книги / Справочник по судовой акустике

шумные помещения, в которых расположены источники шума; для этих помещений обычно LB> Lcn и всегда LB> LCB\

—смежные помещения, т. е. помещения, непосредственно граничащие с шум­ ными и отделенные от них корпусными конструкциями;

—удаленные помещения, которые отделены от шумных одним или несколь­ кими промежуточными помещениями (LB< LCB).

Такое деление целесообразно только по отношению к одному источнику или

кгруппе источников, расположенных в одном помещении. Одно и то же помеще­ ние может относиться к разным группам для различных источников шума. В част­ ности, для большинства судовых помещений существенным внутренним источни­ ком шума является воздухораспределительная арматура системы вентиляции* между тем как по отношению к другим основным источникам большинство помеще­ ний относится ко второй или третьей группе.

§ 1 5 .3 . О С Н О В Н Ы Е З А В И С И М О С Т И И О Б Щ А Я

С Х Е М А Р А С Ч Е Т А

Расчет ожидаемой шумности в общем случае слагается из раздельного вычисления составляющих LBt Lzn и LCB. Расчетные схемы следует рассматривать с учетом специфики разных групп помещений, указанной в § 15.2.

Уровни L B в помещении источника. Для этих помещений расчет сводится к вычислению только этой составляющей, что можно выполнить на основе простых

где LH— исходные уровни шума около источника, дБ; г — расстояние от источ-

ника до расчетной точки, м; Qр= - -----------— постоянная помещения, м2; А— пол- 1 — ссор

ное звукопоглощение в помещении; аср — средний коэффициент звукопоглоще­ ния для отражающих поверхностей в помещении.

Формула (15.3.2) основана на предположении, что исходные уровни LHизме­ рены на расстоянии 0,5 м от источника, размеры источника малы, а помещение имеет достаточно простую форму (без обособленных объемов в нем). Формула (15.3.2) может быть модифицирована для тех случаев, когда указанные условия не соблюдаются.

Определение полного звукопоглощ ения в помещ ении. На практике весьма трудно подсчитать значения. А как сумму звукопоглощений отражающих поверх­ ностей в помещении с учетом всего оборудования в нем. Поэтому рекомендуется определять эту величину по эмпирическим данным в зависимости от типа помеще­ ния следующим образом:

гдёапр— приведенное значение среднего коэффициента звукопоглощения, кото­ рое может быть определено по табл. 15.1 (по данным Г. С. Береговой); Sn — пол­ ная площадь конструкций, ограждающих помещений (палуба, переборки, подво­ лок), м2.

При наличии в помещении специальных звукопоглощающих конструкций, характеризуемых коэффициентом звукопоглощения ак и площадью SKt величину

.Значения а определяются по данным гл. 11.

Средний коэффициент звукопоглощения помещения в этом случае опреде­ ляется по формуле

Таблица 15Л

Приведенные коэффициенты звукопоглощения а пр для различных помещений

где LB1 — уровень шума около разделяющей преграды со стороны шумного поме­ щения, дБ; R и 5 — звукоизолирующая способность и площадь разделяющей кон­ струкции между помещениями, дБ и м2; Д/?отв— поправка к значению звукоизо­

Значение Д/?0твможет быть найдено на основе экспериментальных данных [2]. Вычисление уровней звуковой вибрации корпусных конструкций. Практи­ ческие методы расчета базируются на энергетической трактовке процесса распро­ странения звуковой вибрации в корпусе. Методы расчета уровней вибрации с уче­ том виброизоляции и вибропоглощения в корпусных конструкциях, а также виб­

роизоляции амортизаторов рассмотрены в гл. 12— 14.

В предположении диффузного поля изгибных волн [1, 3] в пределах отдель- - ного перекрытия * распределение плотностей энергии характеризуется следующей

базовой системой уравнений:

/ = л п f = nn k = K i

дно, палубы, борта, переборки) или легкой выгородки, ограниченный контуром, который

специальных вибропоглощающих покрытий следует использовать специальные методы расчета, изложенные в гл. 14. Значение Дтрз вычисляется по формуле

где т $ — масса на единицу поверхности для основного полотнища; т 2; Т12— масса и коэффициенты потерь зашивки.

Функция Q (/) характеризует отношение квадратов амплитуд основного по­ лотнища и зашивки. Наиболее просто ее можно определять по эмпирическим дан­ ным.

Для решения системы (15.3.8) необходимы данные об акустической мощности источника вибрации. Однако такие данные обычно отсутствуют, поэтому прихо­ дится применять другой метод решения задачи, используя для этого исходные

Рис. 15.2. Частотная зависимость величины А.

уровни на отдельных перекрытиях. В качестве их служат перекрытия, ограждаю­ щие помещение источника. Совокупность их следует учитывать при расчете вто­ ричной звуковой вибрации. При расчете же первичной вибрации исходные уровни •необходимо знать только для одного перекрытия — установочного, на котором непосредственно монтируется судовой механизм или иной источник вибрации. Для гребного винта в качестве установочного перекрытия следует принимать уча­ сток наружной обшивки днища над винтом, ограниченный поперечными перебор­ ками и продольными переборками или бортами.

Метод решения задачи сводится к тому, что уравнения, соответствующие пере­ крытиям с заданными исходными уровнями, исключаются из базовой системы уравнений (15.3.8). Соответствующие столбцы в оставшихся уравнениях образуют правые части.

Уровни вибрации установочного перекрытия. Для судовых механизмов исходными виброакустическими характеристиками обычно являются уровни вибрации на лапах. Для определения уровней вибрации установочного перекры­ тия необходимо учесть виброизоляцию фундамента и амортизаторов. Методы их расчета рассмотрены в гл. 12. Для обычного пластинчатого фундамента уровни вибрации Nro на установочном перекрытии на расстоянии г0 вблизи фундамента

в середине пластин, отделенных от фундамента одним элементом набора, можно вычислить по эмпирическим зависимостям (по данным К. И; Мальцева и В. В. Чер- «юберевского)

рис. 15.3) и наибольшей (пластина А) пластин установочного перекрытия.

Значение AAf<j> равняется перепаду уровней вибрации на амортизаторах, а при их отсутствии (т. е. при жестком креплении) вычисляется по формуле

П%2

где /Hi — приведенная масса перекрытия с учетом набора, оборудования и присо­ единенной массы воды; тг — масса механизма.

В пределах установочного перекрытия наблюдается заметный спад уровней вибрации по мере удаления от фундамента. Поэтому резонно задавать различные

Рис. 15.3. Схема расположения на установочном перекрытии пластин и точек с уровнем вибрации Nfo

плотности энергии для разных участков контура установочного перекрытия при решении системы уравнений (15.3.8). Величину спада можно ориентировочно оце­

отрезка контура установочного перекрытия (рис. 15.4); г — кратчайшее расстоя­ ние от фундамента до этой же точки;

Для гребных винтов уровни вибрации установочного перекрытия вычисляются по зависимостям, приведенным в гл. 9.

Излучение шума при вибрации корпусных конструкций. При изгибных коле­ баниях пластин, подкрепленных ребрами, уровни излучаемого в помещение шума можно вычислить по известным зависимостям [1, 3]:

Let = Nvt + 10 lg + 10 lg yi — AiLci — A2LCt, (15.3.16)

Наибольшую трудоемкость представляет вычисление у(, ко­ торое определяется различными формулами для разных диапа­ зонов частот. Эти диапазоны за­ даются значениями безразмер­ ного параметра <р* = flfi кр.

При ф* < 0,8 коэффициент излучения определяется по фор­ муле

где а = /i Kp //2Kp* frp = 266 у / — длина воздушного промежутка

между зашивкой и основным полотнищем, см; т— масса на единицу поверхности, г/см2; г\— коэффициент потерь.

В формулах (15.3.19) индекс 1 указывает, что данная величина относится к ос­ новному полотнищу, а индекс 2 — что она относится к зашивке.

Рис. 15.5. Графики функций g3 (<р) (кривая /) и gg (<p) (кривая 2).

Исходные уровни вторичной звуковой вибрации. Эти уровни, необходимые для решения системы (15.3.8) и последующего вычисления уровней шума LcB> можно найти по следующей формуле [5]:

Значения остальных величин, входящих в формулу (15.3.20), те же, что в фор­ мулах (15.3.16) и (15.3.19).

Общая схема выполнения расчета. Приведенные выше расчетные зависи­ мости являются основными. Кроме них могут использоваться некоторые дополни­ тельные (например, для учета влияния звукоизолирующего кожуха, расчета коэф­ фициентов звукопоглощения и коэффициентов потерь и т. д.)..Последовательность выполнения вычислений может быть различной, так как во многом расчет состав-

ляющих LBt LCBH Lcn может осуществляться независимо друг от друга и раздельно для разных помещений. Однако имеются и ограничения, предопределяющие оче­ редность отдельных операций. Кроме того, некоторые формулы построены на использовании одних и тех*же промежуточных расчетных параметров (например, /кр, T]), которые целесообразно выделить в обособленные подэтапы расчета. С уче­ том этого можно построить логическую схему решения задачи в целом.

§ 15.4. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММИРОВАНИЮ РАСЧЕТА ОЖИДАЕМОЙ ШУМНОСТИ С ПОМОЩЬЮ ЭВМ

Основными преимуществами механизированного расчета являются: большая точность и надежность (возможность применения в широком диапазоне изменения конструктивных параметров корпусных конструкций) расчетной схемы; исключение ошибок при вычислениях; меньшая трудоемкость и продолжитель­ ность расчета.

Алгоритм программы задается совокупностью зависимостей, большая часть которых приведена в § 15.3, и логической схемой, упомянутой выше. Для про-

Помещение 1а (D

гПомещение 15

!® %

©@ % ™

Шахта ПО

Рис. 15.6. Схема расположения помещений и перекрытий.

граммирования на ЭВМ предпочтительно иметь аналитические формы представле­ ния зависимостей, а не графические и табличные, а также общий вид зависимостей, а не их конкретизацию для отдельных частных случаев.

Разработка программы расчета сложна и трудоемка, поэтому выполнение расчета на ЭВМ в процессе проектирования судна возможно лишь при наличии готовой программы. Целесообразно иметь одну универсальную программу, кото* рую можно было бы использовать в различных вычислительных центрах с разными типами ЭВМ. Такая программа должна удовлетворять определенным требованиям в отношении используемого алгоритмического языка, записи программы, удобства работы оператора и др.

Основой подготовки исходных данных является формирование расчетных блоков, т. е. выделение районов судна, для которых обособленно выполняется расчет уровней шума. Размеры расчетных блоков зависят от максимального коли­ чества перекрытий в них, т. е. от предельного порядка системы (15.3.8), преду­ смотренного программой. Для полной характеристики ожидаемой шумности необходимо определить ее для всех нормируемых помещений. Однако возможно­ сти ЭВМ ограничены; кроме того, слишком большое количество перекрытий в од­

ном расчетном блоке усложняет подготовку исходных данных. Вместе с тем слиш­ ком малое число перекрытий в блоке приводит к тому, что для судна число их ста­ новится большим и затрудняется их формирование для помещений, удаленных от источника. Как показывает практика, оптимальное количество перекрытий в блоке составляет 70— 80.

Число расчетных блоков при разбивке корпуса судна зависит от количества намеченных для расчета помещений, от их взаимного расположения и удаленности от помещения источника. Для небольших судов достаточно одного-двух блоков* для судов среднего водоизмещения с кормовой надстройкой обычно требуется три-

четыре блока.

В каждый блок должны входить установочное перекрытие и перекрытия* ограждающие помещения источника в районе малошумных помещений, составля-