РАМА ДЛЯ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ШУМА В КАБИНЕ МАШИНИСТА ЛОКОМОТИВА

Полезная модель относится к средствам обеспечения безопасной жизнедеятельности человека в условиях шумовых воздействий с выраженной инфразвуковой составляющей, в частности, машинистов локомотивов.
В соответствии с современными данными, уровни звукового давления в кабинах машинистов локомотивов наиболее существенно превышают предельно допустимые уровни в инфразвуковом диапазоне частот (Зинкин В.Н., Богомолов А.В., Драган С.П., Ахметзянов И.М. Кумулятивные медико-экологические эффекты сочетанного действия шума и инфразвука // Экология и промышленность России. 2012. №3. С. 46-49; Зинкин В.Н., Богомолов А.В., Драган С.П., Ахметзянов И.М. Анализ рисков здоровью, обусловленных сочетанным действием шума и инфразвука // Проблемы анализа риска. 2011. Т. 8. №4. С 82-92). Известно также, что инфразвуковое воздействие увеличивает вероятность развития профессиональных заболеваний более чем в 10 раз (Уйба В.В., Котенко К.В., Степанов B.C. Биологическое действие инфразвука (гигиенические и медико-биологические аспекты) / Под редакцией академика Л.А. Ильина. М.: ФМБЦ им. А.И. Бурназяна, 2012. 384 с.).
Из уровня техники известна сборная конструкция для снижения уровня шума при работе колесного транспорта (патент на полезную модель RU №63301), содержащая раму, собранную из перфорированных швеллерных штанг и планок, скрепленных стяжками, а также лист шумозащитного полимерного материала, натягиваемый на раму при помощи крюков, расположенных вдоль горизонтальных планок. Недостатком этого устройства является недостаточно эффективная защита от шума инфразвуковых частот, а также неудобство применения в кабинах машинистов локомотивов из-за использования тонкого натягиваемого шумозащитного полимерного материала, легко повреждаемого машинистами при выполнении профессиональной деятельности.
Технической задачей заявляемой полезной модели изобретения является снижение инфразвуковой составляющей шумового воздействия в кабине машиниста локомотива.
Решение технической задачи обеспечивается за счет того, что рама, предназначенная для установки на незастекленных внутренних поверхностях кабины машиниста локомотива для снижения уровня шума, выполнена в виде каркаса, собранного из перфорированных швеллерных штанг и планок, скрепленных стяжками и шумозащитного экрана, установленного на каркасе при помощи крепежных средств, расположенных вдоль горизонтальных планок и накладок, фиксирующих внешние стенки экрана, отличающаяся тем, что шумозащитный экран выполнен в виде состыкованных торцами перфорированных панелей толщиной 2-5 мм с отверстиями диаметром 300-600 мкр, расположенными равномерно с шагом, равным 3 мм.
При производственной необходимости отверстия в шумозащитном экране могут быть выполнены в шахматном порядке.
Для обеспечения удобства транспортировки шумозащитные экраны могут собираться из составных частей с герметизацией мест их стыков.
Накладки, фиксирующие внешние стенки шумозащитного экрана, могут быть выполнены из эластомера с коэффициентом внутренних потерь не ниже 0,1.
Для локомотивов с большой площадью остекления передней (по ходу движения) стенки кабины машиниста шумозащитные экраны в рамах могут устанавливаться на потолке, боковых поверхностях и задней стенки кабины машиниста.
Шумозащитный экран может крепиться к раме при помощи крюков.
Шумозащитный экран может крепиться к раме, выполненной из металла, при помощи магнитов, установленных по периметру рамы или вмонтированных в нее.
Технический результат, обеспечиваемый названной совокупностью признаков, заключается в снижении мощности инфразвуковой составляющей шумового воздействия на машиниста.
На фиг. 1 показана рама, предназначенная для установки на незастекленных внутренних поверхностях кабины машиниста локомотива для снижения уровня шума (1 - вид сверху), закрепленная на стенке кабины кабины. Причем если рама закрепляется на передней (по ходу движения локомотива) и боковых стенках кабины, то ее высота ограничивается уровнем остекления кабины.
Рама, предназначенная для установки на незастекленных внутренних поверхностях кабины машиниста локомотива для снижения уровня шума, содержит (см. фиг. 2), каркас из перфорированных швеллерных штанг (1) и планок (2), скрепленных стяжками (3), а также шумозащитный экран, устанавливаемый на раму при помощи крепежных средств (4), расположенных вдоль горизонтальных планок, отличающаяся тем, что шумозащитный экран изготовлен в виде перфорированных панелей (5) толщиной 2-5 мм с отверстиями диаметром 300-600 мкр, расположенными равномерно с шагом, равным 3 мм.
Реализация заявляемого устройства заключается в следующем.
Рама, предназначенная для установки на незастекленных внутренних поверхностях кабины машиниста локомотива для снижения уровня шума, соединяется со стенками кабины локомотива традиционным способом: при помощи U- (для крепления к вертикальным поверхностям) и L- (для крепления к горизонтальным поверхностям) образных кронштейнов, причем на раме при помощи крепежных средств (крюков, магнитов), расположенных вдоль горизонтальных планок рамы, вставленных в отверстия, проделанные по периферии шумозащитного экрана и, при необходимости, укрепленные металлическими люверсами, закреплен шумозащитный экран.
Такая технология позволяет установить раму за короткое время в условиях, далеких от производственных, без сварных и клеевых соединений. Внешние стенки шумозащитного экрана, во избежание их повреждений, защищают накладками из эластичного материала.
Рамы закрепляют на всех незастекленных внутренних поверхностях кабины машиниста локомотива, оставляя воздушный зазор со стенками и потолком кабины, равный 2-10 см.
При движении локомотива возникает транспортный (производственный) шум с выраженной инфразвуковой компонентой, основным путем проникновения которого на рабочее место машиниста локомотива (в кабину) является задняя стенка кабины.
В шумозащитном экране происходит процесс диссипации (трансформации) акустической энергии в тепло. Причем наиболее интенсивно этот процесс протекает в пограничном слое отверстий, т.е. там, где распространение падающей звуковой волны становится «пуазейлевым». При «пуазейлевском» распространении волны сопротивление среды существенно возрастает и, тем самым, увеличивается диссипация энергии.
Экспериментальным путем подобрана такая конфигурация звуковых каналов, чтобы максимально полно согласовать импеданс среды и звукопоглощающего экрана применительно к спектру шума на рабочих местах машинистов локомотивов.
Одновременно необходимо обеспечить условие равенства нулю реактивной компоненты импеданса, что обеспечивается местом размещения и способом крепления звукопоглотителя в кабине машиниста. Кроме того, в качестве механизма поглощения или диссипации звуковой энергии при создании шумозащитного экрана использовано явление «нелинейного» звукопоглощения. Возникновение «нелинейности» связано с гидродинамикой акустических процессов. Если звуковую волну «сжать» в мельчайшие каналы, то величина колебательной скорости резко увеличивается, и образуются «струйки» воздушного знакопеременного течения. Эти «струйки» формируют акустические течения. В результате прохождения звуковой волны, часть энергии трансформируется в энергию циркулирующего потока, что и приводит к снижению уровня шума. Следует отметить, что эффект «нелинейного» поглощения характерен в большей степени для инфразвука.
Для оптимизации конструктивных параметров были изготовлены специальные элементы (панели) макета шумозащитного экрана. Диапазон диаметров капиллярных отверстий составил от 200 до 1200 микрон, толщина панелей от 1 до 10 мм, а шаг перфорации был выбран от 2 до 5 мм.
В результате стендовых (с применением акустического интерферометра (труба Кундта)) и натурных (на рабочих местах машинистов локомотивов) экспериментов установлено, что оптимальными параметрами шумозащитного экрана для защиты от шума на рабочих местах машинистов локомотивов, для формирования «нелинейного» поглощения, являются: диаметр отверстий 300-600 мкр; толщина перфорированного экрана 2-5 мм, шаг перфорации - 3 мм.
Испытанный и показавший высокую эффективность шумозащитный экран изготовлен из поливинилхлорида в виде перфорированной потолочной панели. Толщина панелей составляет 5 мм, диаметр отверстий - 500 мкр, отверстия расположены равномерно через каждые 3 мм. При испытаниях экран был установлен на потолке кабины машиниста с воздушным зазором 5-7 см. При движении локомотива на малых скоростях, установка шумозащитного экрана привела к снижению инфразвука на 3 дБ. Для слышимого звука эффективность экрана более высокая и достигает 9,5 дБ и с ростом скорости она снижается до 1,5 дБ.
Натурные испытания показали, что после установки заявляемой сборной конструкции мощность инфразвуковой составляющей шумового воздействия на машиниста снижается в 2 раза.
Полезная модель может быть использована в качестве средства обеспечения безопасной жизнедеятельности машинистов локомотивных бригад.