浅析室内靶场的吸音设计

引言

随着警务人员训练考核标准的提高,实弹射击已成为训练常态,无论是普通民警开展的精度类射击训练,还是特战队员的战术类射击训练,室内靶场现已成为各警种人员训练考核的主要场所。为了给参训人员提供安全舒适的训练环境,靶场吸音已成为仅次于靶场安全的重要建设指标。

根据我国的噪声职业卫生标准,职业接触8h的工作场所,噪声允许标准不得超过85dB,否则有可能对听力造成损害。靶场属于特殊工作场所,为保证训练人员的身心健康,同时降低噪声污染,靶场建设单位应确保室内噪声强度控制在可接受范围。目前虽没有行业标准,但结合以往建设经验,一般不应超过75dB。

1噪声来源

室内靶场噪声来源主要有三个方面,一是枪械击发子弹产生的枪口激波:二是子弹飞行和撞击受弹墙体产生的扰动:三是风机噪声和进/排风管内气流运动产生的风噪。噪声强度与枪械种类、数量、受弹墙体材料、风机设计选型有关。

2噪声削减

为把噪声降低到射击人员可接受的程度(通常为75dB以下),靶场必须进行吸音处理。削减室内靶场的噪声并非是要消除枪械击发时的火药爆炸声,而是要及时消减其发射后产生的各类回声、颤动回声、风机运行噪声及风管的共振噪声。回声的及时削减主要依靠对地面、墙壁和吊顶使用有效的吸音物质进行处理,降低噪声的反射强度,并尽可能避免单向传播,当前最经济适用的方法就是在靶场装修设计上做文章:而风机的降噪一般是通过风机的选型、减震安装以及风道的走向设计来实现。

2.1吸音构件的选择与设计

根据靶场枪声频带宽、噪声大、非连续、发生点不固定的特征,结合施工特点分别在左右墙面、顶面、地面以及受弹面设计并安装不同的吸音构件以达到吸音效果。一般室内靶场结构图如图1所示。

2.1.1墙面吸音构件

在距墙体表面30~50mm处钉制轻钢龙骨框架,各钉制点背衬30~50mm高的圆形木块,之所以在墙面和龙骨间预留一定距离的空气层,就是要避免墙体和龙骨直接接触后形成"声桥",降低吸音效果。龙骨与支撑地面、隔音板间加垫一层厚度3mm的隔音毡,间隙部分用隔音密封剂填充。龙骨中间满铺一层总厚度不小于75mm的吸音岩棉,隔音板表面贴敷的吸音材料可根据客户意见选择聚酯纤维吸音板、穿孔吸音板、布艺吸音板、木丝吸音板等其中的一种。推荐采用聚酯纤维吸音板,价格低且吸音效果好。这是靶场墙面的通常设计,但在实际施工时往往因个别靶场宽度尺寸受限,无足够空间预留空气吸音层,可不设置,但吸音岩棉总厚度应不小于90mm,相应龙骨也要选择大一号规格。墙面吸音结构安装示意图如图2所示。

2.1.2顶面吸音构件

在混凝土顶面满铺一层厚度10mm左右的减震垫,龙骨与顶部之间通过减震器连接,龙骨内满铺一层总厚度不小于75mm的吸音岩棉,下表面贴敷隔音板,最后在隔音板表面安装多孔矿棉板,也可根据客户选择安装聚酯纤维吸音板等其他吸音板材。部分对顶部吸音有更高要求的客户可选择大一号规格的龙骨,内部填充更厚的吸音岩棉,可达到更好的吸音效果。顶面吸音结构安装示意图如图3所示。

3-1—多孔矿棉板:3-2—隔音板;3-3一轻钢龙骨;

3-4一减震垫:3-5一吸音岩棉:3-6一减震器。

图3顶面吸音结构示意图

2.1.3地面吸音构件

地面吸音设计需兼顾射击安全,根据靶场的特点综合考虑地面跳弹和防护宜采用不小于25mm厚的防跳弹橡胶砖。混凝土地面找平后满铺一层厚度3mm的隔音毡,在隔音毡上安装木龙骨,木龙骨具有减震性好,不易产生塑性变形,使用年限久的特点。龙骨间距不要超过500mm,可保证铺出来的地面平整性好,龙骨之间填充一定厚度吸音岩棉后在上方平铺一层复合地板,最后再铺防跳弹橡胶砖。推荐采用规格较大的低密度橡胶砖,考虑到低温状况下橡胶的收缩特性,铺设时相互间要有一定的"紧度",避免留有较大的缝隙影响射击安全和吸音效果。地面吸音结构安装示意图如图4所示。

4-1一隔音毡;4-2一吸音岩棉;4-3一木龙骨;4-4一复合地板;

4-5一防跳弹橡胶砖。

图4地面吸音结构示意图

2.1.4受弹墙吸音构件

受弹墙设计同样兼顾到射击安全和吸音降噪两方面,目前应用较多的有吸附式受弹墙、百叶窗式受弹墙、橡胶颗粒收弹墙等,不论采用哪一种受弹墙,原理都是通过前端高密度软质材料来阻滞子弹的飞行,削减其速度,从而降低子弹最终与防弹钢板的碰撞能量。考虑到阻滞材料既是耗材又是隔绝碰撞噪声回传的吸音材料,通常采用25~50mm厚的高密度橡胶砖贴敷或悬挂5层以上单层厚度不小于6mm的橡胶帘,这种设计吸音效果较好,更换也方便。

2.1.5其他吸音构件

靶场内的模拟建筑物、靶棚、防弹压线等构件可直接粘贴吸音材料,以降低噪声的反射特征,也可采取在声源附近悬挂吸音片或靶场专用靶布(多孔特征)来增大吸音面积的方式进一步降低噪声。

2.2风机选型及安装

风机的选型除了与室内通风效率相关,还与安装形式有关,这在土建阶段基本已确定,施工时只要按照设计图纸选择屋顶安装、边墙安装或是吊装方式即可。无论采用哪种安装方式,设计时都应遵循以下几条原则:(1)风机日常接近最高效率点运行:(2)风道设计应尽可能短,路径应避免急转弯或小角度弯:(3)风管间连接采用软性接头,尽可能减少调节阀的设置:(4)进/排气管道上安装吸音器:(5)风机基座及风管吊挂应采用减震器或阻尼弹簧等隔振措施。

3设计效果验证

靶场吸音设计效果可通过理论计算的方法进行验证,通常采用计算混响时间T60及降噪量ALP(125Hz、250Hz、500Hz、1kHz、2kHz、4kHz六个倍频程的中心频率)来判断吸音设计效果,或通过实测混响时间T60并计算降噪量ALP来判断。

3.1设计混响时间计算

当设计的吸声材料平均吸声系数a<0.2时,混响时间计

算采用赛宾(sabine)公式:

式中,T60为衰减60dd所经历的时间,即混响时间:V为房间体积:A为房间总吸声量,A=ZsiaiBZAj,其中ai为每种材料的吸声系数,si为每种材料的表面积,Aj为室内难以确定表面积的物体单个吸声量。

当设计吸声材料平均吸声系数a>0.2时,混响时间计算采用伊林(Eyring)公式:

式中,T60为衰减60dd所经历的时间,即混响时间:V为房间体积:s为室内总表面积:a为室内表面平均吸声系数。

3.2降噪量计算

采用混响时间进行降噪量的简化计算:

式中,T1,T2为吸声处理前、后的室内混响时间,可使用计算值或实测值。

采用室内总吸声量进行降噪量的简化计算:

式中,A1,A2为吸声处理前、后的室内总吸声量。

4噪声检测

风机打开后保持正常运行,关闭靶场大门,设置声级计在峰值捕获模式下并放置在射手耳罩处。射击后读取锁定的峰值A0,然后保持声级计峰值捕获模式不变,分别置于相邻射手位(约2m)、控制台(约6m)、观摩厅(约8m)3处,多次测出各点的声压级A1,A2,A3并取平均值An,计算(A0-An)值与理论数据作比较,验证消音设计效果。结合以往建设经验,若相邻射手位不高于100dd、控制台处不高于60dd、观摩厅内不高于55dd即表明消音设计符合要求。

5结语

目前,国内外靶场采用"吸声降噪"方法进行噪声控制已非常普遍,一般能使噪声下降6~10dd就已经非常好了,但这仍不足以保护射手听力安全。靶场实际使用时仍需要辅以其他手段来降低噪声对训练人员的危害,防护耳罩就是一种有效工具,使用后实测声衰减量可达15~30dd,如果与耳塞配合使用,声衰减量能达到25~45dd。随着科技的进步,近几年市场上出现了一种主动式降噪耳机,专门用于强噪环境下的听力保护,正在射击训练中逐步普及。