Карачун В.В., Мельник В.Н., Кладун Е.А.
Национальный технический университет Украины «КПИ»
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МНОГОСЛОЙНЫХ
КОНСТРУКЦИЙ ПРИБОРОВ С АКУСТИЧЕСКИМИ ПОЛЯМИ
Особенностью
натурных испытаний приборов и систем управления подвижными объектами является возможность
установления всего спектра внешних возмущающих воздействий на механические
системы бортовой аппаратуры. В первую очередь, актуальность этой задачи
проявляется в приборах инерциальной навигации, имеющих значительные
кинетические моменты и сверхчувствительную систему коррекции оси фигуры (либо
площадки).
Не
ставя перед собой задачи глобального объяснения явления, изучим лишь некоторые
элементы.
Рассмотрим
трехслойную плоскую панель, в которой жесткость скелета упругого слоя
приблизительно равна жесткости воздуха. Это наблюдается, например, в
материалах, пористость которых приближается к единице, а структурный фактор
ε = 1…2. воздушное сопротивление таких конструкций изменяется в широких
пределах и определяется по эмпирической формуле
,
где 
м; 
– диаметр волокна; 
Н·м-3; 
– плотность материала
при заданной нагрузке.
Если
при жестком скелете волна распространяется, в основном, по скелету, то в
рассматриваемом варианте конструкции – как по скелету преграды, так и по
воздуху в порах.
Предполагая,
что деформации в слое происходят только
в направлении, перпендикулярном плоскостям панелей (по оси z),
математические модели изгибного движения скелета и воздуха в порах
соответственно можно представить в виде [1, 2, 3]:
(1)
где 
и 
– смещения скелета и воздуха в порах; 
и 
– давление в скелете и воздухе пор; 
и 
– плотность скелета и воздуха; 
– сила взаимодействия между скелетом и
воздухом в порах, отнесенная к единице объема материала, при разности
колебательных скоростей скелета и воздуха, равной единице.
Записав
уравнение непрерывности для скелета и воздуха
(2)
где 
и 
– модули упругости скелета и воздуха,
получим в случае гармонических колебаний
Здесь
введены обозначения:
Закон
изгибных колебаний скелета и воздуха в упругом промежуточном слое,
представляющий собой решения уравнения четвертого порядка, имеет вид:
(3)
где
Таким
образом, в пористом промежуточном слое и воздухе возникают два типа волн – с
частотами 
и 
.
Если
, то скелет упругого слоя и находящийся в нем воздух
колеблются совместно, а в упругом материале распространяется только одна волна
со скоростью 
.
Если
и 
(в этом случае 
), то связь между скелетом и воздухом в порах отсутствует и в
упругом слое распространяются две независимые волны – в скелете со скоростью 
, а в воздухе со скоростью 
[4].
Таким
образом, полученные результаты дают возможность провести достаточно глубокие
аналитические исследования динамики многослойных конструкций приборов,
работающих в акустических полях высокой интенсивности. Попутно представляется
возможность провести оценку звукоизоляционных свойств и сформировать конкретные
практические рекомендации по борьбе с этим явлением.
Литература:
1.
Карачун В.В. о
влиянии акустического излучения на плоские элементы конструкции гироскопических
приборов. – Механика гироскоп. систем. 1993. – Вып. 12. – С. 23 – 29.
2.
Карачун В.В. о
влиянии акустического излучения на механические системы //Международная научно
– практическая конференция «Аерокосмічний комплекс: конверсія і технології». Житомир, 11 – 16
сентября
3.
Karachun V.V. Vibration of a plate
under an acoustic load. Engineering, Technology Applied Science. PA,
4.
Karachun V.V. About
the influence of acoustic influences to
the Equipment of space Apparatus
Complex. Proceeding of Fourth