Удивительный мир звука - Клюкин Игорь Иванович
Итак, разработка мер борьбы с шумом становится первоочередным делом.
"СПАСИТЕ НАШИ УШИ!"
Шум -- это отходы цивилизации. Так сведем же эти отходы к минимуму!
Плакат на Всесоюзном совещании по звукоизоляции в Ленинграде, 1974 г.
В заголовке -- начало текста телеграммы, которую послали в одно из ведомственных управлений несколько отпускников, совершавших поездку на комфортабельном, в общем, теплоходе. (У телеграммы была и вторая часть: "...а души мы сами спасем", но это уже не имеет отношения к предмету нашего повествования.)
Впору теперь поговорить о том, какие же меры защиты от шума и вибрации применяются в практике. Нельзя сказать, что ранее не пытались бороться с вредными звуками. Но у нас, свидетелей и участников научно-технической революции, те, прежние меры могут лишь вызвать невольную улыбку. Так, в Англии еще в стародавние времена был издан королевский указ, запрещавший бить жен в ночное время. В Древнем Риме выстилали соломой булыжную мостовую перед домом больного патриция. Екатерина II отменила в столице сигналы -механические свистки, устанавливавшиеся на некоторых экипажах. Впрочем, об одной мере по охране окружающей среды от "акустического загрязнения" и сейчас нельзя говорить без уважения. Естествоведы довольно давно установили, что рыба боится пароходных шумов, и в нижнем течении Урала было запрещено пароходное сообщение, чтобы не пугать ценные породы рыб, идущих на нерест.
Сейчас человечество располагает по крайней мере четырьмя "эшелонами" шумо- и виброзащитных средств. Авангард противошумовой борьбы -- воздействие на источник колебаний, уменьшение возмущающих сил, возникающих при работе механизмов, машин, устройств.
Возьмем, к примеру, дизельный двигатель. Интенсивный шум здесь возникает от вспышки в цилиндрах. Ученые ФРГ разработали так называемый М-процесс, при котором сгорание топлива в головке цилиндра растянуто во времени. Мощность двигателя от этого теряется лишь в небольшой степени, а шум становится гораздо слабее. Ясно также, что если, скажем, насос работает в докавитационном режиме, то шум его будет меньше, чем у кавитирующего насоса. Вообще, воздействуя на характер и параметры рабочего процесса машин, можно в ряде случаев заметно снизить их шум и вибрацию.
Фундаментальная монография по борьбе с шумом и вибрацией машин создана М. Крокером (США). В нашей стране ряд физических задач, связанных с обесшумливанием машин различных назначений, решен М. Д. Генкиным, Г. А. Хорошевым, Е. Я. Юдиным и другими.
Вторая и третья линии защиты от вредных шумов и вибрации схожи друг с другом. Это физические методы и приемы, о которых упоминалось раньше: звукоизоляция, звукопоглощение, виброизоляция, вибропоглощение, рассогласование механических или акустических сопротивлений. Отличает эти "защитные линии", по существу, лишь их расположение относительно источника шума и вибрации. Вторая линия непосредственно примыкает к источнику. Это -разнообразные глушители шума, звукоизолирующие кожухи и капоты вокруг механизмов, амортизаторы под лапами и рамами механизмов, вибропоглощающие средства на интенсивно вибрирующих частях механизмов, их рамах, фундаментах.
Порой средства шумозащиты из второго эшелона принимают весьма оригинальный, почти экзотический характер. Например, в Ростовском инженерно-строительном институте для заглушения шума некоторых станков применили слои... мыльной пены, наносимой на излучающие звук поверхности. Аналогичные исследования, проведенные во Франции, показали, что основной эффект звукозаглушения обусловливается при этом резонансным поглощением звука в пузырьках, имеющихся в пене. Только французские акустики применили этот способ для заглушения не станков, а ракетных двигателей. Работники акустической лаборатории Ленинградского института инженеров железнодорожного транспорта разработали много разнообразных средств для заглушения шума путевых и строительно-дорожных машин, в результате чего шумность этих машин была снижена в несколько раз.
Мирная и романтическая некогда профессия мельника Мелодичное журчание воды, спокойный шорох жерновов... Нынешний мельник, чтобы спасти слух и нервную систему от шума мельничной машины, принужден пользоваться противошумовыми наушниками. Еще одна корректива романтики техникой.
Третий эшелон шумозащитных средств. Это -- звукозащитные экраны и выгородки на определенном расстоянии от источника шума, звукоизолирующие ограждения -- стены, переборки, полы, виброизолирующие крепления целых помещений ("плавающие" каюты на судах).
Стоимость мероприятий по шумо- и виброзащите на судах довольно велика; на советско-шведском симпозиуме по судовой акустике в 1976 году шведские специалисты сообщили, что она может составлять 10--15% стоимости всего судна. Известен случай, когда построенный в ФРГ турбоход не был принят заказчиком из-за его чрезмерной шумности, и по истечении двух лет судно было продано за две трети его строительной стоимости.
Животные в городском зоопарке тоже плохо выносят машинные шумы. Противошумовые наушники для этих слонов пришлось изготовлять по специальному заказу.
Коммунальное строительство. Сейчас многие, очень многие люди останавливаются в далеко не фешенебельных, но зато тихих гостиницах, предпочитая их гостиницам в центре, где ежеминутно раздается рев машин, срывающихся с места по зеленому сигналу светофора у соседнего перекрестка, где звучит гул машин, несущихся по соседнему путепроводу, и где, быть может, к тому же еще недостаточно эффективная звукоизоляция между комнатами или этажами.
Мы добрались до последнего, четвертого эшелона звукозащитных средств -средств, контактирующих непосредственно с человеком. Чаще всего это противошумы, специальные противошумовые наушники. Они применяются тогда, когда человек должен входить в шумные помещения или работать у шумного оборудования.
Радикальное ли это средство? К сожалению, нет. Если даже полностью преградить шуму путь в слуховые проходы ушей, человек все же, хоть и в меньшей степени, будет его слышать вследствие так называемой костной проводимости звука. Недаром, когда не было технических средств акустической диагностики, опытные механики определяли, хорошо ли работает машина, приложив к скуле импровизированный стетоскоп -- гаечный ключ, опертый на вибрирующую поверхность.
Поэтому для работы в весьма шумных условиях применяют гермошлемы, похожие на шлемы космонавтов и охватывающие всю голову человека.
Шумы, оказывается, могут затормозить внедрение новой техники. Когда в 1964 году открылся первый участок скоростной железной дороги ("Синкансэн") между Токио и Осакой, общественность ликовала, железнодорожники проливали слезы радости, император произнес хвалебную речь, вся страна была преисполнена чувством гордости. Еще бы, скорости 267 километров в час никто доселе не достигал на железной дороге! Разработали проект внедрения системы "Синкансэн" во всей стране.
Но вот стали поступать все учащающиеся жалобы на шум, производимый сверхскоростными поездами. Некоторые инженеры-железнодорожники заявили, что система "Синкансэн" устареет раньше, чем получит распространение во всей Японии, и что нужны новые, более "чистые" (в данном случае, не создающие большого шума и вибрации) системы.
До сих пор мы говорили о борьбе с шумом, имеющей целью оздоровление среды. Но уменьшение шумовых уровней -- и это очень важно -- увеличивает производительность труда человека. Это отмечают специалисты на любых предприятиях. Так, на московском почтамте уменьшение шума на 10--15 децибел повысило производительность труда при сортировке писем на 18%. Готовая экономия при этом составила круглым счетом 1 миллион рублей.
Но, оказывается, есть предел, дальше которого уменьшение шума становится не только неполезным, но даже нежелательным. Одна из фирм ФРГ обеспечила новое здание конструкторского бюро совершенной звукоизоляцией. Ни один звук с улицы, даже грохот тяжелых грузовиков, не долетал сюда. И что же? Инженеры-конструкторы стали жаловаться на непривычную, неестественную тишину. Пришлось установить электроакустическое устройство, вопроизводящее легкий, совсем легкий гул. Производительность труда и настроение работников сразу поднялось. (Гнетущее влияние "абсолютной" тишины было, впрочем, известно и ранее, из опытов над людьми в сурдокамерах. Очевидно, человек за миллионы лет своего развития привык к определенному уровню природных шумов и не может в короткий срок адаптироваться к абсолютной тишине.)
