Развитие и стандарты наушников для стрельбы

Порох, как и многие другие прекрасные вещи, был изобретён в Китае. И это, конечно, многое объясняет. Приложи к его изобретению руку японцы, всё было бы иначе — каждое зёрнышко пороха вручную бы полировалось рисовой бумагой, а сгорал бы он, оставляя после себя нежный запах сакуры. И делал бы это, разумеется, бесшумно.

Есть, однако, версия, что средневековые китайцы сделали задел на будущее, чтобы спустя тысячелетие продавать дешёвые активные наушники на АлиЭкспресс.

Как бы оно ни было, но сегодня мы немного поговорим о том, как защитить свой слух во время стрельб, как подобрать надёжные наушники, а также о некоторых других неочевидных вещах.

Немного истории

Идея защиты от громких звуков, мягко говоря, не нова. Гомер, например, рассказывает о том, как Одиссей залепил пчелиным воском уши своих спутников, чтобы уберечь их от пения сирен, и это, пожалуй, первый упомянутый случай изысканий такого рода — примерно 850 год до н. э.

Как обстояло дело с XV до ХХ век (отрезок времени, когда огнестрельное оружие пошло в массы), историки не слишком распространяются. В ХХ же веке немцы из Ohropax GmbH вовсю изготавливали и продавали восковые затычки для ушей (и, к слову сказать, продолжают это делать).

Несколько позже появились защитные средства советского учёного И. В. Петрянова-Соколова, По легенде, учёному пожаловался на постоянный шум двигателей пилот бомбардировщика, проводивший в воздухе много времени. Учёный, в свою очередь, соорудил из им же изобретённого  фильтровального материала ФП (фильтр Петрянова) пару вкладышей и опробовал их в цеху — результатом остался доволен.

Изобретение И. В. Петрянова-Соколова («беруши» — от «береги уши»)

Ещё позже появятся защитные средства из силикона, полиуретана и поливинил-хлорида. Они использовались там, где нужно было понизить уровень шума, — на производстве, на стройках, водителями крупной техники…

Но всё это были пассивные средства защиты. Они резали весь диапазон частот, до которых могли дотянуться. Если цель именно такова (например, поспать в самолёте или просто посидеть в тишине в шумном месте), то беруши разного вида — отличный и недорогой выбор.

А вот задачка с фильтрацией только ненужных звуков (таких, как выстрелы, например), куда сложнее.

Немного теории

Звук — это волна, как гласит курс школьной физики (той самой, которая никогда в жизни не пригодится, как и математика и русский язык). Природа волны такова, что для того, чтобы её погасить (в нашем случае — убрать ненужный шум), используется метод интерференции. 

Так, в 1933 году доктор философии и медицины Пол Люг подал заявку на патент на использование смещённых по фазе волн для подавления синусоидальных тонов в каналах и инвертирования полярности. Процесс включал в себя смещение фаз с источником звуковых колебаний (то есть вибрации частиц воздуха, параллельных направлению волны) таким образом, что их наложение осуществляется механическим образом.
 

График интерференции, когда при наложении двух волн одной частоты, но разных фаз (смещение по фазе равно π) они гасятся.

Патентом был выдан в 1936 году. Теоретически он был функциональным, однако оборудование для обнаружения, обработки и генерации звука отсутствовало. Банально не хватало технологий.

Как вы понимаете, просто стрелять из одного ружья для гашения звуков выстрела второго недостаточно. Нужна была электроника, которая в то время только-только покинула колыбель.

Опыты пятидесятых-шестидесятых годов не привели к какому-то результату, который можно было бы купить в соседнем магазине, надеть на уши и отправиться стрелять, не боясь при этом оглохнуть. Только в 1979 году компания Bose представила модель наушников с активным шумоподавлением. Что характерно, эти наушники предназначались для пассажиров авиалайнеров — низкий монотонный шум на протяжении многих часов полёта утомлял чисто физически.

На данный момент наушники с активным шумоподавлением предлагают регулировку уровня громкости, микрофоны и динамики для того, чтобы можно было слышать окружение, а зачастую и возможность подключить рацию, телефон или mp3-плеер.

Практически все защитные наушники, которые можно найти в магазинах, соответствуют одному из двух стандартов: европейскому SNR (Single Number Rating, одиночный параметр поглощения) или американскому NRR (Noise Reduction Rating, рейтинг шумоподавления). Оба стандарта описывают характеристики поглощения звука, но делают это по-разному. Таким образом, одни и те же наушники могут иметь в коэффициенте разные значения.

Маркировка средств активной защиты органов слуха в соответствии с принятыми стандартами.

В общем виде формула расчёта для стандарта SNR выглядит следующим образом: 

Уровень шума в наушниках = 82 (дБ) + коэфф. стандарта наушников (дБ)

То есть максимально допустимый уровень шума при использовании наушников, соответствующим 33 дБ, равен 115 дБ.

82 дБ приняты как максимальный уровень шума, условно безопасного.

Значения стандарта SNR, отмеченные как H, M и L, указывают поглощение шума в разных диапазонах:

H (высокий): между 2000 и 8000 Hz
М (средний): между 1000 и 2000 Hz
L (низкий): между 63 и 1000 Hz

Более того, британцы в лице своего Управления по охране труда (HSE) рекомендуют снижать указанный коэффициент на 4 дБ.

Что касается NRR, то Департамент труда США и 3М (торговая марка Peltor) предлагают для расчёта такую формулу:

Уровень шума в наушниках (дБ) = Уровень шума без наушников (дБ) - (NRR(дБ)-7)

У Администрации безопасности и гигиены США и 3М более жёсткий стандарт:

Уровень шума в наушниках (дБ) = Ур. без наушн. (дБ) - (NRR(дБ)-7) / 2 

Таким образом, коэффициент NRR, равный 33, превращается в численном представлении в 

(33-7)/2=13

Реальные цыфирки, с которыми мы и имеем дело, в таком случае выглядят так:

82+13=95 дБ

Видите, как всё просто?

Логарифмическая шкала децибел. 95 дБ воспринимаются как вдвое более громкий шум, чем 85 дБ.

Стандартов, разумеется, больше (есть российский, канадский, австралийский и так далее), но наиболее распространена техника, соответствующая SNR либо NRR, — по понятным причинам.

Немного практики.

Как все мы понимаем, теория от практики не отличается только в теории, а вот на практике… Синусоиды звуковых волн из графика выше, как правило, не строго симметричны. Благодаря этому, во-первых, мы слышим приглушённый звук выстрела в наушниках (что, в целом, разумно и правильно), а во-вторых, в выкрученных на полную мощность наушниках фонит сама система шумоподавления (что разумно, хотя и раздражает). 

Так ли это критично? Да нет, пожалуй. Попробуйте пройтись по травке с наушниками на полной громкости. Бррр…То, что шумоподавление гасит излишне громкие и неприятные звуки, не значит, что куда более тихие звуки, которые без наушников и не замечаешь, не смогут свести с ума, если выкрутить громкость на максимум. Просто не делайте так, и всё будет ОК.

А что необходимо знать при выборе активных защитных наушников для стрельбы?

Наушники бывают двух типов:  внутриканальные (активные беруши) и закрытого типа (полноценные наушники с чашечками).

 
Активные беруши Pro Ears Stealth 28 
 

Активные наушники Peltor Sport Tactical 300

Они отличаются весом, удобством ношения и применения.

В первую очередь, наушники должны сидеть удобно и плотно прилегать, иначе они просто не смогут выполнять свои функции. Таким образом, наушники с оголовьем должны быть регулируемыми и с мягкими амбушюрами.

Амбушюры, кстати, стоит подбирать из материалов, не похожих на резину, чтобы не скапливался пот и не было дискомфорта при ношении.

Учитывайте при подборе вес наушников — вам же их потом носить по нескольку часов.

Для стрелковых наушников важен профиль — огромные «лопухи» не очень удобны при стрельбе из ружья или карабина, но дают большую защиту, особенно в закрытых тирах.

Некоторые производители предлагают наушники с раздельной регулировкой громкости для каждого уха, это может быть удобно при ассиметрии слуха.

Для кого-то необходима возможность использования наушников вместе с тактическим шлемом, и это тоже следует учитывать при выборе.

Точно не будет лишней влаго- и ударозащищённость, например, по стандарту IP67. Неприятно попасть под дождь, а уж как неприятно после дождя остаться с нерабочими наушниками…

Как правило, у всех современных активных наушников есть функция автоотключения после четырёх часов работы. Это сохраняет запас батарейки, но временами может создавать неудобства. Наушники подешевле нужно заново включать, наушники подороже подают звуковой сигнал, после чего достаточно коснуться кнопки управления, чтобы продолжить работу.

Батарейка, к слову, может быть одна или две, они могут использоваться отдельно для каждого уха либо совместно. Отсек для батареек может быть более или менее удобным для установки, но, согласитесь, с заявленным сроком службы порядка нескольких сотен часов это вряд ли является определяющим фактором при выборе.

Цвет наушников — дело вкуса, учитывайте только, что огненно-оранжевые наушники на спецоперации не слишком к месту.

И да, бережное отношение к вашим наушникам, чистка и хранение их в сухом месте после стрельб продлят срок их службы на долгие годы. В конце концов, никто не хранит водозащищённые часы в трёхлитровой банке с водой.

Подводя итоги.

Завершая наш разговор, хотелось бы обратить ваше внимание на тот странный и необъяснимый факт, что дешевле качественных наушников для стрельбы могут быть разве что дискомфорт при стрельбе, а то и повреждения органов слуха.

В это невозможно поверить, но почему-то так оно и есть.