RU2176113C2 - Sound screen in liquid flow - Google Patents

Sound screen in liquid flow Download PDF

Info

Publication number
RU2176113C2
RU2176113C2 RU99119207A RU99119207A RU2176113C2 RU 2176113 C2 RU2176113 C2 RU 2176113C2 RU 99119207 A RU99119207 A RU 99119207A RU 99119207 A RU99119207 A RU 99119207A RU 2176113 C2 RU2176113 C2 RU 2176113C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
elastic material
highly elastic
shell
screen
sound
Prior art date
Application number
RU99119207A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99119207A (en
Inventor
В.Н. Бирев
В.Я. Вексляр
В.А. Голланд
И.П. Здрадовский
А.В. Ионов
Г.Д. Морозкин
А.Н. Тукиянен
В.Ю. Чижов
С.А. Шляпочников
Original Assignee
Центральный научно-исследовательский институт им. акад.А.Н. Крылова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Центральный научно-исследовательский институт им. акад.А.Н. Крылова filed Critical Центральный научно-исследовательский институт им. акад.А.Н. Крылова
Priority to RU99119207A priority Critical patent/RU2176113C2/en
Publication of RU99119207A publication Critical patent/RU99119207A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2176113C2 publication Critical patent/RU2176113C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)

Abstract

FIELD: hydroacoustics. SUBSTANCE: screen is, essentially, annular casing built up of outer and inner rigid-material shells accommodating highly elastic material with sealed air voids. Casing has streamlined wing-shaped profile; it is additionally secured by means of inner damping set placed between shells. Highly elastic material is secured to inner shell and partially fills the casing; air content of its air voids is assumed to be varying in radial direction so that it amounts to 1-5% in each extreme layer and 20-50% in intermediate-part layer; liquid gap is provided between highly elastic material and outer shell. EFFECT: enhanced screening effectiveness including at low frequencies; enhanced mechanical strength of screen. 2 cl, 2 dwg

Description

Предложение относится к средствам гидроакустики и может быть использовано в судостроении, например, для формирования характеристик направленности, повышения помехозащищенности приемников и увеличения эффективности излучателей звука. The proposal relates to hydroacoustics and can be used in shipbuilding, for example, to form directivity characteristics, increase the noise immunity of receivers and increase the efficiency of sound emitters.

Из литературы известны плоские экраны для звука в жидкости (В.Е.Глазанов. "Экранирование гидроакустических антенн". Судостроение, Л., 1986, стр. 112,113). Недостатком этих устройств является сложность создания конструкций, охватывающих экранируемый объект. From the literature, flat screens for sound in a liquid are known (V.E. Glazanov. "Shielding of hydroacoustic antennas." Shipbuilding, L., 1986, p. 112.113). The disadvantage of these devices is the complexity of creating structures covering the shielded object.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому эффекту (прототипом) является внешний цилиндрический экран в виде кольцеобразной замкнутой оболочки, состоящей из наружной и внутренней обечаек, выполненных из жесткого материала, содержащей высокоэластичный материал с герметичными воздушными полостями (см. там же). Closest to the proposed technical solution in terms of technical nature and the achieved effect (prototype) is an external cylindrical screen in the form of an annular closed shell consisting of outer and inner shells made of rigid material containing highly elastic material with sealed air cavities (see ibid.) .

Однако известное устройство неэффективно работает в потоке, так как из-за своих плохих гидродинамических качеств создает шумовое поле как за счет турбулентности потока, так и силового воздействия на элементы конструкции, вызывающее как возможное разрушение конструкции, так и переизлучение звука. However, the known device does not work efficiently in the stream, because due to its poor hydrodynamic qualities it creates a noise field due to both turbulence of the stream and force acting on the structural elements, causing both possible structural destruction and sound re-emission.

Задачей настоящего изобретения является увеличение экранирующего эффекта, в том числе и на низких звуковых частотах, а также прочности конструкции экрана. The present invention is to increase the shielding effect, including at low sound frequencies, as well as the strength of the screen structure.

Это достигается тем, что оболочка имеет обтекаемый крыловидный профиль, подкреплена внутренним демпфированным набором, расположенным между обечайками, а высокоэластичный материал скреплен с внутренней обечайкой и заполняет конструкцию частично, причем воздухосодержание его воздушных полостей принято изменяющимся в радиальном направлении таким образом, что в крайних слоях оно составляет по 1-5%, а в слое средней части - 20-50%. Между высокоэластичным материалом и наружной обечайкой имеется жидкостный зазор. This is achieved by the fact that the shell has a streamlined wing-shaped profile, is supported by an internal damped set located between the shells, and the highly elastic material is bonded to the inner shell and partially fills the structure, while the air content of its air cavities is assumed to vary radially so that in the extreme layers it makes up 1-5%, and in the layer of the middle part - 20-50%. There is a fluid gap between the highly elastic material and the outer shell.

Кроме того, наружная поверхность внешней обечайки облицована высокоэластичным материалом с воздушными полостями. In addition, the outer surface of the outer shell is lined with highly elastic material with air cavities.

Выполнение оболочки экрана с обтекаемым крыловидным профилем позволяет снизить турбулентный шум при обтекании экрана жидкостью. The implementation of the shell of the screen with a streamlined wing-shaped profile allows to reduce turbulent noise when the fluid flows around the screen.

Подкрепление оболочки внутренним демпфированным набором, расположенным между обечайками, обеспечивает улучшение упругих и диссипативных качеств конструкции. The reinforcement of the shell with an internal damped set located between the shells provides an improvement in the elastic and dissipative qualities of the structure.

Изменение суммарного воздухосодержания воздушных полостей высокоэластичного материала в радиальном направлении от 1-5% в крайних слоях и до 20-50% в слое средней части дает возможность обеспечить звукоизоляцию и звукопоглощение оболочки в широком диапазоне частот. Changing the total air content of air cavities of highly elastic material in the radial direction from 1-5% in the extreme layers and up to 20-50% in the middle part layer makes it possible to provide sound insulation and sound absorption of the shell in a wide frequency range.

Наличие жидкостного зазора между высокоэластичным материалом экрана и наружной обечайкой допускает образование больших деформаций конструкции экрана без разрушения и обеспечивает акустический контакт сред. The presence of a liquid gap between the highly elastic screen material and the outer shell allows the formation of large deformations of the screen structure without destruction and provides acoustic contact of the media.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано схематическое изображение устройства экрана для звука в потоке, продольный разрез; на фиг. 2 - теоретические оценки эффективности одного из вариантов предложения. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a schematic representation of a screen device for sound in a stream, a longitudinal section; in FIG. 2 - theoretical estimates of the effectiveness of one of the options for the proposal.

Предлагаемый экран для звука в потоке жидкости в направлении потока 1 (фиг. 1) представляет собой кольцеобразную оболочку 2 с обтекаемым крыловидным профилем, имеющую наружную 3 и внутреннюю 4 обечайки из жесткого материала, подкрепленные внутренним демпфированным набором, расположенным между обечайками, один из элементов которого показан линией 5. Между внешней обечайкой 3 и высокоэластичным материалом имеется жидкость в зазоре 6. Экран закреплен на несущих конструкциях с помощью жестких элементов 7. Объем оболочки 2 частично на толщину H заполнен высокоэластичным материалом 8, 9 с воздушными полостями 10. Воздухосодержание крайних слоев высокоэластичного материала, обращенных к внутренней 4 и наружной 3 обечайкам, составляет 1-5%, а в слое средней части 20-50%, причем крайний слой 9, обращенный к внутренней обечайке 4, жестко соединен с поверхностью обечайки 4, а между другой обечайкой 3 и высокоэластичным материалом 9 имеется зазор h. The proposed screen for sound in the fluid flow in the direction of flow 1 (Fig. 1) is an annular shell 2 with a streamlined wing-shaped profile having an outer 3 and 4 inner shells of hard material, reinforced by an internal damped set located between the shells, one of the elements of which shown by line 5. Between the outer casing 3 and the highly elastic material there is a liquid in the gap 6. The screen is fixed to the supporting structures with the help of rigid elements 7. The volume of the shell 2 is partially for the thickness H behind filled with highly elastic material 8, 9 with air cavities 10. The air content of the outermost layers of highly elastic material facing the inner 4 and outer 3 shells is 1-5%, and in the middle layer 20-50%, with the outermost layer 9 facing the inner the shell 4, is rigidly connected to the surface of the shell 4, and between the other shell 3 and the highly elastic material 9 there is a gap h.

Наружная обечайка 3 с внешней стороны может быть облицована высокоэластичным материалом 11 с воздушными полостями 12. The outer shell 3 from the outside can be lined with highly elastic material 11 with air cavities 12.

Устройство работает следующим образом. Под действием гидродинамических сил, значительно ослабленных обтекаемым крыловидным профилем экрана, тем не менее возникающих в потоке, образуются струи жидкости, как непосредственно излучающие звуковую энергию в экранируемую область пространства, так и вызывающие колебания преобразователя или другого экранируемого прибора. Борьба с этими явлениями обеспечивается введением в экран 2 демпфированного внутреннего набора, снижающего вибрации, например, в виде шпангоутов, расположенных между обечайками и облицованных акустическим материалом. Шумозаглушающие свойства экрана реализуются поглощающим звуковую энергию объемом высокоэластичного материала. Для реализации последней задачи лучше всего подходит высокоэластичный материал 8, 9 с полостями (например, резина или термоэластопласт), обладающий высоким коэффициентом внутренних потерь акустической энергии. Воздухосодержание слоев определяется следующим образом. Уменьшение воздухосодержания крайних слоев против названного (1-5%) ведет к недопустимому снижению величин деформаций сдвига в высокоэластичном материале и, следовательно, снижению поглощения энергии. Увеличение воздухосодержания приводит к снижению звукопоглощения из-за рассогласования импедансов слоев и воды. The device operates as follows. Under the influence of hydrodynamic forces, significantly weakened by the streamlined wing-shaped profile of the screen, nevertheless arising in the stream, liquid jets are formed, both directly emitting sound energy into the screened area of space, and causing vibrations of the transducer or other screened device. The fight against these phenomena is provided by the introduction of a damped inner set into the screen 2, which reduces vibration, for example, in the form of frames located between the shells and lined with acoustic material. Sound-damping properties of the screen are realized by absorbing sound energy with a volume of highly elastic material. To implement the latter task, highly elastic material 8, 9 with cavities (for example, rubber or thermoplastic elastomer), which has a high coefficient of internal acoustic energy loss, is best suited. The air content of the layers is determined as follows. A decrease in the air content of the extreme layers against the aforementioned (1-5%) leads to an unacceptable decrease in the values of shear deformations in a highly elastic material and, therefore, a decrease in energy absorption. An increase in air content leads to a decrease in sound absorption due to a mismatch in the impedances of the layers and water.

Для увеличения эффективности предлагаемой конструкции в среднюю часть массива высокоэластичного материала вводится звукоизолирующий слой 8, препятствующий проникновению звука сквозь экран. Выбор воздухосодержания этого слоя (20-50%) определяется следующим. Уменьшение воздухосодержания против названного приводит к недопустимому снижению шумозаглушения. Увеличение воздухосодержания относительно приведенного делает конструкцию статически неустойчивой. To increase the effectiveness of the proposed design, a soundproofing layer 8 is introduced into the middle part of the array of highly elastic material, which prevents the penetration of sound through the screen. The choice of air content of this layer (20-50%) is determined as follows. Reducing the air content against the named leads to an unacceptable reduction in sound attenuation. The increase in air content relative to the above makes the design statically unstable.

Прослойка жидкости 6 между наружной обечайкой и массивом высокоэластичного материала обеспечивает акустический контакт этих сред без механического соприкосновения, могущего привести к повреждению конструкции в условиях деформации высокоэластичного материала под действием переменного давления. A layer of fluid 6 between the outer shell and the array of highly elastic material provides acoustic contact of these media without mechanical contact, which could lead to structural damage under conditions of deformation of the highly elastic material under the influence of variable pressure.

Для реализации вибродемпфирующих свойств конструкции массив высокоэластичного материала 9 жестко связан с внутренней обечайкой 4, которая подвержена гидродинамическим воздействиям в наибольшей степени. Минимальная передача энергии от обечайки 4 к обечайке 3 обеспечивается демпфированием набора 5, например набора шпангоутов, расположенных между обечайками, путем сообщения ему механических потерь, например, облицовкой акустическим покрытием. To realize the vibration-damping properties of the structure, the array of highly elastic material 9 is rigidly connected with the inner shell 4, which is most affected by hydrodynamic influences. The minimum energy transfer from the shell 4 to the shell 3 is provided by damping a set 5, for example a set of frames located between the shells, by communicating mechanical losses to it, for example, by facing with an acoustic coating.

Наружная обечайка 3 с внешней стороны может быть облицована высокоэластичным материалом 11 с воздушными полостями 12 для создания условий для проникновения звуковой энергии в тело экрана (согласование сопротивлений) и в дальнейшем к ее поглощению в массиве высокоэластичного материала 9. The outer shell 3 from the outside can be lined with highly elastic material 11 with air cavities 12 to create conditions for the penetration of sound energy into the body of the screen (coordination of resistances) and subsequently its absorption in the array of highly elastic material 9.

В целом, звукоизолирующий слой 8 служит в основном для увеличения помехозащищенности в направлении, перпендикулярном оси экрана 1, а звукопоглощающие слои 9 вызывают некоторый эффект экранирования в осевом направлении 1. Изменением параметров акустического насыщения экрана и его толщины возможно достичь максимального эффекта на заданной частоте. In general, the sound-insulating layer 8 serves mainly to increase the noise immunity in the direction perpendicular to the axis of the screen 1, and the sound-absorbing layers 9 cause some screening effect in the axial direction 1. By changing the parameters of the acoustic saturation of the screen and its thickness, it is possible to achieve the maximum effect at a given frequency.

Была проведена теоретическая проработка предлагаемой конструкции с толщиной массива из акустической резины H = 1 м, крайние слои резины имели толщину 0,2 м и 0,05 м. В расчетах использовалась плоская модель массива из высокоэластичного материала, позволяющая получить оценку эффективности акустических мероприятий в широком диапазоне частот. Как показал расчет (фиг. 2), звукоизоляция 13 экрана на низких частотах порядка 100 Гц составляет величину 7 дБ и с возрастанием частоты быстро увеличивается. Поглощающая способность конструкции 14 возрастает с 50% до 98% (на частоте 1 кГц). Приведенные расчеты позволяют заключить, что эффективность экрана в направлении, перпендикулярном оси потока, оценивается величиной порядка 10 дБ и более при наличии некоторого эффекта также в осевом направлении. A theoretical study of the proposed design was carried out with an array of acoustic rubber mass H = 1 m, the extreme layers of rubber had a thickness of 0.2 m and 0.05 m. A flat model of a massif of highly elastic material was used in the calculations, which allows one to estimate the effectiveness of acoustic measures in a wide frequency range. As the calculation showed (Fig. 2), the sound insulation 13 of the screen at low frequencies of the order of 100 Hz is 7 dB and rapidly increases with increasing frequency. The absorption capacity of structure 14 increases from 50% to 98% (at a frequency of 1 kHz). The above calculations allow us to conclude that the screen efficiency in the direction perpendicular to the flow axis is estimated to be of the order of 10 dB or more if there is some effect also in the axial direction.

Claims (2)

1. Экран для звука в потоке жидкости, представляющий собой кольцевую оболочку, состоящую из наружной и внутренней обечаек из жесткого материала, содержащую внутри высокоэластичный материал с герметичными воздушными полостями, отличающийся тем, что оболочка имеет обтекаемый крыловидный профиль, подкреплена внутренним демпфированным набором, расположенным между обечайками, а высокоэластичный материал скреплен с внутренней обечайкой и заполняет оболочку частично, причем воздухосодержание его воздушных полостей принято изменяющимся в радиальном направлении таким образом, что в крайних слоях оно составляет по 1-5%, а в слое средней части - 20-50%, а между высокоэластичным материалом и наружной обечайкой имеется жидкостный зазор. 1. The screen for sound in the fluid flow, which is an annular shell, consisting of outer and inner shells of hard material, containing a highly elastic material with sealed air cavities, characterized in that the shell has a streamlined wing-shaped profile, reinforced by an internal damped set located between shells, and highly elastic material bonded to the inner shell and partially fills the shell, and the air content of its air cavities is accepted to vary adialnom direction so that the outer layers, it is at 5.1%, while in the middle part of the layer - 20-50%, and between the elastomeric material and the outer shell has a fluidic gap. 2. Экран для звука в потоке жидкости по п.1, отличающийся тем, что его наружная обечайка с внешней стороны облицована высокоэластичным материалом с воздушными полостями. 2. The screen for sound in the fluid stream according to claim 1, characterized in that its outer shell on the outside is lined with highly elastic material with air cavities.
RU99119207A 1999-09-06 1999-09-06 Sound screen in liquid flow RU2176113C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99119207A RU2176113C2 (en) 1999-09-06 1999-09-06 Sound screen in liquid flow

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99119207A RU2176113C2 (en) 1999-09-06 1999-09-06 Sound screen in liquid flow

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99119207A RU99119207A (en) 2001-07-10
RU2176113C2 true RU2176113C2 (en) 2001-11-20

Family

ID=20224694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99119207A RU2176113C2 (en) 1999-09-06 1999-09-06 Sound screen in liquid flow

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2176113C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Глазанов В.Е. Экранирование гидроакустических антенн. - Л.: Судостроение, 1986, с. 112, 113. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2305783C1 (en) Chamber muffler of industrial vacuum cleaner
US5220535A (en) Sonar baffles
FI79499C (en) ELASTISKT LAGRAD PROPELLERANORDNING.
CN109018193B (en) Noise-reducing and vibration-reducing composite structural member for ship cabin
US4949317A (en) Compliant underwater acoustic baffle
CN102568465A (en) Under-water self-adapting curved-surface composite acoustic material
CN104776142B (en) Tower Buoyant Raft Shock-resistant System
CN103353042A (en) Pressure self-adaptation low-frequency broadband elastic resonance noise-abatement device
RU2594088C1 (en) Active noise suppressor of industrial vacuum cleaner
RU2176113C2 (en) Sound screen in liquid flow
RU2647992C1 (en) Deep-water broadband hydroacoustic transducer
CN110853609B (en) Underwater acoustic covering layer based on coupling resonance of multilayer scatterers and cavity
RU2594089C1 (en) Active aerodynamic noise suppressor
CN107808740A (en) A kind of noise reduction oil-immersed power transformer
CN207795345U (en) Muffler ASSY
KR20160112592A (en) Noise reducing device and cabin of construction machinery having the same
CN111156161A (en) Vibration and noise reduction structure of booster pump
RU2138858C1 (en) Underwater acoustic screen
RU2611226C1 (en) Active aerodynamic suppressor
CN113236877B (en) Suppression device for flow-induced noise and vortex-induced noise of marine pipeline
CN212508783U (en) Water pump overlay type noise reduction shell for water purifier
CN108005756A (en) A kind of muffler ASSY
RU2101605C1 (en) Noise silencer
FI123484B (en) Suppressor for shock wave and propeller driven vessel
RU2825907C1 (en) Underwater vehicle outer shell section

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner