автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.01, диссертация на тему:Методы разработки волновых процессов и защита приборов при акустическом нагружении

ШВСЫШ ИШТКШЧШЙ 1НСТНТУТ

На правах рукопиеу

уда 629.7.054:534.вз

КАРАЧУН ВолодавАф Вододикирожич

иггода РОЗРАХШУ ХВЛШШК ПР0Ц8С1В ТА ЗАХШТ ЛРИЛАДШ ПРИ АНУСТИЧНОМУ НАВАНТАШШ1

Спец1аяьн1сть 05.11.01 - Придали та пристро! вим1ру

механ1чних величин

АВТОРЕФЕРАТ дисертацИ на здобуття вченого ступени доктора техн1чних наук

Ки1а - 1993

Диоерташею е рукспис.

Робота виконана у Кишському пол1техн!чному 1нститут1

Науковий консультант: доктор техн1чних наук, професор

Д1ДКОВСШ1Й В.С.

0ф1ЩЙН1 0110Н6НТИ:

доктор техн]чних наук, професор

двошх 6.В.

доктор ф] аико-матеыатишшх наук, професор,

член-коресиондент АН Укра1ни ГРИНЧЕНКО В.Т.

. доктор техн1чних наук, професор ДШЩЕНКО В.II.

Бедуча орган!аац1я: ЕироОйиче об"еднання "Завод Арсенал'

Закис? вЦбудеться " 15 " листопада 1993 року . о 15-й годик 1 из взс1датИ спещал18овано1 Ради Л 068.14.08 у Ки1всь-кому под1техн1чяому 1нстйтут1 за адресов: 252056, м.Ки"1в-5б, проси. Перемоги, 37. "... '

В1дгуки на автореферат- у одйому прим1рнику, який засв1д-ченкй печаткой, просимо надсилати за адресов Ради.

3 дисертаЩр» мсшна озяайомитися у б!бЛ1отец{ КиГвського шштехшчюго 1 астату ту.

Автореферат ро81с&0 ----- 1993 р.

.1;

г-

Вчений секретар оиец1ал!зовано1 Рада к.т.н., доцент

Бабак В.П.

АКТУАЛЬН10ТЬ ПРОБЛЕМ И

Встановлено, що в ростом потузоюст! двигун1в л1тальнпх апарат1в (ЛА) п!двищуеться 1 спричиняемий ними шум. Причому, б1ля IX потужносг! двигуШв витрачаеться на акустичне вип-ром1нювання, а сумарний р1вень звукового теску б1ля, наприк-лад. реактивного струменю може досягати 180 децибел 1 визе. Зокреьа, це стосуеться старт!в носПв 8 малих об"ем1в (наприк-лад, 1в шахт). Природно, що ввуковий тиск тако1 1нтенсивност1 чинить Ютотний вплив на прилади командно-вим1рювалъних комплекса, а також на несут елеиенти конструкцП ЛА. Шум реактивного струменя, маючи широкий спектр частот (40...10000 Гц) та випадковий характер зы1ни величин звукового тиску, викяикаа в елементах прилад1в багато форм кояивань, у тому числ1 1 ре-вонансних. У деяких випадках акустичний вплив привводить до "стоылених" авищ i появи необернених деформац!й 1 тр1щин у матер 1 ал 1 конструкцП.

Виникнення хвильових процес1в у приладах командно-вим1ро-вальннх комплекс!в, нав1гац1йних системах та у бортов1й елект-ронно-обчислювальн1й anaparypl призводить до порушення режиму 1х нормального функцюнування, а у своШ сукупност 1 - до погашения тактико-техмчних покавник1в BMpoCta у Щлому. Вив-чення ваконом1рностей цього явища являе собою складну Ишекер-но~техн1чну проблему 1 визначае коло прикладних еадач анад1зу 1 синФеву виы1р»вач1в механ1чних величин, а також васоб1в ва-хисту, а точки 8ору.працездатност1 прилади (як1 на дан 1 1мену-ються як механ1чн1 системи) в уыовах акуетичного випромшюван-ня.'.високо1 1нт?нсивност1 - воде 150 дБ.

-•. Найб1льшо1 величини акустичне навантадення в|д иуму реактивного струменя досягав на 8емл! та П1д чао старту. 3 П1ДВИ-щенням швидкосИ польоту Тх вшшв 8меншуеться, ала при цьому П1двищуються навантаження, як1 аумовлен! пульсаЦ1ею тиску у турбулентному прикордонноыу иар1. На л!таках в турбогвинтовими двигунами виникае перемШний тиск т пан ел 1 фюзеляжу, Головины чином у 80H1 обертання гвинта..

Шум ракетних двигушв поширветьзя як через середовище, так 1 через елементи конструкцП корпусу л1таяьного апарату -под1бно звуковому м1стку - внасл)док виникнення в матер1 ant

3

."opiíssiítójtbho csh-хеяяя)" 1 вертикально (Sy-хвияя) подярягова-кнх лЕйль, а тгкож Гх суперпозицП (еяЮТична поляриеацГя). Крлктото, дають Шсце хвил1 Стоунл1, котр1 локал1еуються поб-лиэу кордону поверхн1 корпусу 1 е результатом виникнення явит резонансного типу.

Доел1ди показали, шр часгина звуково1 енергП погли-наетьоя у ребрах шпангоут1в, а частина - погонкою масою обо-донки нос1я. Причому, повний onlp, наприклад, для косШчних апараПв, виэначаеться сумою внутршнього механ1чного опору конструкцП та опору випромШгаанню, виэначаемого потоком енергп 1б конструкцП до середовища.

Вивчення динам1ки деяких тип1в в1тчиэняних л1так1в вияви-ло, що при 8М1н1 звукового тиску в1д 160 до 165 децибел у ма-тер1ал1 елемент1в конструкцП килю та фюзеляжу Л1так1в виника-ють напруги, середке квадратичне вначення котрих эм1нюеться в1дпов1дно в1 д 2.10* Н/и* до 7.10* Н/мг. Якщо прийняти до ува-ги, ио при напруженнях до 3.10' К/и* у аон! клепальних шв1в, а саие вони о концентраторами напрукень, вже винишоть перш1 трИщши, то э наведеного ол1дуе актуальшсть розглядаемо! про-блеми.

Все викладене у повн1й.м1р1 взноситься 1 до П{5илад1в ко-мандно-еш 1 рювальних комплекс^ рухомнх об"ект1в. Так, неко-ректуем1 присгро! у цих умовах мають систематичну швидкють уходу (яка приаводать у п1дсумку до виходу приладу г ладу), а коректуем! - систематичну похибку. •.

H.етов дисертащйно! роботи е розробка метод1в роара-хунку хвильових процео1в у тШагрегатних М9хан1чних системах та захист прилад1в при акустичному навантаженн1. '

Для досягнення ц1е! мети- поставлен! 1 р о з-в" я в а н 1 э а д а ч 1 , як1 мають принципове вначення для .теорп 1 практики досл1д1в хвильових процес1в у под1агрегатних ыехан!чких системах при ввукових та ультразвукових частотах навантаження.

I. Увагаяьнено досЫд вивчення механ1чних систем та вик-ладен1 принцип«, побудови багатоЩльових моделей вваемодП пол1агрегатяих структур в акустичними полями, як1 дозволяють на як1сно новому plBBl розв"я8увати вадач1 анал1зу i синтезу.

Характер 1 отуп1нь акустичного впливу, р1вяо як 1 ме-хая1чяа модель вваемодП, валежагь в1д сп1вв1дношення розм1р!в

4

вироб1в до половили довжини эвуково! ХВИЛ1. Ягацо величина цьо-го сп1вв1дношення энаходиться у шж1 одиниц!, то акустичне навантажешя ыоже бути прир1вняне до р1вном1рно розпод1деного, а ыехашчна модель - до твердого т1ла на пружних в"яаяк. Ягсща ж габаритш розы1ри у дек1лька раз1в 61льи1 половики довжини акустично1 хвил], го евукове навангаження гсовшше роагдядатися як хвильовийй. вплив, а вся конструкт я - як система в роэ-под1леними параметрами.

У припущенн1 шарн1рного а"еднання сумЮних елемент1в кояструкцп шжна, не эм1ншчи об"ективност1 картини взаемодП мехашчних систем э акустичним випром1нюванням, спростити ме-хан1чн1 модел1 до Сеэл1ч1 вар1анг1в сполучення пласких 1 обо-лонковнх систем.

2, Ровроблен! методи к1лы<1сяого 1 якюного анал1ву вини-каючих у пол4агрегатник механшних системах при акустичноыу навантаженн! хвипьових процес1в, як1 дозволяють на як1сно новому р1вн1 роав"язувати 1нженерн1 задач1 оптим1вац11 пружно-в"яаких влаотивостей конструкц1й.

Висв1тлеи1 головМ напря мен вивчення роБглядаемо! проОле-ми, наведено огляд досягнень науки 1 техн1ки у ц1й галуа1 анань, внвчен! питания дикам1ки абсолютно твердих та пруж-но-податливих оболонкових конструкцШ 1 пластин при акустично-му навантаженн1. Встановлен1•законом1риаст1 формування хвильо-вих процесс у механ1чних системах та вивначенэ коло приклад-них задач, де ц! законом 1рност1 е вирШальними а точки вору прадездатност1 вира(?1в.

3. Синтеаовано ефективн1 васоби звуко1воляц11 та ком-пенсацп впливу акустичного випрошнювання високо! 1нтенсив-ност1 на мвхан1чн1 системи.

Най01льш перспективниьси методами полШшення функцюналь-них властивостей мехашчних систем за станом на сьогодн1 можна вважати пасивн! методи, активн1 та компенсац!йн1. До перио! групи можна в1диести конструкторсько-технолоичн1 удосконалеи-ня, як1 дозволяють 8меншити вплив звуку без додаткових джерел енергП 1 не потребують 1нформацП про характер абу джута го впливу. Друга група вкдючае в себе методи, як1 грунтуються на використанн1 еовн1шньоГ ш^юрмацп та додаткових джерел енерш, дрзволяючих коипенсувати аовн1шя1й мвхешшний вплив. У трети групу ВВ1ЙМИ методи, як1 базуюгься на кошексаци

Б .

проявления акустачного збудження 1 не потреСують 1нформацП про характер 8овн1шнього впливу.

Н о в 1 н а у к о в I результат и.

1. Сформульован! принципи побудови моделей взаемодп механ1чних систем з акустичними полями 1 визначене коло прик-ладних задач анал1зу та синтезу динам1чних систем з оптималь-нимя звуко- та в10ро1золяц1йними властивостями.

2. Розроблен! метода розрахунку пол1агрегатних систем у виглядГсукупност1 конструктивна елемёнт!в 1з р1динних, твер-дих та газоподЮних т1л, як! дозволяють на як1сно новому р1вн1 р!эв"язувати 1нженерн1 вадач1 оптим1зацП пружно-в"язких властивостей ыехан!чних систем.

3. Встановлен1 ваконом1рносг1 формування хвильових пол1в у механ1чних системах та визначене коло 1нжеиерних проблем, де ц1 законом1рност1 е вир1шальшши а точки аору працездатност! цих систем.

4. Роббта е науковою основою для формування принцилово нового п1дходу"до розв"язання прикладних задач динам1ки ме-хан1чних систем.

Практична ц 1 н н 1 с т ь дисеррцП полягае у сл!дуючому.

1. Узагальнено досв!д вивчення та побудована наукова основа для проектування систем з оптимальними звуко- та в1бро1золяц1йниш властивостями. Наведено анал1з виникшочих хбильових процес1в 1 обгрунтована необх1дн1сть !х урахування з позиц1й працездатност1 цих систем. • ' *

Розробдена методика екскериментальних досл1джень ме-хаШчних систем, як1 працшть у звукових полях високо! 1нтонсивност1, 1 вперше проведен1 к1льк1сна та як1сна оц1нки хвильових процеЫв у полЬагрегатних структурах при ввукових частотах наванташтя.

3. Синтезован1 ефективн1 засоби звуко1аоляц11 та ком-пэнсацП вшмву звукових эбудаень на механ1чн1 системи.

4. Набула шдальшого розвитку методика розрахунку 1 проектування генератор1в аерорнам1чного шуму на баз1 роторних . сирен, яка мае суттеве значения для практики експерименту при оМНШ акустичио! над1йност1 вироб1в.

Реал1вац1я:результат1в робот вд1й«давалася на КЗА 1м.ГЛ .ПеТровського (м.Ки!в) у процес!

б

проектування досл1дних араагЛэ апаратури управлишя рухомими оС'ектами; у ВО "Прибор" (Ы-Курськ) при отворен»1 васоб1в пасивно I звуко1 воляцП коректуемих -га некоректуемих приладЮ керування, а також Сортово1 електронно-обчмслювально! апаратури, в тому чнсл1 при розв"язани1 питань акустично! надШюеп вироб1в в умовах 1нтенсивяого звукового впливу, у ВО "Завод Арсенал" (ы.Ки1в) при реал1зац11 прогрэм акустичних nepeBipoit вироб1 в 1Г40. ГГЗК, АГК-П та при опрацгазанн1 виробу Ы-205; у ШИвському пол1техн1Ч!юму 1нститут1 при П1ДГОТОВЦ1 1нкекерниз кадр1 в по слеШашюстях 19.02 "Ф1вичн1 метода та пряладя 1нтроскоп1!" та 12.07 "Натяни 1 технолопя високоефективних процес1а обройки". Вкйшли э друку книги 'Проектирование ог-раддаюдих конструкций с оптимальными звуко- и виброизодяцной-ными свойствами" та "Методы расчета динамических систем", ян1 прязлачеш для наукових ярац1вник1в, асп!рант1в, а такой студентов т6хн1чних вуз1в.

Апробац1я роботи. Основш результата дя-сертацп допов1далисз на 9 Всесоюзних, респубд1каноький та галуэевих науково-техшчних конференщях 1 сем!карах, у тому числ1 на: ЯП (м.Ки1в, 1083 p.), XIX (ыЛерн1г1в, 1В6В XV (м.Ки1в, 1S89 р.) республ1канських конференции в питань розс!ювання енергП при коливаннях механИних систем;

. Всосоюзн1й конференцп по- експлуатац1йним влаотивостям конструкЩйних пол1мерних матер1ал1в, м. Нальчик, 1084 р» { Нз-уково-техн1чноыу сем1нар] у Лея1нградськ1Я б1йськов1й артя-лер1йськ!й академИ ,1м.Ц. 1.Кал1н1иа, 1887 р.; Всесоюзн1Й конференцп "Шцнють матер 1ал1в та елеменпв конструкцш при ввукових та ультразвукових частотах иавантаження", м.Ки!В, 1988 р.; Науково-практичн1й кояфёренцП "Системи керування рухомими оСектаки 1 автоматяэащя технолог 1чнт npouecia", М-Томськ, 1989 р.; Всесоюзна науково-техн!чн1й конференцп "Сучасний отан, проблеми 1 перспектива енерготики та технологи у енергобудуванн1", мЛваново, 1089 р.

П у б л 1 к а ц l I. Э теми диеертац!I опубЛ1ковано 46 po6jt, у тому числ1 2 монографп, 2 авторських св1доцгаа на винах1д.

00"ем та структура дисертацп. робота складаеться в всту-пу, постановки задач! та анал!зу стану проблеми, 6 глав, висновк1в, списку використано! л1тератури й 232 йаймеяувань та 63 додатк1в.

ЭМ1СТ Р О Б О Т И

У п е р ш 1 й г лав 1 вивчалися питания взаемодП обслоиксвих конструкц1й (абсолютно твердих та пружних) 13 зовн1шн1м акустичнкм полем для дек1лькох випадк1в агрегатного стану РОЗИОД1ЛЯЮЧОГО два щшндри середоввда - 1деалыга р1дина, реальна р1дша, тверде иружне середовище. МехаШчна модель у ВИГЛЯД1 двох колових цшИндричних оболонок, розпод1лених р1диною 1 8"едяаних м1ж собою дружною в"яззю, вибрана як роз-рахункове для деяких елеменпв конструкцш р1диннопаливних двигун!в, пристроГв нафтоперероОних комплекса, г!дрокомя-ресор1в, серШно виготовляемих прагаслов 1сга датчик [в кутових пвидкостей типу ДУСУ у поплавковому виконанн1 та деяких 1кших.

Тут висв1тл:сються деяк! напряыки вивченкя роэглядаемо! проблеми, провалиться огляд досягнень науки 1 е,техн1ки у щй галуа1 внань, формулвються спроэдточ1 припущення, як1 дозволили декомпозувати задачу на ряд часгкових■ проблем, внсв1тлйюгься питания ввливу ударних хвидь 1 кестацюкарних механ1чних збу-рекь на тверд1 1 деформуем1 оболонки, а також питания ст1йкост1 таких систем. Вивчаються питания дкнам1чного стану абсолютно твердого щшндру при зовниииьому акустичному навантаженн1 в урахуванням пружнйх влаотивостей пол1агрегатпо! системи .в Ц1лому, вйлив пружних деформац1й поверхн! "на величини пе-решщень оболонок у р1дин1 (у тому числ! гранича! перем1щення при Ъ -*■ «о ), а також питания пружиоГ податливост1 поверхн1 цил1ндрично1 оболонки при нормальному 1 Судь-якому пад!нн1 зву-кових хвиль на 11 зовншю частину. Одержан 1 математичн1 мо-дел1 згибного руху елемент1в поверхн1 та наведенйй к1льк1сний анаНз величин перем1щень на ЕОМ.

Особлив1стю роб1т останн1х рок1в Оуло ускладяення моделей р1дини 1 пружного т!ла, а також зб1лыпення числа збуджую-чих фактор1в. Глибок1 досл1дження взаемодП потоку р!дини з пружниш конструкШями проводились Релеем у 1883 р. та Н1кола1 у 1009 р., а пот1м Лембом у 1920 роц1. Подальшй розвиток ц1 1де1 вНайили у працях рейснера, Раушера, Кюснера, Гроссмана, Кеддиша, Лаврентьева, Некрасова та 1Н., практично'склавших основу аеропружност1, под Юно тому, • як прац1 Вестергардта 1 Лейбенвона лягли в основу тесри г1дропружноот1. В1дносно ж

8

досШдкеиь власгивостеЯ сболонок при акустнчноыу наванта-кенн1. а такох дифракцП та 1нтерферешШ звукових хвиль. то одними а перших мояна назвати прац! Л.Ы.Яяшева, ЕЛ .Григолюка, О.Ы.Гузя, В.Т.Гр1нченка, е.Л.Шеидерова та 1н.

Точкий вираз-для граничного перемИцення незакрШленого т1да, маючого дв1 плоадки симетрп, уиерие був одержаний В.В.Новожиловш, а подал 1 узагальнений на прукно-деформован! т1ла Л.1.Слепяном.

Проведено ашл)з збудаеного руху внутрШнього рухсмого цшпндру П1д д]ею акустично1 хвил1 тиску. аде при умов1, що в 1 и з"еднаний 1з вовн1шнш цшпндром пружною в"яззи.

Передбачаеться,'що внутр!шня рухома оболонка пае дз1 взаемноперпенднкулярч! нлощини геометрично! та масово1 си-метрП, перпендикуляра 1 до фронту падаючо! плоско! квил 1 тиску, котрий у момент часу t - 0 стикааться з поверхиею по-чатково иерухоыого цнл1ндру, а повний 1мпульс тиску в Мнцевим по величин1.

ЦеЯ випадок перемщення внутрютього цилтдру у р1дин1 е особливим. Створюваний ним стан руху оточуючо1 р1дини .руде, очевидно, стадии, якщо розглядати його в1дносно в1сей, коротко 8в"я8аних 1з воловим щшндром (початок координат сггалучекий в центром поперечного перетину). Таким чином, задача про пря-мол1н1йний рух цияшдру вводиться до задач! про стадий оС01г нерухомо1 оболонки безграничним потоком р1дини. Це, у свою чергу, дозволяв розглядати теч1ю р1дини як потентальиу.

Граничит® умовами прийнят1 р1вн1сть нулю ивидкостей неск1нченно далеких часток потоку, р1вн1сть нормальних складо-вих ивидкостей торкаючихся часток середовища 1 поверхн1 обо-лонки, а також беав1дривн1сть обб1гу цил1ндра потоком р1диии.

Задача розв"язуеться у Л1н1йн1й постанови!.

Нехай у момент часу ь - О а пружною зовн1шньою оболонкоп починав взаемод1яти хвиля тиску вигляду

де £ - модуль прухносП; сг - коефИЦент Пуассона; I? рад1ус оболонки; ¡_ - довжина внутрШнього рухомого цил1ндру|

9

- aim 1 туда тйску. Фронт хвил1 припустимо паралельним 014-н!й утворЕвалья!й ьдовдру (мал. 1).

Цоб скласти р!'йняння зовн1иньо1 пружно1 оболойки ско-рястуемоея техн1«ною ыомэнтно» теор!ею, зп'дно з котрою в умо-вах нормального пад1ння хвил! звука складаюч! перемЩення тонко г оболонки уздовх BlCl цялШдру буяуть р1вй1 нуля, ТОМУ маемо -

г '

де Р - щлыМсть ыатер1алу оболонки; V 0 б!гаршн1чний оператор} С< - const - коеф1ц1еят пружност1 пружиня. 0

Ш р1вняння, як 1 б1льш ТОЧВ1, мають симетричяу структуру, [до в находиться у алагод! з теоремою БетИ про взаемн1сть роб IT. Вони В1Др13НЯЮТЬСЯг В1д точних ТИМ, що з моментних член1в, маючих множник с"-к в них утриман лише один

член v V! ■ Рента, як дуя© мал], не чинять ютотного впли-ву на внутр1шн1 сили 1 моменти оболонки 1 тому в1дкинут1.

Останй1й додаток у л1в1й частин1 другого з р1внянь уведен для. опису д! 1 на оболонку прулсно! в"яз1, на котр1й висить внутр1шн1й цил1ндр« Дельта-функц1я Д1рака §(х - х„) дозволяв вказати мюце прикладення сили пружиост1 прузшни, тобто у по-ложенн! xfl. Сила пружност 1 пропорЩйна И деформацП, яка виз-начаетьсл в1дн1манням перем1щень верхнього W(*D) 1 ниж-

нього 11({) к1нц1в пружини. Положения дов1льно1 точки М сре-Ли:шо1 поверхн! рад1уса R визначаеться координатами х 1 р, як1 являють собою безрозм1рн1 коорданати, з котрих <з Суде, очевидно, вим1ротатися цэнтрэльним кутом (мал. 2 ). ' .

Розглядання б1льш простого Еипадку - коли вшшв хвил1 шеку на внутр!шн1Й шшндр зд1йснюеться Т1льки . через пружну й"пеь - дао р!вняння руху у вигляд!

J3 'Л1

де М - маса внутрШнього цшпндру; У^)- перемЩення цил1н-ДРУ уздовж в1 с 1 У, Додавши ще два кШематичних сп1вв1дношешш

маемо задачу Кош1 для функцП (м^)- > Р'"

шешшм яко1 е вираз

Для цил1ндру К1нцевих розм!р1в, тобто при О / к ^ I, гра-ничн 1 умови мают.ъ виг ляд

!«-• \i-.L 1х.й и * Ьн

I дозволяють знайти двохточечне р1шення системи р1внянь пруж-но1 оболонки, якщо перемИцення елементу поверх»1 оболонки гредотавити у вигляд1

(ХЭ оо

V I £ Уги„ }

= - ь*=> Л : /

^ ^ - сно и : ^

де 1 и ЯВЛЯЮТЬ собою К1ЛЬК1СТЬ швхвиль згибу 30вн1шнь01 пружно1 оболонки уздовж б1чно1 утворювально1 цил1ндру та у площади шпангоуту Ыдпошдно. . Це дае можлив1сть знайти закон псступалыюго руху внутрШнього рухомого цшпндру у вигляд1

и(1). г ь

V' Д^1 -щ - __„_____

и

гс

ч

((аЬ,тЧ) МцА) "Г (•*(>) ^ + [Ч-<)"Ц] р. I ^Г1МеГ(;»г-)< «[НИ

(¿яр) •

"(--О

X еур(мр) • 31 п у-*" >

до еГ(ск т^ Р0 £ т у

к - хвильове число.

Анал1в вбуджедого руху внугр1шнього цил 1 ядру ври дИ акустично1 хвил! таску показу®, що при формах уздовжн!х коли-вань зовн1иньо1 обслонки а номерами к- у- . внутр1ин1й цилтдр не буде рухатись у поперечнШ площин!, а при и*^ - навпаки, буде шти максшальШ в1дхилення в1д стану рИшоваги. Це означав, що у першому випадку через точку кр!плення еяугршшього. цил1ндру проходить вузли уэдовжиьб! згибно I шШ гс-гзи^ьо! оболонки, а у другому - гцтасл.

У 50МУ ВИПЭДйу, ШИ ы!сце Р1ЕНЯНКЯ

виникае явиаэ взаемного знщення вшшву уздовжн1х та поперечных коливань зовн1шяьо1 оболонки на данам1ку внутр1шнього 1пи1ндру. ,Так| наприклад, коли п - 1, а п - б уэдовжня форма прагнз переШстити точку кршлення пружно! в"яз! ггору в1дносно

12

о

цочагковога (кенагтружзшго) стая/ (иужглйв л!н1я), а поперечна - дониву, таким чиной частково кстшенсукься дп одно! та 1ншо1 (мал. 3).

Особливо ся1 д зупишгаись на моялипсет1 виникиения у цШ механ1чн1й систем1 резонанспих явищ. коли ашштуда коливань внутрШнього цил!ндру при акустичному вбудкенш стр1мко П1дви-шуеться. Реаонансн1 частота у цьоьг/ раз! вивначаються р1вкяи-нями

I,2

[[?)ЧтГ]

+ да

Щ2-/

Анали показуе, що нищ1 форьга уэдовхн1х коливань вовншньо! оболонки практично не чииять впливу на значения величин резонансних частот, а от поперечн1 кодивання, починаючи в четверто! форми (т - 4), все в бмьшому ступен1 чинять цей вплив, за винягком випадку,- коли т - 0 1 ¡топеречн1 колиЕаняя В1дсутн1. Зб1льшення ампл1туди коливань виутр1инього цил1ндру буде виникати за рахунок синфазного перем1щення точки кр1плен-ня ПРУЯЩ01 В"ЯЭ1 до 80ВН1ШНЮ1 оболоики в уздовжньому (п-фор-ми) та поперечному (т-форми) напрямках 1 рухомого виутрИпнього щшндру.

Розм1рковуючи аналог1чно, мокша встановити закон руху елемент1в поверхн1 прухно-акустячно1 оболсики . У рамках прий-нятих спрощуючих припущень закон руху можна представити у ви-гляд1 ряд1в Фур"е - __ _

и ГУ I 1

оо

Vе! £ С чгМ:

и

де

тп д

А1И

МИ

К*-' *

А = т

(■ИИ

73*

-Щ

2 йп

гк

I* +

ги

У друг I й глав) дисертац1йно1 роботи ви-кладаються принцип» побудови багатоциьових механ1чних моделей взаемодп пласкмх елеменив конструкц1й а акустичаими полями, формулюються основн1 припущеиня 1 граничя1 уиови на поверхн! та по контуру крШлення пластин. Викладаеться механ)зм проход-ження звуково! хвил1 тиску кр1эь маску одкор!дну 1вотропну панель, лористу пластину - а порами, в!дкритими з Соку падаю-чот хвил1, та а порами, В1дкритими з обох сторт, кр1зь плоскопаралельну перепону а пружним прошарком 1 пружним матерном, котрий приминав до пластин.

Анаша абудженого руху, р1вно як 1 аадач1 синтезу пласких огородокуючих конструктй провалиться а П08ИЦ1Й обратно! эа-дач1 динам1ки. Ун1версальн1сть Шдходу дозволяв провадити не-обх1дн1 узагальнекня, з одного боку, та як1сно вотановлювати суттевють результат1в - з 1ншого.

Досл1ди показують, що в багатьох важлявих для практики випадках в облает1 частот, як1 знаходяться нижче гранично! , умови закрепления пластини не чинять впливу на II динам1ку, 1,

15

не порушуючи об"екгивност! картини взаемодП, можна не прийма-ти до уваги граничн! умови по контуру крШлення пластини 1 вва-кати II необмелзною по розм1рам (це ж твердження виходить та-кож з ран1ше прийнятого припущення по шарШрне з"еднання сумЮних тордево! га С1чно1 поверхностей внутр1шнього рухомого цил1ндру). Основними граничними умовами будемо вважати роз-под!л параметра на граничн!й поверхн1, тобто на меж1 середо-ввда з подагливим (деформуемим) т1лом - пластиною. За так1 умови будемо вважати р!вн)сть нормальних до поверхн1 швид-коотей руху т!ла 1 середовища, а також тиску. Це в1дпов1дае умов! безв1д"емност! взаемодП м1ж ними.

При побудов! математично1 модел! взаемодП будемо виходи-ти 1з сл!дуючих припугцень: л1н!йн.1 елементи пластини, перпен-дикулярн1 до П срединно1 поверхн1, при деформацП аалишаються прямики 1 встаковлюютьоя по нормал1 до скривлено! срединно! поверхШ; у срединнШ пове.охШ нэ виникають деформацП подов-ження чи здвигу; деформацП пластини при згиб1 залишаються маяими 1 в1дпов1дають закону Гукз.

Питания проходження звуку кр!зь. дв1 пластини, не з"сднан! м1ж собою, роаглядалися А.Лондоном, а б!льш за;альна теор!я впливу звуку на складен1 конструкцП викладена, наприклад, у роботах ВЛ.Заборова, б.Л.Шендерова та 1н.

Якщо На пластину п1д кутом 9 до II нормал! падае хвиля звукового тиску

Ц* Р10 у i I »t - lc [(гЛ)т Q^ У sin Q] то в останн1й генеруеться в1брац1я вигляду

де о - Щльнють матер1алу; р ■ - ампл1туда тиску у падаюч!й хвилг; iía - u>(f' ~ хвильове число; 2$ - товвдша пластини; ?- , у - координати уздовж нормал! та довжини пластини; С -швидкЮть звуку*, , |2 , м^ , - коефЩ1енти.

Структура згибного руху пластини при акустичному наванта-женн1 мае достатньо складний характер. Так, на деягатс частотах мае мЮце суперпозиц1я дек1лькох форм коливань, на ;ишх - мо. дуляц1я ochobhoi згибно! хвил! 1нтсю перюдичною фугкц1ею, яка

16

мае вигляд биття, що в1дпов1дае проходженны резонанених областей.

При дифузному пад1нн1 эвуково1 хвил1 згибн1 коливання Пластики будуть п1дсумовуватися для ус1х значень кут1в $ , тобто, щоб одержати закон одном1рних згибних коливань достатньо провести усереднення по Перису. Внаел1док цього маемо

\J =2

ДИф

У easQ QJQ

зменшуеться

Величина ¿гибких коливань з ростом кута О по експоненц1йному закону при зб1льшенн1 частоти .

Механ1зм проходження акустично1 хвил1 тиску кр1зь пористу пластину, як 1 у попередньому випадку, розглянутий з позиЩй обратно1 задач 1 динам1ки,

Проходження 'звуку кр1аь пористе огородхення уперше було розглянуте Релеем, а пот 1м Дрейзеном. Скелет перешкоди Релей вважав нерухомим, а канали у матер1ал1 наскр1аними 1 перпенди-кулярними до поверхн1 пластин. Подал! було зважено рух жорсткого скелету як системи з одним ступеней свобода. При ць-ому взаемод!я скелету перешкоди а пов!трям у порах не врахову-валась. Припускалося також нормальне пад1ння хвил1 тиску до поверхн1 пластики.

Якщо пори в1дкрит1 з боку падаючо! хвил1, то эбудкений рух пластини описуеться виразом

f< f ef

L

V %Л

де

пластини;

' <0

1<'[> I"!'- I:

-иск у'падаю»

[ub)m 8 + у к'лв]*[%-%

¡>i (^Msfl-Vt),

- коефЩ1енти;

2b

- товщина

тс1ск уСада1Й1й хвил1; |< -и?с Апмлиуда згибних коливань пластини зменшуеться з ростом кута пад1ння хвил1 таску по експоненШйному закону при зб1ль-шенн1 частоти о? .

У тому випадку, коли мае м1сце пласко-паралельна перешкода, наприклад, з дискретно-беэперервним прошарком, то б1лып легк1 елемента конструкц!I виявляються 1 б1льш чутливими до

17

акустичного вОудження, цо служить 1люстрац1ею закону мае.

Вааемод1я акустично! хвил1 тиску а гоюско-паралельноЮ пе-реткодою розглянута на механ1чн!й модел! у вигляд! двох акустично одкор1дних пластин, поверхн1 яких паралельн! м1ж собою. Щоб спростити розв"язання задач1 не приймались до уваги уздовжн1 в"яз1 (в"яз1 здвигу) м1ж ними, а розглядалися лише поперечн! в"яз1, як1 з"еднують пластини 1 заважають емШ в1дстан1 м1ж ними зг1дно з законом Гуна- Уперше в так1й постанови 1 задача розрахунку складового стержню була розв"зана А.Р.Ржанишним, а подал 1 ВЛ.Заборовим для складово! арки.

Беручи до уваги, то напружений 1 деформований стан пластин пост1йно1 жорсткост1 описуеться р1вняннями згибу тон-ко1 прудно! 1зотропно1 пластини, коливапьний рух пласко-пара-дельно! перешкоди можна записати у вигляд1

HVp + kVfJ}

Ф^ч "iJvV к h )"'to *

тут - товщина пружного прошарку, а об"ем, ваймаемий

пружними в"язями, передбачаеться набагато меншим об"ему по-вПряного пром1жку м1ж пластиками.

Закон егибних коливань друго1 пластини мае вигляд

Ч * % Ы ~ко у Ьт) ** х

+ к &,]<*/> Я Л, I [к0 *

де

у "Г Чу [г [о ^.ИУ^Л*

Л/ - товщика пластин.

Як свГдчагь доел!да, б!лыа легк1 пластики стр!мк1ша роя-гойдуються хвилею тиску 1 можуть бути' при пейних умовах акустично проворими.

Урахування геометричних розм1р1в пластини дозволило уточ-нити структуру II згибного руху при акустичному навантажвнн1, встановити умови виникнення просторово-частотного та кеповного просторово-частотного резонанс1в, конкретизувати умови виникнення локальних напрухень.

облает! просторово-частотних резонанс1в пластин при акустичному вплив1 визначаються резонансом по частот1 ( и> -= з одночасниы точним эб1гом просторового Р03П0Д1ЛУ тиску у падаюч1й хвил1 уздовж пластини з одн1ею 8 форм II власних коливань ( 0И - с я'^'-б ) 1 в1дпов1дае област1 хвильового зб1гу з граничною частотою, приблизно р1Вною граничШЙ частот1

19

ХВИЛЬОВОГО 8б1гу

С

НР тп I

г

< С

Г ^ГЪ

1 не валелш1й В1д II геометричних розм1р1в.

Величина эгибу плаеко! перешкоди п1д Д1ею авуково! хвил1 тиску в умовах просторово-частотнога резонансу при 1нших р1вних умовах у 10 раз1в б1льша, н!ж при частотному резонансу причому най01льш1 значения спосгер1гаються на першй форм!, а к1дьк1сть локальних екстремум1в дор1вшое доОутку числа швхвиль згиСу по двом ортогональним напрямкам. Неповний просторово-частотний резонанс зайиае промине положения.

У трет1й глав 1 дисертацИ на зразках сер1йно виготовляемого промыслов1стю датчика кутових швид-костей типу ДУСУ2-6АС, призначених для використання в лпальни* аларатах тривало I дп 1 виконаних також у вигляд1 пол1агре-гатно! систеыи 8 двох коакс1альних колових цил1ндр1в, розме-жованих важкою хлор- чи фторорган!чною р!диною, виконане широ-ке коло досл1джень - експериментально встановлено вплив на по-хибки показань ДУСУ ввукових под!в високо1 1нтенсивност1, вице 160 дБ, вапропонован1 модед1 розрахунку динам1чно1 взаемоди ДУСУ з акустичним випром1нюваннм, синтезован1 ефективн1 засоби компенсацП впливу звукових пол1в.

МШмальним значениям р1вня акустичного тиску • для приладь типу ДУСУ, як покааали досл1ди, можна вважати 162 дБ. При такому р1вН1 звукового тиску систематична похибка датчика кутово1 швидкост! е мШмальною 1 сгановить 0,015 град/с. Нижче цього р1вня систематична похибка ДУСУ не спостер1галася у диапазон! частот 0...1000 Гц.

Щоб оц1нити стушнь впливу сил 1нер1Ш Корюлюа на по-хибки ДУСУ при акустичному навантаженн1, виконувалась також реПстрашя його вих1дного сигналу при вимкнутому Промотор1. 3"ясувалось, що Т1льки у диапазон! частот 520...650 Гц ДУСУ мае практично ту ж величину похибки, що дае Шдставу для вис-новку про демпф1руш1 властивост1 карданового шдвюу. Сили я 1нерц11 Кор!ол!са, певно, попршують що властив1сть.

Доел 1ли показали також. що оточуюча' "поплавок" р1дина не

20

виконуе вахисних функц1й при акустачному навантаженШ високо! 1нтенсивност1 I, таким чином, г1роскоп потребуе "акустичного комфорту".

Максимальну похибку при звуковому вплив! 1нтенсивност1 165 дБ ДУСУ мае на частоИ 800 Гц, що в1дпов1дае "помилков1й" кутов1й швидкост1 Аи)- 0,6 грзд/с.

Як з"ясувалося, самими небезпечними виявляються пе-ремЩення пружноI поверхн1 "поплавка" у м1сц1 кр)плення П1вв1сей г1ромотора у капрямку утворюючо! цшПндра (мал. 4), причому, найб1льи несприятливий випадок - протифаэяий рух м1сць кршлення п1вв1сей. В1н призводить до виникненяя кутовоГ швидкост! збудженого руху ротора

де (? - в1дстань до центру п1дв1су; И - коливальна ивидкЮть поверх»: оболонки у напрямку утворюючо1.

Наявнють кутовоГ^швидкост 1 ¡Х> призводить до появи г! -роскоп1чного моменту Иг - Н * , який намагаеться сполучити вектори к1нетичного моменту Н та Оа , ¡до призводить до повороту рамки приладу в!дносно вих1дно! вЮ1 на деяний кут, котрий 1 буде пропорщйним "хибн1й" кутов1й швидкосп, тобто похибщ вим1ру ДУСУ .

у - - $ Р. [г..

ЧУ/^ЖЧ'Ч)/«'5

де , ¿и , </„ - коеф1ц1енти; Ни - функц11 Ганкеля;

? - коеф1ц1ент жорсткост1 пружини. У випадку 1нтегруючого Проскопу ця формула дозволяе виявигя систематичний ух1д Проскопу, якщо зам1сть коеф1Ц1ента "с " ввести коефШент демпф1рування "4".

Енасл1док того, що "поплавок" л1д д1ею акустичног хвкл1 перемщуеться те 1 поступальяо (його величина буде обмежена розмфами люфта п1дшипник1в приладу), то це леремтення "попла вка" буде учиняти додатковий тиск на опорл вих!дног

21

В1с1 1, тим самим, эб]дьшувати сухе тертя. Де в свою чергу приэведе до росту вони аастою прилада.

Похибка вим1ру ДУСУ Суде визначатися виразом

я - Иа /> Нг /г' У Т е 1

де 2 - рад1ус тдшипника; { - коефипент тертя ковзання..

Сумариа похибка датчика кутових швидкостей, яка обумовле-на акусгичним впливом, буде визначатися формулою

{ Г > ^

^ £Л 1 ¡\ (С* V

Перша складава похибки я меже бути класифiкована як методична, а друга - як 1нструментальна, тому по ири-

эводить до зб1льшеиня сил сухого тертя.

Ця клзсиф1кац1я визначав i ■ могите 1 едйхи л1кв1дац11 ш1х похибок - в1дпов1дно схемними рШеннями 1 конструкторсько-тех-нолог!чними. *

Рсал1заШя першого шляху мохе бути зд1йснена, наприклад, за допомогою двохканального методу автокомпенсаш I, чя пря-мусовим обертаннм кардзнового п!дв1су навколо Blci, параяояь-ног вектору кШетичкого моменту Н .Перший метод одержав розви-ток у працях Б.И.Петрова, В.П.Демиденка, Л.О.Одинцова та 1н., другий - у працях О.ЮЛпШнського, ЛЛ .Каргу, В.П. 1льчаиInora та 1н.

Двохканальна автокомпенсаш я вп.чиву звукових иавантакйнь досягаеться ешяхом прямого'використання принципу двохкзиааь-ност! В.М.Петрова 1 полягае у застосувашИ в даному випадку двох зв"язаних електромехан1чко г!роскоп1в а одиаково» схемой П1дв1су, але э piзнообертаючимися роторами,'так, цой мало м!сце р1внянна IT ¡7 ' *

н, ~ - нг

Як виявилося, ця схема дозволяе лише осередиити митгев! значения похибки ДУСУ, спричиней! акусти^'Чим вплиюм.

Метод примусового обертання п1дв1су г1роиотора дозволяе змодулювати пер1одичноо функЩею часу типу sin «>t збуджуюч1 момента на вих!дн1й Blcl 1 ввести ло нуля похйбкл ДУСУ у се-редньому за пер!од обертання Т' ~ - Застосування Що1 схеми дало П03ИТИВН1 результата.

Таким чином, для зменаення впливу акустичних навантажень висжо1 í HTeücHBHocTt га пел¡агрегата 1 г1роскоп1чн1 бортов1 прилади можуть бути рекомендован! деяк! види автокомпенсаш йних схем, як! энайиши використання для боротьби 1з зовн1шн1ми внли-вами 1кшо1 ф)зично! природи 1 пройили апробацт з позитивним ефектом при звукових та ультразвукових частотах навантаження.

У четверги глзв1 розглянут! питания ф1г.гчнпго ноделрваннл яогужного акустичного випрсмидавання вкеокоТ 1нтенсивност1 (вще 150 дБ) 1 статого р1вня - б [лого

-23

1-уму. Б1Л1Й шум, ик с1дош, неСезкечкий там, що генеруе у еле--Ыэитах конструкцП Сазл1ч форм ноливааь, у тому числ1 1 резо-канских.

"У практиц1 яосл1дд;ень властквостей механ1чних систем, як1 ирацюють в умовах )нтеисишюго аг-устичного збудження, в1тчиз-вяними та зарубикнкми вчоиш! досягну?! певн1 усШхи. Розроб-лен! методики роврахунку наОдлжених механ!чних моделей та дея-ких тип 1 в уточнения моделей. Одна!?, ц1 розрахунки мають оЩночшй характер з великою часткою випадковосп 1 тому не йожуть дати д1Яоно1 картини вюиву акустичного випроы1Нювання на бортову апаратуру. Виэначаючиы 1 остаточним по Достов1рност1 в нин1шн1й час все к валишаеться експерименталь-ний доел1д акустично! над1йност1 вироб1в на спец!аиьно облад-игнш ктробувальних стендах.

При вибор1 джерела акустичного випром1нювання до нього сг'&вляться так1 вимоги - виоокий коеф1Шент корисио! д11, простота налагоджекяя 1 використання, достатн1 мокливост! фор-иування звукового поля потр1бного структурного складу.

В1ЛШОСТ1 цих вимог, особливо по першому (1 головному) параметру. падоволышоть сирени як найб1дьш дешев1 1 еко-нои1чн1 генераторы аеродинам1чного шуму 1з самим високим ККД -в 1л 4 до 40ХХ. За об"ект досл1д!в 1 вибрано роторн! лневма-тичн! сирени.

До Т8перивнього часу не зроблен1 у повному об"ем1 розрахунки сирен,я к! були б доведен1 до 1нженерних р1шень. Не зроб-двио пор1внялью!й анал!в властивоетей однороторних Гбагаторо-торних конструкШй, не роав"язан! являюч1 практичний 1нтерес ьадач1 оптим1зацН 1, зрештою, еово1м не досл1джене питания впливу на роботу сирени к!нематичногз 1 в1брац1йного збуджень а боку основи.

Уззгальненню вже 1снуючих в1домостей, систематизац!I методики роврахунку 1 проектування сирен, в1дкриттх> нових особ-лмвостей 1 влаетивостей ирисвячена четверта глава дисертацП. Разом е тиы, тут на формулюеться вадача проблемного вир1шення питания отгорення звукового поля за допомогою сирен, а лише ровглянут1 деяк! аспекта теорП 1 практики, котр!, на думку автора, дибонь потребую« серйозного дороб1тку, дибонь до цього часу еова!м не знай&Ей ыдобралення в досл1дах вчених.

.^хзтчка модель роторнсП сирени являе собою два колов'йх

£4

диски з рад!альними в1концями, сдан в котрих - ротор - рухо-а 1нший - статор - нерузкжий 1 коротко кр1гагаься до корпусу сирени. Пот1к пов1тря шд тиском поступав в камеру сиро-¡ш, а пот1м, проходячя в1кна, перериваетьс оС-зрютикся

ротором 1 створ»; гпугзм колипання середоЕИша.

Пртйиаэтя роач1ря диск1в малими у nopiimamil э доводке: ХЕЯЯ1, тжл'-ио аиустичний процсс тдпорядковапим лиийттм р!ВНЯШШ.

Фуюсц1я модуляцИ пов1тряного потоку f(t) буде рртеткчта повторввати геометр1ю в!кон ротора !, тому, може Сути собр.гг:-па у вигляд1^пер1одично1 quasi трзпеце1дально1 функцП " перюдом Т* д- , де 7D - кутова иеидкЮть обсртач.'я

Цоб забезпечити вигадгсовий характер ровподлгу в) кеч по колу диска ротора, вони каносяться по остаточному и;;к.г! квадратичному ланцюговому коду.

Припустимо для спроиеннл, що ФунгаДя f(t) пер1олйчич J napHä. Тод1 вона моле бути зобрзжека у вигляд! ровкладу в р'С"

И («s?t -f] I -Hl . .

»ees п5)-(Ц)} ,

я? 5 - к1яьк1сть bIkoh на статор1; m- к.1льк1сть м1сщ.«а ротор!; fa - висота 1мпульсу; р - к1льк1сть сдиничг;?х 1мпульс1в на протяз!-перЮдуГ; t;" ^ ; f- - кут мШ 81ютж статора 1 баговою л!н1ею.

Задача опгжм1гаШI (у . плап1 по<уяо:гл б)лого шуму) звс-¿¡ЯТЬСЯ pit&HTltSl Р1ВЙЯННЯ

k-i I fc-ч rt'i '■ -3 L i=l tri

х?г» ^fj t 2 £ "") [f m -1] H-)] 1 0 »

J i s| 11=1

го . .

де Д, - ашШтуда спектру п-1 гармонии.

Поставлена задача розв"изуеться, якщо к1льк1сть м1сць ш -

276.

Очевидно, що зыпш структур« спектра генеруемого сиреною звуку, ьшуть Сути досягнут 1 шляхом уЫляких сполучень функЩй модулей11 - трапеде1дально1, трикутно! та 1нших форм, ре-ал1зац!я котрих моде бути забеаиечена за допомогою, наприклад, васл1нкп, яка управляеться програшшм пристроем.

Двок- 1 трьохроторн1 сирени не мають переваги перед одно-роторшши у плаи1 насиченост1 спектру, але значно шдсилюють деяк! гармон1кн. Тому, в залежное? 1 в1д роав"науы,шх задач, мо-Жуть бути використаш як т1, так 1 1нш1. При цьому сл1д пам"ятати про зростання енергоемкост1 сирени пропорц1йно к1ль-кост! ротор1в.

А1шл1зуючи роботу сирени,як правило, питания забезпечения И нормального функцюнування оОыежуетьея статичною 1 динам1ч-ною балансировкою ротор1в. Поза увагою залкшаються так1 аспек-ти, як вплив руху м1сця установки на характеристики генератора звуку.До них шаша в 1двести низькочаетотне кутове 1 поступадь-не перемщення основи, в1брац1и корпусу, обертання Земд1,тош,о. Актуалыпсть Ц1е1 задач 1 зростае у зв"язку з маючою м1сце тен-девд!ею збшшення кутово1 швидкосП обертання ротора сирени.

Про1люструемо сказане на сл1дуюч1й ыехан1чн1й модели Хай в1сь ротора сирени спрямована паралельно полуден1й Л1н11. Тод1 вертикальна складаюча кутово1 швидкост1 Земл1

и>4 ¡Ь3 Ж f .

де ^ - широта М1сця, буде спричиняти до появи Проскошчного моменту

—* -у

й, ,

лкий прагне встановити В1сь власного обертання ротора паралельно до вектора и) . Це, у свою чергу, пу;и,ьОДить, а одного боку, до перекосу диск1в ротора 1 статор-ч 1, як накидок, до викрив-

26

лекня функцП модуляцп, з Шшого, - до дойаткових вусиль на п!дшипники. Перек1с диск1в призводать До тертя 1х поверхонь, а також до зб1льшення непродуктишшх Ёйграт пов1тря i енергИ,

Величина переШщения к1НЦ)вок йертикальяого д1аметру диску ротора визначаегься виразоМ

$ я 2 за1 X ,

де -X - куг в!лхилеяня sicl ротора в!д начального подойешМ;

2 - рад1ус диску ротора.

В соз ,1 раз! в зменшуеться при цызму ефектаяиз п'л'огоша в1коа 1, як наел ¡док цього, зменшуеться р1вень ггясруеисго ск-реноя шуму

1 Тмях '

Под! Оно цьому иста, встаногити 1 стутиь впяиву низько-частотно! качки та Bicpaall М1сця установки на функц1ональн1 параметри сирени.

У п" я т 1 й глав1. Д!!сертац1ййо1 роботи каво-дяться результата експериментальних досл1д!в деяких тип1в сер1йно виготовлясмих промисловютю вироб1в у пол1агрегатному виконанн1 при звукових вплмвах високо! 1нтеноивност1 (1БО...166 дБ), рекомендован1 ефективн! васоби звуко1золяц11, а також розглядаються,питания прогнозування акустично! надШост! ме-хан1чних систем.

До цьо?о часу в 1нженерн1й практиц1 тумо1золяяц!1 поя1в високоI !нтенсивност1 анайшли впровадженпя т1 ж метода 1 васоби, що 1 у випадку акустичних пал1в середнього та низького р1вн1в. Однак, ефективнють 1 ун1версальн!сть цих метод!в досить низьк1. Так, наприклад, пасивн! методи иають ШлиЯ ряд Ютотних недол!к1в. а перспектив« 1 ,автокомпенсад1йн1 мэтоди зовс1м не знайшли застосування.

Разом з тим, силове эгсусти'гсе иаванталекня епричкияе як!сно нового стану Сагатьох елшент!в конструкт t 1 вхрсСИя у ц1локу. Деяк1 з них зиайодяться у ctanl снакозмПших сбсрнем;« псформап1й, 1ни1 ззвнштеь напружшь, котр! nepesinyrrs ггя-

Е7

пустим! значения, трет1 - аовс1ы не мохутъ нормально-функцЮнувати.

В1дом1 прлстро! для проведения !спит!в вироб!в в акустич-нлх камерах, як1 представляюсь собою у р1аних техн1чних вико-нанндх ревероерац1йн1, стоячих та б1гучих хвиль, а таком заглушён! конструкт I. Однак вони не монуть вдовольнити виыогаы, як! пред"явд.яються до створення, поперше, пол1в високо! штен-сивноет! - вице 150 дВ з нео£>х1днш спектром розпод1лу зву-ково! енергП по частот1. Кр1м того, специф1ка експлуатац! I, каприклад, проекал1чно1 0ортово1 апаратури також висувае ряд неординарных вшог по розыцценню, кр1плешш 1 т.п. випробуемих вироб!в в акустичнШ камер 1.

Досв1д таких 1спит1в довЕоляе систематнзувати техн1ку проведения експериые-нту 1 сфорыулювати методику доел1джень, котра, свичайно, не може бути едино ыождивою.

Практига екпслуатацП вироб1в на рухомих об"ектах П1дтвердауе необх1дь1еть проведения роб1т по встановленню ступени акустично! ст1йкост1 прилад1в та елемент1в конструкцП в1дносно пол1в високо! 1нтенсивкост1, вище 160 дБ. Однак, стенда, як1 дозволяють проведения таких роб1т, в достатньо великою р1дк1стю внасд1док складноат! як у виготовленн1, так 1 в експлуа-гац! I.

Тому виникае проблема прогнозування акустично! ст!йкост1 вироб1в по 1х реакцП на-аовкшне 8буджуюче навантаження 1ншо1 ф1вично1 природа, але легко реал1вуеме в умовах лабораторП чи досл1дного або'сер1Иного виробництв, з одного боку, 1 маю-чого ту ж природу виявлення. то 1 акустичний вплив, - з 1ншого боку.

3? рол! такого, природно, розглянути в1брац1йний вплив,аде вмодалювавши його просторову структуру. В дисертацп вапропо-новани1 деяк1 техн1чн1 виконання таких пристро!в 1 наведено пор1вняльний анал18 динам1чних властивостей механ1чних систем при авуковому та в1брац1йному вбудженн1 в метою встановлення правомочном! тако! 8ам!ни.

Пор1вняльний анал1а динам1чних властивостей, наприклад, сер1йно виготовляемого промисловютю датчика кутових швид-костей типу ДУСУ при акустичному навантакенн 1 1нтенсивност1 163 дБ 1 в1брац!йдаыу.(трьохкомпонентна в1брац1я) 8 прискорен-кям стоду в1бровбуджуьача 1 г дов1в, що у диапазон1 частот

28

0.. .1000 Гц абсолютна величина систематично Г похибки вим1ру ДУСУ мае практично схожу структуру.

Запропоновано 1 апробовано перфорований екран оригСально Г конструкцП у вигляд1 двох коакс1альних колових ме-тал1чних цил!ндр1в, 13 котрих вйутршшй суц1льний, а говн1шн1й мае на 61чн1й поверхн1 уздовдн!, а на торцев1й - ра-диальн! прор1зи зададах тшгарозм1р!в. Цей npiicrplfl дозвоякз зназити р!вень звукового тиску у задан1й частш1 об"ему з 1.65 дБ до 116 дБ, тобто на 50 дБ, I створити тим самим "комфорта1" умови для роботи приладив комаидно-вим!рюзального комплексу.

Цей пристр1й е С1льи ефективним, н1ж широко влроваджен! вумопоглинаюч1 мастики, оановним недолжом котрих е иаяЕШсть необерненого попршення функцюнальних параметра п!д час три-валих температурних та в1брац1йних вплив1в.

Як ефективн1 метода бороиби проти впливу звукових пол!в високо1 1нтенсивност1, зокреиа, ка г1роекол1чя1 прилади, зап-ропоповаШ два - двохканалышй та метод примусового сбертанн опор карданова п1дв!су навколо Elcl, паралелыгаI до вектора К1нетичного моменту проскопа.

Перший метод - двохканалышй - поля; as у викориотанн! двоя зв"язаних електромехан1чно однакових р1знообертагачихся ripocKonlB. Можливють автокомпенсацП ' впливу зовшшнього акустичного збудження реал1зуеться у ц1й схем1 отворенням двох структурно однор1дних канал1в для здобуття двох функцюнально однакових проявлень збудауючого впливу, &1др1зняшихся т1лька знаком. Як показали досл1ди, цей метод дозволяв вязе осередитн миттев1 значения похибки ДУСУ при акустичному кавантаженпг.

Другий метод - примусового обертання опор - дозволяв звести до Щ'ля вплив акустичного випром1нюванн високо! 1нтенсивност1 у середньому за перЮд обертання Т. Цей факт мае просте пояснения: примуссвим сбертаннм опор ДУСУ здЫснюяться модулящя пер1одичною функЩею типу sin збуджуотого моменту на вих1дн1й Bicl Проскопа 1, гим самим, Л1кв1дац1я його систематично I с1сладово1.

висновок

Проведен1 автором теоретичн1 та експерименталмП досл1д-«ення, результат котрих наведен1 в дисертад1йн!й робот!, доз-

'20

воля»Т£ уеагальнити дссагиешш науки У Ц1й галуа! анань, утрчнити деяк1, вже наявн! в 1 домоет! про вааемод!ю акустичних Пол1в а механ1чниш системами, а такозк одержати нов!,, ориг1я'авьн1 результата анал!зу прушо-в"язких пол1агрегатних ' структур. Годовний зм1сг одержаних результата полягае у сл1дуючому.

1. Сфорыульован! прияципи дабудови моделей взаемодп ыехан1чних систем а акустичниш подай 1 визн^чене коло прик-ладних вадач анал!зу 1 синтезу дцюм1чних систем а оптималь-ними 8вуко- та в1бро1золяц1йнивд вдартивостями.

2. Роэроблен1 методи розра^1Щ пол1агрегатних систем у £ргляд| сукушюст! конструктивная едеыенпв а р1динних, твердая ça газоподЮних т1л, як1 дозволять на якюно вшдому ново-иу р!вн1 розБ"язувати задан} рподНвЭДИ пру»но-в"язквх вдастиьоотей механшних систем.

3. Виявден1 законом 1рност1 формурання *ВД№РВИХ пол!в у Механ1ч1шх системах ! накреслеЩ проблемн! надрямки дослц-кень, коли ц! 8аконом!рност1 стаю?|> рир1ыалш1МЙ 8 вору працездатност! цих систем.

4. Уэагадьнено досв1д дасл1дае(^ ! створена неоО*Шй наука ва основа для проектування динам1чних систем а оптимздьнями ввуко- 1 в1Сро1вояяц1йними властивостями. Наведено яц}с!ШЙ анал1в виникаючик хвильорцх процес!в 1 обгрунтовада не-обх!дн!сть 1х урахування й повишй працевдатност! вироб1в. Робота е основою для формування принципово нового шдходу до вир Пленяя прикладких задач динам1ки механ1чних систем.

б. Вперше експериментальним шляхом проведена як1 сна } к!льк1сна оц1нка хвильових явшц у шшагрегатних мехац!ЧНйх структурах. •

6. Синтезоващ ефективн1 еасоби 8вуко1золяцП 1 ком-ПейсацП впливу хвильових вбуджень у механ1чних системах. Сфорыульовал1 1нженерн1 рекомендацП по оптим1вац11 пруж-ао-в"яаких властивостей механ1чних систем при ввукових та уль-траввукових частотах навантаження.

7. УточнеШ деяк1 аспекта роарахунку 1 проектування генера-тор1в потуиного акустичного вмпром1шовання у вигляд1 роторних пяевматнчнмх сирен. Звернено увагу не необх1дн1сть урахування вшшву к!нематики ы!сця 1х установки на ochobhi функцюнальн! , Параметра сирен. Розв"язана задача оптим!зац11 спектру гене-

30

руемого сиреною 8вуку.

Головний зм1сг дисертацП викладено у сдГдуших

публ1кац1ях.

1. Карачун В.В., Дидковский B.C., Кузьмекко A.B. О влиянии звуковых возмущений на колебания многослойной пластинки// Проблемы прочности. - 1984. - N 9. - С. Q4-S6.

2. Карачи В.В., Дидковский B.C. О реализуемости условий инвариантности в схемах со структурной И8йыточностып//Вестп. Харьк.политехи, ин-та. Техническая кибернетика и ее приз., 1987. - М 240. Вал. 7. - С. 40-43.

3. Карачун В.В. О рассеянии энергия при колебаниях двухслойных пласгин//Рассеяние энергии при колебаниях механических систем. - К.: Наукова душа, 1985. - С. 161-164.

4. Карачун В.В. Колебания пористых пластин под действием акустических возмущений // Прикл. механика. - 1986. - 22, N 3. - С. 43-46.

б. Карачун В.В. Об одномерных изгибных колебаниях дувухслой-ной пластины в поле избыточного давления//Вестн. Киев.политехи. ин-та. Приборостроение.- 1986.- Вып. 16.- С. 8-9.

6. Карачун В.В., Дидковский B.C., Юдин О.Н. Приспособление для испытания изделий на многокомпонентную вибрацию на однокомпояентном вибровоабудитеде. АС К 133582В. Бадл. изобр. N 33 от 07.09.87.

7. Карачун В.В. о колебаниях пластин при акустическом наг-ружении//Прикл.механика. - 1088. - 24, N И. - С: 84-91.

8. Дидковский B.C., Карачун В.В., Яелипенко Г.Н., Цдин О.Н. Учет рассеяния энергий при вынужденных колебаниях дискретно-непрерывных систем//Проблеш прочности.- 1988. - Н 8,-С. 86-90.

9. Голованев Ю.М., Карачун В.В., Дидковский B.C. Экспериментальные исследования вибрационной надежности изделий на однокомпояентном вибрововбудителе//Прошгасть материалов И элементов конструкций при звуковых и ультразвуковых частотах нагружения: Тез.докл. Всесоюзной кокф. (Киев. 7-8 декабря 1988 г.). - С. 76.

10. Карачун В.В.. Дидковский B.C., Базась Н.Ф. О звукоизоляции с помощью пористых материалов//Прочность материалов и элементов конструкций при звуковых и ультразвуковых частотах нагружения: Tea.докл.Всесоюзной коиф. - К.: Наукова

31 •

душа. 1В88. - С. 100.

11. Карачун В.В. 0 динашо пластины при акустическом нагру-кещш//Расееяние энергии при колебаниях механических сис-

Натер. XIY респ. научн. конф. - К.: Наукова думка, .¿CSS. - С. 39-45.

12. Карачун В.В. Экспериментальные исследования виброустойчивости гироскопического датчика угловых скоростей/Рассеяние анергии при колебаниях механических систем: Матер.XIY респ. научи, конф. - К.: Наукова думка, 1885. - 0. 308.

13. Карачун В.В. О напряженном состоянии подвеса двухстепенного гироскопа при поступательной вибрации основания// Проблемы прочности. - 1S89. - N 6. - С. 101-104.

14; Карачуп В.В., Дидковский B.C. Приспособление для испытания изделий на многокомпонентную вибрацию на однокомпо-неатноц вибровозбудителе. АС N 1619092. Бюлл. изобр. N 1 от 07.01.91.

16. Карачун В.Б. О погрешностях чувствительных элементов систем управления годвижнши объектами при интенсивных акус-мческих возмущениях //Системы управления подвижными объектами: Тез.- докл. конф., Томск. -,1989. - С. 22.

16. Дидковский B.C., Карачун В.В. Об автокомпенсации влияния некоторых видав механического силового нагружения//Систе-ш управления подвижными объектами: Тез. докл. Всесоюзн. конф., Томск: Ш, 1889. - С. 17.

17. Карачун В.В., Дидковский B.C., Ковалев Ы.С., Христов Г.П. О рассеянии энергии при пространственном нагружении//Тез. докл.IY конф. по вопросам рассеяния энергии при колебаниях механических систем. - К.: Ин-т проблем прочности АН УССР, 1989, - 0. БЗ,-

18. Карачун В.В. Влияние пространственного силового нагружения на рассеяние энергии в упругих элементах приборов //Тез. ■докл.1Y конф. по вопросам рассеяния энергии при колебаниях механических систем. - К.: Ин-т проблем прочности АН УССР. 1989. - С. 62 . '

19. Карачун В.В., Христов Г.П., Ковалев М.С. Некоторые вопросы динамики генераторов акустического давления высокой ин-тенсивности//Современное состояние, проблемы и перспективы

• энергетики и технологии в энергостроении: Тез. докл.Всесо-веа. научн.-техн. аднф. - Иваново, 1989В. - С. 127-128.

33

"О, Karachon V.V.. ■ Vibration of a'iüafce .under; ягу acoustic-load; Engineering, Technology .Applied Soisnco: PA,' USÀr vol. 20, N 37 (11- September 1939).

21. Карачун B.B. Построение систем, инвариантных к силовсну механическому нагружешго // Вести. Харьк.политехи. ¡га-та. Техническая кибернетика и ее приложения, 1900.- Вып.10, - ' С. 37-39.

22. Карачун В.В. Некоторые вопроси расчета сирэн // Проблемы прочности. - 1900 . - M 6. - С.- 123-124.

23. Голованев Ю.М., Карачун В.В.. Яидковский B.C., • Бззасъ Н.Ф., Воэдуган A.B. К вопросу борьбы о акустическим шумом пассивными методами//Проблемы прочности. - 1990. - N в. -С7 92-94.

24. Карачун В.В. Об особенностях акустического нагруяения пластин конечных раамеров/ЛТроблемы прочности. - 1900. -N 10. - С. 93-96.

26. Дидковский B.C., Карачун В.В., Заборов В.И.Проектирование огрзлдавдих конструкций о оптимальных« эвуко- и вибронзо-ляционными свойствами. - К.: Будивэльяых. 1S91. - 120 с.

26. Дидковский B.C., Карачун В.В. О напряженно-деформируемом состоянии упругой цилиндрической оболочки при акустическом воздействии // Проблемы прочности! - 1991. - N 4, -С. 43-47.

27. Карачун В.В., Мартыненко B.C. О перемещении абсолютно твердой оболочки под воздействием йнешней акустической волны давления//Докл.А.Н УССР. Сер. А. - 1991. - H 3. - С. 42-46.