9 февр. 2019 г.

Шум станков не создает уют

Вопрос коллег по защите помещения от шума станков в соседнем помещении спровоцировал ностальгию по акустической молодости. Кроме очевидных знаний о том, что шум в помещениях передается в основном как вибрация, дал пару бытовых успешных кейсов на даче и дома. Но этого показалось недостаточно и придумалась моделька, которая может быть полезна. Раз придумалась, грех ее не опубликовать?!

Поскольку задача была мельком и описательно, доуточняю сам себя в исходных условиях. Есть замкнутый железобетонный короб, в одной части которого стоят станки, а в другой части нужно организовать обычное офисное помещение, в котором шум станков не создает уют– от него бы избавиться. Пусть не совсем, но чтобы шума по минимуму.

Источник шума станок. Первый и самый важный этап борьбы с шумом– виброизолировать станок от пола. Просто поставить его на эластичную опору мало поможет, потому что станок тяжелый и любую эластичную опору сожмет до весьма жесткого состояния. Лучше, чем жестко поставить на бетон, но все равно не слишком эффективно. Неплохим вариантом на эластичную подставку поместить станок на рессорах. Поскольку у станка наверняка есть явно выделяющиеся частоты, в идеале, нужно так подобрать рессоры, чтобы собственная частота колебаний станка на этих рессорах совпадала с основной частотой шума. Но любой упругий способ крепления смягчит передачу вибрации станка на пол.

Для дальнейших рассуждений у нас 2 источника шума: вибрация пола и звук по воздуху. Если пол представляет собой плиту, которая лежит на упругом основании без жесткой сцепки со стенами, мы существенно ослабили передачу вибрации на смежные конструкции, которые приведут ее везде вокруг. Но на такое надеяться без специального проектирования не приходится. Значит, вибрация в офисную часть помещения точно придет. Можно там положить фальшпол на упругую основу без связи со стенами, чтобы фальшпол не излучал. Можно на стены повесить обои как тяжелые звукопоглощающие портьеры, чтобы поглотить звук, который переизлучается от вибрации. Можно подвесной потолок сделать, чтобы гасить звук от вибрации общего железобетонного перекрытия.

Как подавить прямой звук от станков? Нужна перегородка, которая не будет передавать вибрацию на смежные конструкции и сама будет гасить вибрацию. Для гашения прямого звука достаточно сделать ее тяжелой.

Для осложнения задачи представим себе, что мы хотим иметь красивую стеклянную перегородку. Стекло замечательно вибрирует. Одно хорошо– оно тяжелое, раскачивать его трудно.

Представим себе перегородку из узких вертикальных блоков, стоящих на полу сверху донизу от пола до потолка. Их надо ставить на упругом основании. Они просто стоят на нем безо всякого закрепления. Чтобы не опрокинулись, на потолке и стенах стоят упоры с зазором, в который напущена строительная пена, не передающая колебания стеклянного блока на смежные конструкции. Между блоками тоже небольшой зазор, в котором упругое наполнение: или пена, или резиновый уплотнитель. Стекло в блоке стоит на мягком резиновом уплотнении, которое минимально передает вибрацию стекла на пакет. На само стекло стоит сравнительно беспорядочно нанести узоры и утяжеляющие элементы– это создаст сложную колебательную систему вместо простой стоячей волны по длинной стороне.

Если задачу не усложнять стеклом, то виброгасящая панель должна хорошо справиться с задачей. Важно удержать рабочих от жестких креплений, к которым они привыкли: жесткие крепления прекрасно передают вибрацию.

Простое объяснение страхов средневековых замков

Все мы привыкли в страшным историям с привидениями, бродящими по средневековым замкам и напоминающими истории их жизни и смерти, холодящие кровь. Одна из них перекликается с популярной сказкой про Герду и Кая, которого унесла Снежная королева: помните страхи в королевской зале?

Здесь хочу дать один из возможных вариантов материалистического объяснения, связывающий страхи замков со страхами «Летучего голландца»– кораблей без команды, обнаруженных в море.

Когда начались гидроакустические исследования океана, обнаружилось, что в нем довольно часто распространяются звуковые волны сверхнизких частот– инфразвук. Причем, известна закономерность: чем ниже частота звука, тем дольше он не затухает. Биоакустические исследования показали, что внутренние органы человека на частотах около 7 Гц входят в резонанс. При этом человек испытывает чувство страха, но ничего не понимает, потому что не слышит. Человек слышит звуки примерно от 20 Гц до 20 КГц. Известен эксперимент Роберта Вуда, когда он установил за кулисами сцены излучатель инфразвука, после чего довольно примитивная пьеса в соответствующих сценах при включенном излучателе привела к очень серьезным реакциям в зале.

Вне океана человек редко сталкивается с инфразвуком. Собственно, и в океане он редко бывает большой интенсивности, чтобы давать заметный эффект. Один из широко известных источников инфразвука– проходящий поезд. В конце есть ссылка на реферат с подробным и весьма интересным изложением влияния инфразвука на человека.

Что же связывает средневековый замок с «Летучим голландцем»? Рыцарские залы и многочисленные камины.

Давайте оценим условия для инфразвука 7 Гц. Длина волны такого звука в воздухе грубо немногим меньше 50 метров. Для возникновения стоячей волны между жесткими стенами нужно расстояние в половину длины волны, или 25 метров– вполне реально для рыцарского зала (примерно 2,5 школьных класса в длину). Возможна стоячая волна в открытой части ниши глубиной в четверть длины волны, т.е. примерно 12 метров– это менее традиционно для замков, но тоже не исключено.

Что же возбудит инфразвук? Камин. Он связывает зал трубой с открытым воздухом, где могут быть разные ветряные условия. Помните, как многие любят гудеть на горлышке бутылки? Примерно так же можно возбудить колебание в пустом зале. Кроме того, колебательная система, состоящая из объема помещения в зале и горлышка в виде трубы камина, может возбуждаться и при другой геометрии зала (я рассмотрел расчет только прямых условий для стоячей волны между стенами). Кто интересовался условиями настройки акустических колонок с фазоинвертором (дыркой в корпусе с небольшой горловинкой), тот меня поймет.

Когда людей в зале много, они поглощают и рассеивают звук. Каждый человек поглощает звук примерно как 1 м2 открытого окна. Именно поэтому все страхи возникают по ночам, когда условиям возникновения стоячей волны инфразвука ничего не мешает. А минимум дверей разносит его отголоски по всем коридорам. Если людей днем в зале нет, то условия для стоячей волны примерно те же. Тогда могут действовать субъективные факторы: днем много отвлекающих факторов, а ночью все более сосредоточено на внутренних ощущениях. Плюс фантазия, услужливо дорисовывающая любые картинки, к которым человек внутренне готов.

Реферат 2011 года с подробностями влияния инфразвука на человека (источник).

4 февр. 2019 г.

Ижевские образовательные перспективы

1-3 февраля директор Гуманитарного лицея Ижевска собрал инициативную группу знакомых экспертов, чтобы предложить городу и региону реструктуризацию системы образования и нетрадиционным способом решить традиционные ресурсные проблемы, возникающие в связи с национальными проектами.

Это только со стороны кажется, что в подобных проектах «все ходы записаны». Расчет ресурсов показывает недостаточность средств для перевода всех учеников на одну смену почти вдвое. Значит ли это, что нужно либо отбирать недостающее у других (бедный Тришка на том свете в своем кафтане проворачивается), либо откладывать решение данной задачи на более поздний срок? Преимущество подобных дефицитов в том, что все любители с ложкой куда-то исчезают, а фантазеры получают шанс реализации своих идей. Недостаток подобных дефицитов очевиден: принимающие решение вынуждены либо подставлять повинную голову вышестоящим и просить войти в положение, либо решаться на рискованные авантюры.

Группа рассмотрела предложение директора лицея М.П.Черемных, разгрызла до косточек все риски и набросала несколько вариантов решения, которые нужно теперь наглядно оформить, чтобы были очевидны преимущества и риски каждого.

Первые смотрины с участием мэра города, депутатов, министерства, коллег, школьников и приглашенных экспертов прошли успешно: все поддержали идею как достойный ход не только для покрытия дефицита ресурсов, но и для беспрецедентного прорыва в развитии системы образования региона.

Главным выводом группы прорыва можно считать тезис о том, что уже можно начинать работу по переосмыслению ценностей организации образовательного процесса во всей системе образования города и республики. Чем раньше и динамичнее пойдет процесс, тем выше шансы успеха всей затеи и ниже шансы выявленных и невыявленных рисков.

Ролик презентации проекта (2 часа):