книги / Справочник по судовой акустике

ниже 600° С. Во избежание выдувания ЗПМ закрывают стеклотканью или не­ сколькими рядами стеклосетки; при скоростях свыше 50 м/с на ЗПМ накладывают слой стальной ваты толщиной 5— 10 мм HJ/й проволочной путанки; все это закры­ вают металлической оцинкованной сеткой и перфорированным листом. На вса­ сывании при скоростях воздуха 15—25 м/с допускается применение незакрытого грубошерстного войлока или эластичного пенополиуретана (поролона).

Глушители должны иметь минимальное аэродинамическое сопротивление: сопротивление тракта 500—600 Па приводит к потере мощности ГТУ на 0,5— 1,0%. Приемлемыми считаются следующие значения сопротивления для всасы­ вающих и выпускных трактов ГТУ [19], Па:

где |с— коэффициент сопротивления/который принимается по номограммам [7]. Для пластинчатых глушителей можно принять çc = 0,04-^0,06 с учетом потерь

Размеры глушителя определяются длиной активной части, получаемой из акустического расчета, и сечением, необходимым для прохода воздуха. Скорость

где dBпринимается на основании акустического расчета; b — ширина пластины (выбирается из конструктивных соображений).

Тогда сечение глушителя с учетом загромождения его пластинами

затухания звуковых волн при скольжении вдоль поглощающих стенок акустиче­ ского волновода. Они основаны на принципах энергетической теории, волновой импедансной теории и теории слоистого неоднородного волновода.

На основе энергетической теории затухание AL, дБ/м, определяется извест­

wВ формуле (6.4.5) вводится эмпирический коэффициент затухания а*, завися­ щий от акустических свойств облицовки и от конструкции канала. Этот метод используется для приближенных расчетов. Неудобство расчета по формуле (6.4.5) заключается в том, что предварительно нужно экспериментально оценить зна­ чения L* для рассматриваемой конструкции глушителя.* В табл. 6.2. приведены значения L* для некоторых материалов применительно к пластинчатым глуши­ телям.

В основу волновой импедансной теории положено уравнение Гельмгольца (см. гл. 1):

Облицовка канала характеризуется лишь нормальным импедансом поверх­ ности

т. е. принимается, что в самом материале имеется только нормальная составляю­ щая колебательной скорости. Решение уравнения (6.4.6) с учетом граничных усло­ вий (6.4.7) и равенства нулю нормальной колебательной скорости на оси канала приводит к уравнению

/’ юр ctgK Г2 + № d0

где d0 — половина воздушного зазора между пластинами, а вещественная часть постоянной распространения Г определяет-затухание звука на единицу длины канала:

A L = 20 \ge Re Г.

Решение уравнения (6.4.8) упрощается с помощью построенных Морзом широко применяемых номограмм в безразмерных параметрах; этот метод расчета часто называют методом Морза [2]. Порядок расчета состоит в следующем:

1. Определяют фазовый угол импеданса

X

Для достаточно жестких стенок при малых поглощениях допустимо прибли­ женное решение уравнения (6.4.8), которое для основной моды выражается фор­ мулой, совпадающей с формулой (6.4.5).

Значения импеданса облицовки (Z = Wt cthyi^i), необходимые для расчета, могут быть вычислены через акустические параметры, приведенные для некото­ рых звукопоглощающих материалов в табл. 6.1. Волновая импедансная теория не учитывает звукопроводности материалов, поэтому она применима лишь для плотных материалов с малой звукопроводностью (типа войлока). Для мягких мате­ риалов (типа ВТ-4, ультратонкого стекловолокна и т. п.) расчет по номограммам Морза для глушителей с малым воздушным зазором неточен. Погрешности уве­ личиваются с уменьшением зазора и толщины облицовки [5].

В теории слоисто-неоднородного волновода воздушный слой и слой ЗПМ характеризуется каждый своим значением волнового сопротивления W и постоян­ ной распространения V, т. е. рассматривается волновод с жесткими стенками и слоисто-неоднородным заполнением (слой облицовки, слой воздуха).

Когда толщина звукопоглощающего материала равна половине воздушного

Анализ двух последних теорий затухания звука в каналах позволяет предло­ жить конструкции глушителя с более сильным затуханием звука, если создать в нем такие лее условия, как в волновом импедансном канале. Слой ЗПМ делится на отдельные ячейки металлическими перегородками перпендикулярно оси волно­ вода (размер ячеек должен быть меньше длины волны). Экспериментально полу­ ченные результаты (рис. 6.11) показывают, что в области 2—5 кГц наблюдается значительное усиление затухания. По мере увеличения воздушного зазора d0 и длины ячеек / максимум затухания сдвигается в область низких частот, умень­ шаясь по абсолютному значению. Изменением размера ячеек можно регулировать частотную характеристику глушителей. С применением ячеистой облицовки от­

§ 6.5. ШУМ РЕДУКТОРОВ И ПУТИ ЕГО СНИЖЕНИЯ

Факторы, влияющие на шум редуктора. Зубчатый редуктор — основ­ ной источник шума паротурбинной и газотурбинной установок. На рис. 6.12 даны уровни звука в машинном отделении газотурбохода, замеренные на режиме полного хода. Уровни звука, равные у ГТД 98— 101 дБА, постепенно по мере при­ ближения к редуктору повышаются до 112— 113 дБА.

В судовой энергетике используются высокооборотные (турбинные) и малообо­ ротные (дизельные) редукторы. Последние особенно широко распространены

всудовых энергетических установках со среднеоборотными дизелями. В судовых ГТЗА применяются редукторы переборного типа, планетарные и комбинирован­ ны е— планетарно-переборные [И ]. Необходимое снижение шума редуктора — около 10—20 дБ. Уровни звука двухступенчатых судовых редукторов перебор­ ного типа в зависимости от их конструкции и качества изготовления колеблются

вдиапазоне 95— 110 дБА.

Основная причина шумности зубчатой передачи — погрешности изготовле­ ния зубчатых колес и деформация зубьев под нагрузкой. Чтобы осуществить плав­ ное зацепление, необходимо создать геометрически идеальное зацепление зубьев и исключить их деформацию. Полностью осуществить оба эти условия невозможно, поэтому при зацеплении зубьев имеет место неравномерная передача крутящего момента и периодические деформации зубьев, как правило, ударного "характера. Эти деформации, совпадая по частоте с собственными колебаниями колес и кор­ пуса редуктора, могут вызывать всевозможные резонансные явления, усиливаю­ щие шум редуктора [10].

Для судовых высокооборотных редукторов используют шевронные,, реже косозубые колеса, для малооборотных — косозубые и реже шевронные. По­ пытки создать малошумные высокооборотные редукторы с-очень точными пря­ мыми зубьями оказались безуспешными [20].

Шум редуктора зависит от нагрузки и от частоты вращения начальных окруж­ ностей колес. На рис. 6.13 дана зависимость уровня вибрации на корпусе редук­ торов от концентрации нагрузки по ширине венцов колес опытного редуктора [11]. По оси абсцисс отложено произведение коэффициента неравномерности распре­ деления нагрузки вдоль зубьев £р на номинальную удельную нагрузку Wt.

Р ис. 6 .12 . У р о в н и з в у к а в м аш инном отделении га зо тур бо хо д а « П а р и ж с ка я ком м уна».

й у , ЗБ