Разработка глушителей гидродинамического шума центробежных насосов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.06, кандидат наук Брайнин Борис Павлович

• Брайнин Борис Павлович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Брайнин Борис Павлович

Введение

ГЛАВА

Состояние вопроса и постановка задачи

1.1. Методы борьбы с гидродинамическим шумом центробежных насосов

1.1.1. Классификация методов снижения гидродинамического шума

1.1.1. Звукопоглощение

1.1.2. Звукоизоляция

1.2. Акустическое рассогласование комплекса «насос - система»

1.3. Основные принципы создания ГГДШ центробежного

насоса

Выводы по ГЛАВЕ

ГЛАВА

Расчет звукоизоляторов и принципы акустического рассогласования

звукоизолятора и насоса

2.1. Требования, предъявляемые к глушителю гидродинамического шума центробежного насоса

2.2. Расчет звукоизоляторов

2.2.1. Расчет одиночного резонатора

2.2.2. Расчет волноводного звукоизолятора

2.2.3. Расчет резонатора с конструкционной жесткостью

2.2.4. Расчет горла резонатора

2.3. Акустическое рассогласование комплекса «насос - нагрузка»

2.3.1. Акустическое взаимовлияния насоса и нагрузки

2.3.2. Методика исследования акустического импеданса

2.3.3. Центробежный насос как источник гидродинамического шума

-3стр.

2.3.4. Методика определения эффективности звукоизолятора

Выводы по Главе

ГЛАВА

Исследование моделей и макетов глушителей, исследование акустического импеданса центробежного насоса

3.1. Исследование моделей звукопоглотителя и звукоизолятора

3.1.1. Описание измерительного стенда

и методики проведения исследований

3.1.2. Исследование модели звукопоглотителя

3.1.3. Исследование модели звукоизолятора

3.2. Экспериментальные исследования макетов глушителей гидродинамического шума центробежных насосов

3.2.1. Описание измерительного стенда и методики проведения исследований

3.2.2. Результаты исследований макетов глушителей гидродинамического шума центробежных насосов

3.3. Экспериментальные исследования акустического импеданса центробежного насоса

3.3.1. Описание измерительного стенда и методики проведения исследований

3.3.2. Результаты исследования акустического импеданса

центробежного насоса

Выводы по Главе

ГЛАВА4

Испытания глушителей гидродинамического шума

центробежных насосов

4.1. ГГДШ для электронасосного агрегата ЦН-314

-4стр.

4.1.1. Описание конструкции ГГДШ

4.1.2. Описание измерительного стенда и методика проведения испытаний

4.1.3. Результаты испытаний ГГДШ с электронасосным агрегатом ЦН-314

4.1.4. Результаты испытаний ГГДШ с дополнительным излучателем звуковых колебаний

4.2. ГГДШ для электронасоса ЦН-319

4.2.1. Описание конструкции ГГДШ

4.2.2. Описание измерительного стенда и методика проведения испытаний

4.2.3. Результаты испытаний ГГДШ

4.2.4 Акустическое рассогласование глушителя и насоса

4.3. Анализ результатов испытаний ГГДШ

Выводы по Главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка глушителей гидродинамического шума центробежных насосов»

ВВЕДЕНИЕ

Акустическая энергия, излучаемая при работе центробежного насоса, передается в окружающую среду тремя путями:

- опорные и неопорные связи;

- воздушная среда;

- перекачиваемая жидкость.

Относительно центробежных насосов можно утверждать, что значительная часть акустической энергии передается через перекачиваемую жидкость в виде так называемого гидродинамического шума (ГДШ) [1].

К современным центробежным насосам предъявляются жесткие требования, ограничивающие уровни ГДШ. Силовое воздействие лопастной системы на жидкость, неизбежно ведет к возникновению в жидкости упругих волн. Таким образом, работа центробежного насоса непосредственно связана с излучением звуковых колебаний в жидкость. Поэтому мероприятия по изменению конструкции центробежного насоса направленные на снижение ГДШ «в источнике», не могут, в принципе, дать значительного эффекта.

Звуковые колебания распространяются по трубам в виде волн «нулевого порядка», бегущих без отражений от стенок и волн «ненулевых порядков», бегущих путем последовательных отражений от стенок. Нулевая волна не взаимодействует со стенками трубы и не испытывает затухания на изгибах и даже изломах трубы [2 с. 202].

ГДШ центробежных насосов распространяется, в основном, в виде волн нулевого порядка. Поскольку нулевые волны не взаимодействует со стенками трубы, создать эффективный поглотитель ГДШ на основе традиционных звукопоглощающих облицовок стенок - не удается. Кроме того, очень важно соотношение линейных размеров глушителя и длины звуковой волны. Если длина волны больше линейных размеров глушителя, эффективного поглощения звука не происходит. Очевидно, что для волн низких частот, размеры глушителя становятся неприемлемыми.

Основным направлением борьбы с ГДШ центробежных насосов является изоляция звука. Принцип звукоизоляции состоит в создании на пути распространения звука резкого скачка акустического сопротивления (импеданса), от которого и происходит отражение волны.

При использовании отражающих глушителей гидродинамического шума (ГГДШ) в трубопроводных системах с центробежным насосом возможно возникновение резонансов и антирезонансов. Резонанс снижает эффективность ГГДШ, а антирезонанс - повышает. Поэтому, вопрос акустического рассогласования комплекса «насос - ГГДШ» имеет первостепенное значение.

Целью настоящей работы является снижение гидродинамического шума, излучаемого центробежным насосом. В работе исследуются отражающие ГГДШ. Исследуется также проблема акустического рассогласования комплексов «насос - ГГДШ» и «ГГДШ - система».

Теоретическая и методологическая база настоящего исследования содержится в основополагающих работах М.А. Исаковича [2], [3], а также в работах А.Д. Лапина [4], [5], В.И. Кашиной и В.В. Тютекина [6].

Для проведения необходимых расчетов были выведены и применены формулы, базирующиеся на известных уравнениях теории колебаний.

Для решения проблемы снижения ГДШ центробежных насосов проведен анализ существующих конструкций ГГДШ по опубликованным патентам и авторским свидетельствам, проанализировано большое количество научных статей, посвященных проблемам снижения ГДШ и акустического рассогласования комплексов «насос - ГГДШ» и «ГГДШ - система».

Экспериментальная часть работы, а также отработка методик измерения проводилась на стендах ОАО «НПО» Гидромаш».

Научная новизна работы заключается в следующем: - разработаны научные основы проектирования ГГДШ, с заданными акустическими характеристиками;

-7- разработаны принципы расчета акустического рассогласования ГГДШ и насоса на основе измерения акустического импеданса;

- разработана методика измерения акустического импеданса;

- разработан метод измерения ГДШ центробежного насоса, исключающий влияние резонансов системы трубопроводов, псевдозвуковых и стендовых помех;

- установлены зависимости акустического импеданса насоса от режима его работы;

- с целью акустического рассогласования комплекса «насос - ГГДШ» определены амплитудно-частотные характеристики комплекса «насос -ГГДШ»;

- проведены исследования по оптимальному размещению ГГДШ относительно насоса.

Практическая значимость работы заключается в сдедующем:

- разработана методика инженерного расчета ГГДШ;

- разработаны рекомендации по акустическому рассогласованию;

- спроектирован типоряд ГГДШ, разработаны технические условия, проведены межведомственные испытания ГГДШ;

- осуществлена поставка серийных ГГДШ на объекты.

Диссертационная работа заслушана и одобрена на заседании Научно -технического совета ОАО «НПО» Гидромаш» 14.03.2014 г. Часть теоретических исследований по данной работе докладывалось и обсуждалось на конференции КБК - 2009 г. Санкт - Петербург.

Теоретические и экспериментальные исследования по данной работе опубликованы в 4-х научно-технических статьях (2 статьи в отраслевых и 2 статьи в рецензируемых журналах). Разработанные по данной работе конструкции и методики защищены 3-я патентами Российской Федерации на изобретения.

Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, и заключения.

ГЛАВА 1

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1. Методы борьбы с гидродинамическим шумом центробежных насосов

1.1.1 Классификация методов снижения гидродинамического шума.

Существует два основных направления борьбы со звуком, передающимся по трубам:

- звукопоглощение;

- звукоизоляция.

При звукопоглощении основную роль играет звукопоглощающий материал (ЗПМ). Звуковая волна, распространяясь по трубе, облицованной ЗПМ, взаимодействует с ЗПМ и испытывает затухание. В ЗПМ возникают потери, обусловленные вязким трением в порах, внутренним трением при деформации скелета ЗПМ и различными механизмами теплообмена. Глушители, созданные на основе ЗПМ называют активными.

При звукоизоляции происходит отражение звуковых колебаний от некого устройства (звукоизолятора) обратно к источнику. С практической точки зрения звукоизоляция более целесообразна чем звукопоглощение. При звукоизоляции сокращается область распространения нежелательных колебаний, тогда как при звукопоглощении происходит взаимодействие звуковой волны с ЗПМ на всем пути распространения, пока звук не затухнет в достаточной степени. Глушители, созданные на основе устройств, отражающих звук, называют реактивными.

1.1.2. Звукопоглощение

Затухание звуковых волн в трубах, облицованных ЗПМ, исследовалось многими авторами. Наиболее полно задача о затухании звуковых волн в трубах, облицованных ЗПМ, рассмотрена Ф. Морзом [7]. Как следует из теории Морза, затухание нулевой нормальной волны [2 с.232] приближенно может быть определено по формуле:

I = 8.68

а ^ м )

где: ю - постоянная затухания нулевой волны;

а (м) - радиус трубы.

Для определения затухания нулевых волн, по теории Морза, необходимо знать действительный и мнимый импеданс ЗПМ, определяемый экспериментально.

Активные глушители имеют множество различных модификаций. Наиболее простым является трубчатый глушитель, представляющий собой участок трубы, облицованный ЗПМ. Затухание в таком глушителе может быть приближенно определено по формуле Белова [8]:

I = 2.2 аже -, (дБ)

а

где: аэкв - эквивалентный коэффициент поглощения облицовки, (определяется экспериментально);

I (м) - длина звукопоглотителя.

Необходимо отметить, что расчеты затухания звука, проведенные по формулам Морза и Белова, показывают, что активные глушители, созданные на основе ЗПМ эффективны для волн высших порядков [2 с. 239]. Высказанное положение подтверждается практикой использования активных глушителей звука. Глушители на основе ЗПМ широко применяются для снижения звуковых колебаний, распространяющихся по воздуху. Шум, создаваемый компрессорами, вентиляторами, двигателями внутреннего сгорания успешно подавляется активными глушителями [8].

Скорость звука в воде более чем в 4 раза превышает скорость звука в воздухе. Это означает, что волны высших порядков в трубе, заполненной водой, начинают распространяться на частотах в 4 раза более высоких, чем в трубе, заполненной воздухом. Таким образом, звуковые колебания в трубах,

заполненных водой, представлены, в основном, нулевыми волнами. Это существенно ограничивает применение активных глушителей шума в насосостроении.

Активные глушители на основе ЗПМ для снижения звуковых колебаний в трубах, заполненных жидкостью не нашли широкого применения [9]. Из анализа литературы известно несколько конструкций активных глушителей. Принцип действия глушителя [10] состоит в рассеивании энергии на параллельных сопротивлениях. В конструкции имеются центральный и обводной каналы. Обводной канал выполнен в виде двух последовательных гидравлических сопротивлений (пористых стенок). В работе [11] предложено несколько конструкций средств снижения шума в жидкости. Конструкции представляют собой пластины или набор пластин с различной перфорацией, вставляемых в диффузор насоса. Экспериментальные данные по гидравлическому сопротивлению и по акустической эффективности рассмотренных конструкций глушителей - отсутствуют.

В работе [12] проведен расчет акустической эффективности активного глушителя нового типа, работающий на основе известного из оптики «эффекта Брюстера». Теоретические предпосылки создания глушителя изложены в работе [2 с.461]. Глушитель на основе «эффекта Брюстера» может быть осуществлен путем оклеивания внутренней поверхности волновода слоем водоподобного материала (резины, мягкие пластмассы). Граничное условие для слоя водоподобного материала (приклейка) приводит к эффективному преобразованию энергии нулевых волн в волны сдвига, которые в слое водоподобного материала сильно поглощаются, что и вызывает затухание звука в волноводе.

1.1.3. Звукоизоляция

Принцип работы всех конструкций изоляторов звуковых колебаний основан на резком изменении акустического сопротивления (импеданса) в

каком - либо сечении трубопровода. Как правило, применяемые конструкции звукоизоляторов создают нулевой (или приближающийся к нулевому) акустический импеданс. Если на пути распространяющейся звуковой волны в трубе помещено препятствие с нулевым акустическим импедансом, то звуковая волна испытывает такое же отражение как от свободной границы. К звукоизоляторам могут быть отнесены следующие устройства:

- расширительная камера;

- интерференционный фильтр;

- резонатор Гельмгольца;

- волноводный звукоизолятор.

Расширительная камера - это сосуд с жесткими стенками, врезанный в линию трубопроводной системы. Принцип работы расширительной камеры состоит в том, что звуковое давление, создаваемое в расширительной камере падающей волной, мало по сравнению со звуковым давлением в подводящей трубе. При этом, в отводящую трубу передается именно малое звуковое давление, создаваемое в расширительной камере.

Интерференционный фильтр является разновидностью расширительной камеры. В конструкции интерференционного фильтра используется принцип настройки его длины на определенный частотный диапазон, в котором требуется получить максимум эффективности.

Резонатором Гельмгольца называют сосуд с узким горлом (отверстием), через которое сосуд сообщается со средой, по которой распространяется звук. Разность давлений на концах горла ускоряет массу жидкости, заполняющей горло. Из-за узости горла, скорость жидкости в нем велика по сравнению со скоростью жидкости внутри сосуда. Таким образом, можно считать, что кинетическая энергия резонатора сосредоточена в горле, а потенциальная энергия резонатора сосредоточена в упругости жидкости, заполняющей сосуд. Следовательно, резонатор Гельмгольца представляет собой осциллятор с одной степенью свободы и с сосредоточенными параметрами.

Волноводный звукоизолятор представляет собой набор одинаковых резонаторов Гельмгольца, настроенных на одну частоту, что позволяет существенно расширить частотный диапазон эффективности глушителя.

В работе [13] рассмотрены конструкции активных и реактивных глушителей для воздушной среды. Приведены экспериментальные данные по реактивным глушителям различных типов: камерным, двухкамерным, глушителя, состоящим из двух камер, соединенных коротким горлом. Приведена формула для расчета многорезонаторного глушителя. Проведенные расчеты показывают появление звукоизоляции в широкой полосе частот.

В работе [14] приведена методика расчета реактивных глушителей по методу 4-х полюсников. Выведены формулы для определения степени гашения и размеров следующих глушителей:

- однокамерный глушитель;

- 2-х камерный глушитель;

- кольцевой резонатор Гельмгольца;

- комбинированный глушитель, состоящий из камер соединенных при помощи горл.

В работе [15] рассматриваются граничные условия для расширительных и комбинированных камер, резонатора, отверстий в экране. Для нахождения собственных частот используется графическое решение волнового уравнения. Приводится расчет расширительных и комбинированных камер. Приведены конструкции и примеры расчета гасителей пульсаций в газопроводах. Рассмотрены также резонаторы. Указано, что применение резонаторов наиболее целесообразно при наличии дискретных составляющих. Как будет показано ниже, этот вывод не вполне верен.

В работе [16] проводится расчет изолятора звука с многочисленными резонаторами в виде ^-волновых трубок. Выведено дисперсионное уравнение для действительного и мнимого волнового числа. При анализе этого уравнения показано:

-13- глушитель имеет несколько полос затухания;

- максимальный эффект достигается последовательным включением нескольких фильтров с одинаковыми резонаторами;

- при уменьшении радиуса трубы возрастает эффективность и расширяется частотный диапазон эффективности;

- при увеличении коэффициента перфорации возрастает эффективность, расширяется частотный диапазон эффективности, повышается резонансная частота.

В работе [17] проведен расчет ответвленного резонатора как гасителя колебаний давления в гидравлических системах. Введено понятие коэффициента вносимого затухания. Показано, что каждому значению коэффициента соответствуют два значения частоты. Оба этих значения являются комплексно-сопряженными. Проводится расчет параметров резонатора (объема, размеров горла) в зависимости от частотного диапазона и коэффициента вносимого затухания.

В работах [18], [19] приведены эквивалентные электрические схемы гасителей пульсаций давления гидравлических магистралей в виде одиночной расширительной камеры и двойной расширительной камеры. Определены коэффициенты затухания и граничные частоты диапазонов эффективности. Указано, что гасители обладают мнимым акустическим импедансом. Отмечено, что имеет место взаимодействие гасителя с системой. Рассматривается проблема соотношения импеданса системы и гасителя.

В работе [20] оценка эффективности и расчет гасителей пульсаций давления производится методом 4-х полюсников. Коэффициенты затухания и отражения определяются исходя из импеданса самого гасителя и источника (насоса). Выведена формула, определяющая коэффициент затухания при использовании в качестве гасителя ответвленного резонатора. Показано, что значительное влияние на коэффициент затухания оказывают как акустический импеданс насоса, так и акустический импеданс системы.

Работа [21] посвящена проблеме обоснования использования резонатора в качестве гасителя вынужденных колебаний давления в гидросистемах. В работе решаются дифференциальные уравнения для движения жидкости в горле и в емкости резонатора. В результате, при разделении действительной и мнимой частей импеданса, определяется импеданс резонатора и коэффициент вносимого затухания. Приведена формула расчета необходимого объема резонатора.

В работе [22] на примере трубопровода химической установки с поршневым насосом рассматривается методика исследования пульсаций давления. Рассмотрена возможность снижения пульсаций с помощью резонатора, встраиваемого в трубопровод за насосом. Приведены диаграммы пульсаций давления, показывающие эффективность использования резонатора.

Жесткость классического резонатора Гельмгольца определяется жесткостью жидкости, заполняющей его сосуд. Для снижения жесткости резонатора и уменьшения его объема, в сосуд резонатора вводят различные упругие элементы. В работе [23] рассмотрена конструкция, в которой упругие демпфирующие камеры установлены на перфорированном участке трубопровода. В данной конструкции перфорация стенок играет роль горл резонаторов. В работе [24] в качестве упругого элемента используется сильфон, заполненный нейтральной жидкостью, при этом, в жидкости размещены упругие шары. Сходная конструкция приведена в работе [25]. При повышении давления рабочая среда сжимает сильфон и упругие шары, вытесняя нейтральную жидкость в газовую полость, которая сжимается и гасит импульс давления.

В работе [26] рассмотрены демпферы, соединяющиеся с трубопроводом через экран, имеющий специально подобранные отверстия. В жидкости расположена полость, заполненная газом. Полость заключена в эластичную оболочку и настраивается на резонансную частоту системы при помощи изменением объема. Газовая полость гасит колебания, но приводит к

появлению дополнительного резонанса. Для снижения амплитуд резонанса необходимо увеличивать демпфирование, что достигается за счет создания вокруг полости перфорированного экрана.

В работе [27] в качестве упругих элементов используются резиновые мембраны, снабженные ограничителями хода. Конструкция, рассмотренная в работе [28], представляет собой резонатор, выполненный в виде упругой пластины, закрепленной в стенке волновода. Та же конструкция (резонатор в виде упругой пластины) рассмотрена в работе [29]. Рассматривается конструкция элемента с упругими стенками. Выведена формула, по которой рассчитывается толщина стенки упругого элемента при заданной величине относительного изменения объема. Приведены номограммы расчета толщины стенок в зависимости от размера упругого элемента и величины статического давления.

Теоретическое решение задачи отражения звука от упругой мембраны с внутренними потерями предложено в работе [30]. При уменьшении отношения внутреннего акустического сопротивления пластины к ее сопротивления излучения, звукоизоляция увеличивается. При отсутствии внутренних потерь, звукоизоляция стремится к бесконечности.

В работе [31] рассматриваются конструкции гасителей пульсаций давления зарубежных фирм. В частности, устройство фирмы «Pulsation Controls Corporation» представляет собой перфорированный участок трубопровода в герметичном корпусе, заполненным упругими шарами. Устройство фирмы «Phillips Petroleum Co» представляет собой также перфорированный участок трубопровода и герметичный корпус, образующий камеру. Эластичный элемент, расположенный между участком трубопровода и корпусом делит камеру на две: газовую и жидкостную. Жидкостная камера соединяется через перфорацию с трубопроводом, а газовая камера с источником газа. Для больших диаметров трубопровода (более 500 мм) предлагается устройство, в котором демпфирующий элемент выполнен в виде цилиндрической камеры с

упругими мембранами, разделяющими камеру на три полости: первую гидравлическую и две газовые, которые соединены с аккумулятором газа. В работе рассмотрены также:

- гаситель с разделительными гофрированными мембранами;

- гаситель с разделительным упругим элементом в виде гофрированной вставки;

- гаситель в виде трубопровода эллиптического сечения. Снижение пульсаций давления осуществляется за счет упругих деформаций стенок;

- гаситель пульсаций давления с упругими камерами, расположенными вокруг трубы;

- гаситель пульсаций давления с упругими элементами в виде трубок эллиптического сечения, расположенными вокруг трубы.

В работе указано на необходимость учитывать спектр собственных частот в системе «источник - гаситель».

В работе [32] предложена конструкция гофрированного проставка, расположенного перпендикулярно оси трубопровода. В качестве прототипа конструкции указан патент США № 2847035.

При постоянном статическом давлении применяются конструкции резонаторов с жесткостью, создаваемой газовым объемом. В работе [33] для уменьшения шума от винтов подруливающих устройств корабля предложена конструкция резонатора с газовой жесткостью. Подобные конструкции рекомендуется размещать в специальном тоннеле. Между внутренней и внешней трубами тоннеля встраиваются заполненные воздухом упругие элементы. Для ослабления воздействия кавитационных импульсов, вокруг винта рекомендуется установить резиновое кольцо с воздушной упругостью.

При переменном статическом давлении предложены конструкции глушителей резонаторного типа, позволяющие скомпенсировать изменения статического давления. В работе [34] предложена конструкция глушителя, в котором в качестве упругих элементов применены упругие капсулы,

заполненные демпфирующей средой. Для снижения влияния изменяющегося статического давления, упругие капсулы заполнены под различными давлениями демпфирующей среды. К рассмотренной конструкции очень близка конструкция, описанная в работе [35]. В корпусе гасителя колебаний размещены эластичные демпфирующие элементы, заполненные насыщенным паром легко испаряющейся жидкости. Для повышения эффективности упругие элементы заполнены демпфирующей средой под различными давлениями. В работе [36] конструкция упругого элемента выполнена в виде коаксиальных сильфонов, заглушенных крышкой, на которой установлен обратный клапан, взаимодействующий с присоединительным патрубком. Полость между сильфонами заполнена газом.

В работе [37] рассмотрена конструкция упругого элемента, в котором компенсация внешнего статического давления обеспечивается внутренней жесткостью. Элемент выполнен из прессованной металлической проволоки заключенной в герметичную тонколистовую оболочку.

Обращают на себя внимание конструкции резонаторов, в которых роль сосредоточенной массы играют различные механические подвижные элементы. Так в конструкции [38] подвижный поршень с демпфирующими отверстиями размещен внутри корпуса гасителя на пружинах. В конструкции резонансного гасителя пульсации [39] масса выполнена в виде подвижного подпружиненного поршня, взаимодействующего с газовой камерой. В конструкции [40] коаксиально с центральной перфорированной трубой, установлена перфорированная вставка. Внутри корпуса установлена герметичная мембрана, закрепленная на его стенке и наружной поверхности трубы. Перфорированная вставка закреплена на мембране. Пульсирующий поток, действуя на мембрану, заставляет совершать осевое перемещение вставки, которая изменяет площадь перфорации и создает оптимальное волновое сопротивление в полости корпуса.

В работе [41] разработаны методики проектирования гасителей, позволяющие определить по известным параметрам конструктивные размеры

дросселя, акустического ЯЬ - фильтра и параллельного резонансного контура с учетом линейных и нелинейных характеристик. Рассчитывается масса жидкости в винтовом зазоре - массовый импеданс и упругость пружин поршня - упругий импеданс. В работе [42] определяются динамические характеристики гасителя пульсаций давления методом пассивного 4-х полюсника. Рассматривается гаситель в виде массы и пружины, расположенный на стенке трубы и ориентированный вдоль оси трубы. Рассматриваются потоки, проходящие через начальное и конечное сечение гасителя. Рассмотрено, какое влияние оказывает введение гасителя в гидравлическую систему. Определен коэффициент вносимого затухания. Показано, что в резонансной области существует узкий частотный диапазон затухания.

Представляет интерес устройство, в котором используется эффект электромагнитного взаимодействия [43]. Конструкция состоит из сильфона с постоянным магнитом. Сильфон помещен в корпус, снабженный электромагнитной катушкой.

Особая конструкция изолятора звука рассмотрена в работе [44]. На стенках волновода расположены неоднородности, предназначенные для гашения многомодового распространения звука. Период неоднородности L выбирается из соотношения длин падающих и рассеянных волн.

В литературе рассматривается также проблема влияния потока движущейся среды на работу глушителей звука. Проведенные в работе [45] теоретические исследования показали, что движущаяся среда существенно влияет на величину затухания звука в волноводе с поглощающими стенками. На практике для снижения звука низкой частоты по волноводу применяются резонансные отражатели:

- объемный резонатор;

- участок стенки, характеризуемый импедансом упругого типа;

- упругая пластина, закрывающая вырез в стенке волновода.

-19В работе указано, что точное решение задачи о волноводе с резонансной системой возможно только для простейших резонансных систем, которые являются эффективными отражателями звука в волноводе.

В работе показано, что движение среды в волноводе уменьшает звукоизоляцию, создаваемую резонаторами. Движение потока снижает звукоизоляцию на резонансе до конечной величины. При числе Маха М > 0.01, возникают вихри, которые, взаимодействуя с резонаторами, порождают дополнительный шум, снижающий звукоизоляцию на частотах, близких к частоте резонанса.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Брайнин Борис Павлович, 2017 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Покровский Б. В. Научные основы расчета и проектирования малошумных судовых центробежных насосов. - Диссертация на соискание степени доктора технических наук. М. 1997.

2. Исакович М.А. Общая акустика. М., 1973.

3. Исакович М.А. Волноводный принцип изоляции звука и вибрации. -Материалы семинара «Борьба с шумом и звуковой вибрацией» М. 1974.

4. Лапин А.Д. Звукоизоляция в волноводах. - Материалы семинара «Борьба с шумом и звуковой вибрацией» М., 1974.

5. Лапин А.Д. Звукоизоляция волноводов и рассеяние звука в нерегулярных волноводах и на неровных поверхностях. - Диссертация на соискание степени доктора физико-математических наук. М. 1971.

6. Исакович М.А., Кашина В.И., Тютекин В.В. Применение систем резонаторов для звукоизоляции нормальной волны нулевого порядка в трубах и других длинных линиях. - Сб. Морское приборостроение. Сер. Акустика. Вып. 1. 1972.

7. Морз Ф. Колебания и звук. М.-Л. 1949 г.

8. Григорьян Ф. Е., Перцовский Е.А. Расчет и проектирование глушителей шума энергоустановок. Л. 1980 г.

9. Полосин, Парамонов, Тройнин. а. с. № 1642510.

10. Шорин В.П. а. с. № 311085.

11. Тур В. П., Шаповал В. Е., Махонько Г. И. Борьба с шумом компрессорных и насосных установок. Киев. 1974.

12. Дулов В.А. Эффект Брюстера в акустике и эффект Константинова. -Акустический журнал, т. XXVI, вып. 5, 1980

13. Борьба с шумом. под редакцией Е. Я. Юдина. М., 1964.

14. Гладких П.А. Исследование и устранение пульсаций давления в газопроводах. - Диссертация на соискание степени доктора технических наук. М. 1962.

-14115. Гладких П.А., Хачатурян С.А. Предупреждение и устранение колебаний нагнетательных установок. - М. 1964 г.

16. Терк В.А. Расчет глушителя шума с несквозной перфорацией. - Сб. Научные работы институтов охраны труда ВЦСПС вып. 87. М., 1974 г.

17. Брудков Л.И., Санчугов В.И., Шорин В.П. Расчет ответвленного резонатора как гасителя колебаний давления в гидравлических системах с активной проводимостью. - Сборник научных трудов молодых ученых Куйбышевского авиационного института им. С.П. Королева. Вып. 1. Куйбышев 1971 г. с. 67-70.

18. Шорин В.П. Проектирование гасителей колебаний типа акустического фильтра низких частот. - Труды Куйбышевского авиационного института им. С.П. Королева. Вып. 51 Вибрационная прочность и надежность летательных аппаратов. Куйбышев 1972 г.

19. Шорин В.П. Гаситель колебаний, выполненный по схеме Т - образного мостикового 4-х полюсника. - Труды Куйбышевского авиационного института им. С.П. Королева. Вып. 51 Вибрационная прочность и надежность летательных аппаратов. Куйбышев 1972 г.

20. Шорин В.П. К вопросу о гашении вынужденных колебаний давления в гидравлических системах летательных аппаратов и двигателей. - Труды Куйбышевского авиационного института. Вып. XXX 1967.

21. Шорин В.П. Использование ответвленного резонатора в качестве гасителя вынужденных колебаний давления в гидросистемах летательных аппаратов и двигателей. - Труды Куйбышевского авиационного института. Вып. XXXVI 1969.

22. Brokowski H.J., Wierscham T., Kayss H. Sichere Gestaltung von Arbeitsmaschintn und deren Umfeld. - "Chem. - Techn." (BRD), 1986, 15, № 4. 2324, 36.

23. Хурамшин Т.З., Ганиев Р.Ф., Низамов Х.Н., Прунцов А.В., Тимофеев Б.П., Гуров С.Г. а. с. № 1010392. Гаситель пульсаций давления.

-14224. Дзюман-Грек Ю.Н., Лифшиц В.Ю., Никаро-Карпенко О.Н. а. с. № 227804 Амортизатор гидравлических ударов.

25. Махарадзе Л.И., Сулабеоидзе Д.Т. а. с. № 687278 Амортизатор гидравлических ударов.

26. Самойлов Е.А., Паничкин Н.И. Демпфирование колебаний жидкости в баках и трубопроводах. - Труды семинара «Динамика упругих и твердых тел, взаимодействующих с жидкостью». с. 187-195. Томск, Томский университет 1972 г.

27. Горюненко И.А., Лифшиц В.Ю., Никаро-Карпенко О.Н. а. с. № 399677. Демпфирующее устройство.

28. Лапин А.Д. а. с. № 281793 Устройство для отражения звука низкой частоты.

29. Ганиев Р.Ф., Низамов Х.Н. Выбор параметров упругих элементов стабилизаторов давления и расхода. - Гидроупругие колебания и методы их устранения в закрытых трубопроводных системах. Красноярск 1983.

30. Лапин А.Д. Способ создания звукоизоляции для звука низкой частоты, распространяющегося в волноводе. - Акустический журнал. 1970 т.16 вып.2.

31. Низамов Х.Н., Батин Г.Л., Прунцов А.В., Ганиев Р.Ф. Перспективные методы демпфирования колебаний давления в трубопроводах. - Сборник статей Сиб. НИИ гидротехники и мелиорации. Гидроупругие колебания и методы их устранения в закрытых трубопроводных системах. Красноярск, СибНИИГИМ. 1983.

32. Михеев Ю.С. а. с. № 890011 Демпфер гидравлического удара.

33. Амбле С., Брубаки Е. и др. Уменьшение шума на судах (Справочник) М., 1980.

34. Тройнин В.Е., Турищев В.И., Абакелия Г.Е., Коняхин В.Ф. а. с. № 861831. Устройство для гашения пульсаций давления в гидравлических магистралях.

-14335. Савин Э.И. а. с. № 1023164. Гаситель колебаний давления.

36. Михеев Ю.С.. Маринец А.И., Пелих С.А. а. с. № 750210. Гаситель гидравлических ударов.

37. Горин С.В., Шитяков В.А. а. с. № 699276. Упругодемпфирующий элемент.

38. Шорин В.П., Гимадиев А.Г., Санчугов В.И., Артюхов А.В., Шахматов Е.В. а. с. № 907332. Гидравлический демпфер.

39. Владиславлев А.С., Козлов В.А., Писаревский В.М., Пономаренко Ю.Б., Соколинский Л.И. а. с. № 499454. Резонансный гаситель пульсации.

40. Хурамшин Т.З., Ганиев Р.Ф., Низамов Х.Н., Аветисян Г.Р. а. с. № 1006850. Гаситель колебаний давления для гидравлических магистралей.

41. Гимадиев А.Г., Шахматов Е.В., Шорин В.П. Проектирование гасителей колебаний для гидравлических цепей управления. - Известия АН СССР. Энергетика и транспорт № 4 1987.

42. Ханин А.Д. Шарапов С. И., Батова Г.В. Передаточная матрица гасителя пульсаций давления, выполненная в виде последовательного резонансного контура. - Станкин. Межвузовский сборник научных трудов. «Гидравлические системы металлорежущих станков» вып. 7 М., 1984 г.

43. Аверин Л.В., Михеев Ю.С. а. с. № 887878. Демпфирующее устройство.

44. Исакович М.А., Лапин А.Д. а. с. № 626303. Устройство для звукоизоляции в волноводе.

45. Лапин А.Д. О влиянии движения среды на распространение звука в волноводе, имеющим объемные резонаторы на стенках. - Акустический журнал. 1961 т. 7. вып. 4.

46. Zeman C., Baugen von Zweitnkt - Puselmaschinen mit Kurbelkastenspung, "ZVDJ", Bd. 71, 1933.

47. Schmidt T., Schwingungen in Auspufflutungen von Verbrennunsmotoren, "Forsch, Ing", 1934.

-14448. В.А. Боднер. Повышение мощности двигателя внутреннего сгорания. Дизелестроение № 9, 10, 11. 1939.

49. Гладких П.А., Хачатурян С.А. Вибрация в трубопроводах и методы их устранения. М. 1959.

50. Баженов Д. В., Баженова Л. А., Римский-Корсаков А. В. Влияние величины акустической нагрузки на уровень шума вентилятора и определение эквивалентных параметров центробежного вентилятора как генератора шума. -Труды IX Всесоюзной акустической конференции 1977 г. Секция «И».

51 Хохлов Ю. М., Валитов М. З. Расчет колебаний давления между насосом и компенсатором бурового поршневого насоса с учетом присоединенной нагнетательной трубопроводной системы. - Сб. Рациональная технология и техника бурения скважин и нефтедобычи. Куйбышев 1982 г.

52. Прунцов А.В. Исследование динамических процессов трубопроводных систем. - Сб. Гидроупругие колебания и методы их устранения в закрытых трубопроводных системах. Красноярск, СибНИИГИМ. 1983.

53. Рахматуллин Х. А., Шаргаев А. Т. Гидроупругие колебания трубопровода конечной длины. - Сб. Гидроупругие колебания и методы их устранения в закрытых трубопроводных системах. Красноярск, СибНИИГИМ. 1983.

54. Карпенко Ю.В., Коротченко Г.И., Ноздрин Г.Н., Фомичев М.С. Экспериментальное исследование резонансных свойств циркуляционного контура центробежного насоса. - Теплоэнергетика № 2 1987 г.

55. Сидоров Ю. Н. Влияние динамических свойств нагнетательной установки на свободные колебания жидкости в расходном трубопроводе. - Сб. Гидроупругие колебания и методы их устранения в закрытых трубопроводных системах. Красноярск, СибНИИГИМ. 1983.

56. Белик Н. П. К расчету волновых процессов в сложных трубопроводах при периодическом изменении расхода. Известия ВУЗов. Авиационная техника № 3. Казань 1965.

-14557. Kathuriya M. L., Munjal M. L. Accurate method for the experimental evaluation of the acoustical impedance of a black box. - Acoustical society of America. The journal. N-Y. 1975, vol. 58 № 2.

58. Seybert A. F., Ross B. F. Experimental determination of acoustic properties using a two - microphone random - excitation technique. - Acoustical society of America. The journal. N-Y. 1977, vol. 61 № 5.

59. Гризодуб Ю. Н. О расчете распространения гармонических возмущений в жидкости, наполняющей системы последовательно и параллельно соединенных труб насосных агрегатов. - Журнал технической физики т. XXI №5 1951 г.

60. Шорин В.П., Брудков Л.И., Кравченко Ю.М. Влияние характеристик присоединенных цепей на границы областей устойчивости. - Известия ВУЗов. Машиноведение 1979 № 6 с. 53-65.

61. Ходурский В.Е., Задонцев В.А., Букреев Ю.Н. Влияние режима работы шнеко - центробежного насоса на его входной импеданс. -Кавитационные автоколебания и динамика гидравлических систем. А.Н. УССР отделение механики и кибернетики. Научный совет по проблеме «Общая механика». Киев 1977.

62. Волков Е.Б., Сырицын Т.А., Мазинг Г.Ю. Статика и динамика ракетных двигательных установок. М. 1978 г.

63. Ханин А.Д., Баскаев Л.К. Автоматизация выбора основных параметров резонансных гасителей пульсаций давления. - Станкин. Межвузовский сборник научных трудов. «Гидравлические системы металлорежущих станков» вып. 7. М., 1984 г.

64. Горин С.Б., Ким Я. А., Лесняк А.Н., Селезский А.И. О способе экспериментального определения параметров передачи колебаний по жидкостному тракту элементов гидравлических систем. - Акустический журнал. т. 32 вып. 4. 1986 г.

-14665. Букреев Ю. Н., Пилипенко В.В., Задонцев В.А., Ходурский В.Е., Сайкова Т.Н. Экспериментальное и теоретическое определение входного импеданса шнеко - центробежного насоса. - Кавитационные автоколебания в насосных системах ч. 2 Киев 1976 г.

66. Букреев Ю. Н., Пилипенко В. В., Задонцев В. А. а. с. № 802610. Пульсатор.

67. Задонцев В.А. Теоретическое определение динамических характеристик шнеко - центробежного насоса в режиме частичной кавитации. -Кавитационные автоколебания в насосных системах ч. 2. Киев 1976 г.

68. Букреев Ю. Н., Сайкова Т.Н., Ходурский В.Е. Теоретическое определение входного импеданса шнеко - центробежного насоса с учетом неустановившегося обтекания осевого шнекового преднасоса на режимах без обратных токов. - Кавитационные автоколебания в насосных системах ч. 2 Киев 1976 г.

69. Пилипенко В. В., Задонцев В. А., Натанзон М. С. Кавитационные автоколебания и динамика гидросистем. М. 1977 г.

70. Миронов М.А., Исакович М.А. Изоляция звука в узких трубах и влияние потока на работу изоляторов. Отчет о научно-исследовательской работе. Акустический институт 1977 г.

71. Брайнин Б.П., Миронов М.А. патент РФ № 2050438. Глушитель шума. 1993 г.

72. Брайнин Б.П. Исследование акустических характеристик модели волноводного звукоизолятора. Отчет о научно-исследовательской работе № СП-393. Предприятие п/я М-5356. 1984 г.

73. Цилькер Л.С. Обоснование метода «размазывания» для расчета волнлводных изоляторов. - Труды IX Всесоюзной конференции по акустике, секция «И» 1977.

74. Лепендин Л.Ф. Акустика., М., 1978.

-14775. Shashaty A. J., Kruchten H. M. Stress and deformation analysis of an acoustical compliance tube for use in underwater sound projectors. Journal of Acoustical Society of America. Vol. 66 N 6 1979.

76. Shashaty A. J. The Elastic problem of the flattened cylinder type of underwater acoustical compliance element. Journal of Acoustical Society of America. Vol. 66 N 6 1979.

77. Справочник машиностроителя. Под ред. С. В. Серенсена т. 3. М., 1951

78. Брайнин Б.П. Исследование влияния условий установки и эксплуатации на ВШХ насоса. Отчет о научно-исследовательской работе № СП-489. Предприятие п/я М-5356. 1988 г.

79. Брайнин Б.П., Миронов М.А. патент РФ № 2282160. Способ измерения входного комплексного акустического импеданса. 2006 г.

80. Брайнин Б. П., Покровский Б. В. Звукопоглощение шума в гидравлической системе с центробежным насосом. Сб. АО «НПО» Гидромаш». Новое в конструировании насосов и гидросистем. М., 1997.

81. Брайнин Б.П. Методика определения плотности потока акустической энергии в гидравлическом тракте системы. Отчет о научно-исследовательской работе № СП-495. Предприятие п/я М-5356 1989 г.

82. Брайнин Б.П., Миронов М.А. Центробежный насос как источник гидродинамического шума. Труды конференции NSN - 2009. Санкт -Петербург 2009 г.

83. Брайнин Б.П., Миронов М.А. Исследование моделей звукоизолятора и звукопоглотителя. Отчет о научно-исследовательской работе № СП-370. ВНИИ Гидромаш 1983 г.

84. Брайнин Б.П. Проведение работ на участке 037. Анализ результатов работ на участках 019, 036, 037. Разработка предложений по конструкции ГГДШ. Отчет о научно-исследовательской работе № СП-510. ВНИИГидромаш 1990 г.

-14885. Брайнин Б. П. Звукоотражающие свойства центробежного насоса в эксплуатации. Сб. АО «НПО» Гидромаш». Силовые и гидравлические взаимодействия в насосах. М., 1993.

86. Брайнин Б.П. Результаты испытаний опытного образца ГГДШ для насоса ЦН-314. Отчет о научно-исследовательской работе № СП-520. ЗАО «НПО»Гидромаш» 1999 г.

87. Брайнин Б.П., Иванов В.Г., Миронов М.А. Никишов С.Ю. Патент РФ № 2509252. Глушитель гидродинамического шума в трубопроводе. 2014 г.

88. Брайнин Б.П., Волкова Н.В., Никишов С.Ю. Способ исследования амплитудно-частотной характеристики системы «Глушитель гидродинамического шума - центробежный насос». Биржа интеллектуальной собственности. № 5 2011 г.

89. Брайнин Б.П., Волкова Н.В., Никишов С.Ю. Результаты исследования эффективности глушителя гидродинамического шума центробежного насоса. Судостроение № 2 2011 г.