Приложение N 2. Методика расчета зон звукопокрытия от громкоговорящих технических средств оповещения, входящих в состав резерва

Приложение N 2
к Рекомендациям МЧС России
от 24 ноября 2015 г. N 2-4-87-43-33/11

Методика
расчета зон звукопокрытия от громкоговорящих технических средств оповещения, входящих в состав резерва

Расчет зон звукопокрытия от громкоговорящих технических средств оповещения в общем виде не зависит от модели (производителя) применяемого оборудования, схемы включения и способов управления. Воспроизведение речевых сообщений оповещения и звука имитированной сирены производится, как правило, при помощи звукоизлучающих устройств - рупорных громкоговорителей различной мощности.

Основными параметрами, характеризующими работу рупорного громкоговорителя при воспроизведении сигналов оповещения, являются Р-подводимая мощность (Ватт) и SPL-чувствительность (Дб).

Чувствительность нужно измерять во всем эффективно воспроизводимом диапазоне частот (300-3400 Гц).

Разборчивость слов при передаче речевых сообщений должна быть не менее 93%.

Данные параметры должны указываться в технической документации на конкретные модели усилительных блоков и подключенных к нему громкоговорителей.

Типовые модели рупорных громкоговорителей отечественных и зарубежных производителей, применяемые в составе громкоговорящих технических средств оповещения, характеризуются диаграммой.

I. Исходные данные для расчета

1. Мощность, чувствительность в эффективно воспроизводимом диапазоне частот и разборчивость слов рупорных громкоговорителей - должны определяться в технической документации на рупорный громкоговоритель.

2. Высота подвеса громкоговорителей: от 4-8 до 80 и более метров, в зависимости от размеров озвучиваемой площади и параметров излучателей. Чем большую площадь необходимо озвучивать, тем выше надо вешать громкоговорители.

3. Диаграмма излучения: узконаправленная. Угол излучения в горизонтальной и вертикальной плоскостях принимается 60 градусов (от 110 градусов - на нижних частотах до 30 градусов на верхних):

4. Уровень фоновых шумов: средний уличный шум для городской застройки - 70 дБ, для сельской местности - 55 дБ.

5. Среда распространения звука: однородная без учета турбулентности, но с учетом поправки на плохую погоду (сильный ветер с дождем и снегом).

6. Характеристика направленности звука рупорных громкоговорителей - эллипсоид вращения, наземная зона озвучивания - эллипс с эксцентриситетом 0,57.

При определении на открытых участках местности уровня звука, поступающего от оконечного устройства коллективного оповещения, учитываются:

- падение уровня звука при распространении звуковых волн в атмосфере;

- различные степени рассеяния звуковых волн на локальных участках с разными значениями влажности атмосферного воздуха;

- отражение звуковых волн от поверхностей зданий, сооружений, рельефа местности;

- различные степени поглощения звуковых волн отражаемыми поверхностями.

В соответствии с нормами:

- СП З.13130.2009 Система оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре. Требования пожарной безопасности;

- СП 133.13330.2012 Сети проводного радиовещания и оповещения в зданиях и сооружениях. Нормы проектирования;

- ГОСТ Р 55199-2012 Гражданская оборона. Оценка эффективности топологии оконечных устройств оповещения населения. Общие требования к проектированию,

уровень звука во всех точках зоны адекватной идентификации речевого сигнала оповещения должен превышать уровень шумов на 15 дБ, что составит суммарный уровень звукового давления в расчетной точке:

- для городской застройки - 70 + 15 = 85 дБ;

- для сельской местности - 55 + 15 = 70 дБ.

В соответствии с нормами, в любой точке зоны оповещения уровень звука, поступающего от всех оконечных устройств звукового и речевого оповещения не должен превышать 115 дБ.

Пребывание людей в зоне с давлением свыше 115 дБ - опасно (СН 2.2.4/2.1.8.562-96 "Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки"). Соответственно должны быть приняты меры по исключению возможности нахождения людей в этих зонах (регулируется высотой подвеса).

II. Расчет дальности зоны речевого оповещения от громкоговорящих технических средств оповещения

А) В пределах городской застройки

Требуемый уровень звукового давления составляет:

Городская застройка: .

где - звуковое давление, принятое за нулевой уровень (порог слышимости человеческого уха), равное 2 х 10^(-5) (Па). Отсюда:

;

;

.

Рупорные громкоговорители развивают при подведенной мощности 1 Вт на частоте 1 кГц на расстоянии 1 м от раскрыва рупора звуковое давление, соответствующее величине параметра SPL, что составляет:

Чувствительность .

Для примера приведены расчеты для широко распространенных рупорных всепогодных громкоговорителей:

Громкоговоритель мощностью 25 Вт создает звуковое поле с уровнем звукового давления:

,

где - номинальная мощность громкоговорителя, равная 25 Вт;

.

Громкоговоритель мощностью 50 Вт создает звуковое поле с уровнем звукового давления:

;

.

Громкоговоритель мощностью 100 Вт создает звуковое поле с уровнем звукового давления

;

.

При учете однородности среды распространения звука и равномерном затухании максимально удаленная точка с требуемым уровнем звукового давления 0,3556 окажется на расстоянии:

а) Для рупорного громкоговорителя мощностью 25 Вт:

22,4 / 0,3556 = 63 м (ось "а" эллипса)

Ось "b" эллипса равна b = а * корень (1 - 0,57 * 0,57) = 52 м

Площадь озвучиваемой зоны определяется из формулы:

S = 3,14 x 63 x 52= 10287 .

б) Для рупорного громкоговорителя мощностью 50 Вт:

40 / 0,3556 = 112 м (ось "а" эллипса)

Ось "b" эллипса равна b = а * корень (1 - 0,57 * 0,57) = 92 м

Площадь озвучиваемой зоны определяется из формулы:

S = 3,14 x 112 x 92 = 32355 .

в) Для рупорного громкоговорителя мощностью 100 Вт:

56 / 0,3556 = 157 м (ось "а" эллипса)

Ось "b" эллипса равна b = а * корень (1 - 0,57 * 0,57) = 129 м

Площадь озвучиваемой зоны определяется из формулы:

S = 3,14 x 157 х 129 = 63594 .

Б) Для сельской местности

Требуемый уровень звукового давления составляет:

Сельская местность: , где

;

;

;

.

Громкоговоритель HS-30 мощностью 25 Вт создает звуковое поле с уровнем звукового давления:

;

.

Громкоговоритель HS-50 мощностью 50 Вт создает звуковое поле с уровнем звукового давления:

;

.

Громкоговоритель НЗ-10Т мощностью 100 Вт создает звуковое поле с уровнем звукового давления:

;

.

При учете однородности среды распространения звука и равномерном затухании максимально удаленная точка с требуемым уровнем звукового давления 0,063 окажется на расстоянии:

а) Для рупорного громкоговорителя мощностью 30 Вт (25 Вт):

Ось "а" эллипса = 356 м;

Ось "b" эллипса = 292 м.

Площадь озвучиваемой зоны составит:

S = 326409 .

б) Для рупорного громкоговорителя мощностью 50 Вт:

Ось "а" эллипса = 635 м;

Ось "b" эллипса = 521 м.

Площадь озвучиваемой зоны составит:

S = 1038822 .

Результаты расчета для вышеуказанных рупорных громкоговорителей при их размещении в пределах городской застройки и сельской местности (с учетом неравномерности застройки, в том числе растительных насаждений), а также возможного превышения среднего уровня шума (на 15 дБ) приведены в таблице 1.

Таблица 1

Тип местности	Средний и повышенный уровень шума, дБ	Зона охвата, м: (рупор 25 Вт)		Зона охвата, м: (рупор 50 Вт)		Зона охвата, м: (рупор 100 Вт)
		а (рис. 1)	b (рис. 1)	а (рис. 1)	b (рис. 1)	а (рис. 1)	b (рис. 1)
Городская застройка	70	63	52	112	92	157	129
Сельская местность	55	356	292	635	521	1000	822

В соответствии с проведенными расчетами в каждом направлении оповещения обеспечивается превышение уровня сигнала над общим фоном, а зоны действия громкоговорителей покрывают всю зону, подлежащую оповещению.

При расчетах необходимо руководствоваться приведенными выше формулами, подставив в них значения и SPL.

III. Расчет дальности зоны оповещения для излучателя типа АИ-300 с рупором

Излучатель мощностью 300 Вт и чувствительностью 109 дБ создает звуковое поле с уровнем звукового давления:

,

где - номинальная мощность громкоговорителя, равная 300 Вт;

.

В городской застройке при учете однородности среды распространения звука и равномерном затухании максимально удаленная точка с требуемым уровнем звукового давления 0,3556 окажется на расстоянии:

100 / 0,3556 = 281 м (ось "а" эллипса) (фактически измерено 330 м)

Ось "b" эллипса равна b = а * корень (1 - 0,57 * 0,57) = 230 м

Площадь озвучиваемой зоны определяется из формулы:

S = 3,14 x 281 x 230 = 202938 .

В сельской местности при учете однородности среды распространения звука и равномерном затухании максимально удаленная точка с требуемым уровнем звукового давления 0,035 0,063 окажется на расстоянии:

100 / 0,063 = 1587 м (ось "а" эллипса) (фактически измерено 900 м)

Ось "b" эллипса равна b = а * корень (1 - 0,57 * 0,57) = 1301 м

Площадь озвучиваемой зоны определяется из формулы:

S = 3,14 х 1587 х 1301 = 6483117 .

Таблица 2

Расчеты для других вариантов излучателей типа АИ-300

Кол-во излучателей в блоке	Наличие рупора	Чувствительность, дБ	Мощность, Вт	Давление		Ось "а" эллипса
						В городской застройке		В сельской местности
				дБ		Расчетная, м	Фактическая, м	Расчетная, м	Фактическая, м
1	да	109	300	134	100	281	330	1587	900
2		111	600	139	178	500	510	2825	1320
4		113	1200	144	317	891	800	5031	1900
6		114	1800	147	448	1260	990	7111	2210
8		115	2400	149	564	1586	1100	8952	2400
1	нет	108	300	133	89	250	290	1412	810
2		110	600	138	159	447	400	2524	1050
4		112	1200	143	283	796	550	4492	1350
6		113	1800	146	399	1122	700	6333	1680
8		114	2400	148	502	1417	830	7968	1900

На расстояниях более 500 метров необходимо учитывать потери на трение частиц воздуха и т.д.