Введение к работе
Актуальность проблемы. Об актуальности снижения шума в городах свидетельствуют такие цифры, как нахождение от 50 до 70% территории городов в зоне шумового дискомфорта при наблюдаемой величине превышения допустимых уровней шума на отдельных территориях городов и в квартирах жилых домов до 15-25 дБА. В структуре жалоб населения на негативные факторы окружающей среды более 30% жалоб связано с повышенным шумом, последствия массового воздействия которого проявляются в росте заболеваний сердечно-сосудистой и нервной систем, нарушениях режима сна и пр. Одним из самых действенных методов защиты от шума в жилой застройке является установка акустических экранов.
Акустический экран - плотная искусственная преграда, устанавливаемая на пути распространения звука от автомобильной или железной дороги, строительной площадки, стационарной или передвижной установки к защищаемой от шума жилой застройке. Особенностью этой преграды является то, что она имеет конечные размеры (высоту, длину). Акустический экран (АЭ) блокирует линию прямой видимости между источником шума (ИШ) и защищаемым от шума объектом, создавая акустическую тень.
В нашей стране первые АЭ были массово применены при строительстве Московской кольцевой автомобильной дороги (МКАД) в середине 90-х годов прошлого века. На МКАД было установлено около 13 км АЭ. В начале 2000-х гг. появились первые АЭ, установленные на железной дороге. Всего в России к настоящему времени установлено несколько сотен км АЭ (порядка 0,5 млн. м ) вдоль автомобильных и железных дорог. Обследования установленных АЭ показали, что многие из них обладают рядом конструктивных недостатков, спроектированы с ошибками и обладают невысокими шумозащитными свойствами. Одной из основных причин этого является недостаток информации об акустических экранах у конструкторов и проектировщиков.
Исследованиями акустических экранов занимались видные ученые-акустики: В.А. Аистов, Н.И. Иванов, Г.Л. Осипов, П.И. Поспелов, Н.В. Тюрина, И.Л. Шубин в нашей стране и Ж. Андерсон, У. Курце, Д. Маекава, С. Ред-ферн, М. Ретингер и др. за рубежом.
Д. Маекава объяснил физические процессы снижения шума акустическими экранами с применением оптико-дифракционной теории. Почти все методы расчетов АЭ базировались на этом подходе с использованием числа Френеля, показывающего изменение хода звукового луча в присутствии АЭ. В последние годы появились новые подходы, которые развивают И.Л. Шубин и Н.В. Тюрина. Н.В. Тюрина предположила использовать в расчетах коэффициент дифракции АЭ и понятие «показатель дифракции». Эти новые методы позволяют обеспечивать более высокую точность расчетов, но требуют широкой экспериментальной проверки.
Целью исследования является разработка научных основ расчетов и проектирования АЭ, применяемых для снижения шума в жилой застройке.
Научная новизна работы:
разработана классификация АЭ по принципу действия и конструктивному исполнению;
разработаны 2 расчетные схемы и математические модели, описывающие поглощение, отражение и дифракцию звука АЭ.
разработана методика расчета акустической эффективности АЭ, базирующаяся на показателе дифракции, в которой учитываются конструктивные свойства АЭ и расположение АЭ в пространстве.
Практическая полезность:
выявлены зависимости акустической эффективности АЭ от высоты, материала, звукоизолирующих и звукопоглощающих свойств, расстояния до точки наблюдения;
разработаны рекомендации по конструированию АЭ для снижения шума в жилой застройке;
- разработаны методики определения звукоизоляции и показателя ди
фракции АЭ в натурных условиях.
Апробация работы:
Основные результаты исследований доложены на III Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Защита населения от повышенного шумового воздействия» (2011 г.), практическом семинаре «Новые акустические экраны для защиты от шума транспорта, строительства и промышленных установок» (2011 г.), IV Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Защита от повышенного шума и вибрации» (2013 г.), заседаниях кафедры «Экология и БЖД» Балтийского государственного технического университета «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова (2011, 2012, 2013 гг.)
Публикации:
По результатам исследований опубликовано 11 работ, из них 3 в изданиях по списку ВАК, в т.ч. 2 патента.
Внедрение результатов исследования:
Основные результаты исследования внедрены при конструировании и установке АЭ, изготовленных из импрегнированной древесины (г. г. Санкт-Петербург, Краснодар и дер. Лобок) для защиты от шума автомобильного транспорта и стационарных установок в жилой застройке.
На защиту выносятся:
расчетные схемы и математические модели, описывающие акустическую эффективность отражающих и отражающее-поглощающих АЭ без надстройки на свободном ребре, предназначенных для снижения шума от точечных и линейных источников шума;
конструкция опытного акустического стенда для исследования АЭ и методика измерений на стенде;
результаты теоретических и экспериментальных исследований, установивших связь акустической эффективности АЭ из различных материалов в зависимости конструктивных параметров и месторасположения;
рекомендации по конструированию и установке АЭ для снижения шума в жилой застройке;
методика расчетов акустической эффективности АЭ для защиты от шума в жилой застройке при наличии точечного и линейного источников шума;
результаты апробации разработанных рекомендации и методов расчета на практике.
Структура и объем работы:
Диссертация состоит из пяти глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы из 159 наименований и 5 приложений. Диссертация содержит 129 стр. основного текста, 60 стр. приложений, 58 рис. и 58 табл.
