NÁVRH OPATRENÍ NA ZNÍŽENIE ÚROVNE HLADINY HLUKU NA LODIACH BAKALÁRSKA PRÁCA

Transkript

1 SLOVENSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA V BRATISLAVE MATERIÁLOVOTECHNOLOGICKÁ FAKULTA V TRNAVE Katedra priemyselného inžinierstva a manažmentu NÁVRH OPATRENÍ NA ZNÍŽENIE ÚROVNE HLADINY HLUKU NA LODIACH BAKALÁRSKA PRÁCA Henrieta NÉMETHOVÁ bakalárske štúdium TRNAVA 2004

2 2

3 ABSTRAKT NÉMETHOVÁ, Henrieta: Návrh opatrení na zníženie úrovne hladiny hluku na lodiach. [Bakalárska práca] - Slovenská technická univerzita v Bratislave. Materiálovotechnologická fakulta; Katedra priemyselného inžinierstva a manažmentu. Školiteľ: Doc. Ing. Peter Sakál, CSc. - Trnava: MtF STU, s. Riečno morská nákladná loď. Ergonómia - hluk. životné a pracovné prostredie. Vplyv hluku na človeka. Zdroje hluku Nadmerná hlučnosť pôsobí na produktivitu a kvalitu práce človeka, je ohrozená aj bezpečnosť práce, čo sa nepriaznivo prejavuje i v našej ekonomike. Preto cieľom bakalárskej práce bolo oboznámenie s tematikou dôležitosti vplyvu hluku na človeka, definovať základné hodnotiace parametre hluku, analyzovať a hodnotiť životné a pracovné prostredie na konkrétnom plavidle z hľadiska hluku. Ďalej porovnať namerané hodnoty úrovne hladiny hluku s normatívami so zohľadnením maximálnych bezpečných hladín pre človeka. Zároveň navrhnúť príslušné opatrenia na zníženie hlučnosti, tým zabezpečiť priaznivé životné a pracovné prostredie a na konci zhodnotiť tieto opatrenia. Cieľom úspešného podniku by malo byť nielen dosiahnutie maximálneho zisku, ale aj zabezpečenie pracovnej pohody zamestnancov. ABSTRACT NÉMETHOVÁ, Henrieta : Entwurf zur Verringerung des Geräuschpegels auf den Schiffen. [Bakkalaureusarbeit]- Slowakische Technische Universität Bratislava. Materialtechnologische Fakultät; Lehrstuhl für Industrieingenieurwesen und Management. Unterricht erteilt: Doc. Ing. Peter Sakál, CSc Trnava MtF STU, S. Fluss Seefrachtschiff. Ergonomie Lärm. Lebens- und Arbeitsraum. Lärmeinfluss auf den Menschen. Lärmquelle Übermäβiger Lärm wirkt auf die Produktivität und Arbeitsqualität des Menschen, gefährdet ist auch die Arbeitssicherheit, was sich auch ungünstig in unserer Ökonomie zeigt. Deshalb war das Ziel der Bakkalaureusarbeit, die Bekanntmachung mit der Thematik der Wichtigkeit des Lärmeinflusses auf den Menschen, definieren die Grundbewertungsparameter des Lärms, analysieren und bewerten den Lebens und Arbeitsraum auf einem konkreten Schiff vom Standpunkt des Lärms. Weiter die gemessenen Werte des Geräuschpegels mit Normativen vergleichen mit Berücksichtigung auf das maximale Sicherheitsniveau für den Menschen. Zugleich zugehörige Maβnahmen zur Verringerung des Lärms vorschlagen, und damit einen günstigen Lebens- und Arbeitsraum sichern und zum Schluss diese Maβnahmen auswerten. Ziel eines erfolgreichen Unternehmens sollte nicht nur ein Erreichen eines maximalen Gewinnes sein, aber auch den Angestellten günstige Arbeitsverhältnisse gewährleisten. 3

4 Obsah 1 ÚVOD ZÁKLADNÉ TEORETICKÉ PROBLÉMY ERGONÓMIE HLUKU NA LODIACH Charakteristika akustického vlnenia (zvuku) Frekvencia a vlnová dĺžka Akustický tlak Akustická rýchlosť Rýchlosť šírenia zvuku Akustická impedancia Akustický výkon, akustická intenzita a akustická energia Hladiny akustických veličín Kritériá hodnotenia hluku z ergonomického hľadiska Zdroje hluku na lodiach Meracia aparatúra a metódy hodnotenia hluku Zvukomery Metodika merania všeobecné požiadavky ANALÝZA A HODNOTENIE ŽIVOTNÉHO A PRACOVNÉHO PROSTREDIA Z HĽADISKA HLUKU NA LODIACH VYRÁBANÝCH V SLOVENSKÝCH LODENICIACH KOMÁRNO Stručná história a.s. NAVICOM Meranie úrovne hladiny hluku v pracovnom a životnom prostredí na plavidle typu LEDA No ILE DE FRANCE Základné údaje plavidla Podmienky merania Zdroje hluku Meracia aparatúra Analýza nameraných hodnôt úrovne hladiny hluku Analýza nameraných hodnôt pri redukovanom výkone hlavného motora Analýza nameraných hodnôt pri nominálnom výkone hlavného motora

5 3.4 Zhodnotenie životného a pracovného prostredia plavidla LEDA z hľadiska hluku závery z analýzy životného a pracovného prostredia pre návrh opatrení NÁVRH OPATRENÍ NA ZNÍŽENIE ÚROVNE HLADINY HLUKU NA LODIACH VO VUSL NAVICOM A.S. KOMÁRNO ZHODNOTENIE OPATRENÍ ZÁVER Zoznam bibliografických odkazov

6 Zoznam ilustrácií a tabuliek Obr. č. 1: Nákladná loď LEDA Obr. č. 2: Predmet skúmania ergonómie Obr. č. 3: Graf: NR krivky Obr. č. 4: Zvukomer typu 2231 Obr. č. 5: Graf: Úrovne hladiny hluku v oktávových pásmach v kuchyni a v jedálni pri redukovanom výkone 976 kw Obr. č. 6: Graf: Úrovne hladiny hluku v oktávových pásmach v kajutách pri redukovanom výkone 976 kw Obr. č. 7: Graf: Úrovne hladiny hluku v oktávových pásmach v kajute, ošetrovni a v kancelárii pri redukovanom výkone 976 kw Obr. č. 8: Graf: Úrovne hladiny hluku v oktávových pásmach v kajute a v spálni pri redukovanom výkone 976 kw Obr. č. 9: Graf: Úrovne hladiny hluku v oktávových pásmach v kajute Ing. a v spálni pri redukovanom výkone 976 kw Obr. č. 10: Graf: Úrovne hladiny hluku v oktávových pásmach v kajute kapitána a v spálni pri redukovanom výkone 976 kw Obr. č. 11: Graf: Úrovne hladiny hluku v oktávových pásmach v kajute St. a v spálni pri redukovanom výkone 976 kw Obr. č. 12: Graf: Úrovne hladiny hluku v oktávových pásmach v kormidelni pri redukovanom výkone 976 KW Obr.č.13 : Graf: Úrovne hladiny hluku v oktávových pásmach v kuchyni a v jedálni pri nominálnom výkone kw Obr. č. 14: Graf: Úrovne hladiny hluku v oktávových pásmach v kajutách pri nominálnom výkone kw Obr. č. 15: Graf: Úrovne hladiny hluku v oktávových pásmach v kajute, ošetrovni a v kancelárii pri nominálnom výkone kw Obr. č. 16: Graf: Úrovne hladiny hluku v oktávových pásmach v kajute a v spálni pri nominálnom výkone kw Obr. č. 17: Graf: Úrovne hladiny hluku v oktávových pásmach v kajute Ing. a v spálni pri nominálnom výkone kw Obr. č. 18: Graf: Úrovne hladiny hluku v oktávových pásmach v kajute kapitána a v spálni pri nominálnom výkone kw 6

7 Obr. č. 19: Graf: Úrovne hladiny hluku v oktávových pásmach v kajute St. a v spálni pri nominálnom výkone kw Obr. č. 20: Graf: Úrovne hladiny hluku v oktávových pásmach v kormidelni pri nominálnom výkone kw Obr. č. 21: Graf: Úrovne hladiny hluku v oktávových pásmach v kajute na tom istom plavidle pri redukovanom výkone Tab. č. 1: Rozdelenie hlukových pásiem Tab. č. 2: Orientačný odhad intenzity hluku podľa dorozumenia Tab. č. 3: Kritériá hladiny hluku na plavidlách Tab. č. 4: Hladina hluku v priestoroch NL LEDA No pri redukovanom výkone 976 kw HM Tab. č. 5: Hladina hluku v priestoroch NL LEDA No pri nominálnom výkone 1800 kw HM 7

8 Zoznam skratiek a symbolov GmbH spoločnosť s ručením obmedzením a.s. akciová spoločnosť ISO medzinárodná norma DIN nemecká norma UVV See BG klasifikačná organizácia VDI medzinárodný predpis VUSL Výskumný ústav stavby lodí GR ZTS Generálne riaditeľstvo Závodov ťažkého strojárstva OEVV Odbor experimentálneho výskumu a vývoja NL nákladná loď HM hlavný motor db - decibel 8

9 1 ÚVOD Lodiarstvo zohráva dôležitú úlohu najmä v sektore medzinárodného obchodu [1]. S porovnaním s cestnou a leteckou dopravou, vodná doprava je finančne ako aj ekologicky - z hľadiska ochrany životného prostredia výhodnejšia. Ďalším hľadiskom výhody vodnej dopravy je, že sú vytvorené medzinárodné vodné cesty. K najdôležitejším patria: Dunajský koridor, je vedený v trase transeurópskej vodnej magistrály Dunaj- Mohan-Rýn a koridor spájajúci Baltické more so stredom Európy, teda v priamom smere sever-juh, ktorý prechádza Slovenskom v údolí Váhu a integruje do seba Vážsku vodnú cestu s potenciálnou možnosťou jej kanálového prepojenia na Odru. V súčasnej dobe aj Slovensko podpísalo Európsku dohodu o hlavných (významných) vnútrozemských vodných cestách medzinárodného významu. Obr. č. 1: Nákladná loď LEDA Rieka Dunaj viedla k založeniu prvej usadlosti v oblasti Komárna, ako aj k vybudovaniu lodenice, ktorá od svojho založenia vyrobila viac ako plavidiel rôznych typov a určenia [2]. Lodenica bola založená v roku 1898 uhorskou plavebnou spoločnosťou MFTR (Magyar folyam- és tengerhajózási részvénytársaság) a zaoberala sa opravami plavidiel a výrobou drevených, neskôr oceľových vlečných člnov. Rast obchodu na prelome storočí viedol k postupnému rozširovaniu lodenice i výrobného sortimentu. V roku 1905 začala výroba lodí s vlastným pohonom. Prevzatím lodenice do prenájmu spoločnosťou Škoda Plzeň v roku 1923 sa vytvorili podmienky pre jej ďalší rozvoj. Prenájom lodenice urýchlil proces modernizácie prevádzok, organizácie práce a zastaraného spôsobu 9

10 stavby plavidiel. Výhoda prenájmu spočívala naďalej v tom, že Škodove závody vyrábali väčšinu svetoznámych výrobkov potrebných ku stavbe plavidiel. Týmto bola vonkajšia kooperácia znížená na minimum. Škodove závody realizovali úplnú elektrifikáciu lodenice a začiatkom tridsiatych rokov zaviedli miesto nitovania progresívne zváranie elektrickým oblúkom. V tomto období boli v komárňanskej lodenici postavené rôzne typy kolesových remorkérov, osobných lodí, motorových nákladných člnov, vlečných člnov pre tuzemských odberateľov, ale i plavebné spoločnosti z Bulharska, Rumunska, Maďarska, Turecka, Iraku, Južnej Afriky, Francúzska, Anglicka a Číny. Rozvoj lodenice sa zastavil počas II. svetovej vojny, kedy bola výroba podriadená vojenským potrebám a jej činnosť bola zameraná predovšetkým na opravy poškodených plavidiel. Povojnový rozvoj vodnej dopravy vyvolal potrebu výstavby novej modernej lodenice. Roku 1950 sa na základe rozhodnutia štátnych orgánov stala samostatným štátnym podnikom. Slovenské lodenice sa výstavbou nového závodu stali najväčším výrobcom riečnych lodí v strednej Európe a ich výrobková orientácia bola zameraná na sériovú výrobu plavidiel pre východnú Európu, hlavne pre ruské plavebné spoločnosti. Boli to predovšetkým nákladné člny, ťažné a tlačné remorkéry, osobné a ubytovacie lode, korčekové bagre a rôzne typy nákladných lodí pre riečnu a riečno-morskú prevádzku. Slovenské lodenice sa v roku 1965 stali súčasťou trustu Závodov ťažkého strojárstva (ZŤS) so sídlom generálneho riaditeľstva v Martine. Roky jasne signalizovali neodvratnosť procesu zmien v Sovietskom zväze. Pre oblasť stavby a prevádzky lodí to bola predzvesť niekoľkých neúrodných rokov na tomto trhu. Vynaložením mimoriadneho úsilia Slovenské lodenice v Komárne v krátkom čase zmenili odbytovú orientáciu na vyspelé európske trhy a prešli na nový výrobný program stavby námorných nákladných lodí, nakoľko dopyt po riečnych plavidlách prakticky zanikol. Lodenica vstúpila do úzkej spolupráce s rejdárstvom Wessels Export-Import GmbH, projekčnou kanceláriou Sternkopf, dozorujúcou organizáciou Germanischer Lloyd a s komerčnou bankou Bremen Landesbank. Postupne lodenica vyvinula a zaviedla do výroby nasledujúcich 6 typov nákladných námorných lodí : - NL ROSTROCK, NL EMS, NL WESER, NL ELBE, NL SCHELDE, NL LEDA. 10

11 Slovenské lodenice v Komárne sa opäť stali od roku 1990 samostatným právnym subjektom, pred ktorým stálo niekoľko existenčných problémov a úloh. V ďalších rokoch vypracovali stratégiu rozvoja. V rámci tejto stratégie sa aj naďalej počítalo s lodnou výrobou ako dominantným výrobným odborom s podielom na celkovom objeme výroby presahujúcom 90 %. Predpokladalo sa v uvedenom období dosiahnuť rast v hlavných ekonomických ukazovateľoch. Zámerom Slovenských lodeníc a.s. bola výraznejšia aktivácia v oblasti rozvoja zahraničných kapitálových investícií smerujúcich k získaniu vplyvu vo vhodných zahraničných lodeniciach, čím by sa sledovalo rozšírenie súčasných kapacitných možností lodeníc. V roku 1999 nastal veľký prevrat v histórii Slovenských lodeníc a.s. Priame finančné škody spôsobilo zastavenie plavby na juhoslovanskom úseku Dunaja v dôsledku vojnového konfliktu, čo znemožnilo odchod dohotovených plavidiel Slovenských lodeníc a.s. v Komárne na Čierne more, kde mali byť po skúšobnej plavbe odovzdané zákazníkovi [3]. Bol prijatý prekleňovací program zameraný na opatrenia s realizáciou v dvoch trojmesačných etapách predpokladaného trvania krízovej situácie. Odborová organizácia OZ SLK sa preto obrátila na vládu SR, aby urýchlene prerokovala možnosti riešenia nezavinenej núdzovej situácie a udržala spoločnosť, ktorá dosiahla vyše 10% podiel na európskom trhu námorných nákladných lodí a mala uzatvorené kontrakty so západoeurópskymi zákazníkmi až do roku V r do podniku vstúpil hlavný akcionár Eurobanka, ktorá po finančnej, ekonomickej a technickej stránke obnovila chod podniku a nastala znova konjunktúra výroby v SLK Komárno. Výsledkom týchto nových trendov sú podpísané nové kontrakty so zahraničnými zákazníkmi a výroba je zabezpečená v súčasnosti do r s výhľadom na ďalšie roky. Začalo sa projektovanie nových riečno-morských plavidiel pre zákazníkov z Nemecka a Holandska. Výroba týchto nových plavidiel je plánovaná v rokoch NAVICOM a.s. výskumný ústav stavby lodí Komárno ako samostatný subjekt od samého začiatku založenia ústavu v Komárne spolupracuje so Slovenskými lodenicami v Komárne a zabezpečuje pre podnik ako aj pre lodiarsky priemysel výskum, vývoj a výrobu niektorých elektrotechnických, meracích a automatizovaných zariadení, vedecko-technické služby v oblasti hodnotenia kvality plavidiel z hľadiska hluku a vibrácií na plavidlách - ochrana životného a pracovného prostredia a v oblasti 11

12 spoľahlivosti pohonných sústav plavidiel. Uvedené činnosti a niektoré elektrotechnické výrobky NAVICOM-u a.s. sú akceptované a uznávané medzinárodnou klasifikačnou organizáciou Germanischer Lloyd. So svojimi výrobkami a vedecko-výskumnou činnosťou v oblasti hluku a vibrácií, pohonných sústav plavidiel VUSL NAVICOM a.s. participuje na finálnych výrobkoch Slovenských lodeníc Komárno. Veľmi dôležité je, aby sa zachovali prípustné hodnoty hladiny hluku na lodiach z ergonomického hľadiska, lebo zdravie pre človeka je neoceniteľným pokladom a preto sa vo svojej bakalárskej práci zaoberám návrhom opatrení na zníženie úrovne hladiny hluku na lodiach vyrábaných v Slovenských lodeniciach. 12

13 2 ZÁKLADNÉ TEORETICKÉ PROBLÉMY ERGONÓMIE HLUKU NA LODIACH Ergonómia je podľa autorov K. Hatiar a T.M. Cook [4; s. 1]: veda o človeku pri práci, t.j. prispôsobovanie práce pracovníkovi. Ergonómia sa zaoberá prispôsobovaním práce človeku a človeka konkrétnej práci tak, aby požiadavky práce neprevýšili možnosti pracovníkov, ktorí túto prácu vykonávajú. Cieľom ergonómie je maximalizovať také interakcie pracovníkov s predmetom práce a jej metódami aby sa dosiahla čo najväčšia kvalita produktu alebo služby čo najbezpečnejším spôsobom z hľadiska zdravia pracovníkov a čo najefektívnejšie [4]. Ergonómia sa teda zameriava na štúdium a zdokonaľovanie týchto činiteľov [5; 6s.], obr. č.: 1. PREDMET SKÚMANIA ERGONÓMIE Človek Pracovný proces Pracovisko Pracovné prostredie Pracovné prostriedky Obr. č. 2: Predmet skúmania ergonómie [5; 6s.] človek: musí byť prispôsobený a pripravený na danú prácu zo stránky psychofyziologickej i kvalifikačnej. pracovný postup: musí zohľadňovať možnosti človeka a zabezpečiť optimálne a najekonomickejšie využitie jeho schopností. pracovisko: musí umožňovať dosiahnutie maximálnej produktivity práce pri minimálnej námahe. pracovné prostriedky: musia byť konštruované tak, aby napomáhali k využitiu ľudských pohybov a zvýšeniu pracovného výkonu, avšak čo najmenším úsilím človeka, jeho maximálnou bezpečnosťou a najmenším zdravotným ohrozením a pri estetickej a funkčnej účinnosti celkovej konštrukcie. Je treba venovať zvláštnu pozornosť špecifikácií bezpečnostných hľadísk a kritickým hodnotám rizík (nežiadúcich javov) pre obsluhu, okolitý personál a zasiahnuteľné okolie [6]. 13

14 Vytváranie optimálnych podmienok práce je jedným z najvýznamnejších smerov zdokonaľovania účasti človeka v pracovnom procese [5]. Pozitívne pôsobiace pracovné podmienky umožňujú predĺženie pracovnej schopnosti človeka a zvýšenie jeho pracovnej výkonnosti. Pracovnými podmienkami rozumieme súhrn všetkých technických, psychologických, fyziologických a sociologických faktorov, ktoré pôsobia na človeka v pracovnom procese a ovplyvňujú jeho pracovný výkon. Komplexný mnohozložkový systém vytvorený a určený fyzikálnym, chemickým, biologickým a sociálnym prostredím, v ktorom človek žije a realizuje svoje biologické, materiálne, sociálne a kultúrne potreby je životné prostredie. Podľa autorov Ľ. Polívka a I. Tureková [7, s. 17]: Životné prostredie je tá časť sveta (univerzita), s ktorou je človek vo vzájomnom pôsobení (interakcií), ktorú používa, ovplyvňuje a ktorej sa prispôsobuje. Z hľadiska ochrany zdravia človeka tvorí životné prostredie súhrn biologických, fyzikálnych, chemických a sociálnych vplyvov, ktoré majú zistiteľný vplyv na zdravie človeka a kvalitu jeho života [8]. Civilizačný rozvoj a technický pokrok zmenili biosféru a sociálne prostredie človeka. Bezpečnosť a ochrana ľudského zdravia sú prvoradé. Človek je súčasťou prírody a technický rozvoj má aj ľudské a sociálne prínosy. Životné prostredie je z väčšej časti verejným majetkom a z jeho užívania nemôže byť nikto vylúčený, ani ten, kto neprispieva na zvýšenie jeho kvality [9]. Snaha o maximalizáciu ziskov vedie podnikateľských subjektov k tomu, aby spôsobovali škody namiesto toho, aby vynaložili menšie finančné prostriedky na zlepšenie kvality životného prostredia. Zmeny správania poškodzovateľov možno napomôcť právnymi alebo ekonomickými nástrojmi ako sú napr. príkazy, ktoré sú zamerané hlavne na výrobno-technickú oblasť a odvíjajú sa od tzv. stavu techniky, pričom sa sleduje využívanie takej techniky, ktorá nezaostáva za dosiahnuteľným stupňom technického rozvoja. Životné prostredie predstavuje nielen ekonomické hodnoty, vyjadrené v peniazoch, ale aj finančne neoceniteľné, avšak nevyhnutné podmienky pre život, napr. zdravotné, rekreačné, stabilizačné, estetické a pod. Spoločenský aspekt životného prostredia vyplýva aj z jeho rozhodujúceho vplyvu na zdravotný stav a životnú pohodu človeka, jeho ekonomickú aktivity, civilizačnú a kultúrnu úroveň i organizáciu spôsobu človeka. Z uvedených faktorov je najdôležitejšie zdravie človeka je to stav optimálnej telesnej, duševnej a sociálnej pohody. Súčasťou životného prostredia je pracovné prostredie, ktoré je prostredím, kde sa realizujú ľudské činnosti. 14

15 pracovné prostredie: je súhrn jednotlivých vonkajších hmotných faktorov, ktoré bezprostredne pôsobia na organizmus človeka a jeho pracovnú výkonnosť [5]. Pracovné prostredie má zodpovedať prirodzeným vlastnostiam pracovníkov, musí ich nielen chrániť pred škodlivými vplyvmi a pred nadmerným neprirodzeným zaťažovaním ľudského organizmu, ale pokiaľ možno aktívne pôsobiť na zlepšenie ich zdravotného stavu [10]. Zakazuje sa prekročiť najvyššie prípustné hodnoty škodlivých činiteľov, ktoré sú stanovené orgánmi hygienickej služby. V pracovnom procese rozlišujeme podľa úrovne a kvality pôsobenia nasledujúce pracovné prostredie [5]: - pozitívne: neruší, spríjemňuje človeku prácu; - negatívne: pôsobí na človeka rušivo až škodlivo; - neutrálne: pracovník nepociťuje vplyv jeho zložiek, prakticky také prostredie neexistuje neutrálny vplyv môže mať len niektorá jeho zložka. Medzi najzávažnejšie vplyvy, ktoré pri práci na pracovníka pôsobia patria [6]: - fyzikálne faktory (hluk, gravitácia, tlak, osvetlenie atď.), ktoré sú v istej miere podmienkou pre optimálny výkon práce po prekročení určitej hranice môžu však pôsobiť rušivo, zhoršovať podmienky správnej pracovnej činnosti, v prípade byť i nebezpečné pre organizmus človeka; - toxické faktory (olovo, ortuť, organické zlúčeniny atď.), ktoré môžu pôsobiť nepriaznivo na organizmus človeka už v malých dávkach. Definovateľné nepriaznivé pôsobenie väčšiny faktorov vzniká pri prekročení maximálnej prípustnej hranice koncentrácie škodlivín. To znamená, že ich účinok môže byť do istej miery hygienicky prípustný, i keď ich prítomnosť v pracovnom prostredí nie je žiadúca [6]: - hluk, - mechanické chvenie a vibrácie, - vysokofrekvenčné a elektromagnetické žiarenie, - ionizačné žiarenie, - chemické škodliviny, - infekcie. Okrem týchto faktorov pracovného prostredia existujú ešte ďalšie, ich prítomnosť je biologicky nutná. Hygienicky nežiadúce je prekročenie istej hranice ich pôsobenia, aj nedostatok alebo neprítomnosť týchto faktorov [6]: - osvetlenie a mikroklimatické podmienky. 15

16 Hluk patrí k najrizikovejším faktorom pracovného prostredia. Väčšina ľudí považuje hluk za hlavný miestny problém prostredia, niekedy dôležitejší ako znečistenie ovzdušia alebo kvalita pitnej vody [8]. Mnoho ľudí je však presvedčených, že konkrétny hluk ešte nie je taký závažný, aby ho bolo treba znížiť či odstrániť [11]. Do určitej miery je to možné i pochopiť, lebo väčšina druhov hluku sa bezprostredne neprejavujú bolesťou alebo viditeľnou poruchou funkcie nášho organizmu. Takýto prístup je však veľmi krátkozraký. Analýza hlukového prostredia musí brať do úvahy nielen fyzikálne účinky hluku a jeho účinky na zdravie, ale aj psychosociálne účinky, zhrňujúce aj obťažovanie [8]. Svojim dlhodobým pôsobením sa najvýraznejšie podieľa na vzniku chorôb z povolania [12]. Trvalá záťaž príslušnej energie do sluchového orgánu môže porušiť nielen sluch, ale môže ovplyvniť fyzický aj duševný pracovný výkon a celkovú kvalitu života [13]. Z medicínskeho pohľadu patrí hluk k stresorom, negatívne ovplyvňujúcim nervový a hormonálny systém každého z nás. K dôsledkom stresu, podmieneného hlukom, patria okrem iného poruchy spánku, vysoký krvný tlak, zvýšená hladina cholesterolu v krvi, artérioskleróza, poruchy látkovej výmeny, infarkt [14]. Okrem škodlivého účinku na človeka spôsobuje hluk i značné ekonomické straty [15]. Od hlučnosti závisí kvalita (najmä presnosť) produkcie strojov a strojových zariadení. Ekonomické vyhodnotenia zníženia hlučnosti, prípadne vplyv nadmernej hlučnosti je ťažko určiť okrem iného aj preto, že na pracujúceho človeka obvykle pôsobí viac rôznorodých faktorov, pričom je rozhodujúci aj druh pracovnej činnosti, psychofyziologická záťaž človeka. Efektívnosť znižovania hlučnosti je nesporná, ale nie je ju možné ekonomicky kvantifikovať. Pri skúmaní vplyvu hluku na človeka a pri jeho ochrane pred škodlivými účinkami hluku sa treba zaoberať zdrojmi hluku; prostredím, v ktorom sa hluk šíri a pôsobením hluku na človeka [5]. Hluk sa odráža, lomí, ohýba, pritom spravidla dochádza k deformáciám a zmenám vlnovej dĺžky a intenzity zvuku. a tak zasahuje rôzne miesta nášho pracovného a životného prostredia bez toho, aby sme vedeli, kde je zdroj hluku umiestnený [11]. Prejavuje sa to najmä v uzavretých a polouzavretých priestoroch. V dôsledku tohto javu pôsobí hluk na každého, kto je v dosahu akustickej energie kmitania. Postihujú nielen toho, kto zdroj obsluhuje, ale i ľudí, ktorí so zdrojom nemajú nič spoločné. Nebezpečenstvo hluku je v tom, že ľudský organizmus prakticky nemá proti pôsobeniu akustickej energie významnejšie obranné funkcie. Sluch má pre človeka nepostrádateľný orientačný význam [15]. Umožňuje orientáciu v priestore, komunikáciu 16

17 prostredníctvom reči a ovplyvňuje konanie človeka. Hluk však má na človeka nepriaznivý vplyv, pričom podľa jeho účinkov môžeme zvuk členiť na [15]: - obťažujúci, javiaci sa psychicky negatívnym vzťahom človeka k danému zvuku; - rušivý, ovplyvňujúci významne výkon človeka (zníženie rýchlosti a presnosti); - škodlivý, spôsobujúci patologické zmeny na sluchovom orgáne a poškodzujúci celý organizmus. Ľudia majú rôzne možnosti vnímať zvuku, rôznu prispôsobivosť a odolnosť voči hluku, ale ich prirodzená ochrana pred neprirodzeným nadmerným hlukom je malá. Z fyziologického hľadiska je pre pocit sluchovej pohody dôležitý už hluk s obťažujúcim účinkom. Na základe fyzikálnych údajov, ktoré zisťujeme zmyslami, delíme hluk na [12]: - ustálený hluk má takmer konštantné frekvenčné zloženie, - premenlivý hluk väčšinou hluk má premenlivý charakter. Rozlišujeme nasledovné typy premenlivého hluku: - kolísavý, - nepravidelný, - prerušovaný, - impulzový (impulzný) osobitne nebezpečný hluk. 2.1 Charakteristika akustického vlnenia (zvuku) Zvuk je mechanické kmitanie plynov, tekutín alebo tuhého pružného média, ktoré vníma normálne ľudské ucho vo frekvenčnom rozsahu od 16 Hz do Hz. Hluk ako akustické vlnenie plynného prostredia sa zvyčajne definuje ako nežiadúci a obťažujúci zvuk každodennej aktivity spoločnosti, ktorý vyvoláva nepríjemný pocit. Akustickým vlnením, ktoré postupuje na pomerne veľké vzdialenosti od zdroja zvuku vo vlnoplochách, sa prenáša energia [16]. Vlnenie sa prejavuje periodickým zhusťovaním a zrieďovaním prostredia tak, že vytvára vlnoplochy, ktoré sú charakterizované rovnakým okamžitým stavom fyzikálnych veličín opisujúcich akustické pole a zvukový lúč je vždy kolmý na vlnoplochy. V kvapalnom a tuhom prostredí dochádza k periodickej zmene napätia. Základné fyzikálne veličiny, ktorými sa charakterizuje akustické vlnenie sú: - akustický tlak, - akustická rýchlosť, - rýchlosť šírenia sa akustických vĺn, 17

18 - akustická impedancia, - frekvencia, vlnová dĺžka, - akustický výkon, akustická intenzita a akustická energia Frekvencia a vlnová dĺžka Zmena akustického tlaku je periodická a trvanie jednej úplnej zmeny sa nazýva perióda. Podľa autora S. Žiarana [17; s.28]: Frekvencia zmeny tlaku sa definuje ako počet periód (cyklov) za jednotku času f 1 = [Hz] T Podľa frekvencie rozlišujeme [10]: - infrazvuk od 1 do 16 Hz, - zvuk od 16Hz do až Hz, - ultrazvuk nad až Hz. Z hľadiska frekvencie sú škodlivejšie vyššie frekvencie, ako aj frekvencie s užším spektrom. Ľudské ucho je najcitlivejšie pre tóny a frekvencií 3000 až 4000 Hz. Frekvenčné rozloženie hluku, jeho drsnosť, ostrosť, neočakávanosť a pod., umocňujú negatívny vplyv na neoropsychickú sústavu človeka. Podľa autora S. Žiarana [17; s.32]: Vlnová dĺžka zvuku je vzdialenosť, ktorú prejde vlnenie počas jednej periódy je daná pomerom rýchlosti šírenia sa zvuku a frekvencie sledovaného signálu c λ = c T = [m] f Vlnová dĺžka zvuku je dôležitá veličina pri skúmaní šírenia sa a útlmu zvuku. Vlnovú dĺžku často porovnávame s rozmermi zdroja hluku, konštrukcie, v ktorej sa zvuk šíri a pri meraniach so vzdialenosťou meracieho miesta alebo rozmermi priestoru, kde sa hluk šíri a vyvodzujú sa z toho závery pre vyžarovanie, šírenie a útlm hluku [18]. 18

19 2.1.2 Akustický tlak Podľa autora S. Žiarana [16; s.18]: Akustický tlak je striedavý tlak superponovaný barometrickému tlaku pri šírení zvuku a vyjadruje tak odchýlky od pokojovej hodnoty barometrického tlaku. Akustický tlak sa mení s časom a možno ho vyjadriť nasledovne [17]: () t = p ( ω t +ϕ) p o sin [Pa] kde p o je amplitúda akustického tlaku (Pa); ω uhlová frekvencia zmeny akustického tlaku (rad/s); ϕ - začiatočná fáza zvukového signálu (v čase t = 0). Prahová (vzťažná) hodnota akustického tlaku je p o = Pa. Takúto hodnotu majú najslabšie zvuky, ktoré je človek s normálnym sluchom schopný postrehnúť. Najintenzívnejší tlak ja cca 100 Pa. Akustický tlak klesá s rastúcou vzdialenosťou od zdroja a posudzovaného miesta [19]. V praxi sa používa efektívna hodnota akustického tlaku, ktorá predstavuje fiktívnu stálu hodnotu s rovnakým energetickým účinkom ako má skutočný časovo premenlivý priebeh a je mierou energie prenášanej. Jej hodnota je [17]: p = p e f = 1 T T 0 p 2 () t dt [Pa] Akustický tlak je najnebezpečnejším parametrom hluku z hľadiska vplyvu na človeka a preto pri posudzovaní hlučnosti pracoviska treba tejto veličine venovať zvláštnu pozornosť [5] Akustická rýchlosť Podľa autora S. Žiarana [18; s.24]: Akustická rýchlosť je rýchlosť, ktorou sa častice prostredia pohybujú v rytme akustického tlaku, čiže okolo svojej rovnovážnej polohy. Ak x y = yo cos ω t c je výchylka častice, potom akustická rýchlosť je x v = vo cos ω t c 19

20 V praxi sa najčastejšie používa efektívna hodnota akustickej rýchlosti. Akustická rýchlosť je veličina fyzikálne rovnocenná akustickému tlaku, ale akustický tlak sa používa na opis vlastností akustického poľa preto, lebo meracie prístroje na meranie akustického tlaku sú podstatne jednoduchšie ako prístroje na meranie akustickej rýchlosti [18] Rýchlosť šírenia zvuku Podľa autora S. Žiarana [17; s.31]: Rýchlosť šírenia zvuku je rýchlosť šírenia zvukového rozruchu v smere zvukového lúča daným prostredím. Vo všeobecnosti závisí od modulov pružnosti a hustoty. V tuhom prostredí je daná vzťahom: pre plynné prostredie pričom: potom: a pre kvapalné prostredie: E cl = resp. ρ κ pb ρ G ρ = [ ] 1 m s ct 1 c = [ m s ] p pb rv T 3 = [ kg m ] 1 c = 20, 06 T [ m s ] c = β T κ ρ kde E je modul pružnosti v ťahu (Pa); G - modul pružnosti v šmyku (Pa); ρ - hustota prostredia (kg/m 3 ); p b - barometrický tlak (Pa); κ - adiabatický exponent (tc = l,402); 1 1 r v - plynová konštanta suchého vzduchu ( rv 287,11 J kg K ) T - absolútna teplota ( K) ; β T - izotermický objemový modul (Pa). = ; 20

21 2.1.5 Akustická impedancia Akustická impedancia má tiež dôležitý význam pri skúmaní šírenia akustického vlnenia. Podľa autora S. Žiarana [17; s.32]: Akustická impedancia (vlnový odpor daného akustického prostredia) sa definuje ako pomer akustického tlaku a akustickej rýchlosti Pre rovinné vlny tento pomer je: Za = Za p v 1 = ± p c [ Pa s m ] kde znamienko plus alebo mínus závisí od smeru šírenia vlnenia. Hoci akustická impedancia média pre postupné rovinné vlny je reálna veličina, pre stojaté rovinné vlny a rozptyľujúce vlny to neplatí. Na rozhraní dvoch rôznych prostredí nie sú akustický tlak a akustická rýchlosť vo fáze, preto sa vo všeobecnosti akustická impedancia vyjadruje v komplexnom tvare [18]: Z = R + j X kde R je akustická rezistencia a X akustická reaktancia Akustický výkon, akustická intenzita a akustická energia Akustický výkon charakterizuje akustické vlastnosti zdroja zvuku. W = A I da Po integrácií akustický výkon závisí priamo úmerne od veľkosti plochy a intenzity zdroja zvuku, čo vyjadruje vzťah [19]: W = I A [ W ] Základom, ktorý určuje účinok hluku na človeka, je jeho intenzita. Intenzite hluku zodpovedá hlasitosť. Podľa autora S. Žiarana [17; s.34]: Akustická intenzita je vektorová veličina, opisujúca množstvo a smer toku akustickej energie v danom mieste prostredia. Vektor akustickej intenzity je časovo spriemernený súčin akustického tlaku p(t) a zodpovedajúcej okamžitej rýchlosti v(t) kmitajúcich častíc prostredia v danom mieste: I 2 = p( t) v( t) [ W m ] 21

22 Akustickú intenzitu možno definovať aj ako množstvo akustickej energie prechádzajúce jednotkovou plochou, ktorá je kolmá na smer šírenia vlnenia za jednotku času. Akustická intenzita určuje smer šírenia akustického vlnenia, teda dôležitou vlastnosťou je jej smerovosť. Kolmo na smer šírenia sa akustická intenzita rovná nule. Túto vlastnosť nemá akustický tlak a tak akustickú intenzitu možno vyjadriť aj prostredníctvom akustického tlaku: 1 I = T T o p ( r, t) v( r, t) 1 dt = T T 0 ( r, t) 2 p ρ c Po integrácii pre voľné zvukové pole, v ktorom zvukové vlny postupujú len v smere od zdroja je: 2 p I = ρ c Rovnica platí pre guľové i rovinné voľne sa šíriace postupné vlny. Pre difúzne zvukové pole, kde sa predpokladá všesmerové šírenie zvuku sa intenzita rovná nule. Intenzita zvuku prechádzajúca jednotkovou plochou len z jednej strany je: 2 p I = 4 ρ c Akustický výkon a akustická intenzita sú meradlom toku akustickej energie prechádzajúcej určitou plochou. Akustická energia prenášaná akustickým vlnením plynným prostredím obsahuje potenciálnu energiu stlačeného prostredia a kinetickú energiu pohybujúcich sa častíc prostredia okolo svojej rovnovážnej polohy. Podľa autora S. Žiarana [18; s.31]: Akustická energia obsiahnutá v jednotkovom objeme je základným parametrom pre akýkoľvek typ akustického poľa. Nazýva sa hustota akustickej energie a definuje sa vzťahom: 2 p w = ρ c Tento vzťah možno aplikovať pre ľubovoľnú akustickú vlnu Hladiny akustických veličín V technickej akustike bol zavedený pojem hladina jednotlivých akustických veličín, z dôvodu lepšieho súladu medzi sluchovým vnemom človeka a číselnými hodnotami meraných fyzikálnych veličín [16]. Sluchový vnem totiž nerastie zhodne 22

23 s týmito fyzikálne meranými veličinami a táto skutočnosť poukazuje na odlišné vlastnosti sluchu. V akustike budeme teda pod pojmom hladina rozumieť logaritmický pomer určitej akustickej veličiny k stanovenej porovnávacej hodnote. Všeobecne je hladina definovaná vzťahom: A H = log [B] A kde A je hodnota porovnávaná a A 0 vzťažná hodnota. Podľa autorov S. Žiaran, K. Ferstl [11; s.246] : Hladina akustickej intenzity je desaťnásobok logaritmu pomeru určitej akustickej intenzity zvuku I k vhodne zvolenej vzťažnej intenzite I o LI 0 I = 10 log [db] I 0 Hladinu akustického výkonu definujeme ako desaťnásobok logaritmu pomeru akustického výkonu W k vhodne zvolenej vzťažnej hodnote výkonu W o [11; s.249]: LW W = 10 log [db] W 0 Hladina akustického tlaku je dvadsaťnásobok logaritmu pomeru akustického výkonu p k vhodne zvolenej vzťažnej hodnote výkonu p o : Lp p = 20 log [db] p0 Podľa J. Hankera [15; s.327]: Hladina hluku je hladina akustického tlaku hluku zistená meraním alebo výpočtom zo spektra hluku za použitia váhového filtra A zvukomeru. L A [db] L A = 10 log n i= ,1 ( Li+ kia ) kde L i hladina akustického tlaku v i-tom frekvenčnom pásme [db] k ia korekčný váhový faktor závislý od strednej frekvencie oktávového, resp. zlomkového pásma [db] Maximálna hladina hluku je najvyššia hodnota skutočne nameranej hladiny hluku. - L A max [db] Ekvivalentná hladina hluku zodpovedá priemernej váženej intenzite zvuku v meranom časovom úseku pri váhovej krivke A [15; s.327]. hluk v sledovanom časovom úseku - L A eq [db] 23

24 Hladina hlukovej expozície sa často používa pri hodnotení a opise hluku, ktorý trvá krátky čas [20]. Podľa autorov M. Badida, M. Majerník, D. Šebo, J. Hodolič [21; 84s.]: Číslo triedy hluku N charakterizuje nebezpečenstvo hluku s ohľadom na jeho pôsobenie na sluch. Určuje sa pre sledovaný hluk zo systému medzinárodných kriviek na základe stanovenia hladín akustického tlaku hlukomerom v oktávových pásmach. Tieto krivky (NR) hodnotia jedným číslom zvukové spektrum určitého hluku a sú dnes východiskovým hľadiskom pri hodnotení hygienických podmienok životného prostredia v otázkach hlučnosti [22]. Medzi číslom triedy hluku N a hladinou hluku L A : L A = N NR Li [db] NR 80 NR 70 NR 65 NR 60 NR NR Krivka NR 55 NR Krivka NR 60 NR Krivka NR 65 NR Krivka NR 70 NR Krivka NR 80 NR Krivka NR , f [Hz] obr. č. 3: Graf: NR krivky 24

25 2.2 Kritériá hodnotenia hluku z ergonomického hľadiska Medzi prvoradé ciele monitorovania životného prostredia patrí sledovanie hlukovej záťaže človeka a prostredia. Z fyzikálnych faktorov ovplyvňujúcich pôsobenie hluku na ľudský organizmus treba venovať pozornosť [20]: - intenzite hluku (hlavné kritérium), - frekvenčnému zloženiu hluku (nebezpečnejší je podiel vysokých tónov), - šírke spektra hluku; najagresívnejšie pôsobia hluky obsahujúce vysoké i hlboké tóny, pretože účinok obidvoch zložiek sa kumuluje, - charakteru hluku; horší účinok na organizmus má hluk prerušovaný v porovnaní s hlukom spojitým, ďalej neznáme a neočakávané hluky v porovnaní s očakávanými, ako aj šumy (hluky), ktoré nesúvisia bezprostredne s pracovnou činnosťou. Tab. č. 1: Rozdelenie hlukových pásiem [15; 317s.] Hlučnosť (db) Charakteristika pôsobenia hluku 0 Bezzvukovosť je pre človeka nevhodná do 30 Normálne prírodné prostredie, šumenie dažďu, vetra atď. 30 až 65 Hluk relatívny; môže sa pre človeka stať za určitých okolností škodlivým; rozhodujúci je psychický vzťah človeka k hluku, zvlášť pri dlhodobom pôsobení; funkčné telesné reakcie sú tu dané mohutnosťou citového ohlasu 65 až 95 Hluk absolútny; je pre človeka škodlivý bez ohľadu na psychický postoj; funkčné telesné zmeny sú predovšetkým dané jeho fyzikálnymi vlastnosťami (hladinou hluku) 95 až 130 Okrem duševných a funkčných telesných reakcií skôr či neskôr sa poškodzuje sluchový orgán nad 130 Hluk spôsobujúci na vnútornom uchu bolesť a škody, ktoré sú prenikavé, rýchlo postupujúce a nenapraviteľné nad 135 Najvyššia hranica hlučnosti; nie je možné pripustiť dlhotrvajúci hluk tejto intenzity na človeka 25

26 Tab. č. 2: Orientačný odhad intenzity hluku podľa dorozumenia [15; 318s.] Spôsob dorozumievania sa Intenzita hluku (db) Šepotom do 35 Normálny hlas 35 až 55 Zvýšený hlas 60 až 65 Obťažné dorozumievanie sa 80 Kričanie 110 Dorozumievanie sa nie je možné 115 Ako základné kritériá hodnotenia hluku sa používajú hladina hluku L A a číslo triedy hluku N [21]. Pri prekročení triedy hluku N 85, ak nechceme narušiť sluchový orgán, sa musí expozičný čas buď skrátiť podľa odporúčania normalizačnej komisie alebo zaradiť v pracovnom čase tiché prestávky [11]. Napr. pri hodnotách N 110 nesmie byť človek vystavený účinkom hluku viac ako 10 minút. Pre N 100 je maximálna doba pobytu v hlučnom prostredí 25 minút. Tieto kritériá sú užitočné na stanovenie toho, či znižovania hluku preukazuje zníženie rizika poškodenia organizmu vibračno-akustickou energiou, zdokonaľuje rečovú komunikáciu, znižuje obťažovanie, zvyšuje komfort a znižuje narúšanie spánku [17]. Kritériá hodnotenia hluku na plavidlách Zvyšovaním výkonov hlavných motorov a nosnosti plavidiel sa zvýši aj úroveň hladiny hluku na plavidlách [22]. Parametre hluku sú výrobcom garantované parametre nových plavidiel, sú to prioritné kritéria hodnotenia kvality plavidiel z hľadiska ochrany zdravia, komfortu a pocitu pohodlia posádky a sú prísne sledované podľa medzinárodných noriem ISO, DIN klasifikačnými organizáciami Germanischer Lloyd, Slovenský Lloyd, UVV See BG. Prípustné hodnoty hladiny hluku v životnom a pracovnom prostredí na plavidlách určujú predpisy spomínaných klasifikačných organizácií resp. Ministerstva zdravotníctva SR. Medzinárodné predpisy stanovujú dovolené hodnoty hluku v oktávových pásmach (ISO 2631, VDI 2057). Pri prekročení dovolených hodnôt hladiny hluku posádka počas celej plavby je dlhodobo exponovaná nadmernou zdraviu škodlivou akustickou energiou. 26

27 Mimosluchové rušivé účinky hluku sú nasledovné [22]: - podráždenie vegetatívneho a nervového systému zvýšenie srdcovej frekvencie, zvýšenie tlaku, - organizmus je v strese, - poruchy spánku porušenie regeneračných procesov prebiehajúcich v organizme počas spánku, - psychické poruchy - podráždenosť, apatia, bolesti v zažívacom trakte, - celková nervozita, - ovplyvňovanie výkonnosti, pozornosti, reakčného času, znižuje sa produktivita a kvalita práce, oddychu. Kvalita plavidiel, ich strojových zariadení a komponentov sa teda už nehodnotí len podľa dosiahnutých výkonov ale aj podľa kritérií hodnoty hladiny hluku, ktoré vyžarujú do svojho okolia. Parametre hluku sú faktory, ktoré ovplyvňujú cenu výrobku - plavidla. Táto skutočnosť sa už v plnej miere prejavuje v leteckom a automobilovom priemysle. Najvyššie prípustné ekvivalentné hladiny hluku a najvyššie prípustné číslo triedy hluku v jednotlivých priestoroch plavidlo stanovujú medzinárodné normy nasledovne [22]: Tab. č. 3: Kritériá hladiny hluku na plavidlách Priestor L aeq [db(a)] N r IMO [db(a)] Strojovňa s automatizovanou prevádzkou Strojovňa s diaľkovým ovládaním Stanovište strojníka Kuchyňa Chodby Paluba Kancelárie Kormidelňa Spoločenské miestnosti, jedálne Rádiokabína Obytné kajuty, spálne Ošetrovňa

28 Aby boli dodržané horeuvedené najvyššie prípustné ekvivalentné hladiny hluku je potrebné prijať účinné protihlukové opatrenia, ktoré utlmia akustickú energiu zdrojov [22]: 1. aktívne spôsoby znižovania akustickej energie zdrojov 2. pasívne spôsoby hlukoizolácie zníženie prenosu akustickej energie zdrojov. 2.3 Zdroje hluku na lodiach Identifikácia zdrojov hluku v reálnych prípadoch, na základe akustického vyžarovania do priestoru nie je ľahká a jednoduchá [18]. Aj geometricky a funkčne rovnaké zdroje sa spravidla prejavujú rozdielnym akustickým vyžarovaním, ktoré závisí od mikronerovností, presnosti výroby, technologickej montáže, zaťaženia apod. Akustické vyžarovanie rovnakých strojových častí závisí aj od druhu a charakteru poruchy. Na druhej strane identifikáciu zdrojov hluku uľahčuje ich frekvenčné rozloženie, drsnosť a ostrosť hluku. Zdroj zvuku možno uvažovať ako [18]: - bodový zdroj, ak jeho rozmery sú malé v porovnaní so vzdialenosťou zdroja od príjemcu (človeka), - líniový zdroj, je vytvorený súvislým vyžarovaním akustickej energie zdrojom určitej nezanedbateľnej dĺžky oproti vzdialenosti príjemcu. Zdrojom hluku na plavidlách je každé zariadenie, v ktorom vzniká akustická energia, resp. pôsobia nevyvážené dynamické sily. Hlavné príčiny vzniku hluku [22]: 1. kmitanie zariadení a ich častí, kmitanie konštrukcii a ich prvkov 2. premenlivé, turbulentné prúdenie plynov a kvapalín Každý zdroj hluku na plavidle je [22] : - zdrojom hluku šíriaceho sa vzduchom - zdrojom mechanického kmitania vibrácií Hluk šíriaci sa vzduchom na plavidlách sa šíri cez konštrukčné steny, prepážky, cez zariadenia vzduchotechniky, klimatizačné zariadenia, vetracie otvory, atď. V strojovniach plavidiel sú prakticky skoncentrované hlavné zdroje hluku. Pre strojovne sú charakteristické priame a odrazené zvukové vlny, ktoré vytvárajú difúzne zvukové pole - sú to tzv. " hlučné miestnosti". 28

29 Hladina hluku v miestnostiach susediacich s " hlučnými miestnosťami " je daná predovšetkým zvukoizolačnými vlastnosťami, zvukovou nepriezvučnosťou stien a konštrukcií a útlmom štrukturálneho hluku konštrukcie. Vo vzdialených miestnostiach od "hlučných priestorov" dominuje hluk spôsobený štrukturálnym hlukom, vibráciami. 2.4 Meracia aparatúra a metódy hodnotenia hluku Na posúdenie negatívneho pôsobenia hluku a na stanovenie prípustných hodnôt (kritérií) sú nevyhnutné merania [17]. Existuje viacero spôsobov meraní a hodnotení hluku. Cieľom akustických meraní je zabezpečiť objektívne fyzikálne merania hluku, ktoré možno porovnávať s vopred určenými kritériami, aby posúdila ich prijateľnosť pre človeka. Aby sa čo najlepšie zabezpečila kvalita a jednotnosť výsledkov merania a monitorovania, meracia technika a meracie postupy podliehajú národným a medzinárodným normám rôznej prísnosti a to v závislosti od aplikácie. Merania hluku zamerané do oblasti ochrany človeka pred jeho negatívnymi vplyvmi poskytujú presne definované veličiny, umožňujúce opis a kvalitatívne a kvantitatívne hodnotenie hluku. Na základe výsledkov merania hluku možno vylepšovať akustické vlastnosti strojov, strojových zariadení a prostredia. Akustické merania jasne indukujú hranice potenciálneho nebezpečenstva akustickej energie a naznačujú cesty a možnosti jej znižovania. Prístrojová technika, ktorá sa používa na meranie hluku má rozsah od jednoduchých hladinových prístrojov až po spracovanie a analýzu reálnych signálov. Najdôležitejšie v meracej technike hluku sú snímače [23]. Práve tieto snímače sú určujúce prvky pre presnosť, vernosť a spoľahlivosť získavaných výsledkov. Snímače sú prevodníkmi, pretože menia akustickú energiu na elektrický signál, ktorý sa spracúva [17]. Snímače sú pre akustický tlak zvuku mikrofóny [23]. Snímače mikrofóny menia svoje vlastnosti vonkajšími podmienkami (tlak, teplota, rušivé pole a pod.) pre meracie účely sú rozhodujúce zmeny citlivosti snímačov. I keď sú prípadne k dispozícií korekčné charakteristiky pre tú ktorú veličinu, nič nenahradí skalibrovanie prístrojového reťazca dobrým kalibrátorom, ktorý nás zbaví nutnosti sledovať zmeny vonkajších podmienok (s výnimkou 29

30 rušivých polí). Pre kondenzátorové mikrofóny stačí vďaka ich vynikajúcej stálosti a kmitočtovej charakteristike kalibrovať len na určitom kmitočtu. Elektrický výstupný signál snímačov je ďalej spracovávaný analógovo, alebo najnovšie prevedený do digitalizovanej formy a spracovávaný digitálne. Je nutné konštatovať, že napriek všetkým snahám vo väčšine laboratórií desiatky rokov neexistuje presná, verná a teda priama relácia medzi subjektívnym vnemom jedinca a hodnotami zistenými bežnými zvukomernými prístrojmi. Nemeriame totiž hluk vo svojej komplexnosti, ale meriame jednotlivé zložkové signály zvuku a ich výsledný, technický komplikovaný prejav. Pre hodnotenie hluku nestačí teda len kvalitný snímač s meracím zosilňovačom, ale rôzne metódy a metodiky hodnotenia hluku, potrebujeme i filtre, analyzátory, obvody upravujúce dynamické vlastnosti a usmerňovače pre rôzne vyjadrenie hodnoteného signálu, kalibrátory a niekedy aj vhodné záznamové zariadenie. Výsledkom merania ako deskriptory sú buď údaje veličín a podmienok vyžadovaných meracou metodikou, štatistické vyjadrenie číselné či grafické, alebo vykreslenie hlukového poľa mapou izofón, t. j. čiar spojujúcich rovnaké hodnoty sledovanej veličiny na ploche a niekedy i sústavu izofón v priestoru Zvukomery Najbežnejším a vhodným prístrojom na meranie hladiny akustického tlaku v akustickom poli je zvukomer [17]. Zvukomery rôznych typov musia dávať výsledky vzájomne porovnávateľné, čo vyžaduje presne definované a dodržiavané vlastnosti prístrojov, aby sa prípadné odchýlky od ideálnych hodnôt, vzniknuté pri meraniach, zákonite opakovali a boli reprodukovateľné. Normatívne sa definovali vlastnosti dvoch typov zvukomerov, líšiacich sa medzi sebou príslušnými toleranciami vlastností prístrojov ako celku. Bežné zvukomery pripúšťajú neistotu od fyzikálne správnej hodnoty v nepriaznivých prípadoch až ± 4 db a sú určené na prevádzkové merania. Presné zvukomery dovoľujú maximálnu neistotu ± 2 db, ak nejde o extrémne prípady, a preto slúžia predovšetkým na kontrolné a laboratórne merania. V neistote zvukomera nie sú započítané neistoty metodiky merania. Zvukomerom sa merajú priamo najmä hladiny zvuku a hladiny akustického tlaku v pásmach. Súčasťou meracieho obvodu zvukomera sú: 1. mikrofón - transformuje akustický tlak na elektrický signál, ktorý je úmerne amplitúde oscilujúcej zvukovej vlny [17]. Napriek tomu, že existuje celá rada 30

31 mikrofónov, sa dnes v hlukomerovej technike používajú meniče elektrostatické kondenzátorové mikrofóny [23]. Používanie kondenzátorového mikrofónu predurčujú jeho výnimočné vlastnosti: - pomerne ľahko dosiahnuteľná rovná kmitočtová charakteristika v celom počuteľnom rozsahu kmitočtov, - jeho citlivosť je veľmi stála nemeniaci sa ani po mnohých rokoch, - nezanedbateľným dôvodom je i malá hmotnosť a rozmer. Malé rozmery dovoľujú splniť i ďalšiu dôležitú požiadavku všesmerovú snímaciu charakteristiku. Intenzitné snímače [23]: Sú to vlastne dvojmikrofónové sondy s jednoznačne definovanou vzdialenosťou medzi oboma mikrofónmi, táto vzdialenosť je menšia ako vlnová dĺžka meraných signálov. Presnosť takého merania ovplyvňuje rozhodujúcou mierou tzv. fázový index. Fázový index je v každom meranom bode iný, ale väčšinou sa uspokojujeme s určením priemernej hodnoty indikátoru akustický tlak akustická intenzita. 2. kapacitný a hlavný útlmový článok [17]: sú vzájomne spojené a môžu sa ovládať pomocou rozsahového vypínača krokom 10 db, čím sa zvukomer chráni pred preťažením. 3. zosilňovač: zosilňuje relatívne slabý signál z mikrofónu na dostatočnú hodnotu na vybudenie indikačného zariadenia alebo na zaznamenanie signálu. 4. váhové filtre: v moderných zvukomeroch sú zabudované, upravujú hodnotu signálu pre špecifikované frekvenčné pásma. Váhové filtre sa využívajú pri meraniach imisií, resp. Meraniach vzťahujúcich sa na človeka a prostredie. Charakteristika váhových filtrov A a C sleduje rozdielnu citlivosť sluchového orgánu na rôzne frekvencie pri rozdielnej intenzite hluku. Bez váhových filtrov zvukomerom sa môže merať aj zvuk lineárnou frekvenčnou charakteristikou. V meracom obvode je zabudovaný usmerňovač periodického signálu, ktorý konvertuje oscilačný signál na jednosmerný signál. Zvukomer udáva efektívnu hodnotu meraného signálu, ktorú je možné zobraziť alebo ďalej upravovať konvertovaný signál. Z dôvodu kolísania zvuku sú v meracom reťazci medzinárodné normalizované časové konštanty F a S. Na meranie impulzového a rázového hluku sa odporúča časová konštanta I, ktorá lepšie zodpovedá časovým konštantám sluchu. Voľba časových konštánt je daná vyhláškou [24] a zodpovedajúcimi normami. 31

32 Analyzátory [23]: Integrálne hodnotenia celého kmitočtového pásma možných spektier hluku nedostačujú pre moderné metódy hodnotenia hluku ako z technického, tak aj zo zdravotného hľadiska. Pre vyhodnotenie sú potrebné pásmové a selektívne priepusti (síce sú to filtre ale zaraďujeme ich k analyzátorom). Sú zapojovaný do meracieho reťazca ako zvláštny prvok. Napájacie zdroje: Pre úspešné, vieruhodné meranie sú napájacie zdroje tak isto dôležité ako dobrý kalibrátor. Laboratórne meranie hluku je skôr výnimkou a väčšinou sú merania uskutočnené v teréne. To vyžaduje prenosné prístroje s vlastnými napájacími zdrojmi. Zvukové expozimetry dozimetry [17] Zvukový (hlukový) expozimeter je jedným z druhov zvukomerov a používa sa na meranie dennej expozície človeka tak, že toto meranie pokrýva všetky jeho pracovné aktivity v pracovných priestoroch s rôznou hlučnosťou. Základný význam pri akustických meraniach má správna kalibrácia citlivosti zvukomeru, a to pred každým meraním a po jeho ukončení. Zvukomer typu 2231 dovoľuje použitím výmenných modulov voliť aj merané a vyhodnocované veličiny a prakticky tak automatizuje celý merací proces [23]. Všetky funkcie, ktoré má zvukomer zaisťovať, môžu byť dnes riešené i softwarovými programami počítačov s výnimkou vlastného snímača. Teda je možné i riešenie, kedy signál snímača je analógovým-digitálnym prevodníkom prevedený do digitalizovanej formy a ďalej spracovaný vhodným programom. Takýmto riešením je prevedený signál do číslicovej formy a ďalšie spracovanie zaistí napr. bežný PC notebook alebo počítač s vhodným programom pre vyhodnotenie žiadaných veličín. Obr. č. 4: Zvukomer typu Metodika merania všeobecné požiadavky Ak má byť meranie preukázateľné, musí byť v správe alebo v protokole jasne udaná rada podmienok merania, spôsobu snímania signálu, času a doby merania, aké hodnoty boli použité a ako a či boli ďalej spracovávané. 32