CNII Voenno-Vozdushnyh Sil Minoborony Rossii
Ahtubinsk, Astrakhan, Russian Federation
UDK 61 Медицина. Охрана здоровья
GRNTI 76.35 Прочие отрасли медицины и здравоохранения
OKSO 32.02.01 Медико-профилактическое дело
BBK 58 Прикладные отрасли медицины
TBK 5779 Прочие отрасли медицины
BISAC HEA000000 General
The generated noise of the Mi-8 helicopter will differ significantly in the mechanism of formation, resulting in a complex spectrum. Working conditions inside the helicopter correspond to harmful working conditions in terms of noise (class 3.2 – 3.3), and in terms of infrasound – acceptable (class 2). The simultaneous effect of intense noise, infrasound and General vibration creates high risks to the health of helicopter personnel.
helicopter, noise, infrasound, class of working conditions, health risk, protective equipment.
Введение. Авиационный шум внутри воздушных судов является одним из ведущих вредных производственных факторов, способствующих развитию специфической шумовой и общей соматической патологии. В связи с этим требуется контроль и мониторинг акустической обстановки на рабочих местах авиационных специалистов, принимающих участие в подготовке воздушных судов в наземных условиях и во время выполнения полетного задания [1–4].
Ми-8 – советский/российский многоцелевой вертолёт, является самым массовым двух двигательным вертолётом в мире. Широко используется более чем в 50 странах мира для выполнения множества гражданских и военных задач. Шум, образующийся при эксплуатации вертолетов, по механизму формирования многообразен из-за наличия нескольких источников (два турбоваловых двигателя, несущий и рулевой винты, трансмиссия). Он имеет сложный спектральный состав, что представляет определенные трудности при его гигиенической оценке [5–8].
Изучение механизмов образования авиационного шума на рабочих местах летных экипажей и пассажирских салонах позволит разработать технические способы по его снижению, и, тем самым, позволит снизить потенциальную ненадежность действия персонала, что повысит безопасность полетов [9].
Цель работы: выявить особенности вертолетного шума, обосновать методические подходы оценки акустической обстановки внутри вертолета Ми-8 и дать рекомендации по снижению риска развития шумовой патологии.
Материалы и методы исследования. Акустические измерения проводились внутри центрального салона при работе силовой установки на земле на трех режимах работы двигателей: при запуске, в режиме работы «малый газ» и при крейсерском полете в режиме «правой коррекции». Измерительные микрофоны размещали во время записи сигнала на стойке на высоте 1,2 м от поверхности пола (на уровне уха пассажира) в шести точках, расположенных рядом с откидными креслами.
Измерения акустических параметров проводили с помощью цифрового шумомера SVAN-945A (анализатор спектра 1 класса) и микрофона типа GRAS 40AZ. При обработке результатов в качестве нормативных документов, регламентирующих уровни акустической нагрузки на персонал использовали: санитарно-эпидемиологические правила (СанПиН 2.2.4.3359-16) и СН 2.2.4/2.1.8.562–96; общие тактико-технические требования (ОТТ ВВС-2015). Работа выполнялась в три этапа, что позволило провести регистрацию акустических параметров с последующим анализом уровня звукового давления (УЗД) в звуковом и инфразвуковом диапазонах, дать сравнительную оценку характера шума при разных режимах работы силовой установки, установить гигиеническую оценку условий труда и определить степень риска для здоровья обслуживающего персонала вертолета.
Результаты исследования. Анализ уровня звукового давления в октавных полосах позволил установить следующее. В пассажирско-грузовом отсеке вертолета МИ-8 при работе силовых установках на разных режимах образуется шум, который соответствует широкополосному интенсивному шуму с максимумом спектра в области низких и средних частот. В спектре вертолетного шума присутствует широкополосный инфразвук. Шум практически равномерный во всех точках отсека, но наиболее выражен в задней его части. Как правило, такой широкополосный шум с максимумом в области низких (63–250 Гц) и средних частот (500–1000 Гц) звукового диапазона имеет газодинамическое происхождение. Его генерацию можно объяснить работой двух турбин вертолета. Снижение мощности силовых установок приводит к уменьшению шума в центральном отсеке, что указывает на источник шума.
При эксплуатации вертолета Ми-8 силовая установка работает в трех режимах: запуск, «малый газ» и во время полета «режим правой коррекции». Действие шума начинается с момента запуска двигателя, который продолжается не более 5 мин. В дальнейшем силовая установка для прогрева двигателя переводится в режим «малый газ» не более чем на 2 мин. Во время полета силовая установка работает в режиме «правой коррекции». В среднем полетное время одного вылета вертолета составляет 2,5 ч. Следовательно, личный состав вертолета большую часть времени (95%) подвергается шуму во время полета, который изменяется менее чем на 5 дБА, что позволяет шум в режиме «правой коррекции» классифицировать как постоянный.
При сравнении акустических параметров в шести точках установлено, что разница уровней УЗД между точками практически в каждой октавной полосе не превышала 1–5 дБ, то есть шум и инфразвук (ИЗ) (за исключением компоненты на частоте 16 Гц) в центральном отсека равномерный. С увеличением мощности работы силовой установки интенсивность шума и ИЗ увеличивается.
Максимальные уровни звука в точках № 1–6, зарегистрированные с временной коррекцией S (93,6–99,5 дБА) и I (98,0–105,5 дБА), не превышают допустимых значений соответственно 110 дБА и 125 дБА. При этом разница между этими параметрами не превышает 7 дБА, поэтому шум не относится к импульсному. Пиковые значения УЗ также не превышают предельный допустимый уровень (ПДУ) 137 дБА. Следовательно, шум в центральном отсеке вертолета нельзя характеризовать как импульсный.
Далее была проведена проверка на наличие тонального шум, то есть шума, в спектре которого имеются выраженные тоны. Проведенный спектральный анализ позволяет нам утверждать, что механизм образования тонального шума в отсеке обусловлен, в первую очередь, работой винтов (винтовой шум).
Для решения вопроса механизмов образования тональных сигналов и гармоник внутри отсеков вертолета требуется проведение дополнительных измерений. Они должны выполняться одновременно внутри и снаружи вертолета с обязательной регистрацией скорости вращения обоих винтов и синхронизацией времени записи микрофонов. Наличие на борту вертолета источников тональных сигналов и возможности резонансов в закрытом пространстве, особенно при низкочастотном спектре внешнего шума, создает не стационарное акустическое поле, что является причиной искажения истинной картины формирования тональных сигналов. Учет резонансных явлений необходим для определения технических путей борьбы с шумом.
Для установления наличия тонального шума в соответствии с требованиями СанПиН 2.2.4.3359-16 выполнен 1/3 октавный анализа зарегистрированных сигналов. Установление факта наличия тонального шума в соответствии с СанПиН 2.2.4.3359-16 связано с сопоставлением уровня звукового давления в соседних 1/3 октавных полосах, что не всегда корректно, так как не учитывает особенности формирования звукового поля в замкнутых объёмах, которым и является центральный отсек вертолета Ми-8.
При летной смене 8 ч LАэкв во всех точках превышает ПДУ от 8,0 до 12,4 дБА. При снижении летного времени до 2,5 ч этот параметр продолжает превышать ПДУ в точках № 1–5 на 2,3 дБА. Из этого следует, что персонал, находящийся в центральном отсеке при длительности полета от 2,5 до 8 ч, подвергается некомпенсированному действию шума. Нами проведен расчет допустимого времени пребывания личного состава на борту вертолета при времени полета 2,5 ч. Оно в зависимости от точки измерения составило 30–80 мин. Следовательно, при длительности полета вертолета более 30 мин персонал центрального отсека обязан использовать средства индивидуальной защиты (СИЗ) от шума. УЗД в октавных полосах инфразвуковых частот 2, 4 и 8 Гц в центральном отсеке вертолета не превышают ПДУ во всех точках.
Итак, сочетание ИЗ и шума с максимумом спектра в области низких частот создает условия для кумуляции неблагоприятных эффектов от каждого из них [10, 11].
Обсуждение. Анализ акустических сигналов в центральном отсеке вертолета Ми-8 при различных режимах работы силовой установки свидетельствует о наличии акустических колебаний в октавных полосах со среднегеометрическими частотами от 2 до 8000 Гц. Такой шум нужно классифицировать как широкополосный шум с инфразвуковой составляющей. Наиболее высокие УЗД (100 дБ) приходятся на область от 31,5 до 2000 Гц с максимумом в октавной полосе 63 Гц. Поэтому такой шум надо классифицировать как низкочастотный интенсивный шум. Большую часть времени (95%) во время полета личный состав подвергается шуму при работе двигателей в режиме «правой коррекции» и параметры шума практически не меняются, поэтому вертолетный шум нужно считать постоянным. Широкополосный шум с максимумом в области низких и средних частот указывает на газодинамический характер его происхождения и обусловлен работой турбин. Наличие в спектре шума дискретных сигналов с максимальной интенсивностью до 100 дБ и выше, позволяет вертолетный шум классифицировать и как тональный шум, генез которого винтовой.
Установлено, что величина УЗД практически во всех звуковых октавах и эквивалентный УЗ (LАэкв) на всех режимах работы силовой установки превышают ПДУ, а в области ИЗ он находятся в пределах нормы (кроме частоты 16 Гц). На основании полученных данных и Руководство Р 2.2.2006–05 если вертолетный шум по характеру спектра классифицировать как широкополосный, то КУТ в гражданской и государственной авиации по шуму будет соответствовать вредному классу 3.2, а по ИЗ – допустимому классу 2. Если же этот шум классифицировать как тональный, так как в нем имеются выраженные тоны, то необходима поправка уровня шума на + 5 дБ. В этом случае LАэкв тоже увеличится на 5 дБ и превышение ПДУ составит 17 дБ, то есть класс условий труда по шуму будет соответствовать вредному классу 3.3. В соответствии с критериями для оценки профессионального риска, где условия труда на основании оценки условий труда соответствуют вредным и опасным, по степени весомости доказательств профессиональный риск здоровью от вертолетного шума нужно относить к категории подозреваемый профессиональный риск [10, 11].
Условия труда в вертолете по шуму соответствуют вредным условиям труда. При их оценке надо придерживаться концепции сохранения здоровья персонала и максимального снижения риска здоровью обслуживающего персонала, поэтому за основу брать вредный класс 3.3 как для государственной, так и гражданской вертолетной авиации. Это еще обусловлено тем, что персонал вертолетов подвергается сочетанному действие интенсивного шума, ИЗ и общей вибрации, неблагоприятное действие которых на человека имеет много общего, что создает высокие риски здоровью летных экипажей и пассажиров вертолетов. Шум внутри вертолета Ми-8 превышает допустимые значения, поэтому необходимо использования СИЗ от шума.
1. Fundamental'nye i prikladnye aspekty profilaktiki neblagopriyatnogo deystviya aviacionnogo shuma / I.M. Zhdan'ko, V.N. Zinkin, S.K. Soldatov i dr. // Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya medicina. 2014. T. 48, №4. S. 5-16.
2. Fundamental'nye i prikladnye aspekty aviacionnoy medicinskoy akustiki / S.K. Soldatov, V.N.Zinkin, A.V. Bogomolov i dr. M.: FIZMATLIT, 2019. 216 s.
3. Zinkin V.N., Sheshegov. P.M. Sovremennye problemy shuma v aviacii // Problemy bezopasnosti poletov. 2014. №5. S. 3-25.
4. Problemy obespecheniya akusticheskoy bezopasnosti personala aviacionnoy promyshlennosti / S.K.Soldatov, A.V.Bogomolov, V.N.Zinkin, S.P. Dragan // Bezopasnost' truda v promyshlennosti. 2014. №10. S. 58-60.
5. Ivanov N.I. Inzhenernaya akustika. Teoriya i praktika bor'by s shumom: uchebnik. 3-e izd. pererab i dop. M.: Logos, 2013. C. 387-388.
6. Zinkin V.N., Dragan S.P., Haritonov V.V. Harakteristika gigienicheskoy obstanovki na rabochih mestah aviacionnyh specialistov vozdushnyh sudov gosudarstvennoy aviacii // Vestnik Rossiyskoy voenno-medicinskoy akademii. 2018. №4 (64) prilozhenie 1. S. 64-67.
7. Mehanizmy formirovaniya shuma na rabochih mestah aviacionnyh specialistov vozdushnyh sudov gosudarstvennoy aviacii / V.V.Haritonov, V.N.Zinkin, S.P Dragan., N.I.Skuratovskiy // Problemy bezopasnosti poletov. 2018. №10. S. 1-17.
8. Sovremennye problemy obespecheniya akusticheskoy bezopasnosti letnogo i inzhenerno-tehnicheskogo sostava gosudarstvennoy aviacii / V.V.Haritonov, V.N.Zinkin, S.K.Soldatov i dr. // Problemy bezopasnosti poletov. 2017. №10. S. 3-15.
9. Shum kak faktor riska snizheniya rabotosposobnosti i professional'noy nadezhnosti aviacionnyh specialistov / V.N.Zinkin, S.K.Soldatov, P.M.Sheshegov i dr. // Problemy bezopasnosti poletov. 2014. №8. S. 3-28.
10. Zinkin V.N. Promyshlennye ob'ekty i transport kak istochniki nizkochastotnogo shuma i infrazvuka: kontrol' i profilaktika vrednogo deystviya // Bezopasnost' v tehnosfere. 2016. T. 5, №2. S. 35-42.
11. Infrazvuk i nizkochastotnyy shum kak vrednye proizvodstvennye faktory / L.P.Slivina, D.A.Kuklin, P.V.Matveev i dr. // Bezopasnost' truda v promyshlennosti. 2020. №2. S. 24-30.
12. Zinkin V.N., Sheshegov P.M. Aviacionnyy shum: risk narusheniya zdorov'ya cheloveka i mery profilaktiki // Zaschita ot povyshennogo shuma i vibracii: Sbornik dokladov VI Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferencii s mezhdunarodnym uchastiem. SPb., 2017. S. 493-522.
13. Zinkin V.N., Slivina L.P. Risk razvitiya neyrosensornoy tugouhosti u rabotnikov aviaremontnyh zavodov, podvergayuschihsya vozdeystviyu shuma // Bezopasnost' truda v promyshlennosti. 2018. №1. S. 66-71.
