Мельник В.М. Тривайло М.С., Карачун В.В.,

Кладун О.А., Ковалець О.Я.

Національний технічний університет України «КПІ»

ШУМОЗАХИСНИЙ ЕКРАН

Пропонуєма конструкція бути використана в авіаційній та ракетно-космічній техніці для захисту приладів, чутливих датчиків і біологічних об’єктів від шуму високої інтенсивності.

Відомий шумозахисний екран (ШЕ), який містить корпус і розташовану на його зовнішній поверхні надувну оболонку у вигляді матраца, яка заповнена спеціальним газом і обладнана пристроєм для забезпечення його циркуляції в порожнині оболонки (див. патент Франції №2625938, G10K11/16,1991). Недолік цього ШЕ полягає в низькій надійності, оскільки при порушенні герметичності оболонки він повністю втрачає працездатність.

Існує також ШЕ, який містить пустотілий корпус і розташовану на його зовнішній поверхні герметичну оболонку зі складених без зазору по спільній осі жорстких плоских або спіральних пустотілих кілець, з порожнини яких видалено повітря (патент України на винахід №50324 А, G10K11/16, 2002). Недолік його полягає в тому, що він має невисокий звуковий опір, а це знижує ефективність захисту від шуму. Зазначений недолік обумовлений відносно малою площею контакту поверхонь кілець із зовнішнім акустичним середовищем внаслідок колової (круглої) форми їх поперечного перерізу.

В основу пропонуємої конструкції поставлена задача вдосконалення ШЕ, в якому шляхом зміни форми кілець в поперечному перерізі збільшується їх зовнішня відбивна поверхня, що підвищує звуковий опір і приводить до зростання ефективності захисту від шуму.

Поставлена задача вирішується тим, що в ШЕ, який містить корпус і розташовану на його зовнішній поверхні герметичну оболонку із складених без зазору по спільній осі плоских або спіральних пустотілих кілець, з порожнини яких видалено повітря, новим є те, що кільця в поперечному перерізі мають форму трикутника Релло, який однією із своїх сторін симетрично прилягає до поверхні корпусу.

Зазначені відмітні ознаки забезпечують контакт кілець із зовнішнім акустичним середовищем двома третинами свого периметру в поперечному перерізі, замість половини периметра в наведених, що збільшує звуковий опір і приводить до зростання ефективності захисту від шуму.

Заявляємий ШЕ схематично зображений на рис.1, загальний вигляд; на рис.2 – місце А на рис.1; на рис.3,4 – варіанти виконання ШЕ по рис.1. ШЕ містить пустотілий корпус 1, на поверхні якого розташована герметична оболонка 2. Оболонка 2 виконана в формі складених без зазору по спільній осі О-О плоских кілець 3, з порожнини 4 яких видалене повітря. Кільця 3 в поперечному перерізі мають форму трикутника Релло (рис.2), тобто трикутника, який утворено трьома дугами однакового радіуса R, центри яких розташовані в вершинах рівностороннього трикутника «абв» (зображений пунктиром), сторони якого рівні радіусу дуг, який однією із своїх сторін симетрично прилягає до поверхні корпусу 1. Кільця 3 на поверхні корпусу 1 можуть розташовуватися в один ряд 5 (рис.1), або в декілька рядів, наприклад, в два ряди 6 і 7 (рис.3). Розташування кілець в два шари забезпечує перекриття по висоті оболонки 2 сумарної товщини К стінок діаметрами C=R порожнин контактуючих кілець, що додатково підвищує ефективність захисту від шуму. Кільця 3 виготовляються з металу, або іншого матеріалу, який має достатню жорсткість і високу звуковідбивну здатність, наприклад, полівініл хлориду, а простір між кільцями і поверхнею корпусу 1, може заповнюватись звукопоглинаючим матеріалом 8. Кільця 3, крім плоскої форми (рис.1), можуть мати (рис.3) форму спіралей 9, які з’єднані між собою кінцями 10. Така форма кілець спрощує виготовлення крупногабаритних оболонок, наприклад, оболонок для вантажних відсіків ракет. При використанні ШЕ встановлюють на захищаємий об’єкт 11, наприклад, приладний відсік, і закріплюють на його основі 12.

Працює ШЕ наступним чином. При дії на ШЕ інтенсивного звукового поля Р, його звукові хвилі, наприклад, хвилі 13, 14, 15, досягнувши зовнішньої поверхні кілець 3 оболонки 2, відбиваються частково від неї у вигляді хвиль 13', 14', 15', які перетинаються з хвилями 13-15 та, додатково, між собою, і розсіюються в навколишньому середовищі. При цьому щільність вузлів 16 перетину звукових хвиль, а отже і інтенсивність їх відбивання, зростає внаслідок збільшення відбивної поверхні кілець 3 та меншої її, в порівнянні з відомими, кривизни.

Інша частина звукових хвиль 13-15 проникає крізь стінки «аб», «бв» кілець 3 і різко гальмується їх вакуумованими порожнинами 4, та інтенсивно розсіюється матеріалом вказаних стінок за рахунок внутрішнього тертя. Оскільки кільця 3 контактують із акустичним середовищем 2/3 свого периметру (в поперечному перерізі) замість 1/2 в найближчому аналізі, тому інтенсивність поглинання ними звукової енергії за рахунок внутрішнього тертя також збільшується. Зростання інтенсивності відбивання звукових хвиль та розсіювання їх енергії за рахунок внутрішнього тертя збільшує звуковий опір, що приводить до підвищення ефективності захисту від шуму.

Конструкція може бути використана для звукоізоляції відсіків з корисним вантажем ракет-носіїв, як це має місце в прототипі, чутливих датчиків і навігаційного обладнання, а також в авіаційно-космічних комплексах багаторазового використання.