Научно-производственная фирма "ИМКАС"

Методика тестирования ПСУЗВ

При разработке ПСУЗВ был проведен анализ методик и аппаратного обеспечения, используемых ведущими зарубежными компаниями в области разработки глушителей, на основе которых и проводяться испытания продукции собственного производства (используется шумомер «Bruel & Kjaer» типа 2235 с микрофоном типа 4176).

Добросовестные производители проводят обязательные испытания созданных глушителей с целью определения их характеристик – в первую очередь, эффективности снижения уровня звука выстрела. При испытаниях глушителей разных конструкций следуют правилу: используется одно оружие, один тип патрона, одинаковые условия внешней среды, одинаковая методика оценки результатов, одинаковая измерительная аппаратура, расположенная идентично.

Каждый глушитель может отличаться по эффективности в зависимости от конструкции, срока его эксплуатации, технического состояния, допусков (точности изготовления).

Основная характеристика глушителя – величина снижения уровня звука выстрела. Прочность, масса, точность, габариты, вид присоединения, материально-техническое обеспечение поставщика не могут быть факторами, обеспечивающими выбор типа глушителя без учета этой основной характеристики.

При этом многие из производителей глушителей приводят тенденциозно поданые, или же заведомо неправдивые данные. Это становится возможным за счет искажения методики измерений и условий испытаний, путем использования боеприпасов различного типа, изменения дальности расположения микрофона или его типа, добавления в глушитель специальных жидкостей и т.п. Поэтому на сегодняшний день наиболее достоверными можно считать сравнительные тесты проводимые независимыми организаторами (например www.silencerresearch.com), или публично проводимые мероприятия под эгидой авторитетных производителей.

Основной документ, используемый зарубежными компаниями при испытаниях глушителей на эффективность снижения уровня звука выстрела – MIL-STD-1474D (скачать), стандарт Армии США «Предельно допустимые уровни шума для материально-технического обеспечения Армии» (В зависимости от года использования он имеет индексы «В», «С» или «Д»).

Он был разработан для оценки риска нарушения слуха на корабле, в самолете и в условиях местного шума и не предназначается для определения эффективности снижения уровня звука выстрела из стрелкового оружия и оценки его восприятия стрелком или наблюдателем. Далее приведен ряд обстоятельств, из-за которых этот стандарт трудно использовать для определения слухового восприятия звука выстрела из стрелкового оружия, однако де-факто MIL-STD-1474D остается эффективным инструментом для обобщенного сравнения показателей продукции различных производителей, особенно с учетом накопленной за последние годы статистики полученной с его использованием.

Армия США подготовила доклад, в котором представлены результаты исследования «Шум оружия, воспринимаемый человеческим ухом, проанализированный на модели АНААН», в котором изложены результаты попыток сравнить данные, получаемые в соответствии со стандартом MIL-STD-1474D с фактической потерей слуха, показывающие, что этот стандарт дает погрешность около 38%. При оценке А-взвешенных результатов измерения энергии звука показано, что значения погрешности составляют 25%.

В докладе сделан вывод, что «в случае импульсов очень высокого уровня и при излучении энергии широкополосного низкочастотного звука ошибки при оценке А-взвешенной энергии были весьма велики».

При использовании «А-взвешивания» реальная чувствительность уха не согласовывается во всем диапазоне звукового давления с полученными в результате измерений величинами. Наибольшее согласование реальной чувствительности уха с измеренными величинами находятся в диапазоне уровня звукового давления 40-50 дБ.

Звуковое давление при выстреле подавляется, в основном в диапазоне от 165 до 140 дБ и в связи с этим для сравнения необходимо выбирать кривую чувствительности уха примерно для уровня звукового давления в 120 фон. (Уровень звукового давления 120 дБ при 1000 Гц).

Кривая в 40 фон (А-взвешивание) не подходит для случая измерения импульсного звука высокого (120-165 дБ) уровня. Она пригодна для измерений уровней звука, например, в офисе.

Невзвешенные результаты измерений более близко аппроксимируют кривую эквивалентного уровня громкости
Рис. 1

Невзвешенные результаты измерений более близко аппроксимируют кривую эквивалентного уровня громкости (рис. 1, зеленая кривая), чем А-взвешенная кривая. Применение А-взвешивания в Армии США объясняется желанием спрогнозировать риск нарушения слуха в широком диапазоне окружающих звуков, (преимущественно, – не при выстреле), а также тем, что «А-взвешивание» определено в стандарте.

По стандарту Армии США, определяющему риск нарушения слуха, измеряется пиковый шум и не учитывается общая мощность (интегральная) звука, что очень важно при измерении воздействия звуковой энергии на организм человека.

При проведении измерений по MIL-STD-1474D измеритель устанавливается на максимально возможный уровень звука и учитывает только максимум единичной волны самой большой амплитуды независимо от уровней звукового излучения в других областях спектра. Ни уровень, ни продолжительность звуков другого диапазона не влияют на результаты измерений, чего не должно быть.

Однако при оценке восприятия выстрела необходимо учитывать не только уровень звукового давления, но и продолжительность действия звукового излучения. Например, импульс с уровнем звукового давления в 140 дБ продолжительностью 10 микросекунд будет эквивалентен импульсу с уровнем звукового давления 137 дБ в течение 20 микросекунд.

Зарубежные фирмы предлагают альтернативу – использование стандарта ISO 532-B (ISO Standard 532. Acoustics. Method for Calculating Loudness Level – «Акустика. Метод расчета уровня громкости звука»).

Таким образом, стандарт Армии США, который разработчики и изготовители за рубежом используют для научных исследований и маркетинговых целей не полностью подходит для оценки человеческого восприятия подавляемого звука выстрела, даже при условии его идеального применения.

По мнению некоторых специалистов устранение А-взвешивания и пикового детектирования напряжения и замена их более адекватной действительности кривой (С-взвешивание) и обеспечение более короткой постоянной времени улучшили бы оценку результатов испытаний, но лучшее решение – это создание стандарта, основанного на ISO 532-B и видоизмененного для учета комплексных характеристик импульсного звука при условии выбора идеальной постоянной времени.

Несмотря на изложенные соображения, стандарт Армии США продолжает широко использоваться компаниями-разработчиками глушителей всех стран мира. Информация об эффективности снижения уровня звука выстрела глушителями разработки различных фирм в настоящее время основывается на результатах, полученных в соответствии с MIL-STD-1474D при условии применения высокоточного, калиброванного и сертифицированного оборудования и невзвешенности результатов измерений.

Ниже, на конкретом примере изложены основные положения методики испытаний глушителя звука выстрела стрелкового оружия с целью определения его эффективности в соответствии с MIL-STD-1474D (SOF, 1996 #7).

Для проведения испытаний глушитель для стрелкового оружия калибра 5,56 мм был установлен на карабине М16 с длиной ствола 279 мм. Использовались патроны 5.56х45 типа М193.

Уровни шума измерялись импульсными прецизионными шумомерами типа 2209 фирмы «Bruel & Kjaer» с 1/4-дюймовым микрофоном типа 4136 той же фирмы.

Отличительной особенностью этого шумомера является широкий частотный и динамический диапазоны, возможность удерживания уровня сигнала, наличие корректирующих схем А, В, С, Д и Линейный. Он имеет инерционность в 20 микросекунд, что позволяет точно регистрировать очень кратковременные звуковые импульсы, в том числе – от выстрелов стрелкового оружия.

Микрофон для регистрации давления был ориентирован под углом 90 градусов относительно траектории полета пули таким образом, что плоскость диафрагмы пересекалась с глушителем (или стволом). (Свободный микрофон типа 4135 фирмы «B & K» ориентирован под углом 0 к источнику звука, то есть – прямо на глушитель или дульный срез).

Фоновый микрофон 2530-1133 фирмы «Ларсон и Дэйвис» ориентирован под углом 80 градусов к источнику звука.

Ось ствола оружия располагалась на высоте 1,6 м относительно уровня земли.

Датчик был тарирован непосредственно перед и после испытаний калибратором 4230 фирмы «B & K».

Эти процедуры в целом соответствовали методике NATO [AC/243(Panel 8/RSG.6)D/9] и методике, предусмотренной в стандарте MIL-STD-1474С.

При этих испытаниях микрофон размещался справа от стрелка, так как некоторые конструкции глушителей увеличивают обратную волну давления пороховых газов, при этом уровень звука, распространяющегося от экстракционного окна может превышать звук ударной волны, и может быть на 7,0 дБ выше при измерениях со стороны экстракционного окна.

Таким образом, расположение микрофона с правой стороны создает наихудшие условия для измерения, а левое расположение – наиболее благоприятные условия.

Для определения среднего уровня звукового давления выполнялось не менее 10 выстрелов.

Компания «Robert Silvers Precision» при испытаниях также оценивает технические характеристики глушителей в соответствии с MIL-STD-1474D.

При этом также используется импульсный высокоточный шумомер 2209 фирмы «B & K» и микрофон 40 ВР для измерения давления (эквивалентен модели 4136 фирмы «B & K»), устанавливаемый слева на расстоянии 1 м на уровне ствола и на высоте 1,6 метра относительно уровня земли.

Калибровка всей системы на каждом этапе испытаний проводилась с помощью поршневого акустического резонатора для проверки микрофонов модели 4220 фирмы «B & K».

Анализ звука был линейным с тем, чтобы обеспечить большую корреляцию уровня звука с ее восприятием органом слуха человека. При испытаниях выполнялось 10 одиночных выстрелов. Снижение уровня звука выстрела определялось как разница между уровнем звукового давления в дБ первого выстрела (без глушителя) и средним показателем в дБ оставшихся девяти выстрелов (с глушителем).

При обработке полученных результатов руководствовались следующими соображениями: термин «невзвешенный» хотя и не означает «несовершенный» имеет больше смысла для измерения человеческого восприятия шума выстрела, тогда как А-взвешивание было создано, чтобы привести слух человека к уровню восприятия в 40 дБ, а не 120-140, в котором мы заинтересованы.

В процессе испытаний было показано, что уровень звукового давления в дБ для одной и той же конструкции глушителя в зависимости от условий испытаний может колебаться в пределах 0,1-0,5 дБ, и если эффективность подавления звука выстрела для двух конструкций глушителей отличается на величину не более 2 дБ, то это различие при выборе типа глушителя может не приниматься во внимание.

Рекомендуемые источники информации в интернете приведены тут.