Статья по Сирене С-40 и ее акустике в целом



Наше предприятие выпускает сирены С-40, С-28 и С-45. Далеко не проблема найти на просторах интернета характеристики данных сирен. Но, к сожалению в основном это однотипная информация, прочитав которую на одном сайте вы прочитаете ее и на другом.  Целью данной статьи является дать наиболее полную информацию об электросиренах. Поскольку более продаваемым звуковым оповещателем гражданской обороны является С-40, то в основном речь пойдет о ней.

 

Итак, начнем.

Сиреной С-40 называется устройство, предназначенное для подачи специальных звуковых сигналов (завывания, которые ассоциируются у людей с опасностью).

  1. Расшифровка названия.

“С”- сирена.

«28», «40», «45»- это диаметр рабочего колеса электросирены в сантиметрах.

“Н” – в названии С-28Н обозначает, что сирена предназначена  для наружного применения, т.е. ее можно устанавливать на улице, не сооружая для нее специального козырька. Сирена С-40, и С-45 изначально предназначена для наружного применения.

Исходя из названия «С-40» где «С» -это сокращение от слова СИРЕНА, «40» – Диаметр рабочего колеса (ротора) в сантиметрах. Т.е. появляется уточнение, что это устройство в котором есть РОТОР диаметром 40 см или 400 мм не больше и не меньше.

Если, к примеру, диаметр будет 28 см, сирена должна называться С-28, если 45, то С-45 и так далее.

 

1.ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

 

1.1 Основные технические характеристики сирен приведены в таблице 1.

Таблица 1

№ п/п  Основные характеристики  Значение для
С-45 С-40 С-28 (Н)
1 Уровень звукового давления на расстоянии одного метра от наружной поверхности статора, дБ Не менее 125 Не менее 120 Не менее 110
2 Уровень звукового давления на расстоянии 1м от оси сирены в средней плоскости ротора, дБ 128 +/- 2 125 +/- 2 116 +/- 2
3 Расчетный уровень звуковой мощности сирены,
как точечного источника, дБ
139 136 127
4 Звуковая мощность сирены
как точечного источника звука, Вт
74 37 5
5 Расстояние хорошей слышимости сирены
(более 70 дБ), м
650 500 200
6 Частота звуковых колебаний, Гц 570 430 470
7 Двигатель, наименование АИР 100S2 АИР 80В2 АИР 71А2
8 Мощность двигателя 4 кВт 2,2 кВт 0,75 кВт
9 Номинальная частота вращения, об/мин 2870 2840 2820
10 Габаритные размеры, мм, не более
высота 650 510 400 (470)
ширина 720 680 325-(450)
длина 720 680 325-(450)
11 Масса, кг, не более 60 46 18-20

 

1.2 Состав изделий.

Сирена  С-40 состоит из следующих составных частей

s-40-vid_belyj

1.3 Устройство и работа.

Сирена представляет собой электромеханическое изделие с дистанционным включением. К статору  крепится двигатель, на вал которого насажен ротор.  С другой стороны к двигателю крепится подставка. Для защиты от атмосферных осадков служит  верхняя крышка. Сетка  предохраняют внутреннюю часть сирены от попадания птиц, мусора и др. посторонних предметов, а также необходима в целях безопасности персонала.

1.4  Принцип работы сирены основан на периодическом пропускании потока воздуха, создаваемого лопатками ротора, через окна статора. При этом возникают звуковые волны с частотой f, которая определяется по следующей формуле:  f=N*n / 60, где n – число оборотов двигателя вмин; N – количество окон в роторе (статоре). Мощность излучаемой звуковой волны в основном зависит от энергии выпускаемого через окна воздушного потока, т.е. от произведения массы воздуха (объем на плотность) на его скорость. Мощность звука также зависит от качества прерывания, но в гораздо меньшей степени. (более подробно см вопрос-ответ)

1.5. Комплект поставки

1.5.1. В комплект поставки входят:

  • сирена;
  • крышка (крышка поставляется отдельно с целью уменьшения транспортного габарита);
  • паспорт;
  • 1.5.2. По согласованию с Заказчиком может поставляться подставка для сирены, которая в перевернутом состоянии выполняет функцию тары.

    1.6. Указания по эксплуатации

             Эксплуатационные ограничения

    1.6.1. Сирена должна устанавливаться в местах, недоступных для посторонних лиц.

    1.6.2. Нежелательная установка сирены в местах большого скопления птиц, вблизи больниц, детских дошкольных учреждений.

    1.6.3. Сирену необходимо устанавливать на жестком специальном основании с уклоном не более 3 %.

    1.6.4. Сирену следует устанавливать на каркасную подставку высотой не менее 0,5 м на открытых местах (на расстоянии не менее 5 м от ближайшей стены) или на возвышениях над уровнем кровли (высота 2 – 2,5 м). Устанавливать сирену непосредственно на кровлю нельзя!

    1.6.5. Сирена является устройством периодического действия. Для того чтобы получить характерные завывания, нужно периодически включать или выключать. Но при этом режим работы двигателя S1.

     

     


    Сирена С-40 Вопрос-Ответ

     

    Вопрос: Какие «подводные камни» встречаются при выборе сирены и сравнении технических характеристик

    Ответ: Наиболее распространены такие виды обмана.

     

    1. +/- вместо «не менее»

    Основная измеряемая характеристика сирены это уровень звукового давления который для С-40 должен быть не менее 120Дбл или 1 Вт/м2 измеряемый шумомером на расстоянии 1м (1000мм) от внешнего контура механизма (согласно правил измерения шума). Эту фразу для понимания лучше разобрать по словам. «не менее» – это означает, что шумомер должен показывать как минимум 123Дбн в среднем, т.к. погрешность измерения может быть до +/- 2Дбн или 123-2=121Дбн,  ну и 1Дбл для перекрытия нормы. Т.е. мо, что та же сирена вдвое мощнее (3дб=2раза) или  не стоит забывать, что чем ближе уровень звукового давления к порогу измерения, тем шумомер больше врет.

     

    2. «От оси» вместо «На расстоянии 1м от внешнего контура механизма»

    По правилам измерения шумовых характеристик любых механизмов нужно мерять от внешнего контура. Поскольку понятие «от оси» на расстоянии 1м не может быть правильным, если учесть что математически ось имеет бесконечную величину, а габариты изделия могут быть больше радиуса 1м. Но плевать на логику и нормы, если замена одной фразы на другую дает существенно увеличение характеристики. Чтобы понять это и не замучится с логарифмами, воспользуемся интернет калькулятором зависимости интенсивности звука от мощности источника и расстояния до него.

    Подставим для С-40 мощность источника 37Вт, расстояние 1,22м получим интенсивность примерно 2Вт/м.кв или 123Дб. Для 1 метра получается округленно 3Вт/м.кв или 125Дб, т.е. в 1,5 раза мощнее.

    Кроме того, не следует забывать, что чем ближе мы подносим шумомер к сирене, тем больше он врет, т.к. в общем шумомер измеряет давление воздуха и получается, что на расстоянии меньше метра к давлению звуковой волны добавляется прямое давление воздуха, которое сирена выдает как вентилятор

    Но то, что правильно для измерения, к сожалению совсем не подходит для сравнения. Так как в выигрыше получается меньший габарит. Поэтому для сравнения сирен разных габаритов параметр «от оси» присутствует в сравнительной таблице.

     

    3. Честность предоставленных данных.

    Зачастую, когда смотришь на характеристики сирены и ее внешний вид бросаются в глаза разная ложь. Например, на картинке сирена с двумя роторами диаметрами около 20 см и называют ее С-40 т.е. говорят, что ротор 40см, но это же не так!! Поверх этого добавляются +/- вместо «не менее», «от оси»… Соответственно, если Вам сходу врут 3 раза доверия в остальном просто не может быть.

    Или еще пример: есть импортная сирена, которая «выдает» умопомрачительную характеристику в 140дБ. Понятно, что это с «+/-» и «от оси». НЕ совсем понятно, чем они там меряли, т.к. найти шумомер с диапазоном выше 130дб очень сложно, а если не найдешь, то и проверить не сможешь. При этом, даже если убрать 3Дб на +/- и 2 на «от оси» получится 135дБ, а это как ни крути больше 125дБ. Чудесно! Но еще чудесней получается 145дБ если поставить два ротора, т.е. на 5дБ больше, если забыть школьный курс физики и понимание, что «два одинаковых когерентных источника звука могут дать приращение интенсивности в 2раза т.е. 3дБ» 3дБ это теоретический максимум, но мы видим 5дБ!! Что это, если не ложь?

     

    4. Как, что и чем измеряется интенсивность звука

    Этот вопрос заслуживает написания отдельной статьи, чтобы понять это, достаточно открыть какой-нибудь стандарт по измерению шума и увидеть, что там есть десяток измеряемых показателей и к какому показателю относится цифра в характеристике сирены разобраться не просто, соответственно каждый производитель будет писать ту цифру, которую ему хочется.

     

     


    Сравнение сирены С-40 советского производства
    и сирены С-40 производства ГК «СКЗ».

     

    По основной тех характеристике – уровню звукового давления сирены абсолютно идентичны, потому как при разработке мы брали за основу советскую.

    Из этого положения следует, что если у Вас стоит старая советская сирена С-40 и она нормально работает менять ее не нужно, т.е. морально она не устарела, но вот физически …. Подшипники, лакокрасочное покрытие, состояние сеток – с момента распада СССР прошло уже 30 лет. И… конечно восстановить можно все, но с учетом фактических трудозатрат стоимость комплекса работ может быть выше, чем стоимость новой с установкой. Тем более что мы внесли ряд усовершенствований таких как съемная крышка, квадратная форма подставки и части корпуса, призванных облегчить и удешевить установку новой сирены.

    При чистом сравнении варианта покупки Советской сирены С-40 и нашей экономически это будет иметь смысл только в том случае, если советская будет дешевле более чем в 3 раза. И вот почему.

    1. Стоимость перевозки в 4-5 раз выше, поскольку крышки у советской трудносъемные, и нужно перевозить в сборе, а это увеличение объема в 3-4 раза, плюс изготовление ящика или как минимум ремонт старого советского.
    2. При перевозке сирены в сборе велика вероятность погнуть крышки.
    3. Лакокрасочное покрытие – 30-40 лет – это тот возраст, на который никакая гарантия не распространяется и просто сверху подкрасить не выйдет. Нужно разбирать, пескоструить, красить, собирать.
    4. Проблемы старого электродвигателя: Подшипники двигателя – в 90% случаев их нужно менять Состояние электроизоляции, контактов, гермовводов.

    Вопрос: Как рассчитать на каком расстоянии будет слышно сирену

    Ответ: Нужно воспользоваться интернет калькулятором зависимости интенсивности звука от мощности источника и расстояния до него.

    Хорошей слышимостью можно считать интенсивность звука в 70дБ.

     Помимо этого на слышимость сирены влияют такие параметры:

    1) коэффициент поглощения звуковой волны в свободной воздушной среде – при низких частотах пренебрежимо мал и его можно не учитывать при практических расчетах в свободной воздушной среде. (при наших частотах 426 Гц для С-40 и 473 для С-28 это 2,3 и 28*10-6, что дает уменьшение силы звука в 2 раза на расстоянии примерно 200 км)

    2) параметр рассеяние звука, которое возникает в результате взаимодействия звуковой волны со встречающимися на ее пути многочисленными препятствиями (встречные потоки воздуха, завихрения, ветер). В результате столкновения с этими препятствиями звуковая волна как бы “рассыпается” на множество волн, которые распространяются во всевозможных направлениях. Этот параметр мы примем равным снижению громкости 10 Дб на 1 км. Реально он может быть, как и меньше (хорошая безветренная погода, малые восходящие потоки воздуха и т.д.) так и больше – плотность застройки, ветер, дождь…)

     

    Вопрос: Почему нельзя ставить сирену непосредственно на кровлю

    Ответ:

    1-я причина – это снег. От засыпания снегом низа сирены верхняя крышка не может уберечь, т.к. присутствует ветер. Снег это вода, а ее присутствие внутри двигателя да еще с циклами замерзания/оттаивания  приводит к поломке последнего.

    2-я причина  – это пыль и мусор, который поднимает крыльчатка двигателя, да и сама сирена с поверхности

     

    Вопрос: Может ли сирена работать длительное время т.е. в режиме S1

    Ответ: наши сирены могут, т.к.  в них помимо того, что мы сохранили стандартный обдув  двигателя,  присутствует подхват воздуха ротором.

     Это утверждение не распространяется на советские и сирены многих других производителей поскольку у них просто отсутствует крыльчатка обдува двигателя. (смотрите внимательно на фото изделия – отсутствие задней крышки двигателя с крыльчаткой сразу бросается в глаза)

     

    Вопрос: У нас сеть 220 В. Нужно поставить сирену С-40.

    Ответ: Существуют два варианта, примерно равные по цене.

    1-й вариант – заказать более дорогую сирену С-40 в исполнении на 220В.  Из-за большого пускового тока 75А этот вариант подходит для тех потребителей у кого разрешенная входная мощность  больше 17кВт (входной автомат на ток более 75А) 

    2-й вариант – дополнительно к стандартной сирене на 380В приобрести частотный преобразователь на 2,2 кВт с функцией 200-380В. Этот вариант подходит практически всем потребителям, поскольку исключаются высокие пусковые токи, а номинальный ток (14А) допустим для стандартного потребителя.

    К преимуществам 1-го варианта стоит отнести большую надежность и чуть меньшую стоимость

    Минусы сирены на 220В – это то, что не всем она подходит, и большие сроки поставки из-за того что такие сирены заказывают довольно редко.

    К преимуществам 2-го стоит отнести малые токи, определенные защиты, возможность задания алгоритма… и весь тот функционал, который предоставляет частотный привод.

    Минусы дополнительной покупки  частотного привода – немного большая стоимость, большая сложность наладки, меньшая надежность системы.

     

    Вопрос: В каких случаях ставится сирена С-45.

    Ответ: Сирена С-45 может ставится повсеместно вместо сирены С-40.

    Есть определенный практический смысл в том, чтобы менять сирены С-40 на С-45, который проистекает из того, что современные стеклопакеты в домах имеют лучшие звуковые характеристики по сравнению с характеристиками расчетных деревянных советских окон. Соответственно, для того чтобы современный человек находясь в помещении наверняка услышал сирены необходимо увеличить звуковую мощность сирены.

    На практике повсеместной замены сирен С-40 на C-45 не происходит, поскольку это, во-первых, достаточно молодой продукт выпуск начат только 2021 году, во-вторых законодательно данный переход не подкреплен, а без соответствующих документов государственный балансодержатель не рискует заменять одно название на другое.

    Соответственно сирену С-45 обычно приобретают частные компании, для которых действительно важны лучшие характеристики сирены и имеются географические предпосылки (ровная местность море, степь) использовать в полной мере большую мощность.