RU2809640C2 - Sound-absorbing spherical panel - Google Patents

Sound-absorbing spherical panel Download PDF

Info

Publication number
RU2809640C2
RU2809640C2 RU2023115453A RU2023115453A RU2809640C2 RU 2809640 C2 RU2809640 C2 RU 2809640C2 RU 2023115453 A RU2023115453 A RU 2023115453A RU 2023115453 A RU2023115453 A RU 2023115453A RU 2809640 C2 RU2809640 C2 RU 2809640C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spherical
shell
perforated
honeycomb
shells
Prior art date
Application number
RU2023115453A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2023115453A (en
Inventor
Михаил Валерьевич Лифшиц
Валерий Валерьевич Иванов
Original Assignee
Акционерное Общество "Ротек"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное Общество "Ротек" filed Critical Акционерное Общество "Ротек"
Publication of RU2023115453A publication Critical patent/RU2023115453A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2809640C2 publication Critical patent/RU2809640C2/en

Links

Abstract

FIELD: sound-absorbing panels.
SUBSTANCE: invention can be used to absorb noise from machines and aerodynamic devices. The sound-absorbing spherical panel contains a thin solid spherical shell, a three-dimensional honeycomb shell and a thin perforated spherical shell. The shells are rigidly connected along the contact surfaces and form a plurality of acoustic resonators. The volumetric honeycomb shell is made in the form of a honeycomb block with a quadrangular outline. Two opposite sides of a quadrangular contour are formed by segments of parallel lines. The cell block is symmetrical about the line connecting the midpoints of the parallel sides of the contour. The honeycomb block is assembled in rows of elastic wavy tape between the parallel sides of a quadrangular contour. Adjacent rows of wavy tape are mutually offset by half a step and connected at the junction of peaks and valleys. The volumetric honeycomb block is deformed along the contours and spherical contact surfaces of the blind and perforated shells.
EFFECT: improved sound absorption and manufacturability of the perforated shell.
3 cl, 12 dwg

Description

Изобретение относится к звукопоглощающим панелям и может быть использовано для поглощения шума машин и аэродинамических устройств.The invention relates to sound-absorbing panels and can be used to absorb noise from machines and aerodynamic devices.

Известная звукопоглощающая панель авиационного двигателя (См. патент на полезную модель: NOISE REDUCTION PLATE STRUCTURE USED FOR AIRCRAFT ENGINE, CN203476833U, МПК F04D 29/66, опубликован 12.03.2014.), содержит тонкую глухую оболочку, объемную сотовую оболочку и тонкую перфорированную оболочку. Перфорированная оболочка сформирована из перфорированного листового материала. Сотовая оболочка установлена между глухой и перфорированной оболочками. Оболочки жестко соединены по поверхностям прилегания и образуют множество акустических резонаторов, которые поглощают акустическую энергию, снижая уровень шума авиационного двигателя.The well-known sound-absorbing panel of an aircraft engine (See utility model patent: NOISE REDUCTION PLATE STRUCTURE USED FOR AIRCRAFT ENGINE, CN203476833U, IPC F04D 29/66, published 03/12/2014), contains a thin blind shell, a voluminous honeycomb shell and a thin perforated shell. The perforated shell is formed from perforated sheet material. The honeycomb shell is installed between the blank and perforated shells. The shells are rigidly connected along the contact surfaces and form a plurality of acoustic resonators that absorb acoustic energy, reducing the noise level of the aircraft engine.

Известная многослойная звукопоглощающая панель авиационного двигателя (См. патент на изобретение: MULTI-LAYERED ACOUSTIC LINER, US3948346, МПК, G10K11/172, опубликован 06.04.1976.), содержит тонкую глухую оболочку, по меньшей мере, две объемные сотовые и две тонкие перфорированные оболочки. Перфорированные оболочки сформированы из перфорированного листового материала. Сотовые оболочки разделены перфорированными оболочками и установлены между глухой оболочкой и внешней перфорированной оболочкой. Оболочки жестко соединены по поверхностям прилегания и образуют множество акустических резонаторов, которые поглощают акустическую энергию, снижая уровень шума авиационного двигателя.The well-known multilayer sound-absorbing panel of an aircraft engine (See the patent for the invention: MULTI-LAYERED ACOUSTIC LINER, US3948346, IPC, G10K11/172, published 04/06/1976), contains a thin blind shell, at least two voluminous honeycombs and two thin perforated ones shells. Perforated shells are formed from perforated sheet material. The honeycomb shells are separated by perforated shells and installed between the blind shell and the outer perforated shell. The shells are rigidly connected along the contact surfaces and form a plurality of acoustic resonators that absorb acoustic energy, reducing the noise level of the aircraft engine.

В известных звукопоглощающих панелях не предусмотрена геометрическая связь, обеспечивающая соосность осей отверстий перфорированной оболочки и осей ячеек сотовой оболочки. Акустические резонаторы имеют несимметричную форму и/или несколько входных отверстий. Несоосность отверстий перфорированной оболочки и ячеек объемной сотовой оболочки приводит к расширению спектра поглощения звуковых волн. Резонансные частоты акустических резонаторов отличаются между собой и не совпадают с частотой поглощаемой звуковой волны. Эффект звукопоглощения, свойственный акустическому резонатору Гельмгольца, реализован не в полной мере.Known sound-absorbing panels do not provide for a geometric connection that ensures coaxiality between the axes of the holes of the perforated shell and the axes of the cells of the honeycomb shell. Acoustic resonators have an asymmetrical shape and/or several input holes. The misalignment of the holes of the perforated shell and the cells of the volumetric honeycomb shell leads to an expansion of the absorption spectrum of sound waves. The resonant frequencies of acoustic resonators differ from each other and do not coincide with the frequency of the absorbed sound wave. The sound absorption effect inherent in the Helmholtz acoustic resonator is not fully realized.

Звукопоглощающая панель летательного аппарата (См. патент на изобретение: LINEAR ACOUSTIC LINER, US8196704B2, МПК, B64D33/02;E04B1/84, опубликован 12.06.2012.), содержит тонкую глухую оболочку, объемную сотовую оболочку, внешнюю и внутреннюю перфорированные оболочки, между которыми введен пористый слой адгезивного материала. Сотовая оболочка установлена между глухой и внутренней перфорированной оболочкой. Оболочки жестко соединены по поверхностям прилегания и образуют множество акустических резонаторов, которые поглощают акустическую энергию и снижают уровень шума. Перфорированные оболочки сформированы из композитных материалов на формовочной модели и могу быть выполнены цилиндрической, конической или другой нецилиндрической формы. Отформованные оболочки перфорируют совместно, посредством поштучного выполнения отверстий ручным или программируемом инструментом. Для сохранения соосности отверстий после окончательной сборки перфорированные оболочки связаны установочными штифтами и отверстиями.Sound-absorbing panel of an aircraft (See invention patent: LINEAR ACOUSTIC LINER, US8196704B2, IPC, B64D33/02;E04B1/84, published 06/12/2012), contains a thin blind shell, a voluminous honeycomb shell, outer and inner perforated shells, between with which a porous layer of adhesive material is introduced. The honeycomb shell is installed between the blind and inner perforated shell. The shells are rigidly connected along the contact surfaces and form many acoustic resonators that absorb acoustic energy and reduce noise levels. Perforated shells are formed from composite materials on a molding pattern and can be made into cylindrical, conical or other non-cylindrical shapes. The molded shells are perforated together by making individual holes using a manual or programmable tool. To maintain hole alignment after final assembly, the perforated shells are tied together with locating pins and holes.

В последнем изобретении не раскрыта геометрическая связь, обеспечивающая соосность осей отверстий перфорированных оболочек и осей ячеек объемной сотовой оболочки. Кроме того, поштучное выполнение отверстий на отформованных оболочках - длительная операция, которая не удовлетворяет требованиям серийного производства.The latest invention does not disclose the geometric relationship that ensures the alignment of the axes of the holes of the perforated shells and the axes of the cells of the volumetric honeycomb shell. In addition, making individual holes on molded shells is a time-consuming operation that does not meet the requirements of mass production.

Выбранная в качестве прототипа, звукопоглощающая коническая панель (См. патент на изобретение: ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩАЯ КОНИЧЕСКАЯ ПАНЕЛЬ, RU 2785838, МПК, E04B 1/82, опубликован 14.12.2022), содержит тонкую глухую оболочку, объемную сотовую оболочку и тонкую перфорированную оболочку. Сотовая оболочка установлена между глухой и перфорированной оболочками. Оболочки жестко соединены по поверхностям прилегания и образуют множество акустических резонаторов, которые поглощают акустическую энергию и снижают уровень шума. Объемная сотовая оболочка выполнена в виде призматического сотового блока с трапецеидальным контуром. Сотовый блок набран рядами упругой волнообразной ленты. Ряды упругой волнообразной ленты параллельны основаниям трапецеидального контура. Соседние ряды волнообразной ленты смещены на половину своего шага и соединены в местах прилегания вершин и впадин. Размеры трапецеидального контура сотового блока равны размерам поверхности прилегания перфорированной оболочки. Объемный сотовый блок деформирован по контуру и коническим поверхностям глухой и перфорированной оболочек. Шаг и координаты осей отверстий в перфорированной оболочке связаны с геометрическими параметрами звукопоглощающей конической панели и сотового блока соотношениями, которые обеспечивают соосность отверстий перфорированной оболочки и ячеек сотовой оболочки, а также исполнение отверстий в пакете разверток перфорируемых оболочек.Selected as a prototype, the sound-absorbing conical panel (See the patent for the invention: SOUND-ABSORBING CONICAL PANEL, RU 2785838, IPC, E04B 1/82, published 12/14/2022), contains a thin blind shell, a voluminous honeycomb shell and a thin perforated shell. The honeycomb shell is installed between the blank and perforated shells. The shells are rigidly connected along the contact surfaces and form many acoustic resonators that absorb acoustic energy and reduce noise levels. The volumetric honeycomb shell is made in the form of a prismatic honeycomb block with a trapezoidal contour. The honeycomb block is made up of rows of elastic wavy tape. The rows of elastic wavy tape are parallel to the bases of the trapezoidal contour. Adjacent rows of wavy tape are offset by half their pitch and connected at the junction of peaks and valleys. The dimensions of the trapezoidal contour of the honeycomb block are equal to the dimensions of the contact surface of the perforated shell. The volumetric honeycomb block is deformed along the contour and conical surfaces of the blind and perforated shells. The pitch and coordinates of the axes of the holes in the perforated shell are related to the geometric parameters of the sound-absorbing conical panel and the honeycomb block by relationships that ensure the coaxiality of the holes of the perforated shell and the cells of the honeycomb shell, as well as the design of the holes in the package of perforated shells.

Прототип создает эффект звукопоглощения, близкий к эффекту акустического резонатора Гельмгольца, однако геометрические связи и соотношения конической звукопоглощающей панели непригодны для звукопоглощающей сферической панели.The prototype creates a sound absorption effect close to the effect of an acoustic Helmholtz resonator, however, the geometric connections and relationships of the conical sound-absorbing panel are unsuitable for the sound-absorbing spherical panel.

Задача, решаемая изобретением - создание звукопоглощающей сферической панели, в которой:The problem solved by the invention is the creation of a sound-absorbing spherical panel in which:

- отверстия перфорированной сферической оболочки и ячейки сотовой оболочки соосны;- the holes of the perforated spherical shell and the cells of the honeycomb shell are coaxial;

- отверстия перфорируемых сферических оболочек выполнены в пакете их плоских заготовок.- the holes of the perforated spherical shells are made in a package of their flat blanks.

Технический результат от использования изобретения:Technical result from the use of the invention:

- улучшение звукопоглощения на частоте поглощаемой звуковой волны;- improvement of sound absorption at the frequency of the absorbed sound wave;

- сокращение длительности перфорации сферических оболочек.- reducing the duration of perforation of spherical shells.

Изобретение может быть реализовано в следующих исполнениях.The invention can be implemented in the following embodiments.

1-е исполнение1st performance

Звукопоглощающая сферическая панель содержит тонкую глухую сферическую оболочку, объемную сотовую оболочку и тонкую перфорированную сферическую оболочку. Объемная сотовая оболочка установлена между глухой и перфорированной сферическими оболочками. Оболочки жестко соединены по поверхностям прилегания и образуют множество акустических резонаторов, которые поглощают акустическую энергию и снижают уровень шума. Объемная сотовая оболочка выполнена в виде сотового блока с четырехугольным контуром. Две противоположные стороны четырехугольного контура образованы отрезками параллельных прямых. Сотовый блок симметричен относительно линии, соединяющей середины параллельных сторон контура. Сотовый блок набран рядами упругой волнообразной ленты между параллельными сторонами четырехугольного контура. Соседние ряды волнообразной ленты взаимно смещены на половину шага и соединены в местах прилегания вершин и впадин. Объемный сотовый блок деформирован по контурам и сферическим поверхностям глухой и перфорированной оболочек.The sound-absorbing spherical panel contains a thin solid spherical shell, a three-dimensional honeycomb shell and a thin perforated spherical shell. The volumetric honeycomb shell is installed between the blank and perforated spherical shells. The shells are rigidly connected along the contact surfaces and form many acoustic resonators that absorb acoustic energy and reduce noise levels. The volumetric honeycomb shell is made in the form of a honeycomb block with a quadrangular outline. Two opposite sides of a quadrangular contour are formed by segments of parallel lines. The cell block is symmetrical about the line connecting the midpoints of the parallel sides of the contour. The honeycomb block is assembled in rows of elastic wavy tape between the parallel sides of a quadrangular contour. Adjacent rows of wavy tape are mutually offset by half a step and connected at the junction of peaks and valleys. The volumetric honeycomb block is deformed along the contours and spherical surfaces of the blind and perforated shells.

Для решения поставленной задачи глухая и перфорированная сферические оболочки выполнены в виде концентричных сферических поясов, а контур сотового блока геометрически связан с параметрами звукопоглощающей сферической панели соотношениями:To solve the problem, the blind and perforated spherical shells are made in the form of concentric spherical belts, and the contour of the honeycomb block is geometrically related to the parameters of the sound-absorbing spherical panel by the ratios:

где: x, y - координаты точек контура в прямоугольной системе координат XOY, мм; точка O начала координат лежит на оси ячейки в середине отрезка, соединяющего середины параллельных сторон контура, ось OY направлена по этому отрезку; R - радиус поверхности прилегания внешней сферической и сотовой оболочек, мм; H - высота сферического пояса, мм, число секторов в замкнутом сферическом поясе, i = 1 соответствует кольцевому сферическому поясу (см. ниже: фиг. 4, 7).where: x, y - coordinates of the contour points in the rectangular coordinate system XOY , mm; the origin point O lies on the cell axis in the middle of the segment connecting the midpoints of the parallel sides of the contour, the OY axis is directed along this segment; R is the radius of the contact surface of the outer spherical and honeycomb shells, mm; H - height of the spherical belt, mm, the number of sectors in a closed spherical belt, i = 1 corresponds to an annular spherical belt (see below: Fig. 4, 7).

Координаты осей отверстий перфорированной оболочки связаны с геометрическими параметрами звукопоглощающей сферической панели следующими соотношениями:The coordinates of the axes of the holes in the perforated shell are related to the geometric parameters of the sound-absorbing spherical panel by the following relationships:

где: - азимутальный и полярный координатные углы осей отверстий в сферической системе координат, рад., начало системы координат совпадает с геометрическим центром сферического пояса; азимутальный угол отсчитывается от оси симметрии сектора сферического пояса; n - номер ряда отверстий при отсчете от фундаментальной плоскости; m -- номер отверстия в n-ом ряду при отсчете от оси симметрии сектора сферического пояса; - шаг осей ячеек сотового блока вдоль оси OX, мм; - шаг осей отверстий сотового блока вдоль оси OY, мм (см. ниже: фиг. 5-10).Where: - azimuthal and polar coordinate angles of the hole axes in the spherical coordinate system, rad., the origin of the coordinate system coincides with the geometric center of the spherical belt; azimuth angle measured from the symmetry axis of the spherical belt sector;n-number of a row of holes measured from the fundamental plane;m --hole number inn-th row when counting from the axis of symmetry of the sector of the spherical belt; - pitch of the cell axes of the cell block along the axisOX,mm; - pitch of the axes of the holes of the honeycomb block along the axisOY, mm (see below: Fig. 5-10).

Соотношения (1), (2) получены из следующих условий:Relations (1), (2) are obtained from the following conditions:

- координата x контура сотового блока равна половине длины дуги на поверхности прилегания внешней сферической оболочки в ее сечении плоскостью, параллельной фундаментальной плоскости;- the x- coordinate of the contour of the honeycomb block is equal to half the length of the arc on the contact surface of the outer spherical shell in its section by a plane parallel to the fundamental plane;

- координата y сотового блока равна длине дуги поверхности прилегания на торце внешней сферической оболочки между указанными выше параллельными плоскостями (см. ниже: фиг. 4).- the y- coordinate of the honeycomb block is equal to the length of the arc of the contact surface at the end of the outer spherical shell between the above parallel planes (see below: Fig. 4).

Для больших радиусов звукопоглощающей сферической панели, например, когда R в тридцать и более раз превышает ширину упругой волнообразной ленты, сотовый блок после установки между тонкими оболочками деформирован упруго. Соотношения (1), (2) достаточно точно обеспечивают сохранение формы, размеров, шага и положения ячеек сотового блока на поверхности прилегания внешней сферической оболочки. Соотношения (3)-(6) определяют сферические угловые координаты осей отверстий на поверхности прилегания внешней сферической оболочки через шаги s и t ячеек сотового бока.For large radii of the sound-absorbing spherical panel, for example, when R is thirty or more times the width of the elastic wavy tape, the honeycomb block, after installation between thin shells, is elastically deformed. Relations (1), (2) quite accurately ensure the preservation of the shape, size, pitch and position of the cells of the honeycomb block on the contact surface of the outer spherical shell. Relations (3)-(6) determine the spherical angular coordinates of the axes of the holes on the contact surface of the outer spherical shell through steps s and t of the cells of the honeycomb side.

Известное положение ячеек сотового блока позволяет выполнить соосные им отверстия перфорации по сферическим координатам как на внешней, так и на внутренней сферических оболочках. Акустические резонаторы в этом исполнении имеют симметричную форму, а эффект звукопоглощения улучшен.The known position of the cells of the honeycomb block makes it possible to make perforation holes coaxial with them along spherical coordinates on both the outer and inner spherical shells. The acoustic resonators in this design have a symmetrical shape, and the sound absorption effect is improved.

2-е исполнение2nd version

Звукопоглощающая сферическая панель в исполнении 1, отличающаяся тем, что отверстия внешних перфорированных сферических оболочек выполнены в пакете плоских заготовок. Координаты осей отверстий на поверхности плоской заготовки определены соотношениями:Sound-absorbing spherical panel in version 1, characterized in that the holes of the external perforated spherical shells are made in a package of flat blanks. The coordinates of the axes of the holes on the surface of a flat workpiece are determined by the relations:

где: - координаты осей отверстий в прямоугольной системе координат XOY на поверхности плоской заготовки перфорируемой оболочки, мм; точка O начала координат совпадает с точкой контакта заготовки и вершины обтяжного сферического пуансона жесткого штампа (см. ниже: фиг. 11,12).Where: - coordinates of the axes of the holes in the rectangular XOY coordinate system on the surface of the flat workpiece of the perforated shell, mm; point O of the origin of coordinates coincides with the point of contact between the workpiece and the top of the close-fitting spherical punch of the rigid die (see below: Fig. 11,12).

Соотношения (7)-(10) получены для сферических оболочек, изготовляемых листовой штамповкой на операциях осесимметричной обтяжки в жестких штампах при условии равномерного осесимметричного растяжения заготовки (см. Аверкиев А.Ю., Аверкиев Ю.А., Антонов Е.А. Ковка и штамповка. В 4-х томах. Т. 4. Листовая штамповка. Стр. 13, 236-240.). Прямоугольные координаты осей отверстий в плоской заготовке следуют из сферических угловых координат (3)-(6) посредством их приведения к линейным величинам: умножением на радиус R поверхности прилегания внешней сферической оболочки и делением на коэффициент, учитывающий осесимметричное растяжение заготовки.Relations (7)-(10) were obtained for spherical shells produced by sheet stamping in axisymmetric wrapping operations in rigid dies under the condition of uniform axisymmetric stretching of the workpiece (see Averkiev A.Yu., Averkiev Yu.A., Antonov E.A. Forging and stamping. In 4 volumes. T. 4. Sheet stamping. Page 13, 236-240.). The rectangular coordinates of the axes of the holes in a flat workpiece follow from the spherical angular coordinates (3)-(6) by reducing them to linear values: multiplying by the radiusRcontact surface of the outer spherical shell and dividing by coefficient taking into account the axisymmetric stretching of the workpiece.

Соотношения (1)-(3) и (7)-(10) определяют соосное положение осей отверстий внешней сферической оболочки и ячеек объемной сотовой оболочки после операций обтяжки плоской заготовки сферическим пуансоном и сборки панели. Акустические резонаторы этого исполнения симметричны и обеспечивают улучшение эффекта звукопоглощения.Relations (1)-(3) and (7)-(10) determine the coaxial position of the axes of the holes of the outer spherical shell and the cells of the volumetric honeycomb shell after the operations of covering a flat workpiece with a spherical punch and assembling the panel. The acoustic resonators of this design are symmetrical and provide improved sound absorption effect.

3-е исполнение3rd version

Звукопоглощающая сферическая панель в исполнении 1, отличающаяся тем, что отверстия внутренних перфорированных сферических оболочек выполнены в пакете плоских заготовок. Координаты осей отверстий на поверхности плоской заготовки определены соотношениями:Sound-absorbing spherical panel in version 1, characterized in that the holes of the internal perforated spherical shells are made in a package of flat blanks. The coordinates of the axes of the holes on the surface of a flat workpiece are determined by the relations:

где: - координаты осей отверстий в прямоугольной системе координат XOY на поверхности плоской заготовки внутренней сферической оболочки, мм; точка O начала координат совпадает с точкой контакта заготовки и вершины обтяжного сферического пуансона жесткого штампа; h - высота ячеек сотового блока, мм (см. ниже: фиг. 11).Where: - coordinates of the hole axes in the rectangular XOY coordinate system on the surface of the flat workpiece of the inner spherical shell, mm; point O of the origin coincides with the point of contact between the workpiece and the top of the close-fitting spherical punch of the rigid die; h is the height of the cells of the cell block, mm (see below: Fig. 11).

Прямоугольные координаты осей отверстий в плоской заготовке следуют из угловых сферических координат (3)-(6) посредством их приведения к линейным величинам: умножением на радиус (R - h) поверхности прилегания внутренней сферической оболочки и делением на коэффициент, учитывающий осесимметричное растяжение заготовки.The rectangular coordinates of the axes of the holes in a flat workpiece follow from the angular spherical coordinates (3)-(6) by reducing them to linear values: multiplying by the radius (R - h) of the contact surface of the inner spherical shell and dividing by a coefficient that takes into account the axisymmetric stretching of the workpiece.

Выполнение отверстий в пакете плоских заготовок сокращает длительность перфорации оболочек кратно числу заготовок в пакете. Соотношения (1)-(3) и (11)-(14) определяют соосное положение осей отверстий внутренней сферической оболочки и ячеек объемной сотовой оболочки, после операций обтяжки плоской заготовки сферическим пуансоном и сборки панели. Как и в предыдущих исполнениях акустические резонаторы симметричны, а эффект звукопоглощения улучшен.Making holes in a package of flat blanks reduces the duration of perforation of shells by a multiple of the number of blanks in the package. Relations (1)-(3) and (11)-(14) determine the coaxial position of the axes of the holes of the internal spherical shell and the cells of the volumetric honeycomb shell, after the operations of covering a flat workpiece with a spherical punch and assembling the panel. As in previous versions, the acoustic resonators are symmetrical, and the sound absorption effect is improved.

Обоснование соотношений (1)-(14) представлено ниже в описании осуществления изобретения.The rationale for relations (1)-(14) is presented below in the description of the invention.

На фиг. 1 показана кольцевая звукопоглощающая сферическая панель, в которой тонкая перфорированная оболочка выполнена в виде внешнего сферического пояса, на фиг. 2 - кольцевая звукопоглощающая сферическая панель, в которой тонкая перфорированная оболочка выполнена в виде внутреннего сферического пояса, на фиг. 3 - сектор звукопоглощающей сферической панели, показанной на фиг. 1; на фиг. 4 - вид А на фиг. 3; на фиг. 5 - выносной элемент Б на фиг. 4; на фиг. 6 - сечение В-В на фиг. 4; на фиг. 7 - контур объемного сотового блока в прямоугольной системе координат; на фиг. 8 - сотовый блок; на фиг. 9 - выносной элемент Г на фиг. 8; на фиг. 10 - перфорированная сферическая оболочка в сферической системе координат; на фиг. 11 - схема деформации плоской заготовки при ее обтяжке жестким сферическим пуансоном радиусом R; на фиг. 12 - пакет плоских заготовок перфорируемых оболочек в прямоугольной системе координат.In fig. 1 shows an annular sound-absorbing spherical panel, in which a thin perforated shell is made in the form of an outer spherical belt; FIG. 2 - annular sound-absorbing spherical panel, in which a thin perforated shell is made in the form of an internal spherical belt, in FIG. 3 - sector of the sound-absorbing spherical panel shown in FIG. 1; in fig. 4 - view A in Fig. 3; in fig. 5 - extension element B in Fig. 4; in fig. 6 - section B-B in Fig. 4; in fig. 7 - contour of a volumetric honeycomb block in a rectangular coordinate system; in fig. 8 - cell block; in fig. 9 - remote element G in Fig. 8; in fig. 10 - perforated spherical shell in a spherical coordinate system; in fig. 11 - diagram of the deformation of a flat workpiece when it is covered with a rigid spherical punch of radius R ; in fig. 12 - a package of flat blanks of perforated shells in a rectangular coordinate system.

Звукопоглощающая сферическая панель, см. фиг. 1-3 содержит тонкую глухую сферическую оболочку 1, объемную сотовую оболочку 2 и тонкую перфорированную сферическую оболочку 3. Объемная сотовая оболочка установлена между глухой и перфорированной сферическими оболочками. Оболочки жестко соединены по поверхностям прилегания и образуют множество акустических резонаторов. Объемная сотовая оболочка выполнена в виде сотового блока с четырехугольным контуром. Две противоположные стороны четырехугольного контура образованы отрезками параллельных прямых. Сотовый блок симметричен относительно линии, соединяющей середины параллельных сторон контура. Сотовый блок набран рядами упругой волнообразной ленты между параллельными сторонами четырехугольного контура. Соседние ряды волнообразной ленты взаимно смещены на половину шага и соединены в местах прилегания вершин и впадин. Объемный сотовый блок деформирован по контурам и сферическим поверхностям прилегания глухой и перфорированной оболочек.Sound-absorbing spherical panel, see fig. 1-3 contains a thin blind spherical shell 1, a voluminous honeycomb shell 2 and a thin perforated spherical shell 3. The voluminous honeycomb shell is installed between the blind and perforated spherical shells. The shells are rigidly connected along the contact surfaces and form a plurality of acoustic resonators. The volumetric honeycomb shell is made in the form of a honeycomb block with a quadrangular outline. Two opposite sides of a quadrangular contour are formed by segments of parallel lines. The cell block is symmetrical about the line connecting the midpoints of the parallel sides of the contour. The honeycomb block is assembled in rows of elastic wavy tape between the parallel sides of a quadrangular contour. Adjacent rows of wavy tape are mutually offset by half a step and connected at the junction of peaks and valleys. The volumetric honeycomb block is deformed along the contours and spherical contact surfaces of the blind and perforated shells.

Глухая и перфорированная сферические оболочки выполнены в виде концентричных сферических поясов, а контур сотового блока связан с геометрическими параметрами звукопоглощающей сферической панели соотношениями (1), (2). После деформации сотового блока по контуру и сферическим поверхностям прилегания тонких сферических оболочек призматические ячейки сотового блок принимают форму усеченных пирамид. Соотношения (1), (2) обеспечивают сохранение формы, размеров и шага ячеек сотового блока на поверхности прилегания к внешней сферической оболочке. На поверхности прилегания к внутренней сферической оболочке форма ячеек сотового блока сохранена, а размеры и шаг ячеек уменьшены пропорционально радиусу оболочки. Звукопоглощающая сферическая панель может быть выполнена разъемной из нескольких секторов.The blind and perforated spherical shells are made in the form of concentric spherical belts, and the contour of the honeycomb block is connected with the geometric parameters of the sound-absorbing spherical panel by relations (1), (2). After deformation of the honeycomb block along the contour and spherical contact surfaces of thin spherical shells, the prismatic cells of the honeycomb block take the shape of truncated pyramids. Relations (1), (2) ensure the preservation of the shape, size and pitch of the cells of the honeycomb block on the surface adjacent to the outer spherical shell. On the surface adjacent to the inner spherical shell, the shape of the cells of the honeycomb block is preserved, and the dimensions and pitch of the cells are reduced in proportion to the radius of the shell. The sound-absorbing spherical panel can be made detachable from several sectors.

После установки объемной сотовой оболочки ряды упругой ленты сжаты, что повышает плотность акустических резонаторов. Заданный контур сотового блока позволяет выполнить отверстия перфорируемой оболочки соосно ячейкам сотового блока, получить симметричные акустические резонаторы и, как следствие, улучшить эффект звукопоглощения.After installing the three-dimensional honeycomb shell, the rows of elastic tape are compressed, which increases the density of the acoustic resonators. The specified contour of the honeycomb block allows the holes of the perforated shell to be made coaxially with the cells of the honeycomb block, obtaining symmetrical acoustic resonators and, as a result, improving the sound absorption effect.

Длины сторон контура сотового блока определены размерами поверхности прилегания внешней сферической оболочки. Длины параллельных сторон контура сотового блока равны длинам дуг оснований внешнего сферического пояса. Переменное расстояние между непараллельными сторонами контура определяется длиной дуги поверхности прилегания внешнего сферического пояса в ее текущем сечении плоскостью, параллельной фундаментальной плоскости P.The lengths of the sides of the contour of the honeycomb block are determined by the dimensions of the contact surface of the outer spherical shell. The lengths of the parallel sides of the contour of the honeycomb block are equal to the lengths of the arcs of the bases of the outer spherical belt. The variable distance between the non-parallel sides of the contour is determined by the length of the arc of the contact surface of the outer spherical belt in its current section by a plane parallel to the fundamental plane P.

Из геометрических связей на фиг. 4, 10 длина параллельных сторон контура сотового блока равна длине дуги LM:From the geometric connections in Fig. 4, 10 the length of the parallel sides of the contour of the cell block is equal to the length of the arc LM :

Расстояние между параллельными сторонами контура сотового блока равно длине дуги CD на поверхности прилегания внешней сферической оболочки в ее полярном сечении.The distance between the parallel sides of the contour of the honeycomb block is equal to the length of the arc CD on the contact surface of the outer spherical shell in its polar section.

Наибольшее расстояние между непараллельными сторонами контура сотового блока равно длине дуги EK на поверхности прилегания внешнего сферического пояса в фундаментальной плоскости P.The greatest distance between the non-parallel sides of the contour of the honeycomb block is equal to the length of the arc EK on the contact surface of the outer spherical belt in the fundamental plane P.

В прямоугольной системе координат XOY контур сотового блока определен на отрезке:In the rectangular XOY coordinate system, the contour of the cell block is defined on the segment:

между значениями:between values:

На отрезке:On the segment:

На отрезках:On segments:

значениям x соответствует постоянный азимутальный угол, равный половине угла EOK сектора звукопоглощающей сферической панели и переменный радиус r окружностей в плоскостях, параллельных фундаментальной плоскости P. Для совпадения боковых сторон контура и сферической оболочки после деформации сотового блока переменный радиус и координата y определяются соотношениями:the x values correspond to a constant azimuthal angle equal to half the angle EOK of the sector of the sound-absorbing spherical panel and a variable radius r of circles in planes parallel to the fundamental plane P. For the coincidence of the lateral sides of the contour and the spherical shell after deformation of the honeycomb block, the variable radius and coordinate y are determined by the relations:

где: r - переменный радиус окружностей в плоскостях, параллельных фундаментальной плоскости.where: r is the variable radius of circles in planes parallel to the fundamental plane.

Из (15)-(24) следуют соотношения (1), (2), которые обеспечивают сохранение формы, размеров и шага ячеек на поверхности прилегания к внешней сферической оболочке. На поверхности прилегания к внутренней сферической оболочке форма ячеек сотового блока сохранена, а размеры и шаг ячеек уменьшены пропорционально радиусу оболочки. При деформации сотового блока по контуру и сферическим поверхностям оболочек ряды упругой волнообразной ленты сжимаются, а плотность надежность их соединений улучшается.From (15)-(24) relations (1), (2) follow, which ensure the preservation of the shape, size and pitch of the cells on the surface of contact with the outer spherical shell. On the surface adjacent to the inner spherical shell, the shape of the cells of the honeycomb block is preserved, and the dimensions and pitch of the cells are reduced in proportion to the radius of the shell. When the honeycomb block is deformed along the contour and spherical surfaces of the shells, the rows of elastic wave-shaped tape are compressed, and the density of the reliability of their connections improves.

Связь контура призматического сотового блока с геометрическими параметрами звукопоглощающей сферической панели определяет форму и положение ячеек объемной сотовой оболочки, что позволяет выполнить отверстия перфорируемой оболочки соосно ячейкам объемной сотовой оболочки, получить симметричные акустические резонаторы и, как следствие, улучшить эффект звукопоглощения.The connection of the contour of the prismatic honeycomb block with the geometric parameters of the sound-absorbing spherical panel determines the shape and position of the cells of the volumetric honeycomb shell, which makes it possible to make holes in the perforated shell coaxially with the cells of the volumetric honeycomb shell, obtain symmetrical acoustic resonators and, as a result, improve the sound absorption effect.

В исполнениях 2 и 3 отверстия перфорированных сферических оболочек выполнены в пакете нескольких плоских заготовок по прямоугольным координатам, определенным соответственно соотношениями (7)-(10) и (11)-(14), см. фиг. 12.In versions 2 and 3, the holes of the perforated spherical shells are made in a package of several flat blanks along rectangular coordinates, determined respectively by relations (7)-(10) and (11)-(14), see Fig. 12.

В исполнении 2 прямоугольные координаты осей отверстий в плоской заготовке следуют из угловых сферических координат (3)-(6) посредством их приведения к линейным величинам: умножением на радиус R поверхности прилегания внешней сферической оболочки и делением на коэффициент, учитывающий осесимметричное растяжения заготовки, см. фиг. 11:In version 2, the rectangular coordinates of the axes of the holes in the flat workpiece follow from the angular spherical coordinates (3)-(6) by reducing them to linear values: multiplying by the radius R of the contact surface of the outer spherical shell and dividing by a coefficient taking into account the axisymmetric stretching of the workpiece, see fig. eleven:

где: k - коэффициент, учитывающий осесимметричное растяжения заготовки.where: k is a coefficient that takes into account the axisymmetric stretching of the workpiece.

В исполнении 3 прямоугольные координаты осей отверстий в плоской заготовке следуют из угловых сферических координат (3)-(6) посредством их приведения к линейным величинам: умножением на радиус (R - h )поверхности прилегания внутренней сферической оболочки и делением на коэффициент, учитывающий осесимметричное растяжения заготовки:In version 3, the rectangular coordinates of the axes of the holes in the flat workpiece follow from the angular spherical coordinates (3)-(6) by reducing them to linear values: multiplying by the radius (R - h) of the contact surface of the inner spherical shell and dividing by a coefficient taking into account axisymmetric tension blanks:

при этом шаги ячеек сотового блока на поверхности прилегания к внутренней сферической оболочке уменьшатся пропорционально радиусу внутренней сферической оболочки:in this case, the steps of the cells of the honeycomb block on the surface adjacent to the inner spherical shell will decrease in proportion to the radius of the inner spherical shell:

где: - шаг ячеек сотового блока на поверхности прилегания внутренней сферической оболочки по оси X. - шаг ячеек сотового блока на поверхности прилегания к внутренней сферической оболочки по оси Y. Where: - pitch of the cells of the honeycomb block on the contact surface of the inner spherical shell along the axisX. - pitch of the cells of the honeycomb block on the surface adjacent to the inner spherical shell along the axisY.

Сборка звукопоглощающей сферической панели производится в сборочном кондукторе. Поверхности прилегания оболочек покрывают порошковым припоем на органической связке. Сотовый блок устанавливается между тонкими сферическими оболочками и деформируется по их контуру и сферическим поверхностям. Собранную конструкцию подвергают термической обработке для образования паяных соединений.The sound-absorbing spherical panel is assembled in an assembly jig. The contact surfaces of the shells are coated with organic bonded powder solder. The honeycomb block is installed between thin spherical shells and is deformed along their contour and spherical surfaces. The assembled structure is subjected to heat treatment to form solder joints.

В предпочтительной конструкции звукопоглощающей сферической панели объемный сотовый блок набран волнообразной лентой с трапецеидальной формой волны, образующей шестигранные ячейки. В связи с тем, что соотношения (1) - (6) не содержат параметров формы ячеек упругий сотовый блок может быть набран волнообразной лентой с другой формой волны и, как следствие, с другой формой ячеек.In the preferred design of the sound-absorbing spherical panel, the three-dimensional honeycomb block is assembled with an undulating tape with a trapezoidal waveform forming hexagonal cells. Due to the fact that relations (1) - (6) do not contain cell shape parameters, the elastic honeycomb block can be assembled with a wavy tape with a different waveform and, as a consequence, with a different cell shape.

Изготовление звукопоглощающей сферической панели реализовано в производстве металлообрабатывающего завода.The production of a sound-absorbing spherical panel is carried out in the production of a metalworking plant.

Промышленная применимость изобретения подтверждена изготовлением и испытаниями опытной партии изделий.The industrial applicability of the invention is confirmed by the manufacture and testing of a pilot batch of products.

Claims (12)

1. Звукопоглощающая сферическая панель, содержащая тонкую глухую сферическую оболочку, объемную сотовую оболочку и тонкую перфорированную сферическую оболочку, объемная сотовая оболочка установлена между глухой и перфорированной сферическими оболочками, оболочки жестко соединены по поверхностям прилегания и образуют множество акустических резонаторов, объемная сотовая оболочка выполнена в виде сотового блока с четырехугольным контуром, две противоположные стороны четырехугольного контура образованы отрезками параллельных прямых, сотовый блок симметричен относительно линии, соединяющей середины параллельных сторон контура, сотовый блок набран рядами упругой волнообразной ленты между параллельными сторонами четырехугольного контура, соседние ряды волнообразной ленты взаимно смещены на половину шага и соединены в местах прилегания вершин и впадин, объемный сотовый блок деформирован по контурам и сферическим поверхностям глухой и перфорированной оболочек, отличающаяся тем, что глухая и перфорированная сферические оболочки выполнены в виде концентричных сферических поясов, а контур сотового блока геометрически связан с параметрами звукопоглощающей сферической панели соотношениями:1. A sound-absorbing spherical panel containing a thin blind spherical shell, a volumetric honeycomb shell and a thin perforated spherical shell, the volumetric honeycomb shell is installed between the blind and perforated spherical shells, the shells are rigidly connected along the contact surfaces and form a plurality of acoustic resonators, the volumetric honeycomb shell is made in the form honeycomb block with a quadrangular contour, two opposite sides of the quadrangular contour are formed by segments of parallel straight lines, the honeycomb block is symmetrical with respect to the line connecting the midpoints of the parallel sides of the contour, the honeycomb block is assembled in rows of elastic wavy tape between the parallel sides of the quadrangular contour, adjacent rows of wavy tape are mutually offset by half a step and connected at the contact points of the peaks and valleys, the volumetric honeycomb block is deformed along the contours and spherical surfaces of the blind and perforated shells, characterized in that the blind and perforated spherical shells are made in the form of concentric spherical belts, and the contour of the honeycomb block is geometrically connected with the parameters of the sound-absorbing spherical panel ratios: где: x, y – координаты точек контура в прямоугольной системе координат XOY, мм; точка O начала координат лежит на оси ячейки в середине отрезка, соединяющего середины параллельных сторон контура, ось OY направлена по этому отрезку; R – радиус поверхности прилегания внешней сферической и сотовой оболочек, мм; H – высота сферического пояса, мм, i - число секторов в замкнутом сферическом поясе, i = 1 соответствует кольцевому сферическому поясу, координаты осей отверстий перфорированной оболочки связаны с геометрическими параметрами звукопоглощающей сферической панели следующими соотношениями:where: x, y – coordinates of the contour points in the rectangular coordinate system XOY , mm; the origin point O lies on the cell axis in the middle of the segment connecting the midpoints of the parallel sides of the contour, the OY axis is directed along this segment; R – radius of the contact surface of the outer spherical and honeycomb shells, mm; H is the height of the spherical belt, mm, i is the number of sectors in a closed spherical belt, i = 1 corresponds to an annular spherical belt, the coordinates of the axes of the holes of the perforated shell are related to the geometric parameters of the sound-absorbing spherical panel by the following relations: где: – азимутальный и полярный углы осей отверстий в сферической системе координат, рад.; начало системы координат совпадает с геометрическим центром сферического пояса; азимутальный угол отсчитывается от оси симметрии OX сектора сферического пояса; n – номер ряда отверстий при отсчете от фундаментальной плоскости; m – номер отверстия в n-ом ряду при отсчете от оси симметрии сектора сферического пояса; s - шаг осей ячеек сотового блока вдоль оси OX, мм; t – шаг осей ячеек сотового блока вдоль оси OY, мм. Where: – azimuthal and polar angles of the hole axes in a spherical coordinate system, rad.; the origin of the coordinate system coincides with the geometric center of the spherical belt; azimuth angle measured from the symmetry axis OX of the spherical belt sector; n – number of a row of holes measured from the fundamental plane; m is the number of the hole in the nth row when measured from the symmetry axis of the spherical belt sector; s is the pitch of the axes of the cells of the cell block along the OX axis, mm; t – step of the axes of the cells of the cell block along the OY axis, mm. 2. Звукопоглощающая сферическая панель по п.1, отличающаяся тем, что отверстия внешних перфорированных сферических оболочек выполнены в пакете их плоских заготовок, координаты осей отверстий на поверхности плоской заготовки определены соотношениями:2. Sound-absorbing spherical panel according to claim 1, characterized in that the holes of the external perforated spherical shells are made in a package of their flat blanks, the coordinates of the axes of the holes on the surface of the flat blank are determined by the relations: где: – координаты осей отверстий в прямоугольной системе координат XOY на поверхности плоской заготовки перфорируемой оболочки, мм; точка O начала координат совпадает с точкой контакта заготовки и вершины обтяжного сферического пуансона жесткого штампа.Where: – coordinates of the hole axes in the rectangular XOY coordinate system on the surface of the flat workpiece of the perforated shell, mm; point O of the origin coincides with the point of contact between the workpiece and the top of the close-fitting spherical punch of the rigid die. 3. Звукопоглощающая сферическая панель по п. 1, отличающаяся тем, что отверстия внутренних перфорированных сферических оболочек выполнены в пакете плоских заготовок. Координаты осей отверстий на поверхности плоской заготовки определены соотношениями:3. Sound-absorbing spherical panel according to claim 1, characterized in that the holes of the internal perforated spherical shells are made in a package of flat blanks. The coordinates of the axes of the holes on the surface of a flat workpiece are determined by the relations: где: – координаты осей отверстий в прямоугольной системе координат XOY на поверхности плоской заготовки внутренней сферической оболочки, мм; точка O начала координат совпадает с точкой контакта заготовки и вершины обтяжного сферического пуансона жесткого штампа; h – высота ячеек сотового блока, мм.Where: – coordinates of the hole axes in the rectangular XOY coordinate system on the surface of the flat workpiece of the inner spherical shell, mm; point O of the origin coincides with the point of contact between the workpiece and the top of the close-fitting spherical punch of the rigid die; h – height of the cells of the cell block, mm.
RU2023115453A 2023-06-14 Sound-absorbing spherical panel RU2809640C2 (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2023115453A RU2023115453A (en) 2023-07-27
RU2809640C2 true RU2809640C2 (en) 2023-12-14

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3948346A (en) * 1974-04-02 1976-04-06 Mcdonnell Douglas Corporation Multi-layered acoustic liner
JP6798490B2 (en) * 2015-06-09 2020-12-09 Agc株式会社 Film and sound absorbing structure
CN113958415A (en) * 2020-07-20 2022-01-21 中国航发商用航空发动机有限责任公司 Noise reduction lining and aircraft engine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3948346A (en) * 1974-04-02 1976-04-06 Mcdonnell Douglas Corporation Multi-layered acoustic liner
JP6798490B2 (en) * 2015-06-09 2020-12-09 Agc株式会社 Film and sound absorbing structure
CN113958415A (en) * 2020-07-20 2022-01-21 中国航发商用航空发动机有限责任公司 Noise reduction lining and aircraft engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10363726B2 (en) Septumization of honeycomb sandwiches
CN110431295B (en) Continuous degree of freedom acoustic core
CN101151420B (en) Acoustic septum cap honeycomb
RU2392462C2 (en) Noise silencer, mainly for aircraft engines, and folded cells as noise-absorbing element
US11092388B2 (en) Heat exchanger with integrated noise suppression
CN111156090A (en) Assembly for forming a sound insulator and method for manufacturing such an assembly
JP2005163787A (en) Sound insulation panel with bead and method of manufacturing the same
US11560842B2 (en) Acoustic panel and associated propulsion unit
JPS6038717B2 (en) sound absorbing panel
EP3447760B1 (en) Method for forming a structural panel
RU2809640C2 (en) Sound-absorbing spherical panel
JP2018018075A (en) Method for making contoured acoustic structures
RU220545U1 (en) SOUND-ABSORBING SPHERICAL PANEL
EP0684903B1 (en) Angled i-beam honeycomb structure
US11295717B2 (en) Acoustic absorption structure comprising cells with at least one annular canal, aircraft propulsion system comprising said structure
US4205118A (en) Honeycomb-like panel structure and a method for manufacturing same
RU2455510C2 (en) Method to perform coating for acoustic treatment, including cellular structure of complex shape, and coating for acoustic treatment obtained thereof
CN113035166B (en) Ventilating sound-absorbing metamaterial
RU2064691C1 (en) Sound-absorbing construction
RU2785838C2 (en) Sound-absorbing conical panel
RU2412820C1 (en) Sound-absorbing structure
CN111318856A (en) Forming a structured panel with one or more structural stiffeners
RU2023115453A (en) SOUND ABSORBING SPHERICAL PANEL
CA2019802C (en) An acoustic liner
RU2003100457A (en) METHOD FOR PRODUCING A SOUND-ABSORBING DESIGN OF A GAS TRACT