книги / Справочник по судовой акустике

вторая пластина (кр и ва я 2) имеет 16 отверстий диаметром по 9 мм, равном ерно рас­ пределенных по площ ади пластины ; третья пластина (кр ива я 3) имеет одно отве р ­ стие посередине диаметром 36 мм; четвертая пластина — сплош ная, без о тверстий (кр ива я 4). Во всех пл астинах с о тверстиям и общ ая площ адь отверстий о д ина ко ва .

К а к видно из р и сун ка , даж е небольш ие отверстия и щель м о гу т сни зить з в у к о ­ изоляцию в ш и ро ко й области частот примерно на 10 д Б . И з рис. 10.5 следует т а кж е , что одно большое кр у гл о е отверстие и множество малы х к р у гл ы х отверстий т а ­ ко й ж е площ ади ум еньш аю т зв уко и зо л я ц и ю пластины примерно о д ина ко во , в то время к а к щель та ко й ж е площ ади в значительной области частот (н и ж е кр и ти ч е ­ ско й частоты) сни ж а е т зв уко и зо л я ц и ю пластины значительно больш е.

Т а ки м образом , сниж ение зв уко и зо л яц и и о т щелей и отверстий наблюдается в основном в области частот н и ж е кр ити ческо й , причем щель в этой области частот опаснее, чем отверстия . Н а кр ити ческо й частоте влияние щелей и отверстий на зв уко и зо л я ц и ю м ож ет быть незначительны м . В области частот вы ш е кр и ти че ско й отрицательное влияние щелей и отверстий вновь увеличивается, причем форма

§ 10.4. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ДВУСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИИ

Ф изические основы . В п р а кти ке борьбы с ш ум ом давно известно, что эф фективность зв уко и зо л яц и и двустенны х преград м ож ет значительно превы ­ ш ать эф фективность одностенной ко н с т р у кц и и равной массы. И менно поэтом у м ногие звуко изо л ир ую щ ие преграды на современны х суд ах основаны на использо­ вании двустенны х ко н с т р у кц и й со слоями воздуха и звукопогл ощ аю щ его мате­ риала м еж ду стенкам и. Т а ки е ко н с т р у кц и и образую тся за ш и вко й судовы х помеще­

данса близка к величине характеристического импеданса воздуха (что для совре­

, где ZtJi и Z H2 — импедансы первой и второй пластин.

А н а л и з формулы показы вает, что специф ическим способом повы ш ения з в у к о ­

больш их зн аче ни ях d$ эффекты зв уко и зо л яц и и пластин и зв уко по гл о щ е ни я м е ж д у

Если поглощ ение з в у ка в слое м еж ду пластинам и мало, то н а сам ы х н и з к и х частотах, ко гд а kd <£ 1, зв уко и зо л я ц и я двустенной ко н с т р у кц и и равна зв у ко и з о ­ ляции одностенной, имеющей сум м арную поверхностную массу д в у х п л асти н .

с сосредоточенны ми парам етрам и по схеме масса— у п р у го с ть — масса. Роль массы здесь и гр а ю т пл асти ны , а у п р у ги м элементом м еж ду ним и с л у ж и т в о зд ух . О днако для суд о вы х ко н с т р у к ц и й д остиж ение этого м иним ум а, к а к правило, несущ ест­ венно .

З вуко и зо л и р ую щ и е свойства двустенной ко н с т р у к ц и и , имеющ ие важ ное п р а к ­ тическое значение, пр о яв л я ю тся на средних и в ы со ки х частотах. И м енно на этих частотах зв у ко и зо л я ц и я д вустенной ко н с т р у к ц и и м ож ет значительно превы ш ать зв у ко и зо л я ц и ю одностеиной ко н с т р у к ц и и равной массы . В у ка за н н о й области ча­ стот зв уко и зо л я ц и я имеет ряд последовательны х м аксим ум ов и м иним ум ов, при-

Рис. 10.6. З в у ко и зо л я ц и я д вустенной ко н с т р у к ц и и со зв уко по гл о тите л е м .

чем миним ум ы обусловлены резонансами слоя м еж ду пластинам и, а м аксим ум ы — антирезонансами. П ро тя ж е н н о сть м иним ум ов зв у ко и зо л я ц и и по частотной оси по

пластинам и резко повы ш ает м иним ум ы зв уко и зо л я ц и и , что сущ ественно увеличи­ вает зв у ко и зо л я ц и ю двустенной ко н с т р у к ц и и на средних и в ы со ки х частотах.

Н а р ис . 10.6 приведены эксперим ентальны е данны е, свидетельствую щ ие о большом в л ия ни и звуко по гл о щ а ю щ е го м атериала, распол ож енного м еж ду пла ­ стинам и, на увеличение зв у ко и зо л я ц и и д вустенной ко н с т р у к ц и и . П ервая пластина

соответствует случаю , ко гд а м еж ду пластинам и нет зв у ко поглотителя, а находится

У величение зв уко и зо л я ц и и за счет зв у ко по гло ти те ля растет с частотой и в у к а ­ занном случае достигает 20— 25 д Б , что, естественно, не является пределом. П р а к ­

или звукоизолирующие мостики. Влияние на звукоизоляцию звуковых и звуко­ изолирующих мостиков показано на рис. 10.7, где представлены данные испытания конструкции, показанной на рис. 10.6, но без звукопоглотителя. Звуковые мо­ стики, как видно из представленных данных, могут снизить звукоизоляцию на 10— 15 дБ в весьма широком диапазоне частот.

Для уменьшения этого вредного для звукоизоляции влияния в судовых конструкциях могут быть применены звукоизолирующие мостики трех типов:, инерционные, упругие и комбинированные.

Инерционные мостики следует применять для двустенных преград, у которых критические частоты первой и второй пластин превышают 5— 8 тыс. Гц (пред-

Рис. 10.7. Звукоизоляция двустенной конструкции с аку­ стическими мостиками.

/ — звукоизоляция без звуковых мостиков; 2 — звукоизоляция со звуковыми мостиками; 3 — звукоизоляция со звукоизолиру­ ющими мостиками.

почтителен верхний предел). Звукоизолирующие свойства инерционного мостика определяются его массой, значение которой должно удовлетворять требованию

(10.4.3)

/Г1

где з* — толщина корпусной конструкции или зашивки, м; р* — плотность ма­ териала корпусной конструкции или зашивки, *кг/ма; Е± — динамический модуль Юнга материала корпусной конструкции или зашивки, Па-

В формулу (10.4.3) входит также первая граничная частота (см. ниже), кото­ рую рассчитывают по формуле

где т £ — масса поверхности первой, пластины, кг/м*; т2— масса поверхности второй пластины, кг/м2; à — расстояние между пластинами, м.

Массу М подсчитывают отдельно для корпусной конструкции и для зашивки, а затем принимают большее значение. Инерционный мостик рационально изготов­ лять из стали, бронзы или другого массивного материала, в форме цилиндра или шара.

Упругие мостики следует применять для массивных и жестких судовых дву­ стенных преград, у которых критические частоты первой и второй пластин лежат ниже 3 — 5 тыс. Гц. Акустические свойства упругого мостика полностью

Первая стенка иэ стали 3 мм, вторая стенка из фанеры 12 мм; расстояние между стенками 90 мм; 1 — расчетная кривая звукоизоляции Rift 2 — экспериментальная кривая зву­

где / — третьоктавная полоса частот, для которой рассчитывается звукоизоляция, Г ц ; /г2 — вторая граничная частота, Гц .

Расчетную кр и в у ю звуко изо л яц ии двустенной ко н стр укц и и строят на рас­ смотренной выше координатной сетке, на которой прежде всего отклады ваю т пер­ в у ю и вторую граничны е частоты . В районе частот ни ж е первой граничной частоты

200 м/с, то дополнительная звукоизоляция от установки звукопоглощающего ма­ териала между пластинами может быть в первом приближении принята по дан­ ным табл. 10.3. Расчетные значения звукоизоляции двустенной конструкции со слоем звукопоглощающего материала между пластинами

#1,2П = # 1 .2 4“

где Z?*,2 — расчетные значения звукоизоляции двустенной конструкции без зву­ копоглощающего материала между пластинами, полученные указанным выше спо­ собом.

с уменьшением импеданса звукопоглотителя и с увеличением его постоянной зату­ хания.

§ 10.5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СУДОВОЙ ЗВУКОИЗОЛЯЦИИ

Проектирование судовой звукоизоляции начинают с определения требуемой звукоизоляции, обеспечивающей достаточно низкие уровни звукового давления (не выше допустимых норм) в изолируемом помещении.

Рис. 10.9. Максимальные уровни бытового шума.

Звукоизоляция #тр» дБ, может быть вычислена по формуле

.где L — уровень звукового давления в помещении источника rnytoa, дБ; ЬдоП — допустимый уровень звукового давления в изолируемом помещении, дБ; S — площадь ограждения, через которое шум проникает в изолируемое помещение, ма; А — полное звукопоглощение в изолируемом помещении, ма.

Уровни звукового давления в помещении источника могут быть получены в результате натурных измерений на судне-прототипе или определены с помощью расчета. Допустимые уровни звукового давления в изолируемом помещении должны соответствовать ГОСТ ССБТ 12.1.003—76 «Шум. Общие требования безопасности» и отраслевыми нормативными документами. Значение требуемой звукоизоляции определяют в третьоктавных полосах частот в диапазоне от 63 до 8000 Гц. Отношение S/А в первом приближении можно принять равным единице.

Определив требуемое значение звукоизоляции, необходимо разработать кон­ струкцию, обеспечивающую эту звукоизоляцию. Разработка такой конструкции и является основным содержанием проектирования судовой звукоизоляции.

Наибольшую звукоизоляцию на судах должны иметь преграды, отделяющие машинное отделение или другое помещение с мощными источниками шума от

остальных (жилых или служебных) помещений судна. Звукоизоляция межкают­ ных и коридорных выгородок должна удовлетворять требованию снижения быто­ вого шума, проникающего в каюты из соседних помещений. Огибающая спектра максимальных уровней бытовых шумов представлена на рис. 10.9. Средние значе-' ния требуемой звукоизоляции от этого шума даны на рис. 10.10.

Звукоизолирующие судовые конструкции разрабатываются или расчетным путем, как указывалось выше, или, что зачастую более удобно, путем использова­ ния готовых конструктивных решений, звукоизолирующая эффективность кото­ рых определена экспериментально. Данный параграф посвящен второму пути проектирования судовой зву­ коизоляции.

которых охватывают практически весь диапазон принятых для судов, дана в

втабл. 10.4. Звукоизоляция палуб и переборок транспортных и промысловых судов, представленная всеми основными конструкциями, приведена в табл. 10.5, а межкаютных и коридорных выгородок, используемых на судах всех типов и на­ значений, — в табл. 10.6. Звукоизоляция судов на подводных крыльях содержится

втабл. 10.7 [2].

Впоследнее время все большее внимание конструкторов привлекают сотовые конструкции. Звукоизоляция большого тнпоразмерного ряда панелей с сотопла­

стовым заполнителем представлена в табл. 10.8, а конструктивная схема такой панели — на рис. 10.11.'Таблица составлена на основе, результатов измерений звукоизоляции указанных конструкций. Методика измерений соответствовала рекомендациям Международной организации по стандартизации [19]. Измерения проводились в третьоктавных полосах частот практически диффузного звукового поля в десяти точках камеры высокого уровня и камеры низкого уровня. Предель­ ная погрешность измерений составила 1 дБ при вероятности этой оценки не ниже 0,95. Таким образом, представленные в таблице значения звукоизоляции являются достаточно надежными.

При проектировании звукоизоляции на судах необходимо во всех случаях учитывать приводимые ниже основные рекомендации.

Критическая частота одностенной звукоизолирующей конструкции должна по возможности лежать выше расчетного диапазона частот. Необходимо, чтобы в двустенных звукоизолирующих конструкциях критические частоты корпуса

to

<0

СО