Влияние вибрации и шума на здоровье работников САБ

• расчета эквивалентных уровней звука при полетах ВС;
• расчета уровней звука от наземных источников шума;
• расчета рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере от наземных источников с учетом фона, а также вклада наземных операций ВС (руление перед взлетом и после посадки, опробование силовых установок авиадвигателей ВС) и полетов ВС (взлет, набор высоты ВС, снижение и заход на посадку ВС);
• расчета уровней ЭМП от передающих радиотехнических объектов (ПРТО) с учетом существующего положения и перспективного развития.

К наземным источникам шума, подлежащим учету, относятся источники авиационного шума в пределах аэродрома (вертодрома) при запуске, реверсе (снятии винтов с упора), рулении, при висении и перемещении вертолетов, при опробовании двигателей ВС, при работе тепловых и ветровых машин, оборудованных авиационными двигателями; а также другие источники шума - уличная громкоговорящая связь, подъездной железнодорожный и автомобильный транспорт. Представленные источники шума являются действительно значимым, по сравнению с шумом вентиляторов, которые необходимо учитывать при аттестации рабочих мест, а не при разработке СЗЗ. 
Таким образом, на первом этапе будут учтены требования расчетного зонирования территории и заложен механизм принятия сложнейшего решения о возможности жилищного и другого строительства в установленных границах шумовых зон по эквивалентным уровням звука. По границам контуров равного уровня звука определяются границы зоны воздействия АШ для проведения шумозащитных мероприятий и запрета застройки, что частично отображено в Рекомендациях. Принято выполнять построение контура АШ расчетными методами с подтверждением измерений в отдельных точках планируемого строительства

Затем на основании данных о фактическом шумовом режиме каждого объекта защиты, подтвержденных натурными эквивалентных и максимальных уровней звука, а также октавных значений уровней звукового давления в нормируемом диапазоне звуковых частот для обеспечения допустимых уровней звука внутри помещений согласно требованиям СН 2.2.4/2.1.8.562-96 "Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки", выполняется оценка и прогнозирование эффективности шумозащитной ограждающей способности конструкций существующих, планируемых к постройке и/или реконструкции зданий за счет реализации специальных компенсирующих шумозащитных мероприятий, объективно обоснованных расчётными и инструментальными методами. 
Как показывает практика экспертизы выполненных проектов СЗЗ, применяемые в настоящее время разработчиками отечественные и зарубежные расчетные методы построения контуров авиационного шума не только не обеспечивают достаточный уровень точности, но и показывают неумение разработчиков ими пользоваться. 
В целях создания в Российской Федерации современной методической базы с учетом рекомендаций ИКАО для корректного и точного осуществления расчетов контуров авиационного шума был разработан "Метод расчета контуров авиационного шума". 
В основе предлагаемого метода лежит использование реальных характеристик авиационного шума конкретного аэропорта, что позволяет достичь точности построения контура, удовлетворяющей точности навигационной аппаратуры ВС (±(50 м).

Для хозяйственной деятельности аэропорта характерно наличие разнообразных источников загрязнения атмосферного воздуха - от типично промышленных (котельные, ремонтно-производственные участки, топливохранилища и системы заправки, участки лакокрасочных работ и др.) и средств наземного пассажирского и технического транспорта до воздушных судов. 
Недостаточное знание авиационной специфики привело к тому, что выполненные проекты аэропортов Внуково и Шереметьево нанесли реальный вред, особенно для Шереметьево, когда в СЗЗ попали территории существующих населенных пунктов, хотя фактически деятельность аэропортов по фактору загрязнение атмосферного воздуха не оказывает влияния на эти жилые зоны. 

 2.1 Источники шума ГТД

Одним из основных источников шума в аэропорту является двигатель самолета, шум которого негативно сказывается на здоровье работников САБ

Для понимания проблемы подавления шума двигателя необходимо знать природу его источников и их относительный вклад в общий уровень шума двигателя. Важнейшими источниками являются реактивная струя, вентилятор, компрессор, турбина и камера сгорания (см. Рис 1).

Эти источники подчиняются различным законам и имеют различные механизмы генерации, но в той или иной степени все они связаны со скоростью потока

Шум выхлопной струи в большей степени зависит от скорости, чем шум компрессора или турбины, поэтому снижение скорости струи имеет большее влияние, чем эквивалентное снижение окружной скорости в компрессоре или турбине. Шум выхлопной струи (см. Рис. 1) вызывается мощным и, следовательно, крайне турбулентным смешением выхлопных газов с атмосферой и является следствием влияния сдвига, вызываемого относительной скоростью между выхлопной струей и атмосферой

Малые вихри, создаваемые около выхлопного канала, являются причиной высокочастотного шума, а вниз по потоку более крупные вихри вызывают низкочастотный шум. К тому же, когда скорость струи превышает местную скорость звука, внутри ядра струи формируются регулярные ударные волны. Этот процесс порождает дискретный тон и выборочное спектральное усиление шума смешения. Снижение уровня шума происходит в тех случаях, когда ускоряется процесс смешения, сокращается зона смешения и снижается скорость струи относительно атмосферы.

Рисунок 1 — Основные источники шума двигателя

Введение одноступенчатого вентилятора значительно снижает шум компрессора, потому что снижаются суммарные уровни взаимодействия и турбулентности.

Прослушивается среди других источников шума внутри двигателя также и шум камеры сгорания (см. Рис. 1). Это значительный, но не доминирующий источник, благодаря тому, что он скрыт в газогенераторе двигателя. Однако, он имеет свою долю в широкополосном и тональном шуме, как результат мощной акустической активности в камере сгорания.

2.2 Мероприятия по снижению шума в аэропортах

С момента появления реактивной авиации шум считается одной из самых серьезных экологической проблемой. Уровни шума в окрестностях аэропортов зависят от двух тенденций: замены шумных воздушных судов на менее шумные типы и нарастания интенсивности воздушного движения. В этой связи проблема шума может остро стоять в одних аэропортах и быть менее актуальной в других. В некоторых случаях, проблема шума препятствует расширению пропускной способности в аэропортах, что в свою очередь значительно повышает нагрузку на этот аэропорт.

Наиболее существенными факторами шума при эксплуатации авиационной техники являются взлет и посадка ВС, в том числе с использованием реверса тяги авиадвигателей. При наборе высоты и выходе воздушного судна из района аэродрома после взлета возникают значимые сверхнормативные уровни звука вдоль маршрутов полета на удалении до 20-30 км от ВПП по глиссадной трассе. При заходе и снижении на посадку, а также при прилете ВС в аэропорт сверхнормативные уровни звука вдоль маршрутов полета возникают на удалении до 10-15 км от ВПП. К дополнительным источникам шума в аэропортах относятся операции по опробованию двигателей и работа вспомогательных силовых установок, применяемых в ходе наземной эксплуатации.

В связи с появлением спроса на менее шумные авиационные двигатели изготовители провели комплекс исследовательских измерений, благодаря которым удалось значительно снизить шум авиационных двигателей. ВС нового поколения, такие как В-707, В-727, В-737/200, DC-8 и DC-9, гораздо менее шумны, чем самолеты предыдущего поколения.

Аэропортовые власти также стремятся снизить уровень шума. В частности повсеместно вводятся эксплуатационные приемы пилотирования, позволяющие снижать уровень шума в близлежащих к аэропорту районах. К наиболее широко применяемым приемам снижения шума воздушных судов относится выбор определенных траекторий захода на посадку и изменение режимов работы двигателей на определенных этапах полета.

Помимо мер, направленных на снижение шума путем сертификации двигателей и изменения их режима работы на различных участках полета, уровень звукового давления можно уменьшить с помощью правильного планирования землепользования и возведения акустических преград.

Акустические преграды

Наиболее эффективной и мало затратной защитой некоторых районов от определенных типов аэропортового шума являются лесопосадки. Японские ученые установили, что звукоизоляционные характеристики лесных массивов свидетельствуют о том, что правильно выполненные лесопосадки могут обеспечить хорошую защиту от распространяющегося по земной поверхности шума.

Иностранные ученые и специалисты, работающие в аэропортах, уделяют внимание и породам деревьев. Прежде всего, подбираются такие породы, которые не будут создавать опасность столкновения с птицами. Кроме того, предпочтение отдается породам, которые подходят по климатическим условиям района расположения аэропорта, обладают эффективным звукоизолирующими свойствами, не требуют особого ухода и могут расти при орошении их обработанной сточной водой из аэропорта.

ВИБРАЦИИ

3.1 Производственная  вибрация

Вибрация - механические колебания механизмов, машин или в соответствии с ГОСТ 12.1.012-78 вибрацию классифицируют следующим образом.

По способу передачи на человека вибрацию подразделяют на общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека, и локальную, передающуюся через руки человека.

По направлению различают вибрацию, действующую вдоль осей ортогональной системы координат для общей вибрации, действующую вдоль всей ортогональной системы координат для локальной вибрации.

По источнику возникновения вибрацию подразделяют на транспортную (при движении машин), транспортно-технологическую (при совмещении движения с технологическим процессом, мри разбрасывании удобрений, косьбе или обмолоте самоходным комбайном и т. д.) и технологическую (при работе стационарных машин)

Вибрация характеризуется частотой f, т.е. числом колебаний и секунду (Гц), амплитудой А, т.е. смещением волн, или высотой подъема от положения равновесия (мм), скоростью V (м/с) и ускорением. Весь диапазон частот вибраций также разбивается на октавные полосы: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 63 125, 250, 500, 1000, 2000 Гц. Абсолютные значения параметров, характеризующих вибрацию, изменяются в широких пределах, по этому используют понятие уровня параметров, представляющего собой логарифмическое отношение значения параметра к опорному или пороговому его значению.

3.2 Действие вибрации на организм человека

При работе в условиях вибраций производительность труда снижается, растет число травм. На некоторых рабочих местах в сельскохозяйственном производстве вибрации превышают нормируемые значения, а в некоторых случаях они близки к предельным. Не всегда соответствуют нормам уровни вибраций на органах управления. Обычно в спектре вибрации преобладают низкочастотные вибрации отрицательно действующие на организм. Некоторые виды вибрации неблагоприятно воздействуют на нервную и сердечнососудистую системы, вестибулярный аппарат. Наиболее вредное влияние на организм человека оказывает вибрация, частота которой совпадает с частотой собственных колебаний отдельных органов, примерные значения которых следующие (Гц): желудок - 2...3; почки - 6...8; сердце - 4...6; кишечник- 2...4; вестибулярный аппарат - 0,5..Л,3; глаза - 40...100 и т.д.

Воздействие на мускульные рефлексы достигает 20 Гц; нагруженное массой оператора сиденье на тракторе имеет собственную частоту вибрации 1,5...1,8 Гц, а задние колеса трактора - 4 Гц. Организму человека вибрация передается в момент контакта с вибрирующим объектом: при действии на конечности возникает локальная вибрация, а на все тело - общая. Локальная вибрация поражает нервно-мышечные ткани и опорно-двигательный аппарат и приводит к спазмам периферических сосудов. При длительных и интенсивных вибрациях в некоторых случаях развивается профессиональная патология (к ней чаще приводит локальная вибрация): периферическая, церебральная или церебрально-периферическая вибрационная болезнь. В последнем случае наблюдаются изменения сердечной деятельности, общее возбуждение или, наоборот, торможение, утомление, появление болей, ощущение тряски внутренних органов, тошнота. В этих случаях вибрации влияют и на костно-суставной аппарат, мышцы, периферийное кровообращение, зрение, слух. Местные вибрации вызывают спазмы сосудов, которые развиваются с концевых фаланг пальцев, распространяясь на всю кисть, предплечье, и охватывают сосуды сердца.

Тело человека рассматривается как сочетание масс с упругими элементами. В одном случае это все туловище с нижней частью позвоночника и тазом, в другом – верхняя часть туловища в сочетании с верхней частью позвоночника, наклоненной вперед. Для стоящего на вибрирующей поверхности человека существуют 2 резонансных пика на частотах 5…12 и 17…25 ГЦ, для сидящего на частотах 4…6 ГЦ. Для головы резонансные частоты находятся в области 20…30 Гц. В этом диапазоне частот амплитуда колебаний головы может превышать амплитуду колебаний плеч в 3 раза. Колебания внутренних органов, грудной клетки и брюшной полости обнаруживают резонанс на частотах 3,0...3,5 Гц.

Максимальная амплитуда колебаний брюшной стенки наблюдается на частотах 7...8 Гц. С увеличением частоты колебаний их амплитуда при передаче по телу человека ослабляется. В положении стоя и сидя эти ослабления на костях таза равны 9 дБ на октаву изменения частоты, на груди и голове - 12дБ, на плече -12...14 дБ. Эти данные не распространяются на резонансные частоты, при воздействии которых происходит не ослабление, а увеличение колебательной скорости.

В производственных условиях ручные машины, вибрация которых имеет максимальные уровни энергии (максимальный уровень виброскорости) в полосах низких частот (до 36 Гц), вызывают вибрационную патологию с преимущественным поражением нервно-мышечной ткани и опорно-двигательного аппарата. При работе с ручными машинами, вибрация которых имеет максимальный уровень энергии в высокочастотной области спектра (выше 125 Гц), возникают главным образом сосудистые расстройства. При воздействии вибрации низкой частоты заболевание возникает через 8... 10 лет, а при воздействии высокочастотной вибрации - через 5 лет и раньше. Общая вибрация разных параметром вызывает различную степень выраженности изменений нервно и системы (центральной и вегетативной), сердечнососудистой системы и вестибулярного аппарата.

В зависимости от параметров (частота, амплитуда) вибрация может как положительно, так и отрицательно влиять на отдельные ткани и организм в целом. Вибрацию используют при лечении некоторых заболеваний, но чаще всего вибрацию (производственную) считают вредно влияющим фактором. Поэтому важно знать граничные характеристики, разделяющие позитивное и негативное влияние вибрации на человека.

Производственная вибрация, характеризующаяся значительной амплитудой и продолжительностью действия, вызывает у работающих раздражительность, бессонницу, головную боль, ноющие боли в руках людей, имеющих дело с вибрирующим инструментом. При длительном воздействии вибрации перестраивается костная ткань: на рентгенограммах можно заметить полосы, похожие на следы перелома - участки наибольшего напряжения, где размягчается костная ткань. Возрастает проницаемость мелких кровеносных сосудов, нарушается нервная регуляция, изменяется чувствительность кожи. При работе с ручным механизированным инструментом может возникнуть акроасфиксия (симптом мертвых пальцев) - потеря чувствительности, побеление пальцев, кистей рук. При воздействии общей вибрации более выражены изменения со стороны центральной нервной системы: появляются головокружения, шум в ушах, ухудшение памяти, нарушение координации движений, вестибулярные расстройства, похудение.