Магистранты горного института направления «Техносферная безопасность» Даниил Клейков и Вячеслав Сытников защитили ВКР в формате «Стартап как диплом». Под руководством доцента кафедры аэрологии, охраны труда и природы Аллы Игнатовой они спроектировали инновационные противошумные наушники с активной системой шумоподавления и функцией сохранения речи для работников промышленных предприятий.
Производственный шум – один из самых распространённых вредных факторов на заводах и шахтах. Его уровень может достигать 95–110 дБА при норме 80 дБА, а длительное воздействие ведёт к профессиональной нейросенсорной тугоухости, снижению концентрации, повышению утомляемости и росту производственного травматизма.
Существующие средства защиты – обычные наушники или беруши – создают другую проблему: чем лучше они изолируют шум, тем хуже человек слышит речь коллег и предупредительные сигналы.
Основной задачей работы студентов стало создание средства, которое одновременно снижает воздействие шума и сохраняет возможность безопасной коммуникации.
Наушники, которые разработали Вячеслав и Даниил, работают по двум принципам одновременно. Пассивная защита обеспечивается за счёт акустических материалов корпуса, которые поглощают высокочастотные шумы. Однако этого недостаточно – самый опасный производственный шум - гул моторов, компрессоров, вентиляции – имеет низкие и средние частоты. Для их подавления в наушники встроена система активного шумоподавления Active Noise Cancellation. Внешние микрофоны улавливают окружающий шум, встроенный электронный модуль обрабатывает сигнал и генерирует звуковую волну в противофазе, которая «гасит» внешний шум.
Но главная инновация – наушники не глушат всё подряд. Система избирательно усиливает частоты человеческой речи и предупредительных сигналов (300–3000 Гц). Человек слышит коллегу или приближающуюся технику, но при этом не страдает от общего гула цеха.
Мы используем принцип деструктивной интерференции: внешние микрофоны улавливают гул комбайна или вентилятора, а встроенный процессор генерирует звуковую волну в противофазе. Шум низких и средних частот гасится электроникой, а высокие частоты отсекаются пассивными демпферами, — пояснили принцип действия студенты.
Авторы также проанализировали рынок средств индивидуальной защиты и выяснили, что большинство существующих решений предлагают либо только пассивную защиту без возможности общения, либо активное шумоподавление, но в бытовом исполнении, не рассчитанном на пыль, вибрации и длительную смену. Некоторые модели позволяют общаться, но не обеспечивают должного уровня изоляции.
Разработка выпускников объединяет все необходимые функции. Корпус разработан с учётом суровых условий: наушники имеют защиту от пыли и влаги, небольшой вес (до 250 г), а время работы от аккумулятора составляет до 10 часов. При этом предлагается использовать материалы российского производства, что делает проект перспективным для импортозамещения.
Сейчас средство защиты находится на стадии проектирования. В планах – изготовление опытного образца, проведение лабораторных и эксплуатационных испытаний, сертификация в соответствии с техническим регламентом. После этого можно будет запускать серийное производство и внедрять наушники на предприятия Кузбасса.