Изучение свойств звукопоглощающих материалов при конструировании средств индивидуальной защиты органа слуха

Представлен аналитический обзор основных научных трудов, посвященных изучению акустических свойств различных материалов, которые могут применяться в производстве средств индивидуальной защиты органа слуха. Отмечены основные негативные последствия длительного воздействия производственного шума на работников угольной промышленности. На основании проведенного обзора сделан вывод о том, что вопрос создания и исследования универсального эффективного звукопоглощающего материала остается актуальным на сегодняшний день. В связи с этим цель работы состояла в изучении свойств звукопоглощения двух пористых материалов и одной акустической мембраны. Главным критерием оценки исследуемых образцов являлась возможность поглощения шума, генерируемого горной техникой при подземной добыче угля в средних и высоких диапазонах частот. В соответствии с акустическими расчетами были определены значения коэффициентов звукопоглощения. Полученные акустические характеристики были сравнены с нормативными требованиями для установления класса шумозащиты. Определен наиболее подходящий по эффективности материал. Предложено сочетание акустических материалов, которое позволит поглощать производственный шум во всем частотном диапазоне. Приводится сравнение с существующим на рынке техническим устройством. Сделан вывод о необходимости продолжения работ по изучению свойств звукопоглощения комбинации нескольких акустических материалов.

Рудаков М. Л., Дука Н. Е. Изучение свойств звукопоглощающих материалов при конструировании средств индивидуальной защиты органа слуха // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 3. – С. 165–180. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_3_0_165.

Рудаков Марат Леонидович¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: Rudakov_ML@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0001-7428-5318,
Дука Никита Евгеньевич¹ — аспирант, e-mail: duka.nikita996@mail.ru,
¹ Санкт-Петербургский горный университет.

Дука Н.Е., e-mail: duka.nikita996@mail.ru.

1. Дьякович М. П., Семенихин В. А., Раудина С. Н. Качество жизни, связанное со здоровьем, у пациентов с сенсоневральной тугоухостью профессионального генеза // Медицина в Кузбассе. — 2017. — № 4. — С. 80—85.

2. Madahana M. C., Nyandoro O. T., Moroe N. F. Engineering noise control for mines: Lessons from the world // South African Journal of Communication Disorders. 2020, vol. 67, no. 2, article 684. DOI: 10.4102/sajcd.v67i2.684.

3. Qi Z. Q., Wang H., Chang W., Wang Q. Analysis for the Influence of Industrial Noise on Brain Cognition of Workers // Dongbei Daxue Xuebao/Journal of Northeastern University. 2017, vol. 38, no. 11, pp. 1590—1594. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2017.11.015.

4. Alyanin A. F., Gallyamov M. A., Abdrakhmanova E. N. Industrial noise. Problems and solutions // Oil and Gas Business. 2019, no. 2, pp. 128—142. DOI: 10.17122/ogbus-2019-2-128-142.

5. Sidorenko A. A., Sishchuk J. M., Gerasimova I. G. Underground mining of multiple coal seams: Problems and solutions // Eurasian Mining. 2016, no. 2, pp. 11—15. DOI: 10.17580/ em.2016.02.03.

6. Доклад о состоянии охраны труда в Российской Федерации, Министерство труда РФ, 2019. [Электронный ресурс] URL: https://eisot.rosmintrud.ru/monitoring-uslovij-iokhrany-truda.

7. SangWoo T., Calvert G. M. Hearing difficulty attributable to employment by industry and occupation: An analysis of the national health interview survey — United States // Journal of Occupational and Environmental Medicine. 2008, vol. 50, no. 1, pp. 46—56. DOI: 10.1097/ JOM.0b013e3181579316.

8. Liebenberg A., Brichta A., Nie V., Ahmadi S., James C. Hearing threshold levels of Australian coal mine workers: a retrospective cross-sectional study of 64196 audiograms // International Journal of Audiology. 2021, vol. 60, pp. 1—12. DOI: 10.1080/14992027.2021.1884908.

9. Kan S., Azman A. S. Evaluating hearing loss risks in the mining industry through MSHA citations // Journal of Occupational and Environmental Hygiene. 2018, vol. 15, no. 3, pp. 246— 262. DOI: 10.1080/15459624.2017.1412584.

10. Edwards A. L., Dekker J. J., Franz R. M., van Dyk T., Banyini A. Profiles of noise exposure levels in South African Mining // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2011, vol. 111, no. 5, pp. 315—322.

11. Чемезов Е. Н. Принципы обеспечения безопасности горных работ при добыче угля // Записки Горного института. — 2019. — Т. 240. — С. 649—653. DOI: 10.31897/ PMI.2019.6.649.

12. Nikulin A. N., Dolzhikov I. S., Golod V. A., Stepanova L. V. Assessment of noise impact on coal mine workers including way to/from workplace // Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2021, vol. 2020, no. 2, pp. 151—155. DOI 10.33271/nvngu/2021-2/151.

13. McDaid D., Park A., Chadha S. Estimating the global costs of hearing loss // International Journal of Audiology. 2021, vol. 60, pp. 1—9. DOI: 10.1080/14992027.2021.1883197.

14. Nikulin A., Ikonnikov D., Afanasev P. Application of individual mobile soundproof cabin at process operator working area // Journal of Engineering and Applied Science. 2020, vol. 23, pp. 333—340. DOI: 10.6180/jase.202006_23(2).0016.

15. Шувалов Ю. В., Бурлаков С. Д., Туча Н. А. Оценка воздействия и защита горнорабочих от негативного влияния окружающей среды // Записки Горного института. — 2005. — Т. 164. — С. 128—133.

16. Харитонов В. И. Экспериментальное изучение эффективности противошумов для профилактики интенсивного шумового воздействия // Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. — 2018. — Т. 26. — № 4. — С. 484—492. DOI: 10.23888/PAVLOVJ2018264484-492.

17. Kovshov S., Istomin R., Sotiriu A. Industrial injuries appraisal in mines of JSC «SUEK Kuzbass» // Advanced Materials Research. Trans Tech Publications, Switzerland. 2014, vol. 1001, pp. 414—420. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.1001.414.

18. Buravov A. D., Zima M., Kovarskaya E. Z., Moskovenko I. B. Developing recommendations on the use of an acoustic method for quality control of products based on periclase, including periclase-carbon products // Refractories and Industrial Ceramics. 2014, vol. 55, no. 1, pp. 77—80. DOI: 10.1007/s11148-014-9663-6.

19. Gotlib Y., Alimov N. About the role of personal hearing protection from harmful effects of industrial noise in special assessment of working condition // Safety in Technosphere. 2015, no. 2, pp. 40—47. DOI: 10.12737/11332.

20. Bauer E. R., Babich D. R., Vipperman J. R. Equipment noise and worker exposure in the coal mining industry. Pittsburgh: National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH), 2016. 85 p.

21. Иванов М. В., Гаврильев С. А., Трофимов С. А., Ксенофонтов Б. С., Иванова О. А. Исследование гидроакустических свойств материалов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия Машиностроение. — 2018. — №4 (121). — C. 71—83. DOI: 10.18698/02363941-2018-4-71-83.

22. Tomozei C., Nedeff V., Lazar G. Actual stage of industrial noise reduction // Journal of Engineering Studies and Research. 2011, vol. 17, no. 4, pp. 89—96.

23. Tang X., Yan X. Acoustic energy absorption properties of fibrous materials. A review // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2017, vol. 101, pp. 360–380. DOI: 10.1016/j.compositesa.2017.07.002.

24. Jones P. Prediction of the acoustic performance of small poroelastic foam filled mufflers: a case study // Acoustics Australia. 2017, vol. 38, no. 2, pp. 69—75.

25. Пилиневич Л. П., Тумилович М. В., Кравцов А. Г., Румянцев Д. М., Гриб К. В. Влияние размеров частиц порошка пористых материалов на снижение уровня аэродинамического шума // Доклады БГУИР. — 2019. — № 7-8 (126). — C. 109—116.

26. Cao L., Fu Q., Si Y., Ding B., Yu J. Porous materials for sound absorption // Composites Communications. 2015, vol. 10, pp. 25–35. DOI: 10.1016/j.coco.2018.05.001.

27. Hua Q., Yang H. Effect of thickness, density and cavity depth on the sound absorption properties of wool boards // Autex Research Journal. 2017, vol. 18, pp. 203—209. DOI:10.1515/ aut-2017-0020.

28. Patnaik A. Materials used for acoustic textiles / Acoustic Textiles. Textile Science and Clothing Technology. 2017, pp. 73—92. DOI: 10.1007/978-981-10-1476-5_4.

29. Радоуцкий В. Ю., Шульженко В. Н., Степанова М. Н. Современные звукопоглощающие материалы и конструкции // Вестник БГТУ имени В.Г. Шухова. — 2016. — № 6. — C. 76—81.

30. Zhengqing L., Jiaxing Z., Mohammad F., John D. Acoustic properties of multilayer sound absorbers with a 3D printed micro-perforated panel // Applied Acoustics. 2017, vol. 121, pp. 25—32. DOI: 10.1016/j.apacoust.2017.01.032.

31. Nansha G., Baozhu C., Hong H., Zhang R. Mesophase pitch based carbon foams as sound absorbers // Materials Letters. 2017, vol. 212, pp. 1—13. DOI: 10.1016/j.matlet.2017.10.074.

32. Смирнякова В. В., Скударнов С. М. Анализ условий труда работников угольной промышленности // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — № S7. — С. 425—430.

33. Парханьски Ю. Риск травматизма рабочих угольных шахт и его гистерезис // Записки Горного института. — 2016. — Т. 222. — С. 869—876. DOI: 10.18454/PMI.2016.6.869.

34. СП 51.13330.2011. Свод правил. Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003 (утв. Приказом Минрегиона России от 28.12.2010 № 825)» [Электронный ресурс]. Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».

35. Иванов Н. И. Инженерная акустика. Теория и практика борьбы с шумом. — М.: Логос, 2008. — 424 c.