Воздействие различных шумов на ластоногих
Уровень шума среднеоборотных дизелей на частотах порядка 500 Гц достигает величины 100 дБ. По данным лаборатории «Noise» CIMAC, сотрудниками которой были проведены исследования 200 типов дизелей мощностью от 8 до 6000 кВт с частотой вращения коленчатого вала от 5 об/с до 50 об/с, из общего числа обследованных устройств, 70% имели максимальный уровень шума 95 − 105 дБ, а у отдельных образцов величина превышала болевой порог и составляла 110 дБ. Основными источниками шума и вибраций на судах всех типов являются их силовые установки, механические передачи и гребные винты. Каждый из этих источников помимо воздушных и гидродинамических шумов способствует возникновению вибраций судовых конструкций, которые в свою очередь превращаются во вторичные излучатели. Судовые шумы и вибрации возникают при действии на конструкции динамических сил. Среди многообразия типов динамических сил можно выделить несколько основных.
Первую группу составляют силы механического происхождения, возникновение которых вызвано неуравновешенностью вращающихся частей механизмов, асимметричностью жёсткости роторов, технологическими и сборочными дефектами механической обработки соприкасающихся деталей, а также возмущениями вследствие соударения деталей в поршневых и кривошипно-шатунных механизмах.
Во вторую группу целесообразно объединить силы электромагнитного происхождения, вызываемые нестационарными магнитными полями в электрических машинах. Переменные во времени магнитные поля вызывают колебания элементов электрических машин, в частности, вследствие магнитострикционного эффекта.
Третья группа сил обусловлена аэро- и гидродинамическими явлениями, наблюдающимися в насосах, турбинах, компрессорах, трубопроводах, запорной арматуре и т. п.
Все три типа сил, в конечном счете, по отношению к элементам конструкций, способных совершать колебания, являются внешними возмущающими. Колебания конструкций становятся возможными при наличии у них упругих свойств, которые формируют возвращающие силы. В общем случае элемент судовой конструкции обладает, как и всякое свободное твёрдое тело шестью степенями свободы. К таким системам относятся устройства, соединённые с палубой или переборками через виброизолирующие конструкции.
Наиболее интенсивные акустические шумы обусловлены работой судового движителя и сопровождающими работу винтов гидродинамическими явлениями. Гребной винт вследствие конечного числа лопастей создаёт в жидкости периодические разряжения и сжатия, частота которых определяется в виде произведения угловой скорости вращения на число лопастей. Изменение давления в жидкости вследствие её сжимаемости приводит к возникновению волн акустического диапазона, именуемых звуком вращения гребного винта. Спектр шума имеет явно выраженные максимумы в низкочастотной области, вызванные периодическим вытеснением жидкости из области вращения винта и высокочастотную составляющую, турбулентного происхождения.
Максимальный уровень шума в воде наблюдается в области частот 250 − 450 Гц, причём выше 0,8 кГц уровень падает со скоростью 10 дБ/окт.
В случае движущегося судна можно выделить три характерных вида высокоинтенсивных шумов: работающие судовые механизмы, основные и вспомогательные; гребной винт; гидродинамические шумы турбулентного происхождения; кавитационный шум, обусловленный разрывами сплошности воды, как правило, на кромках лопастей гребного винта; шумы, генерируемые носовым и кормовым бурунами.