книги / Справочник по судовой акустике
..pdfгде L — среднее расстояние |
между ребрами жесткости, подкрепляющими |
пла |
стину; (тр) — коэффициент |
прохождения энергии диффузного поля изгибных |
|
волн через ребро жесткости. Подробнее об этом говорится в § 13.7. |
|
|
'Влияние кривизны корпусных конструкций. .Это влияние проявляется на |
||
частотах меньше так называемой «кольцевой» частоты fKt представляющей |
со |
|
бой частоту синфазных радиальных колебаний, |
|
(135,3)
где |
R — радиус кривизны. |
|
|
|
||||
|
В области |
частот |
f < |
0,25/к виброизоляция уменьшается и может быть |
||||
приближенно |
определена |
по |
формуле |
|
|
|||
|
|
|
|
|
ВИ » |
- 1 0 Ig [<Т2> + 0 ,1 ], |
(13.5.4) |
|
где |
(Г 2) |
вычисляется |
по |
формуле (13.2.1). В области |
частот* 0,25/к < / < |
fк |
||
виброизоляция |
возрастает |
и приближается к виброизоляции препятствия |
на |
|||||
плоской |
пластине. |
соприкасающейся с обшивкой. Это влияние в большин |
||||||
|
Влияние жидкости, |
стве случаев также приводит к уменьшению виброизоляции. В первом прибли
жении |
на |
низких частотах оно может быть учтено путем замены в формулах |
||
§ |
13.1 |
и |
13.2 значения тпл на |
|
|
|
|
т = шПл + ^ж» |
(13.5.5) |
где |
т ж = |
рж/Ки» а также изменением волнового числа изгибных колебаний |
||
пластины |
______________ |
|
|
к"“ к"“У г ' + - & г - |
(13'зд |
Помимо соколеблющейся массы жидкости на виброизоляцию препятствий |
||
оказывает |
влияние также поток акустической энергии, распространяющейся |
|
в жидкости |
вдоль пластины. Этот фактор проявляется |
в основном на высоких |
частотах, приближающихся к так называемой критической частоте / Кр» кГц, которая для большинства судовых пластин в воде оказывается за пределами
звукового диапазона частот: |
|
|
/КР~ |
+ , |
(13.5.7) |
где t — толщина стальной пластины, |
см. |
|
Более точные оценки могут быть выполнены с помощью [5].
Влияние подкрепляющего набора ребер жесткости. Это влияние также при водит к уменьшению виброизоляции препятствий. Следует различать влияние ребер жесткости, параллельных препятствию, и ребер жесткости, пересекаю щих его. Так, ребра жесткости, пересекающие препятствие, снижают дости
гаемую |
на пластине виброизоляцию |
до |
значения |
|
||
|
|
|
BHmax~ 1 0 1 g (2 /W ), |
(13.5.8) |
||
где |
I — расстояние между |
соседними |
ребрами жесткости. |
|
||
|
Ребра жесткости, параллельные препятствию,снижают виброизоляцию |
|||||
менее значительно, однако |
и в этом |
случае виброизоляция уменьшается: |
||||
|
|
|
ВИ — ВИпр — Д, |
(13.5.9) |
||
где |
ВИПр — виброизоляция |
одиночного |
препятствия, оцениваемая |
по фор |
||
мулам |
из § 13.1 и 13.2, а поправка |
|
|
|||
|
|
|
Д |
101g(Тр) |
(13.5.10) |
учитывает, насколько вибрационное поле между ребрами жесткости отлича ется от диффузного; для реальных конструкций судового набора эта поправка может достигать Д = 5-f-8 дБ.
где 5ПЛ и Lnjl — площадь и периметр соединения пластины с остальным кор
пусом.
Формулы (13.7.1) и (13.7.2) справедливы, если выполняются условия (13.5.2) и (13.6.2).
Эффективность средств виброизоляции, установленных на ребристых пла стинах по круговому контуру вокруг источника вибраций. Эффективность таких
средств ВИ, дБ, |
определяется по формуле |
|
|
||
|
В И = |
101g[l |
+ 2Ii (yR)K1 (yR)yRqh |
(13.7.3) |
|
где Я — радиус |
контура; |
Ii(yR), |
K%(yR) — цилиндрические |
функции [6]: |
|
|
о |
УК |
2nfr\ |
* |
|
|
(То) С„/ |
|
|||
|
|
|
|
|
I — среднее расстояние между ребрами жесткости, подкрепляющими пластину; <т0>, (т) — коэффициенты прохождения энергии диффузного поля изгибных
Рис. 13.7. Зависимости |
ВИ |
|
Рис. 13.8. Зависимость ДВИ от yR |
||||||||
|
от уR. |
|
I |
- l j i 2 = з ; |
2 - ltfl2 = |
2; 3 - |
l j l z = 1,5; 4 — |
||||
/ — а = 45; |
2 — 0 = 1 5 ; |
3 — |
|
|
|
|
h/U = |
1,2. |
|
||
|
0 |
= 4,5. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
волн |
соответственно |
через ребро |
жесткости |
и |
через средство |
виброизоляции; |
|||||
т| и |
Сц относятся к |
ребристой пластине. |
|
радиуса R приводит к возраста |
|||||||
В области значений |
yR <С 2 |
увеличение |
|||||||||
нию |
виброизоляции, |
как видно |
из |
рис. |
13.7. |
|
|
|
|||
Если выполняется |
неравенство |
yR > |
2, |
формула |
(13.7.3) |
принимает вид |
|||||
|
|
|
|
В И « 101g |
( l |
|
|
|
|
(13.7.4) |
|
Видно, что виброизоляция при этом не зависит от расстояния R между |
|||||||||||
источником |
и средством |
виброизоляции. |
|
|
21у нецелесообразно. Источник |
||||||
Таким образом, |
увеличивать R свыше R > |
||||||||||
следует размещать вблизи центра контура, |
образованного виброизолирую |
||||||||||
щим |
устройством. Если |
источник смещен относительно центра контура более, |
|||||||||
чем |
на а = |
0,65/у, |
то |
виброизоляция устройства уменьшится |
по сравнению |
со значениями, подсчитанными по формуле (13.7.3), больше, чем на 1 дБ. Если пластина подкреплена ребрами жесткости, расстояния между кото
рыми различны во взаимно перпендикулярных направлениях, виброизоли рующее устройство следует располагать так, чтобы между ним и источником во всех направлениях было примерно одинаковое количество ребер жесткости. Выигрыш в виброизоляции ДВИ, дБ, достигаемый при этом по сравнению со
Коврики обеспечивают устойчивое положение тела и уменьшение вибраций на пе реходах между толщинами (например, на частотах 20— 30 Гц — в 2,5—3 раза). Результаты испытания ковриков-матов на длительную эксплуатацию в усло виях плавающего судна позволяют рекомендовать их для широкого внедрения
на водном транспорте. |
6Q0X450X |
Прокладка губчатая (бежевая) плотностью 0,4 г/см3 (размеры |
|
Х 74—200 мм) с углублениями для пружин на нижней поверхности |
прокладки |
длиной 50 мм н диаметром 45 мм на частоте 25 Гц уменьшает амплитуду виб рации в 12 раз, а на частоте 30 Гц гасит полностью. Эта прокладка может быть использована, в частности, при конструировании коек, а также диванов, кресел и других сидений.
Антивибрационные пояса также относятся к вибродемпфирующим сред ствам индивидуального пользования. Пояс прижимает внутренние органы к задней стенке брюшной полости и ограничивает их перемещение. Это очень важно для защиты, от вибраций и толчков, частоты которых близки к часто там собственных колебаний подвижных внутренних органов человека или со впадают с ними, что создает возможность усиления вредного действия меха нических колебаний, обусловленного резонансом. Пояса могут быть выпол нены из натуральной или искусственной кожи, многократно простроченной (для придания поясу большей жесткости), с застежками в виде пряжек. Из вестны также пневматические пояса, представляющие собой две склеенные по периферии резиновые пластины, между которыми нагнетается воздух. Распо лагаясь на животе, пластина прижимает внутренние органы к задней стенке брюшной полости и таким образом фиксирует их.
Поскольку в условиях плавающего судна общая вибрация передается ор ганизму человека в основном через нижние конечности, большую роль приоб ретает виброизолирующая обувь, обеспечивающая защиту от вибрации и од новременно возможность несения вахты, связанной с перемещением по судну. Такая обувь должна уменьшать амплитуду вибрации в достаточно широком диапазоне частот (ог 3 до 300 Гц), а также обеспечивать нормальное физиоло гическое положение стопы, позволяющее полноценно использовать такой фи
зиологический |
демпфер, как ее свод, необходимую устойчивость тела при |
качке судна и |
при апериодических толчках. |
Эффективной в судовых условиях является виброгасящая обувь (конструк ции А. И. Вожжовой, М. И. Гройсмана и др.), изготовляемая на ленинградском обувном объединении «Скороход». Это ботинки с вибродемпфирующей проклад кой толщиной 40 мм (рис. 13,9. б). Ходовая часть подошвы и каблука выполнена из рифленой маслобензостойкой мипоры, а урез подошвы и каблука покрыт маслостойким лаком. Особенностью конструкции обуви является использова ние неоднородных по плотности и эластичности слоев вибродемпфирующей губчатой резины плотностью 0,25—0,30 г/см3, один из которых перфорирован. Каблучная часть выполнена в виде клина из губчатой резины плотностью 0,4— 0,5 г/см3 [1]. На этом же объединении разработаны и изготовлены опытные образцы рабочих ботинок специальной конструкции для вкладных виброза-
щитных стелек двойной толщины — 24 мм. Верх ботинка |
выполнен |
из хрома |
с мелкими перфорациями для доступа воздуха. |
и потения |
ног (что |
Ы Более удобной в носке, не допускающей перегревания |
очень важно в условиях высоких температур в машинных отделениях и пла
вания |
в южных широтах), является облегченная обувь |
мотористов — санда |
леты с |
виброзащитной стелькой, с верхом из кожи и |
на кожаной подошве |
(конструкция А. И. Вожжовой). Большая полнота обеспечивает необходимый внутренний объем с учетом вкладной стельки толщиной 12 мм. Стелька, выруб ленная из мелкопористой губчатой резины, со стороны, прилегающей к ноге, обтянута эластичной подкладочной кожей. Со стороны пальцев и пучек (наи более широкая часть стопы) стелька вмонтирована в сандалету, а в пяточной части расположена свободно. Виброгасящие стельки, вырубленные из пла стины и обтянутые кожей, можно вкладывать и в обычную обувь, юфтевые и резиновые сапоги, ботинки. В этих случаях толщина стельки для размера обуви до 40 составляет 12 мм, свыше 40 — 16 мм.
С помощью установки «измерительный стержень» можно определять виб роизоляцию следующими методами.
Метод стоячих волн. В этом методе используется явление интерференции волн, упавших на препятствие и отраженных от него. В результате интерфе ренции перед препятствием возникают стоячие волны.
Рис. 13.11. Зависимость ВИ от а.
Коэффициент отражения по амплитуде составляет
^ _ |
I £max I — 1Smin | |
(13.9.2) |
|
||
I |
t'max I + I £min I |
|
где ïmax и |тШ — максимальная |
и минимальная амплитуды ускорения стоя |
|
чей волны. |
|
|
Рис. 13.13. Схема измерения виброизоляции методом трех точек.
1, 2, 3 — вибропрнемннки; 4 — стержень; 5 — исследуемое препят ствие; 6 — клин; 7 — песок; 8 — вибратор; 9 — звуковой генера тор; 10 —•измеритель вибрации.
Обозначив а = |
J £max I , получим для ВИ, |
дБ, |
|
||
|
|
I Êmin | |
|
|
|
|
|
ВИ = 101g (1 + a )' |
• |
(13.9.3) |
|
Зависимость виброизоляции ВИ от а приведена на рис. |
13.11. |
||||
Метод |
стоячих |
волн позволяет |
определять |
искомое значение вибро изоля |
|
ции, если |
оно не |
превышает 5—7 |
дБ. |
|
|
Метод перепада уровней вибраций. В случае, когда виброизоляция препят ствия превышает 5 дБ, более надежен метод ее измерения путем сравнения
уровней максимумов стоячей волны до препятствия |*£maxl с уровнем прошедшей бегущей волны |£|2- Вибро изоляцию исследуемого препятствия вычисляют
по отношению а = ■^ 1ах ^ следующим образом: |
|
I £21 |
|
ВИ = 20 Igcc — А. |
(13.9.4). |
Поправка А при различных а приведена на рис. 13.12. |
|
Метод трех точек. Виброизоляцию можно определить, |
измерив амплитуду |
вибраций в трех точках на участке стержня — / <: х с 0 |
(рис. 13.13). Точки |
на стержне выбирают таким образом, чтобы* во-первых, расстояния между сред ней и крайними точками были одинаковыми (А/), и, во-вторых, чтобы рассто
яния 13 и /— 1г были |
равны |
или больше Х/3. |
|
|
|
||||
Коэффициент отражения |
R составляет |
|
|
|
|
||||
где |
|
|
= |
|
W |
- i , |
|
|
|
|
ni — cos 2р |
|
|
sin 2P |
|
|
|||
|
7 = |
cos a |
sin a; |
|
|||||
|
ni — 1 |
|
|
m — 1 |
|
||||
|
|
tg a = |
n — m |
|
|
|
|||
|
|
m + |
n — 2 tg |
P; |
|
|
|||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
£01 |
= |
m; |
|
|
|
|
|
|
|
£02 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lo3 |
= |
n\ |
|
|
|
|
|
|
|
£02 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вибро изоляция равна |
R M = p. |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
ВИ = — 10 lg (l — у2 + Y |
|
|
(1 3 .9 .5 ) |
|||||
Успех применения данного метода зависит от тщательности выполнения |
|||||||||
взаимной |
калибровки |
вибро приемников |
и |
от степени соответствия |
полезного |
||||
сигнала |
идеальному. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Метод входного механического сопротивления. Метод основан на изменении |
|||||||||
входного |
механического сопротивлений |
полубесконечно го стержня |
при уста |
||||||
новке на нем исследуемого препятствия. Если |
для |
измерения механического |
сопротивления использовать электродинамический возбудитель, то искомая вибро изоляция
ВИ = 10 lg | |
(1 3 .9 .6 ) |
Sin ОС |
|
где |
|
Y = |
|
|
|
(ùM . |
|
|
|
|
P = Z0F ? |
|
|
— амплитуда колебательной |
скорости магнитной |
системы |
электродина |
|
мического возбудителя; £0 |
— амплитуда колебательной |
скорости |
стержня в |
|
точке возбуждения; М — |
масса |
магнитной системы |
электродинамического |
возбудителя; а — сдвиг фазы между колебаниями магнитной системы возбуди теля и стержня в точке возбуждения; ZQp — характеристическое сопротивление стержня по отношению к силе.
Установка «измерительный стержень» дает возможность измерить вибро изоляцию препятствия по отношению к нормально падающей на препятствие
плоской |
упругой |
волне. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В случае диффузного вибрационного поля используется установка в виде |
|||||||||||||
широкой |
полосы |
(ширина больше |
длины |
волны |
изгиба), один |
конец 'которой |
|||||||
|
|
|
|
заглушен, |
т. е. |
погружен |
в |
песок |
или |
облицован |
|||
|
|
|
|
вибропоглощающим |
покрытием. В средней части по |
||||||||
|
|
|
|
лосы устанавливают исследуемое препятствие; воз |
|||||||||
|
|
|
|
буждение колебаний производится полосовым шумом. |
|||||||||
|
|
|
|
На такой |
установке можно |
измерить вибро изоляцию |
|||||||
|
|
|
|
исследуемого препятствия следующими методами. |
|||||||||
|
|
|
|
Реверберационный |
метод. |
Измеряется |
скорость |
||||||
|
|
|
|
спада |
(коэффициент |
потерь) |
амплитуды |
колебаний |
|||||
|
|
|
|
части |
пластины перед |
препятствием |
после |
выключе |
|||||
|
|
20lgoi} âô |
ния возбудителя. |
Виброизоляция препятствия |
|||||||||
|
|
|
|
|
10 ]g Г |
|
|
|
|
||||
Рис. 13.14. |
Зависи |
|
|
В И = |
|
--------г |
- 1 , |
(13.9.7) |
|||||
мость |
А |
от а. |
|
|
|
|
L |
Ь к Ц ^ - \ ) |
J ’ |
|
Где yjj _ собственный коэффициент потерь части пластины перед препятствием при отсутствии прохождения энергии через препятствие; т]2 — измеренное
значение коэффициента потерь части пластины перед препятствием с учетом утекания энергии в другую пластину. Для обеспечения надежных результатов
необходимо условие |
^ 2î]lt поэтому данным методом невозможно изме |
рить вибро изоляцию, |
превышающую 10— 15 дБ. |
I
Рис. 13.15. Схема установки для измерения вибро изоляции по методу перепада среднеквадратичных
значений
1 — вибратор; 2 — пластина; 3 — исследуемое препят ствие.
Метод перепадов уровней вибраций. Виброизоляция препятствия ВИ, дБ, определяется по разности среднеквадратичного значения уровня диффузного поля вибраций пластины Î и среднеквадратичного уровня бегущего поля виб раций пластины 2 по выражению
|
ВИ — 20 lg а — А, |
где а |
lis. ; значение А определяется по рис. 13.14. |
|
Ёгс |
Значения |1Д и |2С находят алгебраическим усреднением результатов изме рений колебательной скорости не менее чем в пяти случайно выбранных точках соответствующей пластины. По существу, этот метод аналогичен методу перепада уровней вибраций при нормальном падении волн (см. стр. 419), однако в дан ном случае максимальное значение А не превышает 3 дБ (ранее было 6 дБ).
Метод перепадов среднеквадратичных уровней вибрации. Схема установки для измерения виброизоляции этим методом приведена на рис. 13.15. В пла стине возбуждается диффузное вибрационное поле третьили полуоктавным шумовым сигналом. На участке пластины за препятствием отсутствуют спе-