RU2176113C2 - Sound screen in liquid flow - Google Patents
Sound screen in liquid flow Download PDFInfo
- 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
Links
Images
Landscapes
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
Abstract
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
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
Claims (2)
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) |
-
1999
- 1999-09-06 RU RU99119207A patent/RU2176113C2/en active
Non-Patent Citations (1)
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 |