Файл: Хорошев Г.А. Шум судовых систем вентиляции и кондиционирования воздуха.pdf

а— безразмерная (выраженная в долях рс) акустическая прово­ димость звукопоглощающей облицовки.

Экспериментально определено [42], что при толщине звуко­ поглощающего слоя из волокнистого материала öfo = 50 мм обес­ печиваются эффективное ослабление шума и приемлемые для су­ довых условий масса и габариты глушителей. В настоящее время такая толщина облицовки принята в качестве стандартной при изготовлении судовых глушителей типа звукопоглощающего патрубка. Установлено также, что глушители, длина которых

Рис. 82. Обобщенная частотная характеристика ослабления шума для глушителей длиной в три калибра.

Звукопоглощающая облицовка из рыхловолокнистых материалов толщиной 50 мм.

равна трем калибрам, наиболее эффективно ослабляют шум, рас­ пространяющийся по вентиляционным каналам. Результаты ис­ пытаний таких глушителей послужили исходными данными для построения обобщенной частотной характеристики для глушителей длиной в три калибра [14]. Она представлена на рис. 82. Путем введения нормализованных координат вдоль оси частот (в каче­ стве нормализующей величины принята характеристическая частота глушителя fm) представилось возможным свести экспери­ ментальные данные к одной кривой, которая проходит через сред­ ние значения результатов испытаний глушителей с различными размерами проходных сечений. Отклонения экспериментальных

с длиной, равной трем калибрам, составляет в среднем 25 дБ и имеет место при f/fm= 1. Таким образом, частота, на которой проявляется максимум ослабления шума звукопоглощающим патрубком, совпадает с его характеристической частотой fm. В об-

167

ласти, лежащей выше fm, у частотных характеристик глушителей наблюдается довольно крутой спад. Это связано с возникновением в них ориентированного вдоль оси пучка звуковой энергии, на ко­ торый поглощающая облицовка оказывает сравнительно слабое воздействие,— так называемым «лучевым эффектом». Таким обра­ зом, частота fm является той границей, начиная с которой должна обнаруживаться разница в уровнях звукового давления, измерен­ ных в точках на оси глушителя и вблизи его облицовки. Исследо­ вание характера распределения уровней звукового давления в плоскости, перпендикулярной оси глушителя, с помощью акусти­ ческого зонда подтвердило это [21].

В работе [14] установлено, что а линейно связана с диаметром Dr, поэтому представляется целесообразным установить зависи­ мость fm непосредственно от этого диаметра. В работе [18] пред­ ставлены экспериментальные данные, характеризующие зависи­ мость частоты fm от произведения Drd0. Аналитически их связь выражается эмпирической формулой [21]:

в которую Dr и do должны подставляться в сантиметрах. Приведенные выше зависимости позволяют определять частот­

ные характеристики глушителей длиной, равной трем калибрам, и с облицовками толщиной 50 мм, выполненными из рыхловолок­ нистых материалов. Для этого надо по формуле (207) рассчитать частоту fm, после чего установить, на какую октавную полосу частот она приходится. Отношение f/fm, где f — среднегеометриче­ ская частота данной октавы, принимается для нее равным еди­ нице. Величины ослабления шума в этой и других октавных поло­ сах частот определяются по кривой на рис. 82.

Исследование частотных характеристик глушителей с различ­ ной относительной длиной показало, что затухание звуковой энер­ гии в них происходит неравномерно. Наиболее эффективно работают первые три калибра глушителя. Дальнейшее увеличение длины глушителя сопровождается замедлением темпа роста его эффективности. Такой характер ослабления шума глушителем

где Дглі и Дгль — соответственно величины ослабления шума од­ ним (первым) калибром глушителя и глушителем, длина которого составляет &Гл калибров, дБ.

Эта зависимость дает удовлетворительное совпадение с экспе­ риментальными данными при толщине облицовок 25—100 мм.

Неравномерность затухания шума связана с изменением ха­ рактера звукового поля по мере его распространения вдоль глу­ шителя. Если в его начале преобладает суммарная энергия бы­ строзатухающих нормальных волн высоких номеров, то после

168

третьего калибра начинает доминировать слабозатухающая основ­ ная волна. Расхождение в скоростях затухания этих волн [45] и приводит к неравномерному вкладу различных участков глуши­ теля в его общий эффект.

Изменение толщины звукопоглощающего слоя глушителя при прочих равных условиях сопровождается не только смещением его характеристической частоты в область более низких частот, но и изменением величины ослабления шума на этой частоте. Оценка этого явления для глушителей длиной в три калибра может быть сделана по экспериментальной зависимости, изображенной на рис. 83. Видно, однако, что увеличение толщины звукопоглотителя свыше 100 мм уже не приводит к росту эффективности на частоте fm. Очевидно, поэтому такая толщина звукопоглощающей обли­ цовки зачастую считается наиболее целесообразной с точки зрения обеспечения максимальной эффективности глушителя.

Т а б л и ц а 15

Исходные данные для расчета глушителей с облицовками из рыхловолокнистых материалов

фект глушителя на частоте fm сохраняется неизменным, приве­ денные в таблице данные относительно Аглі Для облицовок толщиной 100 мм пригодны для определения эффективности глу­ шителей с более толстыми звукопоглощающими слоями. Сопостав­ ление результатов расчета и испытаний глушителей представлено на рис. 84. Видно, что совпадение между ними удовлетворитель­ ное. После того как шумовой сигнал пройдет через три-четыре калибра глушителя, он претерпевает существенные изменения, не только количественные, но и качественные. В глушителе остается практически одна основная нормальная волна, имеющая самую низкую скорость затухания. Темп затухания этой волны сохра­ няется неизменным по всей длине глушителя. Стабилизация ха­ рактера звукового поля приводит к тому, что на участках, следую­ щих за первыми тремя-четырьмя калибрами глушителя, величина ослабления шума, приходящаяся на один калибр, становится по­ стоянной. Это было установлено в процессе испытаний глушите­ лей, относительная длина которых составляла семь-восемь калиб­ ров. Характер ослабления шума глушителем в зависимости от его

169

длины б первом приближении может быть представлен ломаной линией abc (рис. 85), участкам которой ab и Ьс присуща различ­ ная скорость нарастания. Если величина Дгпі соответствует на­ чальному участку ab, то конечный участок, Ьс характеризуется Агло — величиной ослабления одним калибром глушителя основ-

ной нормальной волны. Для глушителей с облицовками толщиной 50 мм значения Агл0 даны ниже.

Для определения эффективности глушителей, длина которых превышает пять калибров, можно рекомендовать следующую формулу:

которая учитывает указанные выше изменения в характере зву­ кового поля в глушителе. Приведенная ранее зависимость (208) входит в состав формулы (209) в качестве первого слагаемого правой ее части, которое представляет собой эффект первых пяти калибров глушителя:

Дгл5— Дглі (1 + 3 lg 5) Äi 3Агл1-

Представленные выше табличные данные совместно с форму­ лами (207), (208) или (209) позволяют определять эффект глуши­ телей с облицовками из рыхловолокнистых материалов.

170

В последние годы в судовых глушителях в качестве звуко­ поглотителя стали применять полиуретановый эластичный самозатухающий поропласт марки ППУ-Э40-1,2, выпускаемый по МРТУ 6-05-1150—68. Широкое применение поропласта обуслов­ лено в первую очередь тем, что при его использовании изготовле­ ние глушителей становится менее трудоемким процессом по срав­ нению с изготовлением глушителей с облицовками из волокнистых материалов. Кроме того, поропласт более стоек к воздействию потока и не требует применения ветрозащитных покрытий. Однако в диапазоне средних частот эффект звукопоглощающего патрубка с облицовкой из поропласта значительно меньше, чем эффект глушителя с облицовкой из волокнистого материала.

ивоздухораспределительной

арматуре при прохождении через них потока воздуха. Однако и при отсутствии влияния потока есть обстоятельства, лимитирую­ щие эффект глушителя. Это в первую очередь распространение звука по стенкам воздухопроводов, в частности, по кожуху и пер­ форированной трубе глушителя.

Считается [91], что эффект вентиляционных глушителей вслед­ ствие наличия обходных путей распространения звука не может превышать 40 дБ.

Т а б л и ц а 16

Эффективность глушителей с облицовками из поропласта толщиной 50 мм

171