«Авиация и космонавтика (журнал №5 за 1968 г.)
Применяемые в авиации двигатели стали столь мощными, что возникла проблема уменьшения генерируемого ими шума. За последние 10—15 лет акустическая мощность авиационных шумов увеличилась в 8—10 раз.
Важнейшими средствами снижения шума в авиации считаются инженерные методы: конструирование двигателей с шумоглушителями, применение насадок на всасывающие и выхлопные сопла, использование стационарных аэродромных глушителей, строительство звукозащитных домиков. бункеров и будок, внедрение методов дистанционного контроля и управления агрегатами, издающими шум.
Но нельзя недооценивать и индивидуальные средства защиты слуха — противошумы.
Развитие лротивошумов началось с использования ватных шариков, вкладываемых в уши. Затем появились многочисленные конструкции ушных втулок. Но они оказались недостаточно эффективными. К тому же неудобства, связанные с их применением, не компенсировались выигрышем в снижении шума, проникающего к среднему и внутреннему уху.
В последнее время большое распространение получили слуховые заглушки, изолирующие от окружающей среды ушную раковину вместе с околоушной областью головы. Рассмотрим работу слуховых заглушек и параметры, определяющие шумоглушенне. На рис. 1,а схематически показаны силы, действующие на заглушку. Акустическая сила, связанная с действием шума на внешнюю поверхность заглушки, площадью Qвн обозначена буквой F; сидя реакции корпуса системы и участка тела, на который она опирается, — Fc, а реакция воздушного объема под корпусом — Fo.
Коэффициент шумоглушения показывает, во сколько раз снижается звуковое давление, действующее на барабанную перепонку, при использовании заглушки; он равен отношению внешнего звукового давления к внутреннему.
Из формулы видно, что заглушка тем эффективнее, чем больше величина А.
Сила F, вызванная внешним звуковым давлением, гасится корпусом заглушки и создает под ним звуковое давление Po действующее на барабанную перепонку. Этому условию соответствует равенство F=Fo+Fc и эквивалентная электрическая схема, показанная на рис. 1,б. Через Zc и Zo обозначены полные комплексные сопротивления (импедансы) корпуса заглушки и внутреннего объема.
Закрытый воздушный объем под корпусом заглушки эквивалентен емкости в электрической системе Можно получить следующую формулу для коэффициента шумоглушения, выраженную через параметры заглушки:
Формула для коэффициента шумоглушения
по закону, близкому к линейному. Поэтому высокие заглушки малой площадью дают при прочих равных условиях большее заглушение шума, чем низкие и широкие. Это первый вывод.
Если объем воздуха под корпусом большой. то для сообщения ему колебаний необходимо большее количество энергии. С другой стороны, если площадь системы, на которую падают звуковые волны, мала. то и энергия, передаваемая ей. незначительна. и защитный эффект еще больше увеличивается.
Коэффициент шумоглушения не остается постоянным с изменением частоты звука. Как и всякая колебательная система, заглушка имеет резонанс, на частоте которого обнаруживается минимальное ослабление звука. Для большинства образцов эта частота лежит в диапазоне 200—300 гц, и только при очень хорошем прилегании к уху она может быть снижена до 100 гц. Под действием звуков низкой частоты заглушка колеблется как единая система, и коэффициент шумоглушения зависит главным образом от гибкости валика, на который опирается корпус противошума, а также от гибкости мягких тканей околоушной области Если гибкость валика достаточно мала, то
где Стк — гибкость мягких тканей под заглушкой. Согласно исследованию ряда авторов Стс= 3х10-6 м/ньютон. Следовательно, второй вывод состоит в том, что на частотах ниже резонанса шумоглушения Стн не зависит от частоты и определяется гибкостью тканей околоушной области и прижимного валика.
Выше резонанса (т. е. 200 гц) полное сопротивление системы Zc пропорционально массе заглушки (М), которая служит акустической индуктивностью. Поэтому
В этом диапазоне частот эффективность защиты прямо пропорциональна массе заглушки и квадрату частоты звука. Коэффициент шумоглушения в данном случае повышается с увеличением частоты по хорошо известному в акустике закону масс, т. е. чем больше вес заглушки, тем труднее ее заставить колебаться и тем лучше при прочих равных условиях ее защитные свойства. Итак, на частотах выше резонансной шумозащиту можно улучшить, повышая до определенного предела вес наушника Однако комфортное значение массы не должно превышать 200 г.
Но подобный анализ работы противошумов применим только для частот меньше 1000 гц. На более высоких частотах длина звуковой волны становится соизмеримой с размерами головы (λ 1000 гц = = 34 см, λ 10 кгц = 3,4 см), а на величину коэффициента шумоглушения может существенно влиять звук, проходящий через кость к барабанной перепонке. Коэффициент А может уменьшаться, если звуки. прошедшие через кость, складываются в фазе с волнами воздушной проводимости, и возрастать при противофазном сложении. Костная проводимость звуков ограничивает возможность повышения эффективности заглушек. В самом деле, если звуки, приходящие к чувствительным образованиям внутреннего уха через кости черепа, ослабляются по данным ряда авторов лишь на 45 дб, то не имеет смысла стремиться получить коэффициент шумо- глушения заглушек, больший указанного значения. Вследствие этого дальнейшее развитие индивидуальной защиты от шума, очевидно, пойдет по пути изоляции не только околоушной области, но и всей головы, а затем и других частей тела.
Рассмотрение эквивалентной электрической схемы слуховых заглушек позволило оценить значение различных факторов, определяющих эффективность защитного действия. Из формулы (1) следует, что на величину коэффициента А не влияет выбор материала, из которого изготовлен корпус заглушки. Шумоглушение зависит от веса и конструкции противошума.
Считается, что шумоглушение можно значительно повысить, если увеличить активную составляющую полного механического сопротивления (2). Оказалось, что применение валика из тонкой эластичной нерастягивающейся оболочки, заполненной несжимающейся жидкостью, позволяет существенно увеличить коэффицнент шумоглушения. При температуре, равной температуре тела, наполнитель разжижается, благодаря чему достигается, во-первых, хорошее сопряжение заглушки и головы, исключающее наличие щелей, резко уменьшающих коэффициент шумоглушения, а во-вторых, вязкость жидкости является источником высокого активного сопротивления. Падающая звуковая волна заставляет корпус заглушки колебаться, но эти колебания затухают на валике и меньше передаются воздуху подзаглушечного объема. Количество жидкости должно быть строго дозированным: избыток ее приводит к появлению дополнительных колебаний, особенно на низких частотах, а недостаток — не обеспечивает плотного прилегания заглушки к голове.
Перечисленным выше требованиям отвечают все современные конструкции заглушек. На рис. 2 показаны противошумы.
Они состоят из жесткого и высокого корпуса, эластичного валика и оголовья. Внутренняя область наушника заполнена поролоном, который не влияет на величину шумоглушения.
У нас успешно применяются заглушки 3-63. На рис. 4 показаны летние шлемофоны для технического состава ВВС, выполненные в связном и обычном вариантах (ШШЛ-65 и ШШЛ-65с) с использованием указанных противошумов.
Такие же варианты выпускаются для зимнего времени (ШШЗ-65). Заглушка 3-63 состоит из тонкостенного (1,5 мм) алюминиевого корпуса, съемного эластичного валика из полихлорвиниловой пленки и поролонового вкладыша. Валик представляет собой полую кольцевую камеру, заполненную на 7з объема глицерином. Вес заглушки 210 г. Для обеспечения радиосвязи во внутренней полости наушника монтируется телефонный капсюль.
При эксплуатации шумозащитных шлемофонов следует учитывать то обстоятельство, что положительный эффект может быть получен только в случае плотного прилегания валика к околоушной области. Однако слишком сильное прижатие нежелательно, во-первых, потому что может вызвать болевые ощущения при длительном ношении, а, во-вторых, не исключена опасность повреждения барабанных перепонок при изменении барометрического давления Это приходится учитывать при пользовании противошумами подобного типа в полете, когда возможен быстрый перепад внешнего давления. Чтобы избежать этого, в заглушках иногда делают небольшое отверстие, которое выравннвает статическое давление, но несколько уменьшает шумоглушение на высоких частотах.
Заглушки позволяют снизить интенсивность действующего на слух шума реактивного самолета со 130 дб перед шлемом до 100 дб на входе слухового прохода.
При этом спектральный характер шума изменяется и становится более низкочастотным, а это благоприятный факт, так как высокие частоты обладают большим травмирующим действием.
Применение мягких шлемофонов с шу- мозаглушка.ми 3-63 создает ряд эксплуатационных преимуществ; удобство ношения, возможность использования вместе г головным уборам, наличие телефонов для ведения связи. Все это позволяет считать, что они найдут широкое применение как индивидуальные средства защиты от шума.
Инженер-подполковник Громов А., инженер-майор Кузнецов В., кандидат биологических наук
«Авиация и космонавтика (журнал №5 за 1968 г.)
Внимание! При использовании материалов сайта, активная гиперссылка на сайт Советика.ру обязательна! При использовании материалов сайта в печатных СМИ, на ТВ, Радио - упоминание сайта обязательно! Так же обязательно, при использовании материалов сайта указывать авторов материалов, художников, фотографов и т.д. Желательно, при использовании материалов сайта уведомлять авторов сайта!
in ENGLISH
пластинки
видео
