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

Кладун О.А., Ковалець О.Я.

Національний технічний університет України «КПІ»

ЗВУКОІЗОЛЯЦІЯ ГОЛОВНОГО АЕРОДИНАМІЧНОГО ОБТІКАЧА рн

Конструкція відноситься до машинобудування і може 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 свої функціональні якості.

Відома також конструкція, яка 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). Її недолік полягає в тому, що вона має невисокий звуковий опір, а це знижує ефективність звукоізоляції. Зазначений недолік обумовлений відносно невеликою площею контакту поверхонь кілець із зовнішнім акустичним середовищем внаслідок колової форми їх поперечного перерізу. Він викликаний тим, що кільця мають відносно малу поверхню розсіювання, що знижує їх звуковий опір, а отже, і ефективність звукоізоляції.

В основу пропонуємої конструкції поставлена задача вдосконалення ШЕ, в якому шляхом зміни контуру поперечного перерізу збільшується їх зовнішня відбивна поверхня, що підвищує звуковий опір і приводить до росту ефективності звукоізоляції.

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 найближчому аналозі, що суттєво збільшує їх звуковідбивну поверхню, внаслідок чого підвищується також їх звуковий опір, що підвищує ефективність звукоізоляції.

Пропонуємий 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), який однією із своїх сторін симетрично прилягає до поверхні корпусу 1.

Кільця 3 на поверхні корпусу 1 можуть розташовуватися в один шар (рис.1), або в декілька шарів, наприклад, в два 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 звукоізоляції. 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 5. Кільця 3, крім плоскої форми (рис.1), можуть мати (рис.3) форму спіралей 9, які при складанні додатково контактують 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 випуклої 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, а щільність вузлів 16 перетину звукових хвиль зростає внаслідок збільшення відбивної поверхні кілець 3 та меншої її, в порівнянні з найближчим аналогом, 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. 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.

Внаслідок розростання поверхонь відбивання кілець щільності та збільшення числа вузлів перетину звукових хвиль, а також росту розсіювання енергії звукових хвиль за рахунок внутрішнього тертя, росте звуковий опір, що приводить до підвищення ефективності звукоізоляції.

Припонуєма конструкція може бути використана для звукоізоляції відсіків з корисним вантажем ракет-носіїв, чутливих датчиків і навігаційного обладнання, а також в авіаційно-космічних комплексах багаторазового використання тощо.