книги / Справочник по судовой акустике

ниях, площадью свыше 15 м2, принимается такое количество точек замера, кото­ рое обеспечит достаточно точный средний арифметический уровень шума, но не менее чем по одной точке на каждые 15м2. Расстояние между точками замера долж­ но быть не менее 2 м, а от точек замера до ограждений — не менее 0,5 м. В каютах, где измеренный уровень звука превышает приблизительное контрольное значе­ ние, необходимо провести еще минимум два измерения, одно из которых — на вы­ соте 0,25 м над уровнем койки, а другое — на уровне головы сидящего за.письмен­ ным столом человека.

На мостике измерения должны проводиться с наветренной стороны, на уровне 1,5— 1,65 м над палубой, и повторяться при всех вариантах направления ветра относительно курса: при ветре с носа, с кормы и с каждого из бортов. На палубе измерения следует выполнять во всех'местах нахождения команды и пассажиров, особенно около всасывающих и выпускных патрубков двигателей, кондиционеров и холодильников, около световых люков и окон машинного отделения, а также в других местах, где может быть повышенный уровень шума.

При измерениях уровней шума на всасывании и выпуске двигателя, вентиля­ тора, кондиционера и холодильной установки микрофон должен быть размещен вне главного потока, на расстоянии 1 м от кромки трубопровода под углом 45°

кего оси.

Вмашинных и производственных помещениях с постоянной вахтой измере­ ния проводятся у постов управления главными двигателями, вспомогательными и

обрабатывающими механизмами, на постоянных рабочих местах, а также в звуко­ изолированных постах управления. При периодическом и безвахтенном обслужи­ вании замеры проводятся на расстоянии 0,5 м от главных двигателей и от каждого из вспомогательных механизмов, требующих периодического обслуживания, а также в точках, максимально удаленных от главных и наиболее'шумных вспо­ могательных механизмов, но не ближе 1 м от ограждения.

Везде, где это не оговорено специально, микрофон во время измерений сле­ дует устанавливать осью вверх на высоте 1,5— 1,65 м над уровнем палубы (настила пола). На рабочих местах при положении человека во время работы сидя (пульт, письменный стол) и на местах отдыха (диван, кровать) микрофон располагают на высоте 1,2— 1,3 м.

Вибрация в машинных, производственных и служебных помещениях изме­ ряется на рабочих площадках и сиденьях, если основной рабочей позой является положение сидя. В жилых, общественных и медицинских помещениях измерения производятся выборочно на палубе, сиденьях и койках (в случае крепления их к к переборкам).

Аппаратура для контрольных измерений. Оборудование для контрольных измерений шума и вибрации состоит из приемников звука и вибрации, усилитель­ ного устройства и индикатора амплитуды или уровня. В случаях, ког^а это необ­ ходимо, усилитель должен допускать подключение внешних устройств для за­ писи, частотного анализа и перевода внешних переменных параметров шума и вибрации в среднеквадратические значения. Для измерения шума и вибрации при контроле акустических условий обитаемости должны применяться только при­ боры соответствующие техническим требованиям Государственных стандартов

СССР.

При измерениях шума на внешних постах, открытых палубах и в окрестности судна в оснащение испытательной партии помимо акустической аппаратуры должны входить приборы для измерения скорости ветра (анемометры) и расстоя­ ния (дальномеры). Анемометр должен обеспечивать измерение скорости ветра в в диапазоне 1—*10 м/с, а дальномер — измерение расстояния на 15— 100 м с точ­ ностью не ниже 5% .

Все применяемые для контрольных измерений приборы должны иметь сви­ детельство поверки в органах Госстандарта СССР и при необходимости должны быть снабжены таблицами поправок по результатам градуировки.

Ряд фирм освоил производство приборов, регистрирующих эквивалентный уровень звука или суточную «дозу» шума (например, прибор типа 4424 фирмы Брюль и Къер). Основой при разработке этих приборов служит условие, что допу­ стимое время воздействия шума должно уменьшаться в 2 раза с увеличением уровня на 3 дБА сверх допустимого для 8-часового воздействия. Такие приборы

позволяют контролировать соблюдение экипажем требований безопасности при периодическом и безвахтенном обслуживании энергетических установок.

Методика измерений. При испытаниях измеряется общий уровень звука, дБА, уровни звукового давления во всех октавных полосах нормируемого диапазона частот и эквивалентный уровень звука, дБА.

При превышении санитарных норм по спектру могут быть предприняты до­ полнительные измерения для определения причин этого превышения и для выбора мероприятий по предупреждению вредного воздействия повышенного шума на людей.

Во время измерений в окрестности судна, на его открытых палубах и в воз­ душных потоках от систем вентиляции и кондиционирования при скорости потока более 2 м/с микрофон должен быть защищен ветрозащитным приспособлением.

Измерение вибрации проводится в соответствии с ГОСТ 13731— 68 «Колеба­ ния механические. Общие требования к проведению измерений». В каждой точке измерение выполняется обязательно в вертикальном направлении и выборочно (в отдельных случаях) — в горизонтальном продольном и горизонтальном попе­ речном направлениях к оси судна. Для сопоставления с нормами необходимо брать наибольшее из полученных значений. В каждой точке вибрация измеряется не менее трех раз, результаты усредняются арифметически с внесением поправок на чувствительность датчика и неравномерность частотной характеристики виброизмерительного тракта (по результатам их проверки).

Если в контролируемом месте человек стоит на полу или сидит на платформе, причем между его телом и опорной конструкцией нет никаких упругих прокладок, датчик при измерении должен быть установлен на этой жесткой конструкции. В тех же случаях, когда между телом человека и вибрирующей поверхностью на­ ходится какой-либо упругий элемент (например, подушка сиденья), разрешается помещать во время измерений между подушкой и человеком какой-либо жесткий элемент. Но при этом необходимо позаботиться, чтобы такое приспособление не оказало существенного влияния на вибрацию, передающуюся через сиденье телу человека, или не вызвало дополнительных колебаний.

Литература к гл. 4

Д. А. Мателенка. М ., ВЦНИИОТ ВЦСПС, 1976.

4.В о ж ж о в а А. И.' Функциональные сдвиги в анализаторных си­ стемах при воздействии шума и вибрации различных параметров. — Материалы

судовых параметров на функции анализаторов. Нормирование шума и вибраций на транспорте. — В кн.: Защита от шума и вибраций на современных средствах транспорта. Л ., Медицина, 1968, с. 83— 101, 117— 143.

6. К вопросу о биологическом действии инфразвука. Краткие тезисы док­ ладов Всероссийской конференции на тему «Шум и шумовая болезнь, вопросы про’филактики»/Н. И. Карпов, С. В. Алексеев, А. В. Кадыскин, Г. А. Суво­

ского кровообращения. Физические факторы производственной среды и их влия­

ние иа организм/Н. И. Карпов, С. В. Алексеев, А. В. Кадыскин, Г. А, Суво­

11.Санитарные нормы шума в помещениях судов речного флота. № 1404-76.

М., Изд-во Минздрава СССР, 1976.

14.*Санитарные правила для речных и озерных судов СССР, нс, Транспорт,

1965.

15.Шумовая болезнь/Е. Ц. Андреева-Галанина, С. В. Алексеев, А. В. Ка­ дыскин, Г. А. Суворов — В кн.: Шум и шумовая болезнь. Л., Медицина, 1972*

с.216—271.

16.Acoustics. Measurement of noise on board vessels. International standard

ISO 2923. 1975 (E). (ISO/TC43).

17. Guide for the evaluation of human exposure to wholebody vibration.

Глава 5

СНИЖЕНИЕ ШУМА СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ

§ 6 . 1 . А К У С Т И Ч Е С К И Е Х А Р А К Т Е Р И С Т И К И С У Д О В Ы Х Д И З Е Л Е Й . P À C 4 E T А К У С Т И Ч Е С К И Х

Х А Р А К Т Е Р И С Т И К

Классификация дизелей. Статистика и анализ тенденций развития мирового судостроения показывают, что основным типом судового двигателя в на­ стоящее время и на ближайшие десятилетия является дизель.

Судовые дизели можно разбить на четыре группы в зависимости от размеров и назначения:

1) высокооборотные дизели с диаметром цилиндра D < 150 мм и номинальной частотой вращения п ^ 1600 об/мин (на судах используются сравнительно редко);

2) высокооборотные форсированные дизели с D = 150-5-250 мм, п = 900-ь -ь 1800 об/мин (используются как'аварийные, вспомогательные и на небольших судах— как главные);

3) среднеоборотные дизели с D = 200-ь600 мм, п = 220-ь 1000 об/мин (ис­ пользуются в качестве главных и вспомогательных);

4) малооборотные двухтактные крейцкопфные дизели с D = 430-т-1050, п <5220 об/мин (используются только в качестве главных).

Шумность на теплоходах и необходимая степеннее снижения. Статистический анализ показывает, что средние уровни шума в машинных отделениях судов имеют тенденцию к росту [7]. Уровни шума в машинных отделениях со среднеоборот­ ными дизелями на 4— 5 дБ превышают уровни шума в машинных отделениях с ма­ лооборотными (рис. 5.1).

Структурный шум от дизелей и винторулевого комплекса, передаваемый на корпусные конструкции судна, для удовлетворения санитарных требований в жи­ лых и служебных помещениях должен быть снижен в среднем на судах соответ­ ственно на 10— 12 дБ и на 11— 15 дБ.

Рис. 5.1. Средние спектры шума на судах: а — в машинных отделениях с малооборотными 1 и среднеоборотными 2 дизелями; б — в жилых по­ мещениях с кормовым 3 и промежуточным 4 расположением надстройки.

Необходимое снижение уровня воздушного шума составляет в среднем 15 дБ для машинных отделений теплоходов с постоянной вахтой и 6 дБ для судов с ди­ станционным управлением, имеющих звукоизолированные пульты в машинных отделениях. На судах со среднеоборотными дизелями в машинных отделениях необходимое снижение уровня воздушного шума на 4— 5 дБ больше, чем на судах с малооборотными.

Источники шума дизеля. По своему происхождению шум дизеля делится на аэродинамический (газодинамический) и механический.

Шум, возникновение которого связано с процессом сгорания, имеет газодина­ мическую природу, но проявляется он в основном в результате механического взаимодействия звеньев шатунно-кривошипного механизма и остова дизеля под влиянием спектра сил давления газов. Непосредственное проникновение газоди­ намических колебаний через стенки цилиндра также имеет место и в некоторых случаях может играть определенную роль. В дальнейшем шум, связанный с про­ цессом сгорания, будем называть «шумом сгорания» и относить к разряду механи­ ческих шумов.

Аэродинамический (газодинамический) шум связан с системой турбонаддува и непосредственно с всасыванием и выпуском дизеля. Источником шума системы: турбонаддува являются компрессор, его впускной и нагнетательный тракты. Последний включает улитку, воздушный рукав, диффузор, холодильник и реси­ вер наддувочного воздуха. У четырехтактных дизелей без наддува (а иногда и. дизелей с наддувом) во всасывающем тракте возникают низкочастотные колеба­ ния воздуха вследствие резонансных явлений. У двухтактных дизелей возможен резонанс столба, воздуха в ресивере, создаваемого возмущающими усилиями вследствие заброса газов из цилиндров. Низкочастотные колебания в том и другом* случае проникают в машинное отделение через компрессор.

Газодинамические импульсы, возникающие в первоначальные периоды вы­ пуска газов (свободный выпуск), вызывают колебания стенок выпускного тракта в широком диапазоне частот и при жестком креплении этого тракта к корпусным конструкциям судна передаются в помещения в виде структурного шума. Помехи

.от шума выпуска ощущаются больше всего на крыльях и в помещениях ходового мостика.

Основной причиной механического Шума у тронковых дизелей являются удары поршней при перекладке. Определенную роль играют и удары в подшип­ никах шатунно-кривошипного механизма (ШКМ), особенно в головных и криво­ шипных [42]. Шум от ударов поршней и в подшипниках ШКМ непосредственно связан с воздействием сил давления газов и инерционных сил вращательно-по­ ступательного движения ШКМ,

Механический шум вызывают клапанно-распределительный механизм (КРМ) [4, 17, 20, 27, 28] и топливовпрыскивающая аппаратура [4, 36]. У малообо­ ротных дизелей, оборудованных турбонаддувочными агрегатами, механический шум вызывается также дисбалансом роторов. В крейцкопфных дизелях шум от ударов поршней практически отсутствует, поскольку переменное нормальное дав­ ление воспринимается ползуном крейцкопфа.

Механический шум излучается остовом дизеля. Его уровень зависит от сил возбуждения, импеданса передачи и/коэффициента, излучения.

Акустические параметры, характеризующие шумность дизеля. В соответ­ ствии с ГОСТ 8.055— 73 основными параметрами, характеризующими шумность машины, являются: октавный спектр уровней акустической мощности Ьм (/), октавный спектр уровней звукового давления L (/) на опорном радиусе г от центра и на расстоянии 1 м от условной поверхности машины, а также их корректирован­ ные уровни по характеристике А, соответственно: Lдг (А) и L (А). Значение г может быть г = 1, г = 3 или г = 10 м.

В международной практике для сравнительного анализа шумности и для оценки акустического совершенства энергетической установки используется так называемый акустический коэффициент излучения rj, представляющий собой удельную акустическую мощность двигателя

Л/(А)

или г] (А)

где Ne — номинальная эффективная мощность двигателя; N и N (А) — общая акустическая мощность и акустическая мощность по характеристике А этого дви­ гателя на номинальном режиме работы. Поскольку значения TJ и (А) очень малы, предпочтение отдается их уровню

Lq = 10 lg -jj- или (А) = 10 Ig • <5.1.1)

Акустические характеристики тронковых дизелей. В табл. 5.1 даны средние спектры воздушного шума судовых дизелей, замеренные на расстоянии.а = 1 мм от источника и приведенные к условиям свободного поля. Аналогичная работа была проведена группой «Noise» CIMAC [29], подвергнувшей статистической обработке более чем 190 дизелей мощностью от 8 до 6000 кВт с п = 200-т- -*-3000 об/мин .различных дизелестроительных фирм, т. е. самых различных по конструкции. Гистограммы распределения уровней акустической мощности Ljy (А) и уровней звука L (А) на расстоянии а — 1м, приведенных к условиям сво­ бодного поля, представлены на рис. 5.2. Уровни звуковой мощности дизелей ко­ леблются от 100 до 130 дБА, а уровни звука — от 80 до 110 дБА, причем наиболь­ шее число дизелей (около 130, или 68%) попадает в интервал 95— 105 дБА.

Зависимость коэффициента акустического излучения (А) от частоты враще­ ния тронковых дизелей п показана на рис. 5.3. Математическое ожидание (прямая линия) подчиняется закону

Для тронковых судовых дизелей формула (5.1.4) дает значение L/у(А) с точ­ ностью ^ 4 дБА [29]. Для малооборотных дизелей эта формула обеспечивает хо­ рошее совпадение с практикой лишь в том случае, если снижен шум системы тур­ бонаддува дизеля. Если принять, что система турбонаддува усиливает шум ди­ зеля в среднем на 3 дБ А, то для малооборотных ДВС LM (А)> дБ А

дизеля и частотой вращения (числом оборотов п). Из теории ДВС Мг является функцией ряда параметров

яD2 Snipg

(5.1.6)

4 * 75*60102/л ’

где!) и 5 — диаметр и ход поршня, см; ре — среднеэффективное давление, кгс/см2;

Таким образом, параметрами, определяющими шумность дизеля, являются диаметр цилиндра D , частота вращения п и число цилиндров L

Шумность дизеля часто оценивается в зависимости от рабочего объема его цилиндров V, л,