Расчет и методы снижения шума от авиационного транспорта

БИРСКИЙ ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО

ГОСУДАРСТВЕННОГО

БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО

ОБРАЗОВАНИЯ

«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Инженерно-технологический факультет

Кафедра технологического образования

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Промышленная акустика»

на тему:

«Расчет и методы снижения шума от авиационного транспорта»

 

Направление подготовки: «Техносферная безопасность»

 

 

 

 

 

Выполнил: студент 4 курса очного отделения

                                                 Калимуллин И.Ф.

Научный руководитель: кандидат педагогических наук                     Сайниев Н.С.

 

 

____________                    __________________

          Оценка                                     Подпись руководителя

 

 

                   «___»_________________2015 г.

          Дата.

 

 

 

Бирск 2015

Оглавление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Человек с самого рождения окружен шумом и вибрациями и в течение всей своей жизни находится под их воздействием. Едет ли он в трамвае, автобусе, метро или на лошади, летит в самолете, при движении он ощущает не только шум, но и вибрации; находится ли он в помещении или на открытом воздухе, он слышит шумы, звуки (разговор, музыку и т.п.). Наш век стал самым шумным. Трудно сейчас назвать область техники, производства и быта, где в звуковом спектре не присутствовал бы шум, то есть мешающая нам и раздражающая нас смесь звуков.

По мере развития техники шум все больше окружает человека в повседневной жизни; за определенный комфорт, удобства связи и передвижения, благоустройство быта и совершенствование производства современному человеку приходится слушать уже не скрип телег и брань возниц, а вой автомобилей, мезги трамваев, тарахтенье мотоциклов и вертолетов, рев реактивных самолетов. Антропогенный шум способствует увеличению уровня шума сверх природного фона и действует отрицательно на живые организмы, поэтому шум и вибрация являются объектами загрязнения окружающей среды.

Следовательно, проблема борьбы с шумом во всех ее проявлениях в практике деятельности энергетических объектов, в быту, на различных организациях была и остается актуальной.

Целью данной курсовой работы является расчет эффективности акустических экранов в городе Уфа.

Объект исследования – аэропорт «Уфа» и проживающее население рядом с аэропортом.

Задачи курсовой работы:

1. Провести обзор литературы по авиационной акустике;
2. Изучить способы снижения  авиационного шума;
3. Провести расчет по снижению авиационного шума в аэропорту «Уфа».

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АВИАЦИОННОМ ШУМЕ

 

§1.1. Состояние и перспективы развития средств коллективной защиты от авиационного шума

 

Важным направлением борьбы с шумами является применение устройств и сооружений, позволяющих снизить уровень уже имеющегося шума, с тем, чтобы на человека действовало меньшее количество звуковой энергии. Указанный способ включает применение отражателей акустической волны, применение звукопоглощающих конструкций внутри кабин и наземных средств управления, звукоизолирование служебных помещений и т.д. Весь этот комплекс мероприятий относится к коллективным средствам защиты [2, 3, 4] . Сюда же можно включить и нормирование допустимых уровней шумов. Нормированием называется обязательное ограничение продолжительности работы людей в условиях шума, превышающего допустимый уровень. Надо учитывать, что на аэродроме можно подвергаться значительному шумовому воздействию даже не находясь непосредственно вблизи источника шума, вследствие попадания в шумовую зону соседних или взлетающих самолетов. Поэтому важной мерой по снижению вредного шумового действия является рассредоточение самолетов. Личному составу следует избегать нахождения в местах повышенной шумности без особой необходимости. Даже непродолжительное пребывание в тишине после шумового воздействия обеспечивает слуховым клеткам необходимый отдых и восстановление их чувствительности. Поэтому весьма важно иметь на аэродроме служебные постройки и помещения для отдыха, снабженные хорошей звукоизоляцией [3-5]. Возможный вариант противошумного укрытия был рекомендован для строевых частей Военно-воздушных сил СССР в 80-е годы, но не нашёл реального применения. Для борьбы с шумом могут использоваться глушители. Это инженерно- технические конструкции, применение которых позволяет уменьшить шум у его источника. Они представляют собой специальные сопла, снижающие интенсивность шума от выхлопной струи двигателя. Наземные глушители пред- назначаются для снижения шума при опробовании двигателей на земле. Это, как правило, сооружения весом по 30...50 тонн, которые вследствие их громоздкости, не находят широкого применения в авиации. Кроме того, использование СКЗ (домиков) дает возможность создать оптимальные микроклиматические условия (по температуре, влажности, освещенности). Налицо экономическая целесообразность СКЗ с позиции "затраты-выгода". Конструкция СКЗ дифференцируется в зависимости от характера работы авиационных специалистов, принимающих участие в обеспечении полетов. При этом предварительно разрабатывается конструкция звукопоглощающих панелей – внутренней обшивки СКЗ, то есть добиваются максимальных значений эквивалентной площади звукопоглощения.

§1.2. Авиационная акустика

 

Акустика авиационная - раздел науки, посвящённый изучению возникновения, распространения и воздействия шума, возникающего при эксплуатации летательного аппарата, и находящийся на стыке аэродинамики, акустики и динамики упругих конструкций[1].

Выделение акустики авиационной в самостоятельный раздел науки произошло в 60_х гг. XX в. в связи с необходимостью решения задач по снижению шума летательного аппарата до уровней, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность людей, а также работоспособность систем и оборудования и выносливость конструкции аппарата.

Потребность в увеличении грузоподъёмности летательных аппаратов и скорости их полёта привела к увеличению тяги силовых установок, в результате чего резко возросла звуковая мощность, создаваемая аппаратами. Увеличение интенсивности эксплуатации самолётов гражданской авиации (увеличение числа взлётов и посадок в аэропортах) привело к тому, что в зонах размещения аэропортов жители оказались под неблагоприятным воздействием высоких уровней шума. Борьба с шумом в авиации стала частью общей программы борьбы человечества за чистоту окружающей среды.

Решение задач авиационной акустики осуществляется путём комплексного выполнения ряда мероприятий с учётом технических возможностей и экономических затрат. Основное внимание уделяется снижению шума в источнике, выбору рациональной с точки зрения акустики компоновки аппарата, применению методов снижения шума по пути его распространения.

Основными шума источниками летательного аппарата являются аэрогазодинамические потоки в силовой установке, воздушный поток, обтекающий аппарат, и газовые потоки бортовых систем оборудования. Т.о., аэроакустика в основном имеет дело со звуком, создаваемым аэродинамическими силами и возмущениями, которые возникают в самом потоке. Поскольку образование аэродинамического шума является следствием перехода энергии от вихревых возмущений к акустическим колебаниям, то успешное решение задач аэроакустики во многом связано с достижениями аэродинамики нестационарных течений, и в особенности турбулентных потоков.

Хотя решение ряда основных задач  авиационной акустики ещё далеко от завершения, но в инженерной практике уже получены обнадёживающие результаты, позволившие создать методы расчёта характеристик основных источников шума летательного аппарата, разработать мероприятия по снижению шума методом активного воздействия на процесс шумообразования и применением пассивных способов снижения уже образовавшегося шума, т.е. использованием звукопоглощающих материалов, вибропоглощающих покрытий.

Это позволяет создавать летательные аппараты с акустическими характеристиками, удовлетворяющими требованиям Норм шума летательного аппарата.

Нормы ограничивают допустимый шум, создаваемый самолётами и вертолётами на местности, и шум в салонах и кабинах летательного аппарата. Шум на местности регламентируется международными стандартами Международной организации гражданской авиации, поэтому на международных авиалиниях предпочтение отдают тем самолётам, которые имеют сертификат по шуму. Т.о., выполнение норм по шуму пассажирскими самолётами и вертолётами является необходимым условием их успешной эксплуатации.

В России с её огромными расстояниями воздушному транспорту отводится особая роль. Прежде всего, он развивается как пассажирский транспорт и занимает второе (после железнодорожного) место в пассажирообороте всех видов транспорта в междугороднем сообщении. Ежегодно осваиваются новые воздушные линии, вводятся в строй новые и реконструируются действующие аэропорты. Доля воздушного транспорта в грузовых перевозках невелика. Но среди грузов, перевозимых этим видом транспорта, основное место занимают различные машины и механизмы, измерительные приборы, электротехническое и радиотехническое оборудование, аппаратура, особо ценные, а также скоропортящиеся грузы.

Серьёзные проблемы возникают из-за  высокого шумового воздействия воздушных судов на прилегающие к аэропортам гражданской авиации территории жилой застройки. Характеристики шума современных отечественных самолётов, длительное время находящихся в эксплуатации, существенно уступают аналогичным характеристикам зарубежных самолётов. Это приводит к заметному росту доли населения, страдающего от географии аэропортов, принимающих самолёты более шумных типов (Ил-76Т, Ил-86 и другие) по сравнению с типами воздушных судов, эксплуатирующихся в них ранее.

В настоящее время примерно 2-3% населения России подвержены воздействию авиационного шума, превышающие нормативные требования.

Эксплуатация самолётов большого тоннажа с мощными турбореактивными и турбовинтовыми двигателями, увеличение интенсивности их полётов, рост парка и расширение сферы применения гражданских вертолётов приводят к значительной “зашумлённости” окрестностей аэропортов и территорий под воздушными трассами.

Авиационный шум оказывает существенное влияние на шумовой режим территории в окрестностях аэропортов, который зависит от направления взлётно-посадочных полос и трасс пролётов самолётов, интенсивности полётов в течение суток, сезонов года, от типов самолётов, базирующихся на данном аэродроме, и других факторов. При круглосуточной интенсивной эксплуатации аэропортов уровни звука на жилой территории достигают в дневное время 80 дБ и в ночное время - 78 дБ, максимальные уровни колеблются от 92 до 108 дБ.

В некоторых городах по уровням создаваемого шума и общей площади зашумлённости территории первое место среди всех источников шума занимает воздушный транспорт. Аэродромы местных воздушных линий расположены, как правило, в черте города, непосредственно среди жилой застройки, что создаёт крайне неблагоприятные акустические условия для населения.

Повышение уровня звука в летнее время обусловлено увеличением интенсивности полётов, а снижение его в некоторых точках - за счёт экранирующего эффекта плотных зелёных насаждений.

Жители домов, расположенных в окрестностях аэропорта, отмечают, что стали нервными, раздражительными. Внезапный шум от пролетающих самолётов нарушает сон: многие не могут долго заснуть или часто просыпаются. Жалобы на ощущение тревоги, страха, на вибрацию дома или посуды предъявляют жители домов, близко расположенных к трассе взлётов и посадок самолётов и к площадкам опробования двигателей. Реакция населения, выявленная опросом, показала, что отношение к одним и тем же уровням авиационного шума различно. Так, днём при уровне шума 66 дБА число жалоб составляет 33%, а ночью при таком же уровне шум беспокоит 92% населения. Процент жалоб определяется максимальными уровнями шума и интенсивностью полётов самолетов, как в течение суток, так и на протяжении всего года.

Высокий уровень шума при взлёте, посадке, пролёте самолётов отмечен в многочисленных посёлках сельского типа, расположенных на небольшом расстоянии от аэропортов. Значительный шум создают аэропорты местных авиалиний и авиация специального назначения.

Первая реакция населения на авиационный шум - это жалобы, количество которых растёт из года в год. Физиолого-гигиенические исследования, проведённые во Франции, показали, что шум пролетающих самолётов оказывает не только субъективное, но и объективное влияние на организм человека. Для выявления реакции населения на действие авиационного шума было опрошено по специально разработанной анкете около 3000 человек в 34 населённых пунктах городского и сельского типа, расположенных в радиусе 30 км от аэропорта. Опрошенные отмечали, что авиационный шум раздражает, утомляет, вызывает головную боль, сердцебиение, нарушает сон и отдых, не даёт сосредоточиться на выполнении любой работы.

Для авиационного шума, как ни для какого другого, характерен раздражающий эффект. Шум самолётов при внезапном возникновении на тихом шумовом фоне вызывает у людей чувство страха, особенно в ночное время. Дети дошкольного возраста ночью часто просыпаются от шума, в испуге вскрикивают. Вследствие этого ночные воздушные операции причиняют населению больше беспокойства, чем полёты днём. Пролетающие самолёты мешают просмотру телевизионных передач и прослушиванию радио, что также является источником жалоб населения.

Городские жители чаще, чем сельские, жалуются на шум самолётов (20-25%), что, по-видимому, можно объяснить повышенной чувствительностью горожан к шуму, вследствие воздействия на них ещё и промышленного, транспортного, коммунального шумов[2].

Наибольшее беспокойство испытывают люди, страдающие заболеваниями нервной и сердечно-сосудистой систем, желудочно-кишечного тракта и др. процент жалоб от этой части населения (64-90%) намного больше, чем от здоровых людей (39-52%).