Кладун О.А.

Національний технічний університет України «КПІ»

ЗВУКОІЗОЛЯЦІЯ ПРИЛАДІВ ІНЕРЦІАЛЬНОЇ НАВІГАЦІЇ ПАСИВНИМИ МЕТОДАМИ

Розглянемо деякі засоби пасивної звукоізоляції приладів інерціальної навігації, які надають можливості для досягнення мети.

Шумозахистний кожух. Пристрій може бути використаний в авіаційній та ракетно-космічній техніці для захисту приладів і чутливих елементів систем корекції від шуму високої інтенсивності. Відомий шумозахисний кожух, який включає корпус і герметично приєднану до нього надувну еластичну оболонку, заповнену газом, швидкість розповсюдження звуку в якому перевищує швидкість розповсюдження акустичних хвиль у повітрі. Недолік цього кожуха полягає в низькій недостатній, тому що при порушенні герметичності втрачається його працездатність.

Відома також конструкція кожуха, який включає одітий на захищаємий об'єкт жорсткий стаканоподібний корпус і розташований із зазором зовні корпусу жорсткий циліндричний екран з подовженими прямокутними щілинами в стінках, а також ущільнюючу прокладку. Недолік цього пристрою полягає в тому, що він має малий звуковий опір, а це знижує ефективність захисту від шуму. Обумовлене це явище тим, що стінки кожуха мають малу жорсткість, а розповсюдження звукових хвиль в зазорі між екраном і корпусом відбувається за відсутністю перешкод.

В основу пропонуємого ізоляційного екрану поставлена задача удосконалення ідеї шляхом оптимізації форми стінок отворів екрану, що забезпечує збільшення його жорсткості і додаткове розсіювання енергії звукових хвиль, внаслідок чого збільшується звуковий опір, а, отже, підвищується ефективність захисту від шуму. Поставлена задача вирішується тим, що в кожусі, який включає циліндричний стаканоподібний корпус і розташований з зазором зовні корпусу екран з прямокутними подовженими щілинами в стінках, а також прокладку, екран обладнаний радіальними виступами, які перекривають зазор по його ширині. Обладнання екрану радіальними виступами збільшує поглинання звукової енергії за рахунок підвищення жорсткості та додаткового гальмування звукових хвиль в зазорі, що збільшує звуковий опір, а отже підвищує ефективність захисту від шуму.

Пропонуємий екран показаний на рис. 1, загальний вигляд; на рис. 2 - вигляд згори на рис. 1; на рис. 3, 4 - варіанти формування ( розташування ) виступів.

Кожух включає циліндричний стаканоподібний корпус 1, зовні якого із зазором 2 розташований екран 3 з прямокутними подовженими отворами 4 на бічній і отворами 5 - на торцевій поверхнях. Корпус 1 і екран 3 встановлені соосно один одному і з'єднані між собою за допомогою амортизуючої, наприклад, гумової, прокладки 6. Екран 3 обладнаний радіальними виступами

7, 8, які розташовані на його циліндричній і торцевій стінках і перекривають зазор 2 по його ширині " б ". Виступи 7, 8 одержують при формуванні отворів 4, 5 шляхом відбортовки (відгинання) по одній 9 (рис. 3), або по обох 9, 10 (рис. 4) довгих кромках кожного отвору пелюсток 11, 12, які отримують після виконання прорізів 13, 14. Виконання виступів 7, 8 у формі відбортовок спрощує їх виготовлення та забезпечує збільшення жорсткості екрану і, отже, додаткове поглинання звукової енергії в зазорі 2.

При використанні, шумоізолюючий кожух встановлюють на захищаємий об'єкт 5, наприклад, гіроскопічний прилад, і закріпляють на його основі 16.

Працює кожух наступним чином. При дії інтенсивного звукового поля Р в стінках екрану 3 виникають складні форми згинних коливань. Внаслідок цього, частина звукової енергії поглинається за рахунок внутрішнього тертя, а частина - проходить крізь стінки екрану і корпусу і, в ослабленому вигляді, досягає захищаємого об'єкту 15. Внаслідок того, що виступи 7, 9 виконані у вигляді відбортовок і деформуються разом із стінками, вони врівноважують частину

виникаючих у стінках згинних зусиль (деформацій). Це обумовлює збільшення розсіювання (поглинання) звукової енергії, що додатково підвищує загальний звуковий опір стінок екрану.

Крім зазначеного, частина звукової енергії що впливає на кожух, проходить крізь отвори 4, 5 і поступає на зовнішню поверхню корпусу 1, наприклад., у вигляді пучка звукових хвиль 17. Після відбиття звукових хвиль 17' від поверхні корпусу, частина цієї енергії передається по зазору 2 і, досягнувши виступів 7, 8, частково поглинається ними. Це також збільшує додатковий звуковий опір.

Таким чином, збільшення звукового опору шляхом підвищення жорсткості екрану і додаткового розсіювання звукової енергії радіальними виступами, підвищує ефективність захисту від шуму.

Технічне рішення може бути використаний для захисту від аеродинамічного шуму чутливих датчиків і гіроскопів в гіростабілізованих платформах та інтеграторах подовжних прискорень ракет-носіїв, в авіаційно-космічних комплексах (системах) багаторазового використання "МАКС" або "Світязь ", на важких літаках Ант – 225 тощо.

Шумозахисний екран. Може знайти впровадження в різноманітних галузях авіаційної промисловості. Відомий шумозахисний екран, який включає стойку і каркас із взаємно перетинаючимися пружними полосами в проймах між якими розташовані звукопоглинаючі панелі (мати), а також елементи кріплення панелей. Недолік цього екрану полягає в складності конструкції та високій матеріалоємності.

Відома також конструкція, яка включає стойку з рамою і закріпленими на ній герметичними і перфорованими листами, а також розташованим в зазорі між листами звукопоглинаючого матеріалу. Недолік цього екрану полягає в тому, що він має малий звуковий опір, а це знижує ефективність захисту від шуму.

Зазначене пояснюється тим, що герметичний лист має гладку поверхню і не забезпечує перетинання відбитих від неї з падаючими звуковими хвилями, що зменшує звуковий опір. Другою причиною є те, що герметичний лист має малу жорсткість.

Задача удосконалення екрану розв’язується шляхом зміни форми поверхні герметичного листа, що забезпечить перетин відбитих і падаючих на нього звукових хвиль за одночасного підвищення жорсткості, внаслідок чого збільшується звуковий опір і, таким чином, зростає ефективність захисту від шуму.

Її вирішення реалізується тим, що в екрані, який включає стойку з рамою і закріплені на рамі герметичний і перфорований листи, а також розміщений між листами звукопоглинаючий матеріал, герметичний лист з розміщеними на його поверхні в шаховому порядку соосними сферичними впадинами і виступами. Обладнання герметичного листа соосно розташованими сферичними впадинами і виступами забезпечує багаторазовий перетин відбитих від нього і падаючих звукових хвиль, що збільшує звуковий опір і, тим самим, підвищує ефективність захисту від шуму. Додаткове збільшення звукового опору реалізується за рахунок збільшення жорсткості герметичного листа, яке виникає при обладнанні його сферичними соосними впадинами і виступами.

Розглядаємо конструкція схематично зображений на рис. 1, загальний вигляд; на рис. 2 - переріз А-А на рис. 1.

Екран містить із стойку 1, до якої приєднана рама 2. На рамі 2 закріплено герметичний 3 і перфорований 4 листи, в зазорі Н між якими розташований звукопоглинаючий матеріал 5. Герметичний лист 3 обладнаний розташованими на його поверхні у шаховому порядку соосними впадинами б і виступами 7, які виконані у формі сфер радіусів r₁ та r₂ .

Впадини і виступи на герметичному листі одержують штампуванням або прокаткою в валках відповідного профілю, що дозволяє підвищити жорсткість листа за рахунок збільшення його товщини в місцях розташування виступів та забезпечити перетин звукових хвиль при їх проходженні крізь ШЕ.

Працює екран наступним чином. При проходженні крізь екран від джерела шуму В звукові, наприклад, паралельні хвилі 8, 9, 10, частково ослаблюються внаслідок поглинання їх енергії в звуко поглинаючому матеріалі і досягають поверхні герметичного листа 3. Після цього, одна їх частина відбивається із зменшенням амплітуди від поверхні листа під різними кутами у вигляді хвиль 8', 9', 10', а інша частина проходить внаслідок виникаючих згинних коливань стінки листа крізь лист у вигляді хвиль 8", 9", 10" і досягає захищаємого об'єкту С. При перетині звукових хвиль 8, 9, 10 та 8', 9', 10' відбувається додаткове розсіяння звукової енергії. Завдяки цьому, звуковий тиск падаючих на поверхню герметичного листа хвиль 8, 9, 10 знижується, а енергія звукових хвиль 8", 9", 10", що діють на захищаємий об'єкт С, зменшується, що забезпечує також зменшення діючого на об'єкт шуму. Інакше кажучи, багаторазовий перетин звукових хвиль, що мають різні амплітуди і частоту коливань та знаходяться у протифазах, збільшує інтенсивність розсіювання енергії у звукопоглинаючому шарі, а, отже, і звуковий опір.Підвищення звукового опору реалізується, окрім зазначеного, також за рахунок того, що герметичний лист, у порівнянні з прототипом, має більшу згинну жорсткість внаслідок наявності на його поверхні виступів і впадин, які зменшують звукові деформації листа, а, отже, і енергію проникаючих крізь екран звукових хвиль 8", 9", 10". Підвищенню звукового опору сприяє і заповнення впадин звукопоглинаючим матеріалом.

Таким чином, збільшення рівня звукового опору шляхом забезпечення багаторазового перетину відбитих і падаючих звукових хвиль і зменшенням звукових деформацій герметичного листа внаслідок підвищення його жорсткості та заповнення впадин звукопоглинаючим матеріалом, підвищує ефективність захисту від шуму.