речіви.

Четверта зона - дія інфразвуку з рівнями нижче 120 дБ вивчено досить слабо, але, як правило, не призводить до будь-яких значних наслідків.

Високі рівні інфразвуку виникають поблизу працюючих сталеплавильних печей, в салонах автомобілів, що рухаються зі швидкостями близько 100 км / ч.

Існує безліч природних джерел ін-фразвука: виверження вулканів, смерчі, шторми. Через Вестн, що перед землетрусом люди, і особливо тварини, переживають почуття занепокоєння. Штор-ми також надають на людей негативний воздейст-віє, приводячи до змін в поведінці, психіці, на-чіная від відчуттів легкого нездужання і ослаблення пам'яті і закінчуючи різким збільшенням спроб до самогубства.

Можливо, мають рацію ті вчені, які стверджують, що багато хвороб сучасному суспільстві частково породжені інфразвуком.

Ультразвук як коливання з частотами вище 20 кГц також погано впливає на організм людино. Призводить до функціональних порушень в роботі нервової і ендокринної систем, зміни артеріального тиску, складу і властивості крові. Ультразвук може діяти на людину як через повітряне середовище, так і контактно на руки. Контакт-ве вплив на руки призводить до порушення ка-піллярного кровообігу в кистях рук, зниження больової чутливості, зміни кісткової струк-тури - зниження щільності кісткової тканини.

Відзначимо також, ультразвук знаходить широке при-трансформаційних змін в медицині, металообробній про-мисловості, машинобудуванні та металургії.

При нормуванні шуму використовують два методи:

- нормування за граничним спектру шуму;

- нормування-вання рівня звуку в дБА.

Другий метод нормування загального рівня шуму, виміряного за шкалою А шумоміра і званого рівнем звуку в дБА, використовується для орієнтовної оцінки постійного і непостійного шуму, так як в цьому випадку ми не знаємо спектра шуму (в сучасних шумомірах найчастіше використовують дві ча-стние характеристики чутливості А і С. Ха-рактеристика А імітує криву чутливості вуха людини з корекцією низькочастотних складових згідно із законом чутливості органів слуху і наближенням результатів об'єктивних вимірювань до суб'єкт вном сприйняттю. Характеристика З практично лінійна в вимірюваному діапазоні ча-стота).

Рівень звуку (дБА) пов'язаний з граничним спектром залежністю LА = ПС + 5.

Для тонального та імпульсного шуму допустимі значення повинні прийматися на 5 дБ менше значень, зазначених в ГОСТ 12.1.003-83.

Гучність нашої звичайної мови приблизно 60-65 дБ. Санітарна норма шуму для житлових приміщень - 40 дБ вдень і 30 дБ вночі при максимально допустимому рівні відповідно 55 і 45 дБ. Норма гучності звуку для концертів і дискотек становить 85 дБ.

Вимірювання шуму виробляють з метою визначення рівнів звукового тиску на робочих місцях і відповідності їх санітарним норах, а також для розробки та оцінки ефективності різних шумопоглащающій заходів.

Основним приладом для вимірювання шуму є шумомір. У шумомірами звук, що сприймається мікрофоном, перетворюється в електричні коливання, які посилюються і потім, пройшовши через коригувальні фільтри і випрямляч, реєструються стрілочним приладом.

Діапазон вимірюваних сумарних рівнів шуму зазвичай становить 30-130 дБ при частотних межах 31,5 - 8000Гц.

В даний час для вимірювання шуму використовують вітчизняні шумоміри Ш-70, прилад ИШВ в комплекті з октавними фільтрами.

Із зарубіжних приладів хороші характеристики мають акустичні комплекти фірм «RFT» та «Брюль і К'ер».

Методи боротьби з шумом

Для знижуючи-ня шуму можна застосувати наступні методи:

умень-шення шуму в джерелі його утворення;

- зниження шуму на шляху його поширення - акустична обробка приміщень, ізоляція джерел шуму, застосування глушників шуму;

використання засобів індивідуального захисту від шуму;

- зміна спрямованості через лучения;

- раціональне планування підприємств і це-хів, раціональні планувальні прийоми містобудування;

1. Зменшення шуму в джерелі. Боротьба з шумом по-засобом зменшення його в джерелі є найбільш раціональною.

Шум виникає внаслідок пружних коливань як машини в цілому, так і окремих її деталей. Причини виникнення цих коливань - механічні, аероді-наміческіх, гідродинамічні і електричні явле-ня, що визначаються конструкцією і характером роботи машини, а також неточностями, допущеними при її виготовленні, і, нарешті, умовами експлуатації. У зв'язку з цим розрізняють шуми механічного, аероді-наміческіх, гідродинамічного і електромагнітного походження.

Механічні шуми. Чинники, що викликають шуми механічного походження, такі: інерційні обурюють сили, що виникають із-за руху де-талей механізму зі змінними прискореннями; соударяясь-ня деталей в зчленуваннях внаслідок неминучих зазо-рів; тертя в зчленуваннях деталей механізмів; удар-ні процеси (кування, штампування) і т. д.

Основними джерелами шуму, походження кото-рого не пов'язане безпосередньо з технологічними операціями, що здійснюються машиною, є, перш за все, підшипники кочення і зубчасті передачі, а так-же неврівноважені обертові частини машини.

Зубчасті передачі - джерела шуму в широкому діапазоні частот. Основними причинами виникнення шуму є деформації сполучених зубів під дією переданої навантаження і динамічні про-процеси в зачепленні, обумовлені неточностями изго-лення коліс. Шум має дискретний характер. Шум зубчастих передач зростає зі збільшенням частоти обертання коліс і навантаження.

Зменшення механічного шуму може бути до-стігнуто шляхом вдосконалення технологічних процесів і обладнання. Наприклад, впровадження авто-тичних зварювання замість ручної усуває освітньої-ня бризок на металі, що дозволяє виключити шум-ву операцію по зачистці зварного шва. Застосування фрезерних тракторів для обробки крайок металу під зварювання замість пневмозубила робить цей процес зна-ве менш гучним.

Нерідко підвищений рівень шуму є слід-наслідком несправності або зносу механізмів, в цьому випадку своєчасний ремонт дозволяє знизити шум.

Необхідно відзначити, що проведення багатьох меро-ємств по боротьбі з вібраціями дає од-ночасно і зниження шуму. Для зменшення меха-ного шуму необхідно:

- замінювати ударні процеси і механізми ненаголошених-ми, наприклад, застосовувати обладнання з гідроприводом замість обладнання з кривошипними і ексцентрикових-ми приводами;

- штампування - пресуванням, клепку - зварюванням, обрубати-ку - різкою і т. д .;

- замінювати зворотно-поступальний рух дета-лей рівномірним обертальним рухом;

- застосовувати замість прямозубих шестерень косозубиє і шевронні, а також підвищувати клас точності обра-лення і зменшувати шорсткість поверхні шестерень; так, ліквідація похибок в зачепленні жердині-рен дає зниження шуму па 5-10 дБ; заміна прямозу-Бих шестерень шевронними - 5 дБ;

- по можливості замінювати зубчасті і ланцюгові пере-дачі кліноременним і зубчато-ремінними, наприклад, зубчасту передачу на клиноременную, що знижує шум на 10-14 дБ;

- замінювати, коли це можливо, підшипники кочення на підшипники ковзання; це знижує шум на 10- 15 дБ;

- по можливості замінювати металеві деталі деталями з пластмас та інших незвучних матеріалів або чергувати соударяющихся і труться металеві деталі з деталями з незвучних матеріалів, на-приклад, застосовувати текстолітові або капронові шес-терни в парі зі сталевими; так, заміна однієї з сталь-них шестерень (в парі) на капронову знижує шум на 10-12 дБ;

- використовувати пластмаси при виготовленні деталей корпусів, що дає хороші результати; наприклад, за-мена сталевих кришок редуктора пластмасовими при-водить до зниження шуму на 2-6 дБ на середніх часто-тах і на 7-15 дБ на високих, особливо неприємних для слухового сприйняття;

- при виборі металу для виготовлення деталей не-обходимо враховувати, що внутрішнє тертя в різних металах неоднаково, а отже, різна звучить-ність; наприклад, звичайна вуглецева сталь, легуючих-ванна сталь є більш звучними, ніж чавун; великим тертям володіють після гарту сплави з марганцю з 15-20% міді і магнієві сплави; деталі з них при ударах звучать глухо і ослаблене; Хром-вання сталевих деталей, наприклад турбінних Лопа-ток, зменшує їх милозвучність; при збільшенні темпера-тури металів на 100-150 0 С вони стають менш звучними;

- більш широко застосовувати примусове змазування тертьових поверхонь в зчленуваннях;

- застосовувати балансування обертових елементів машин;

- використовувати матеріали прокладок і пружні вставки в з'єднаннях, щоб виключити або зменшити передачі коливань від однієї деталі або частини агрегату до іншого; так, при виправленні металевих листів нако-вальний потрібно встановлювати на прокладку з Демпф-рующего матеріалу.

Установка м'яких прокладок в місцях падіння де-талей з конвеєра або скидання з верстатів, прокатних станів може істотно послабити шум.

У пруткових автоматів і револьверних верстатів джерелом шуму є труби, в яких обертається прутковий матеріал. Для зниження цього шуму примі-няют різні конструкції малошумних труб; двохстінні труби, між якими прокладена гума, труби із зовнішньою поверхнею, оберненої різі-ної, і т. і.

Для зменшення шуму, що виникає при роботі галтувальних барабанів, дробарок, кульових млинів та інших пристроїв, зовнішні стінки барабана облицюв-ють листовою гумою, азбестовим картоном або дру-шими подібними демпфірувальними матеріалами; уста-новлюють гумові прокладки між корпусом і Бронефутеровка барабана і звукоізолюючі оболонки на відстані від корпусу барабана.

Аеродинамічні шуми. Аеродинамічні процес-си грають велику роль в сучасній техніці. Як правило, будь-яке протягом газу або рідини сопровож-дається шумом, тому з підвищеним аеродінамічен-ським шумом доводиться зустрічатися часто. Ці шуми є головною складовою шуму вентиляторів, воздуходувов, компресорів, газових турбін, випусків пара і повітря в атмосферу, двигунів внутрішнього згоряння і т. П.

До всіх джерел аеродинамічного шуму відно-сятся: вихрові процеси в потоці робочого середовища; ко-лебанія середовища, що викликаються обертанням лопатевих ко-ліс; пульсація тиску робочого середовища; коливання сере-ди, що викликаються неоднорідністю потоку, поступающе-го на лопатки коліс.

При русі тіла в повітряному або газовому середовищі, при обдувании тіла потоком середовища поблизу поверхні тіла періодично утворюються вихори. Виникаючі при зриві вихорів стиснення і розрідження сере-ди поширюються в вигляді звукової хвилі. Такий звук називається вихровим.

Для зменшення вихрового шуму необхідно перш за все зменшити швидкість обтікання і поліпшити динаміку тел.

Для машин з обертовими робочими колесами (вентиляторів, турбін) має місце шум від неоднорідного потоку. В цьому випадку боротьба з шумом ведеться по шляху поліпшення аеродинамічних характеристик машини.

Аеродинамічний шум в джерелі газотурбінної енергетичної установки може бути знижений збільшенням зазору між лопаток вінцями, підбором оптимального співвідношення чисел напрямних і робочих лопаток, поліпшенням аеродинамічних характеристик проточної частини компресорів і турбін.

У більшості випадків заходи по ослабленню аероді-наміческіх шумів в джерелі виявляються недостатньо-точними, тому додаткове, а часто і основне зниження шуму досягається шляхом звукоізоляції источ-ника і установки глушників.

Гідродинамічні шуми. Ці шуми виникають внаслідок стаціонарних і нестаціонарних процесів в рідинах (кавітації, турбулентності потоку, гід-равліческіх ударів). У насосах джерелом шуму яв-ляется кавітація рідини, що виникає у поверхні лопатей при високих окружних швидкостях і недостатньо-точному тиску на всмоктуванні.

Заходи боротьби з кавітаційним шумом - це послабшають шення гідродинамічних характеристик насосів і ви-бор оптимальних режимів їх роботи. Для боротьби з шу-мом, що виникають при гідравлічних ударах, необ-обхідно правильно проектувати і експлуатувати гід-росістеми, зокрема, закриття трубопроводів долж-но відбуватися поступово, а не різко.

Електромагнітні шуми. Шуми електромагнітного походження виникають в електричних машинах і обладнанні. Причиною цих шумів є глав-ним чином взаємодія феромагнітних мас під впливом змінних в часі і просторі магнітних полів, а також пондеромоторні сили, викли-ваемие взаємодією магнітних полів, створюваних струмами. Зниження електромагнітного шуму здійснювала-вляется шляхом конструктивних змін в електричні-ських машинах, наприклад, шляхом виготовлення скошений-них пазів якоря ротора. У трансформаторах необхід-мо застосовувати більш щільну пресування пакетів, викорис-товувати демпфирующие матеріали.

При роботі електричних машин виникає також аеродинамічний шум (в результаті обертання ротора в газовому середовищі і руху повітряних потоків всередині машини) і механічний шум, обумовлений вібрації-їй машини через неврівноваженості ротора, а також від підшипників і щіткового контакту. Хороша притир-ка щіток може зменшити шум на 8-10 дБ.