RU2578792C2

RU2578792C2 - Device for active suppression of hydrodynamic noise in pipeline systems

Info

Publication number: RU2578792C2
Application number: RU2013145401/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Попков; Николай Анастасович Кузнецов; Алексей Николаевич Соколов; Алексей Игоревич Большаков
Priority date: 2013-10-09
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2016-03-27
Also published as: RU2013145401A

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: invention relates to vibroacoustic protection, reduction and propagation of hydrodynamic noise in marine and ship pipelines. Device operates as a system for active suppression of hydrodynamic noise and represents a section of pipeline with two thrust flanges and inserted into pipe section cut between flanges. Insert has its flanges, between which are vibrators and pipe component, which is flexible and corrugated. Control signals to vibrators are generated by a controller using information from accelerometers and additionally using signals from hydrophones. Vibrators are mounted parallel to pipeline axis.

EFFECT: use of disclosed invention in pipelines with appropriate control of electric voltage vibrators significantly reduce hydrodynamic noise in a wide frequency range.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области виброакустической защиты, касается вопросов снижения и распространения гидродинамического шума в судовых и корабельных системах трубопроводов.The invention relates to the field of vibro-acoustic protection, concerns the reduction and propagation of hydrodynamic noise in ship and ship piping systems.

Известно устройство активного гашения звуковых волн (патент США, US 4044203 A. Устройство активного гашения звуковых волн, 1977 г.), где в качестве инструмента гашения шума, распространяющегося по трубопроводу, используются динамики, расположенные вдоль стенки трубопровода. Недостатком этого устройства является низкая эффективность снижения гидродинамического шума на частотах ниже 1000 Гц.A device for active damping of sound waves (US patent, US 4044203 A. A device for active damping of sound waves, 1977) is known, where speakers located along the wall of a pipeline are used to suppress noise propagating through a pipeline. The disadvantage of this device is the low efficiency of reducing hydrodynamic noise at frequencies below 1000 Hz.

Также известно устройство глушения шума в трубопроводах (патент СССР, SU 1798581 A1. Устройство глушения шума в трубопроводах, 1993 г.), представляющее собой расширительную камеру с размещенным внутри контуром глушения, имеющим как минимум два упругих элемента, кинематически связанные с сердечниками электромеханических преобразователей. Глушение шума происходит за счет деформации камеры и работы электромеханических преобразователей. Недостатками этого устройства являются эффективное снижение шума только на резонансных частотах камеры и его большие габаритные размеры - диаметр камеры в 5-6 раз превосходит диаметр трубопровода.Also known is a device for damping noise in pipelines (USSR patent, SU 1798581 A1. A device for damping noise in pipelines, 1993), which is an expansion chamber with an inside silencing circuit having at least two elastic elements kinematically connected to the cores of electromechanical converters. Noise suppression occurs due to deformation of the chamber and the operation of electromechanical converters. The disadvantages of this device are effective noise reduction only at the resonant frequencies of the camera and its large overall dimensions - the diameter of the chamber is 5-6 times greater than the diameter of the pipeline.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по конструкции является устройство, выполненное в виде фланцев, жестко закрепленных на трубопроводе, между которыми установлены вибраторы, и предназначенное для снижения распространяющейся по структуре трубопровода вибрации (патент США, US 5348124 A. Устройство активного гашения вибрации, 1994 г.) - прототип.Closest to the proposed invention by design is a device made in the form of flanges rigidly fixed to the pipeline, between which vibrators are installed, and designed to reduce the vibration propagating along the structure of the pipeline (US patent, US 5348124 A. Active vibration damping device, 1994 ) is a prototype.

Прототип изображен на фиг. 1. К трубопроводу 1 жестко присоединены упорные фланцы 2. Между упорными фланцами 2 под углом к оси трубопровода закреплены вибраторы 3. На трубопроводе 1 установлены акселерометры 4 вдоль и поперек оси трубопровода. Сигналы с акселерометров 4 подаются на контроллер 5. Контроллер 5 вырабатывает управляющие сигналы и подает их на вибраторы 3.The prototype is depicted in FIG. 1. Thrust flanges are rigidly attached to the pipeline 1. Vibrators 3 are mounted between the thrust flanges 2 at an angle to the axis of the pipeline. Accelerometers 4 are installed on the pipeline 1 along and across the axis of the pipeline. The signals from the accelerometers 4 are fed to the controller 5. The controller 5 generates control signals and feeds them to the vibrators 3.

Вибраторы, расположенные под углом к оси трубопровода, позволяют гасить структурную вибрацию трех типов - продольную, поперечную и крутильную.Vibrators located at an angle to the axis of the pipeline allow you to dampen the structural vibration of three types - longitudinal, transverse and torsional.

Недостатком прототипа является то, что он не предназначен для снижения шума, распространяющегося по рабочей среде, заполняющей гидравлическую систему.The disadvantage of the prototype is that it is not designed to reduce noise propagating through the working medium filling the hydraulic system.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение гидродинамического шума, распространяющегося в трубопроводной системе судна или корабля.The objective of the invention is to reduce the hydrodynamic noise propagating in the pipeline system of a ship or ship.

Это достигается тем, что в составе устройства активного гашения гидродинамического шума в системах трубопроводов, представляющего собой участок трубопровода с двумя приваренными упорными фланцами, между которыми закреплены вибраторы, а контроллер вырабатывает на вибраторы управляющие сигналы с использованием информации с акселерометров, последний по предлагаемому изобретению состоит из вставки в вырезанный между фланцами участок трубы, имеющей свои фланцы и элемент, являющийся упругим и гофрированным, вибраторов, закрепленных параллельно оси трубопровода, и контроллера, который вырабатывает дополнительно управляющие сигналы с использованием сигналов с гидрофонов.This is achieved by the fact that as part of the device for actively damping hydrodynamic noise in piping systems, which is a section of the pipeline with two welded stop flanges between which vibrators are mounted, and the controller generates control signals for the vibrators using information from accelerometers, the latter according to the invention consists of inserts into the pipe section cut between the flanges, having its own flanges and an element that is elastic and corrugated, of vibrators, fixed by a pair parallel to the axis of the pipeline, and the controller, which additionally generates control signals using signals from hydrophones.

Разработанное устройство изображено на фиг. 2. Оно соединено с трубопроводом 1 с помощью присоединительных фланцев 6, включает упорные фланцы 2, упругий и гофрированный элемент 7, вибраторы 3, акселерометры 4, гидрофоны 8 и контроллер 5. Сигналы с акселерометров и гидрофонов подаются на контроллер. Контроллер вырабатывает управляющие сигналы и подает их на вибраторы.The developed device is shown in FIG. 2. It is connected to the pipeline 1 by means of connecting flanges 6, includes stop flanges 2, an elastic and corrugated element 7, vibrators 3, accelerometers 4, hydrophones 8 and a controller 5. Signals from accelerometers and hydrophones are fed to the controller. The controller generates control signals and feeds them to the vibrators.

Предлагаемое устройство отличается от прототипа тем, что между упорными фланцами располагается гофрированная упругая вставка, которая при продольной деформации с помощью вибраторов создает звуковое давление гидродинамического шума внутри трубопровода. Другое отличие состоит в том, что контроллер вырабатывает управляющие сигналы, используя сигналы как с акселерометров, так и с гидрофонов. Отличие заключается также в том, что вибраторы закреплены параллельно оси трубопровода. Такое расположение существенно повышает эффективность работы вибраторов по деформации вставки в продольном направлении за счет соосности вибраторов, вставки и трубопровода.The proposed device differs from the prototype in that between the thrust flanges there is a corrugated elastic insert, which, with longitudinal deformation by means of vibrators, creates a sound pressure of hydrodynamic noise inside the pipeline. Another difference is that the controller generates control signals using signals from both accelerometers and hydrophones. The difference also lies in the fact that the vibrators are mounted parallel to the axis of the pipeline. This arrangement significantly increases the efficiency of the vibrators for deformation of the insert in the longitudinal direction due to the alignment of the vibrators, insert and pipe.

Характеристики упругого элемента зависят от диаметра трубопровода, типа и статического давления среды, заполняющей трубопровод. В качестве упругого элемента применяются серийно выпускаемые гофрированные гибкие вставки.The characteristics of the elastic element depend on the diameter of the pipeline, the type and static pressure of the medium filling the pipeline. As an elastic element, commercially available corrugated flexible inserts are used.

Предлагаемое устройство функционирует как система активного гашения гидродинамического шума благодаря возможности создания звукового давления гидродинамического шума в среде трубопровода путем управления электрическим напряжением, подаваемым на вибраторы на основе сигналов с акселерометров и гидрофонов.The proposed device functions as a system of active damping of hydrodynamic noise due to the possibility of creating sound pressure of hydrodynamic noise in the pipeline environment by controlling the voltage supplied to the vibrators based on signals from accelerometers and hydrophones.

Использование предлагаемого устройства в отличие от прототипа, не предназначенного для снижения гидродинамического шума, позволит эффективно (на 6-8 дБ) снижать уровень распространяющегося по трубопроводу гидродинамического шума в диапазоне частот 10-500 Гц.Using the proposed device, in contrast to the prototype, not intended to reduce hydrodynamic noise, will effectively (6-8 dB) reduce the level of hydrodynamic noise propagating through the pipeline in the frequency range 10-500 Hz.

Claims

A device for actively damping hydrodynamic noise in piping systems, which is a section of a pipeline with two welded stop flanges between which vibrators are mounted, and the controller generates control signals on the vibrators using information from accelerometers, characterized in that the insert is mounted in place of the pipe section cut between the flanges having its own flanges and an element that is elastic and corrugated, the vibrators are fixed parallel to the axis of the pipeline, and the controller is worked out It also provides control signals using signals from hydrophones.