Teoretické základy ochrany před hlukem z automobilů

Každý člověk se ve svém každodenním životě setkává s projevy hluku: na městských ulicích, stadionech, ve veřejných prostorách i ve výrobě. Výjimkou není ani běžný automobil, ve kterém je často nutné trávit mnoho času a pociťovat na sobě celou škálu cizích negativních faktorů. Pro pochopení fyzikální podstaty tohoto jevu, jeho vlivu na živý organismus a pro organizaci systému ochrany před ním se pokusíme zorientovat v pojmu a povaze hluku.

Podstata hluku a jeho druhy

Hluk není nic jiného než kombinace zvuků různé intenzity a frekvence, které vytvářejí dodatečnou psychoemoční zátěž a mají škodlivý vliv na člověka. Právě jeho nežádoucnost a škodlivost pro objekt působení je tedy hlavním rozdílem oproti běžnému zvuku. V automobilu se při zvýšené hladině hluku řidič i cestující rychleji unavují, což může vést ke vzniku nebezpečné situace. V souvislosti s tím vzniká potřeba s tímto nežádoucím jevem bojovat. A abychom „znali nepřítele do tváře“, pojďme si ujasnit, jaký hluk může být.

V běžném životě jej nejčastěji charakterizujeme slovy «silný» a «slabý». Co se však za nimi skrývá, ví zdaleka ne každý. V jejich základu leží dva parametry určující míru vnímání a sílu působení hluku – hladina zvuku (intenzity) a hladina akustického tlaku. Právě je měníme, když regulujeme hlasitost audio systému. Obecně přijímanou stupnicí pro měření těchto ukazatelů je logaritmická škála s jednotkou v decibelech (dB). Kritickou hodnotou hladiny zvuku pro člověka je 130 dBA, při které vyvolává bolestivý efekt. Podle umístění maxima hladiny akustického tlaku ve frekvenčním spektru lze hluk podmíněně rozdělit na:

• nízkofrekvenční (NF) – do 300 Hz;
• středofrekvenční (SF) – od 300 do 800 Hz;
• vysokofrekvenční (VF) – nad 800 Hz.

S ohledem na amplitudové kolísání zvukové vlny v čase se hluk dělí na stálý, přerušovaný a impulzní. Stálý hluk se vyznačuje změnou amplitudy v rámci 5 dBA během 8 hodin. Ke stálému hluku lze zařadit strukturální hluk přenášený od motoru, převodovky, tlumičů a kol vozidla. Přerušovaný má diskrétní strukturu změn, impulzní tvoří skoky s délkou trvání přibližně 1 s. K přerušovanému lze přiřadit hučení zapnutého topného systému. K impulzním se řadí vrzání plastových dílů. Lidský sluch se přizpůsobuje «pozadí» a jako by si na něj zvykal. Přitom nevnímá zvuky, které jsou tišší než tato úroveň, ale citlivě zachytí «prudké» zvuky, které «pozadí» amplitudou převyšují. Čím «prudší» zvuk, tím je pro lidské ucho výraznější.

Cesty formování hlukového pole v automobilu

Zvukové kmity z primárních zdrojů pronikají do vnitřního prostoru vozidla přes nedostatečnou těsnost dveřních a okenních otvorů, vzduchovody a technologické otvory v karoserii. Při omezování působení takových akustických kmitů na kabinu jsou dvě hlavní složky. Tou je potlačení a omezení vzniku hlukového pozadí přímo u zdrojů, tedy zlepšením práce pohonné jednotky, konstrukce podvozku a výfukové soustavy. Velký význam v této otázce hraje výška a textura dezénu pneumatiky. Na druhé straně je míra odhlučnění automobilu přímo závislá na tloušťce skel, čalounění a panelů.

Strukturální hluk se šíří od zdroje hluku a vibrací po karoserii vozidla prostřednictvím souvisejících upevňovacích prvků a mechanismů přenosu otáčení, jako jsou zavěšení, převodové ústrojí a řízení. Vzniklé mechanické kmity uvádějí do pohybu další části karoserie, které vytvářejí sekundární hlukové pozadí. Při formování tohoto pozadí hrají důležitou roli odražené zvuky. Akustické vlny vznikající při provozu mají schopnost jak obcházet překážku, tak se odrážet od různých povrchů, což vytváří dodatečnou zátěž pro okolní prostor. Například zvukové kmity se odrážejí od vozovky a vracejí se směrem ke spodní části automobilu. Dodatečné vibrace podlahy vyvolávají také energie doprovázející výfuk spalin. To vše se dohromady spojuje do celkové kakofonie zvuků, kterou naše sluchové orgány vnímají jako hluk.

Tuhost systému a proč je potřeba

Jak již bylo zmíněno, vibrace významně přispívají k celkové struktuře hlukového působení. Je třeba brát v úvahu, že neustálý pohyb částic pevných těles nejen způsobuje zvukový doprovod, ale může také vést k významnějším výsledkům, pokud se v určité části prostoru shodne s jinými vlnami. Při harmonických kmitech určuje tuhost kmitajícího systému možnost rezonance v určitém frekvenčním rozsahu. Se zvýšením tuhosti klesá pravděpodobnost rezonance na vysokých frekvencích při stejné amplitudě vstupního působení. Kromě toho je pro rezonanci na nízkých frekvencích nutné zvýšení vstupního působení.

Okomenovat to lze následujícím příkladem. Člověk rozkýve strom o průměru 10 cm. Přitom snadno «najde» rezonanci, a dokonce ne jednu. Pokud bude rozkývávat strom o průměru 20 cm, bude ho «hledání» bodu shody kmitů stát více sil. A těchto sil už mu zcela nebude stačit při rozkývávání stromu o průměru 40 cm. Z toho je vidět, že při stejné amplitudě vstupního působení umožňuje zvýšení tuhosti systému snížit pravděpodobnost vstupu systému do rezonance. Ve vztahu k automobilu vysoká tuhost umožňuje «nevšímat si» malých hodnot strukturálního a vzdušného hluku, protože nebudou dostačující k vyvolání tohoto jevu v různých částech karoserie.

Za účelem zvýšení tuhosti karoserie a prvků obložení vozidla nabízí internetový obchod DD Tuning různé těsnicí a vibroabsorpční materiály. Kromě toho jsou v sortimentu i tradiční a inovativní prostředky ochrany proti hluku, stejně jako tepelněizolační produkty.