Разработка системы выхлопа поршневого двигателя внутреннего сгорания малой мощности с улучшенными характеристиками для беспилотных летательных аппаратов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.07.05, кандидат наук Суховая Екатерина Александровна

• Суховая Екатерина Александровна
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Суховая Екатерина Александровна

Список принятых сокращений

Введение

Глава 1 Состояние вопроса исследования по выхлопной системе

двигателя внутреннего сгорания малой мощности

1.1 Анализ научно-технической литературы по выхлопной системе двигателя внутреннего сгорания малой мощности

1.2 Определение исходных данных для проектирования глушителя шума системы выхлопа двигателя внутреннего сгорания беспилотного летательного аппарата

1.3 Выводы по главе

Глава 2 Разработка моторного стенда и оценка эффективности

глушителей шума системы выхлопа двигателя внутреннего сгорания малой мощности

2.1 Разработка моторного испытательного стенда и методики измерения технических характеристик системы выхлопа ДВС малой мощности

2.1.1 Средство измерения акустического сигнала и оценка неопределенности измерений

2.1.2 Методика измерения параметров звука

2.1.3 Обработка результатов измерений

2.2 Разработка глушителей шума системы выхлопа двигателя внутреннего сгорания малой мощности и исследование их характеристик

2.3 Выводы по главе

Глава 3 Разработка безмоторного испытательного стенда и разборной

модели глушителя шума системы выхлопа двигателя внутреннего сгорания малой мощности

3.1 Разработка безмоторного испытательного стенда

3.2 Разработка разборной модели глушителя шума системы выхлопа

двигателя внутреннего сгорания малой мощности и исследование ее характеристик

3.3 Экспериментальное определение резонансных частот двухкамерного глушителя шума с кольцевым зазором

3.4 Выводы по главе

Глава 4 Численные исследования двухкамерного глушителя шума с

кольцевым зазором

4.1 Расчетные модели для определения газодинамического сопротивления и резонансных частот двухкамерного глушителя шума

с кольцевым зазором

4.2 Численные исследования газодинамического сопротивления двухкамерного глушителя шума с кольцевым зазором и верификация полученных результатов

4.3 Численные исследования резонансных частот двухкамерного глушителя шума с кольцевым зазором и верификация полученных результатов

4.4 Рекомендации по проектированию глушителей шума реактивного типа системы выхлопа двигателя внутреннего сгорания малой мощности, используемой в составе беспилотного летательного аппарата

4.5 Выводы по главе

Заключение

Список использованных источников информации

Приложения

Приложение А (Изображения штатных глушителей)

Приложение Б (Изображения лабораторных моделей глушителей)

Приложение В (Варианты конструкций глушителей шума при

детальных исследованиях)

Приложение Г (Акты внедрения результатов диссертации)

Список принятых сокращений

БПЛА - беспилотный летательный аппарат.

ТРД - турбореактивный двигатель.

ДВС - двигатель внутреннего сгорания.

ПВРД - прямоточный воздушно-реактивный двигатель.

ЗПМ - звукопоглощающий материал.

МКЭ - метод конечных элементов.

ПК - персональный компьютер.

БИС - безмоторный испытательный стенд.

ВГД - вычислительная гидродинамика.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка системы выхлопа поршневого двигателя внутреннего сгорания малой мощности с улучшенными характеристиками для беспилотных летательных аппаратов»

Введение

Актуальность и степень разработанности темы исследования. Современные тенденции развития военной промышленности показывают, что с каждым годом происходит расширение рынка военной авиационной техники, в том числе БПЛА. В зависимости от решаемых задач беспилотные летательные аппараты оснащаются разными видами двигателей: электродвигателями, ТРД, ДВС, ПВРД и т.п. В частности, в разведывательных целях на БПЛА малой и средней дальности ввиду простоты конструкции и большого запаса хода, используют ДВС малой мощности. Основными демаскирующими факторами у БПЛА с ДВС, используемых в военных целях, являются тепловое и шумовое излучения. Для уменьшения интенсивности шума ДВС используются глушители, в устройствах ДВС малой мощности их часто называют искрогасителями. Применяемые устройства, как правило, не обеспечивают необходимый низкий уровень шума, а производители подобных агрегатов мало обращают на это внимание. Снижение уровня шума ДВС, эксплуатируемого в составе БПЛА военного назначения, является актуальной задачей.

При проектировании глушителей необходимо учитывать, что эффект снижения акустической энергии в выхлопной системе ДВС напрямую связан с повышением газодинамического сопротивления в глушителе и, как следствие, потерей мощности двигателя. Помимо этого, к глушителям выхлопной системы ДВС малой мощности, используемых в составе БПЛА, предъявляются дополнительные конструктивные требования: небольшие габаритные размеры и малый вес. Эти факторы также необходимо учесть. В конечном итоге, вышеназванные требования при разработке глушителя накладывают ряд ограничений на выбор оптимальных конструкторских решений.

Основной причиной шума выхлопа ДВС являются колебания давления в виде периодически повторяющихся импульсов в потоке отработавших газов. Снижение такого рода шума осуществляется посредством уменьшения интенсивности пульсаций давления отработавших газов до выброса в окружающее

пространство. Исследованию механизма образования и снижению шума ДВС посвящены работы В.В. Тупова, Н.И. Иванова, А.И. Комкина, A.A. Иголкина, И.В. Малкина, Ю.Л. Ткаченко, М.Н. Дробахи, A.B. Васильева, A.B. Мокрин-ского, Г.И. Павлова, Р.Н. Старобинского, С.К. Петрова, М.И. Фесиной, M.L. Munjal, P.O.A.L. Davies, D. Potente и др. [1 - 19]. Объектом исследования этих авторов являлись пульсирующие струи, формируемые в основном выхлопными системами четырехтактных ДВС. К работам по исследованию шума выхлопной системы ДВС малой мощности можно отнести труды B.C. Геращенко и В.В. Тупова, Б.А. Егоренкова, A.A. Строкина, A. Fioravanti, М. С. Storm, R. F. Huang, Y. Takahashi, Т. Kaneda и др. [20 - 27], в которых рассматривались мотоциклетные двигатели. Как показывает анализ научно-технической литературы, работы по снижению шума ДВС малой мощности в открытой печати крайне редки [28]. В данной работе рассмотрены вопросы исследования эффективности шумоглушения системы выхлопа ДВС малой мощности, используемого в составе БПЛА. Автор работы J. Sesler в качестве звукопоглощающего материала предложил использовать огнеупорную пену, показавшую неплохие шумопоглощающие характеристики.

Целью исследования является исследование рабочих процессов в выхлопной системе ДВС малой мощности с целью улучшения его технических характеристик.

Объект исследования - выхлопная система ДВС малой мощности ZDZ-80 RV БПЛА.

Предмет исследования - газодинамические и акустические процессы, происходящие в системе выхлопа ДВС малой мощности.

Задачи исследования:

1. Разработать техническую схему системы выхлопа ДВС малой мощности с оптимальными техническими параметрами.

2. Разработать безмоторный испытательный стенд и методику проведения исследований технических характеристик глушителей шума ДВС малой мощности.

3. Экспериментальным методом установить зависимость снижения уровня шума от конструктивных параметров внутренних элементов глушителя.

4. Провести численные исследования газодинамических характеристик и резонансных частот глушителя.

5. Разработать опытный образец глушителя шума ДВС малой мощности и исследовать его акустические и газодинамические характеристики.

6. Разработать рекомендации по проектированию глушителя шума поршневого ДВС малой мощности для БПЛА малой и средней дальности.

Научная новизна работы:

1. Экспериментальные зависимости снижения уровня шума системы выпуска ДВС малой мощности от конструктивных параметров элементов глушителя шума.

2. Результаты расчета газодинамических параметров и резонансных частот глушителя шума ДВС малой мощности предложенной конструкции.

3. Экспериментальные результаты определения газодинамического сопротивления и резонансных частот разработанного глушителя шума.

Методы исследования. Для решения поставленных задач были использованы численные и экспериментальные методы исследования.

Достоверность результатов исследования обеспечивается применением современных вычислительных средств и методов исследований, сертифицированных измерительных приборов, сходимостью результатов численных исследований и экспериментов, качественным совпадением полученных результатов с результатами других авторов.

Теоретическая значимость работы. Полученные результаты расчетных исследований верифицированы и дополняют имеющиеся теоретические знания в области газодинамических и акустических процессов в системе выпуска ДВС малой мощности.

Практическая значимость работы:

1. Разработанный глушитель шума используется в составе одноцилиндрового двухтактного двигателя модели ZDZ-80 ЯУ БПЛА и обеспечивает требуемые акустические и газодинамические характеристики.

2. Разработанные испытательные стенды используются при проведении научно-исследовательских работ и лабораторных занятий по дисциплине «Теория рабочих процессов ДВС» КНИТУ-КАИ.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Результаты расчета газодинамических параметров и резонансных частот глушителя шума ДВС малой мощности предложенной конструкции.

2. Методика оценки эффективности работы глушителей шума ДВС малой мощности, основанная на сравнении акустических характеристик и газодинамического сопротивления исследуемых глушителей на безмоторном испытательном стенде.

3. Экспериментальные зависимости снижения уровня шума системы выпуска ДВС малой мощности от конструктивных параметров элементов глушителя шума.

4. Конструктивная схема двухкамерного глушителя шума с плоской внутренней перегородкой и кольцевым зазором.

Апробация результатов исследования. Основные результаты работы докладывались на X конференции школы-семинара молодых ученых и специалистов академика РАН В.Е. Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении» (г. Казань, 2016 г.), на Международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения» (г. Казань, 2016, 2017 гг.), на XXIII Международной молодёжной научной конференции (школы молодых ученых) «Туполевские чтения» (г. Казань, 2017 г.), на X Общероссийской молодежной научно-технической конференции «Молодежь. Техника. Космос» (г. Санкт-Петербург, 2018 г.), на VI Всероссийской научно-технической конференции по аэроакустике (г. Звенигород, 2019 г.), на научно-техническом совете КНИТУ-КАИ (г. Казань, 2019 г.).

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 24 печатных работах, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 1 патент РФ на изобретение, 4 статьи в изданиях из базы Scopus и Web of Science, 17 публикаций в других изданиях.

Личный вклад автора. Автор работы принимал непосредственное участие в формулировании цели и задач исследований, по результатам литературных исследований разрабатывал различные конструкции глушителей шума выпуска, технические схемы моторного и безмоторного испытательных стендов, проводил численные и экспериментальные исследования и анализ их результатов, сформулировал выводы по диссертации.

Соответствие диссертации научной специальности. Диссертация соответствует специальности 05.07.05 «Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов». Полученные в работе научные результаты соответствуют п. 1 «Теория и рабочий процесс тепловых и электроракетных двигателей летательных аппаратов, а также энергетических установок, узлов и систем, включая элементы силовой установки, сопряженные с двигателем. Оптимизация схем и параметров двигателей», п. 2 «Характеристики тепловых, электроракетных двигателей летательных аппаратов и их энергетических установок, отдельных узлов и систем при различных условиях их использования», п. 8 «Колебания в тепловых двигателях летательных аппаратов. Резонансные явления, автоколебательные и нестационарные процессы в конструкциях двигателей. Способы борьбы с опасными вибрациями в двигателях», п. 10 «Методы испытания двигателей, их элементов и агрегатов, системы автоматизированного сбора, обработки и анализа экспериментальных данных, включая комплексную автоматизацию стендовых испытаний», п. 13 «Математическое моделирование рабочих процессов, характеристик, динамических процессов, рабочих состояний двигателей и энергетических установок, методы их проектирования и конструирования применительно к системам автоматизированного проектирования. Математическое моделирование стадий

и этапов жизненного цикла (создания, производства и эксплуатации двигателей и установок)», п. 18 «Процессы создания и доводки двигателей летательных аппаратов. Способы улучшения характеристик и основных данных двигателей, находящихся в серийном производстве и эксплуатации», п. 20 «Методы повышения живучести и снижения повреждаемости».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из списка принятых сокращений, введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников информации и приложений. Общий объем диссертации составляет 113 страниц, включая 54 рисунка, 12 таблиц и 4 приложения. Список использованных источников информации включает 111 наименований. Приложения содержат изображения штатных, лабораторных моделей глушителей и копии актов внедрения результатов диссертационной работы.

Глава 1 Состояние вопроса исследования по выхлопной системе двигателя внутреннего сгорания малой мощности

1.1 Анализ научно-технической литературы по выхлопной системе двигателя внутреннего сгорания малой мощности

Двигатели внутреннего сгорания малой мощности в большинстве случаев относятся к двухтактным двигателям. Двухтактный двигатель, двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий цикл совершается за один оборот коленчатого вала, т. е. наполнение цилиндра горючей смесью (или воздухом), сжатие и сгорание, а также расширение и выпуск газов происходят за два хода поршня. У двигателей такого типа, как правило, отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их функцию выполняет поршень, который при своем перемещении закрывает (открывает) впускные, выпускные и продувочные окна. Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего числа рабочих циклов. Однако неполное использование хода поршня для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60...70 % [29]. Двухтактные двигатели перед четырехтактными имеют ряд преимуществ, благодаря которым они находят широкое применение в различных сферах. Безусловно, к важным достоинствам относятся: простота конструкции, маленькие габариты и малый вес. Благодаря этим преимуществам, двигатели малой мощности успешно применяются в тех областях, в которых использование четырехтактных двигателей по тем или иным причинам нецелесообразно: в оборудованиях для автоматизации ручного труда, на мини-электростанциях, на автономных мини- воздуходувках, на малых беспилотных летательных аппаратах и т д. Наряду с вышеуказанными преимуществами, двухтактные двигатели обладают также и недостатками. В частности, из-за

отсутствия системы охлаждения поршневая группа находится под высоким термическим воздействием. Это снижает надёжность двигателя. Двухтактный двигатель имеет такую конструкцию, что в нем сложно осуществить качественную продувку камеры сгорания, сказывающуюся на эффективности использования топлива.

Одним из существенных недостатков двухтактных двигателей является шум высокой интенсивности, основным источником которого является выхлопная система. Применительно к двухтактным двигателям приемлемый уровень звука - это важная эксплуатационная характеристика, обусловленная влиянием шума на здоровье оператора. Кроме того, при использовании в БПЛА в военных целях шум работы ДВС создает демаскирующий эффект.

Основными источниками шума в двухтактном двигателе внутреннего сгорания являются: шум впуска, горения, выпуска отработавших газов, механическое перемещение элементов конструкции, сопровождающееся ударами и трением в сочленениях и стыках. Исследованию характеристик этих источников посвящено достаточное количество научных работ [30 - 37]. Типичные октавные спектры звуковой мощности этих источников приведены на рис. 1.1 [29].

Из рис. 1.1 видно, что уровень звуковой мощности системы выпуска двигателя выше, чем остальных источников на (10 -18) дБ во всем диапазоне частот. Экспериментальные результаты показывают, что при изменении режима работы двигателя изменяются составляющие, но соотношение между этими источниками в основном сохраняются, что позволяет предположить одинаковую природу физических явлений, формирующих образование шума [29].

(

Р

НО 100

90

80

1 ........

¡¡\ ч

У N —Ча > >3 ч-

4=

63 125 250 500 1000 200G <*С00 д Гц

Рисунок 1.1- Октавные спектры уровней звуковой мощности Lp при частоте вращения вала двигателя п = 3000 об/мин: 1 - шум выпуска; 2- шум впуска; 3 - структурный шум при работе ДВС, 4 - структурный шум без горения топлива

LpydB

1000 ffu,

Рисунок 1.2 - Узкополосный участок спектра шума выпуска ДВС при п = 3000 об/мин

Из рис. 1.2 можно заметить, что для данного спектра характерны отдельные дискретные гармонические составляющие с частотой кратные частоте зажигания и обусловленные регулярной периодичностью работы двигателя [29]:

(1.1)

где { = 1, 2, 3 ... - номер соответствующей гармонической составляющей.

О 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 3,6 4,0 4,4 4,8 5,2 М0;Гц 6,0

б)

Рисунок 1.3 - Амплитудно-частотный спектр сигнала, записанного у среза выхлопной системы ДВС малой мощности: а) при 2000 об/мин; б) при 4000 об/мин

Основной вклад в формирование интегрального шума вносят низко- и среднечастотные составляющие. Это необходимо учесть при проектировании глушителей шума. Аналогичные результаты получены в работах [38 - 40], в которых рассмотрены вопросы исследования шума выхлопной системы ДВС малой мощности, приведен характер излучения шума, показано различие

шума ДВС малой мощности от шума ДВС большой мощности. На рис. 1.3 приведены амплитудно-частотные спектры акустических сигналов, записанных у среза выхлопной системы ДВС малой мощности модели -80 ЯУ. Такие данные получены на различных частотах вращения коленчатого вала: при 2000 об/мин и 4000 об/мин. Из рис. 1.3 также видно, что «энергонесущими» частотами в спектрах сигнала являются частоты, пропорциональные частотам вращения коленчатого вала, и они находятся в области низких и средних частот, что хорошо согласуется с результатами работы [41]. Диапазон изменения этих частот на частотах вращения коленчатого вала 2000 об/мин и 4000 об/мин составляет (300 - 1000) Гц. Как и в вышеотмеченных работах, при изменении режима работы (увеличении числа оборотов) значения «энергонесущих» частот также увеличиваются, но характер спектра не меняется. Это позволяет сделать вывод о том, что шум выхлопной системы двухтактных двигателей малой мощности идентичен шуму мотоциклетных двигателей -дискретный, низко-и среднечастотный.

Для уменьшения шума ДВС используются глушители, в устройствах ДВС малой мощности их часто называют искрогасителями. Глушитель шума представляет собой устройство, которое уменьшает передачу звука через канал, трубу или отверстие, не препятствуя переносу рабочего тела [42].

В настоящее время известны различные типы глушителей ДВС, отличающиеся по своей конструкции и принципу действия. В этих устройствах сглаживаются пульсации газового потока, звуковая энергия преобразовывается в тепловую. Согласно ГОСТу 31328 - 2006 [42] они классифицируются на следующие типы: реактивные, диссипативные и активные глушители. Конструктивные схемы таких глушителей, принцип их действия и их акустическая эффективность приведены в табл. 1.1 [43].

Таблица 1.1- Принципы снижения шума и типы глушителей

Принцип снижения шума

Тип глушителя

Схема

Обозначения на схеме

Характерный

спектр эффективност и

Отражение звука

Реактивный отражательный

^Тр

1 -расширительная камера (фильтр)

ДА дБ

ГУУл ,

/Гц

Поглощение звука

Диссипативный (абсорбционный):

а) трубчатый;

б) пластинчатый

2-звукопоглоща-ющий материал;

3 - отверстия в трубе;

4 - пластина из ЗИМ

&Ц дБ

/Л

/, Гц

Поглощение и отражение звука

Комбинированный

см. выше

Л£,дБ

/Гц

Интерференция звука

Активный

1 ^

6 \ е

5 - канал;

6 - микрофон;

7 - система преобразования звука;

8 - динамик

Д£, дБ

/,Гц

Отражение звука на резонансных частотах

Реактивный резонансный

9 - воздуховод;

10 - резонатор;

11 - горло резонатора

М, дБ

Л

/, Гц

При снижении шума выхлопа ДВС широко используются глушители диссипативного (абсорбционного) типа, потеря шума в которых достигается за счет перехода звуковой энергии в тепловую в звукопоглощающем элементе, расположенном во внутренних полостях глушителя. Глушители эффективны

в средне- и высокочастотном диапазонах. С увеличением толщины звукопоглощающего материала эффективность глушителей смещается по частотной шкале в сторону низких частот. Эффективность максимальна на частотах, при которых коэффициент звукопоглощения ЗПМ близок к единице [44]. Основными преимуществами данного типа глушителя являются малые потери давления и широкополосное ослабление звука [42]. Для эффективного подавления шума очень важно правильно выбрать звукопоглощающий материал [45]. Распространяющаяся звуковая энергия теряется на периферии канала глушителя. Благодаря внутренней вязкости воздуха, заключенного в порах материала, энергия звуковых колебаний частично преобразуется в тепловую. Материал облицовки выбирается в зависимости от частотного состава шума. Имеются диссипативные глушители с элементами, завихривающими поток газов [13, 28, 46 - 50]. Диссипация части звуковой энергии в таких глушителях происходит при завихрении потока. Несмотря на преимущества, диссипативные глушители имеют недостаток - чувствительность к загрязнению и механическому разрушению ЗПМ [42]. К недостаткам также следует отнести зависимость эффекта глушения шума от толщины ЗПМ. Для уменьшения низкочастотного шума необходимые размеры ЗПМ становятся слишком большими [44].

Активные глушители работают по принципу интерференции: при наложении двух звуковых волн с одинаковыми амплитудами и противоположными фазами в трубопроводе наблюдается снижение тонального звука на низких частотах. Основным недостатком активных глушителей является эффективность их работы в узком диапазоне частот. Данный тип глушителей рассмотрен в работах авторов [10, 11,51].

Реактивный глушитель представляет собой расширительную камеру. Принцип работы - отражение звука в местах расширения и сужения воздуховода за счет изменения импедансов в этих сечениях. Камера действует как акустический фильтр, снижая звук на определенных частотах. Реактивные глушители устанавливают на пути движения горячего газового

потока, имеющего температуру (400 - 600)°С и скорость (50-80) м/с. Вместе с потоком движется звук высокого уровня, возникающий в цилиндрах при сгорании топлива. Эти глушители снижают звук, образующийся в камерах сгорания ДВС, и влияют на параметры струи газов. Реактивные глушители эффективны в диапазоне от низких до высоких частот.

Реактивные глушители включают в себя два вида - отражательные и резонаторные глушители.

Существует большое разнообразие конструкций отражательных глушителей. Часто применяемые на практике глушители отражательного типа представлены в патентах на изобретения [52 - 56]. Все они обеспечивают одиночные или многократные отражения звука от изменений (расширений и сужений) поперечного сечения канала, канальных облицовок с резонаторами или разветвлений канальных секций различной длины [42]. Поглощение звука происходит вследствие образования «волновой пробки», затрудняющей прохождение звука на некоторых частотах из-за инертности массы воздуха в трубках или отверстиях, соединяющих ячейки глушителя. Этот вид глушителей применяется для по давления шума с ярко выраженными дискретными составляющими [45].

К такому типу можно также отнести глушитель модели JMB SSA - ZDZ 80 RV, выпускаемый чешской фирмой «JMB - Mufflers» для ДВС малой мощности до 6 кВт (8 л. е.). Изображение и конструктивная схема глушителя приведены на рис. 1.4 и рис. 1.5.

а) б)

Рисунок 1.4-Изображение глушителя модели 1МВ SSA-ZDZ 80: а) вид спереди; б) вид сзади

032

Рисунок 1.5 - Конструктивная схема глушителя модели ЛМВ ББА - 202 80

К следующему виду реактивного типа глушителей можно отнести ре-зонаторные глушители. Конструкция таких глушителей включает в себя расширительную камеру (или трубопровод) и резонатор, соединяемые горлом резонатора. Эти глушители эффективно снижают шум на низких частотах. Резонаторные глушители, как и отражательные, являются нечувствительными к загрязнению и применяются для настраиваемого ослабления благодаря слабо демпфированным резонансам своих элементов. Простые резонаторы устанавливают в виде боковых ответвлений в стенках канала. Группы резонаторов используют как облицовку канала или разделительные элементы (дефлекторы) в трубах, что ограничивает падение давления. Резонансы преимущественно настроены на низкие и промежуточные частоты, где требуется ослабление звука. Характеристика ослабления, ограниченная узким частотным диапазоном, чувствительна к проходящему потоку и может (при определенных неблагоприятных условиях) стать отрицательной, что приведет к генерации тонального звука [42]. Конструкции и принцип работы рассмотрены в патентах на изобретения и полезную модель [57 - 60].

Резонаторные глушители нашли широкое распространение в мотоциклетных ДВС [20 - 27, 61 - 64]. Система выпуска ДВС, используемая на мотоциклах «Ява», включает в себя: выпускной патрубок, начинающийся из выпускного окна; выпускную трубу и глушитель шума выпуска. Внутренняя часть корпуса глушителя (см. рис. 1.6) содержит пять акустических перегородок 4 с отверстиями в центре, а задняя перегородка имеет дополнительные отверстия для истечения газов. Между центральными отверстиями трех задних перегородок вставлена трубка акустического фильтра 5. На конце трубки 5 укреплена концевая вставка 6, образующая три сегментные щели для выхода отработавших газов [65].

Рисунок 1.6 - Разрез глушителя шума выпуска мотоциклов «Ява»: 1 - корпус глушителя; 2 - шпилька крепления глушителя к раме; 3 - кронштейн крепления глушителя к раме; 4 - акустические перегородки; 5 - трубка акустического фильтра; 6 - концевая вставка

Такая конструкция глушителя позволяет настроить ослабление шума двигателя на определенных частотах благодаря резонансным камерам разных объемов, образованными между акустическими перегородками. Данный глушитель благодаря своей специфической конструкции не только уменьшает шум, но и увеличивает мощность двигателя при средних и высоких числах оборотов коленчатого вала, поэтому всякое изменение системы выпуска или установка глушителей от других типов мотоциклов, как правило, или увеличивает уровень шума, или уменьшает мощность двигателя и повышает расход топлива [65].

Схожей конструкцией (см. рис. 1.7) и принципом действия обладают глушители мотоциклов «ИЖ - 56» и «ИЖ - Юпитер». Конструктивно в состав этих глушителей входят корпус, внутри которого приварены решетки с отверстиями. В хвостовой части размещена трубка, в стенках которой просверлены отверстия для прохода газов. Принцип работы аналогичен глушителю шума, используемого на мотоцикле «Ява» [66].

Рисунок 1.7 - Глушитель мотоциклов «ИЖ - 56» и «ИЖ - Юпитер»

На основе анализа рассмотренных видов глушителей и их конструктивных особенностей можно прийти к важному выводу, что все мероприятия, направленные на рассеивание звуковой энергии, неразрывно связаны с созданием различных препятствий на пути движении звуковых волн. Это обосновывается тем, что звуковая энергия в газовых потоках является одним из видов механической энергии. Эффективность шумоглушения напрямую связана с газодинамическим сопротивлением: с увеличением шумоглушения возрастает газодинамическое сопротивление, и наоборот [42]. Это хорошо видно на графике, приведенном на рис. 1.8, и в таблице 2 [43]. При проектировании глушителя необходимо учитывать это обстоятельство. Установлено, что для ДВС увеличение противодавления на (3000 - 5000) Па приводит к потере мощности двигателя на (1,0 - 1,5) %. Эффективные глушители требуют вдвое большего увеличения противодавления, что ведет к потере мощности двигателя на (2 -3) % по отношению к проектной [43]. В табл. 1.2 приведены эмпирические данные влияния противодавления в глушителе на эффективность снижения шума.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Суховая Екатерина Александровна, 2020 год

Список использованных источников информации

1. Аграфонова A.A., Смирнов С.Г., Тупов В.В. Исследование акустической эффективности глушителей шума // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. - 2015. - №9 (666). - С. 75-82.

2. Комкин А.И., Тупов В.В. Основы проектирования глушителей шума транспортных средств // Безопасность жизнедеятельности. - 2003. - №1. - С. 15-20.

3. Кулькина В.А., Тупов В.В. Оценка акустической эффективности реактивных глушителей шума автомобилей. Обзор // Сборник трудов Третьей Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Акустика среды обитания». - 2018. - С. 144-147.

4. Иванов Н.И., Петров С.К., Толоконников И.С. Исследования глушителей шума выпуска двигателей внутреннего сгорания // Сборник докладов II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Защита населения от повышенного шумового воздействия». - 2014. -С. 516-522.

5. Комкин А.И. Разработка современных методов расчета и проектирования автомобильных глушителей шума с требуемыми характеристиками: дис. д-ра техн. наук: 01.04.06. - СПб., 2012. - 373 с.

6. Иголкин A.A. Разработка метода и средств снижения аэродинамического шума в пневматических и газотранспортных системах: дис. д-ра техн. наук: 01.04.06. - Самара, 2014. - 278 с.

7. Малкин И.В. Разработка технических средств снижения шумовых излучений системы газообмена двигателя легкового автомобиля: дис. канд. техн. наук: 05.04.02. - Тольятти, 2014. - 245 с.

8. Ткаченко Ю.Л. Разработка и внедрение методики акустического расчета реактивных глушителей шума транспортных средств: дис. канд. техн. наук: 05.26.01.-М., 1998. - 150 с.

9. Дробаха М.Н. Снижение шума транспортных машин глушителями (на примере трактора МТЗ 82): дис. канд. техн. наук: 01.04.06. - СПб., 2004. -279 с.

10. Васильев А.В. Акустическое моделирование и комплексное снижение шума автомобильных двигателей внутреннего сгорания: монография,- Самара: Изд-во Самарского научного центра РАН, 2004. - 296 с.

11. Мокринский А.В., Васильев А.В. О снижении внешнего и внутреннего низкочастотного шума автомобиля с использованием систем активного шумоподавления // Материалы межвузовского сборника научных трудов «Наука, техника, образование г. Тольятти и Волжского региона». - Тольятти: 2000.-Ч. 2.-С. 106-110.

12. Pavlov G.I., Sitnikov O.R., Valeeva К. A. Performance evaluation of the silencers of internal combustion engines by the method of comparative tests of their characteristics on non-motorized test stand // Procedia Engineering. - 2017. - V. 206. - P.1672-1677. Available at: https: //doi.org/10.1016/j. proeng.2017.10.696 (Accessed 21 June 2019).

13. Старобинский P.H., Фесина М.И. Об одном методе рационализации шумозаглушающих характеристик глушителя шума выхлопа ДВС // Известия Самарского научного центра РАН: Безопасность. Технологии. Управление. - 2007. - Т. 2. - С. 145 - 148.

14. Petrov S.K., Oleynikov A.Y., Lubianchenko А.А. Computer modelling of physical processes using for mufflers design // Proceedings of the Sixth International Environmental Congress (Eighth International Scientific-Technical Conference) «Ecology and Life Protection of Industrial-Transport Complexes» ELPIT 2017. -2017.-P. 239-247.

15. Фесина М.И., Малкин И.В., Филин Е.В., Онищенко С.П. Оценка уровня шума выхлопа автомобильных систем выпуска отработавших газов двигателей // Безопасность в техносфере. - 2011. - №5. - С. 36 - 44.

16. Макарьянц Г.М., Крючков К.А., Сафин А.И., Крючков А.Н., Фесина М.И., Малкин И.В. Подавление высокочастотного шума выхлопной

системы легкового автомобиля // Journal of Dynamics and Vibroacoustics. - 2014. -№1. - C. 6 - 11.

17. Munjal M.L. Acoustics of ducts and mufflers. - New York: Wiley- Interscience. - 1987. - 328 p.

18. Davies P.O.A.L., Harrison M.F. Predictive acoustic modeling applied to the control of in-take/exhaust noise of internal combustion engines // Journal of Sound and Vibration. - 1997. - V. 202. - № 2. - P. 249 - 274.

19. Potente D. General design principles for an automotive muffler // Proceeding of ACOUSTICS 2005. - Busselton. - 2005. - P. 153 - 157.

20. Геращенко B.C., Тупов В.В. Исследование шума мотоциклетных двигателей и средств его снижения // Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана. - 1979-№308.-С. 43-61.

21. Егоренков Б.А. Влияние формы выпускных окон на мощность и шум двухтактного мотоциклетного двигателя // Мотовелопромышленность. -М.: НИИН Автопром,1979. - № 3. - С. 7 - 17.

22. Егоренков Б.А., Строкин А.А. Экспериментальное исследование элементов входной части глушителя двухтактного мотоциклетного двигателя// Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана. - 1979. - № 308. - С. 23 - 43.

23. Fioravanti A., Vichi G., Stiaccini I., Ferrara G., Ferrari L. Experimental Acoustic Analysis of a Motorcycle Dissipative Muffler in Presence of Mean Flow // Small Engine Technology Conference & Exhibition. - 2016. DOI: 10.4271/2016-320039.

24. Storm M. C. Prediction of Sintered Fibrous Metal Liner Influence on Muffler Sound Attenuation Performance and Noise Emission for Single-Cylinder Motorcycle Engine Exhaust // Noise Control and Acoustics Division Conference. -2008. DOI: 10.1115/ncad2008-73022.

25. Huang R.F., Hsu M.-P., Chen W.L., Lee K. On the tuning pipe of a two-stroke engine for scooter-type motorcycles // Journal of Mechanical Engineering Science. - 1999.-213 (8). - P. 861 - 866. DOI: 10.1243/0954406991522464.

26. Takahashi Y., Nakajima M. Development of a CFD System Using PCC Method and Its Application to an Exhaust Muffler Design for Motorcycles // Small Engine Technology Conference and Exposition Madison. Wisconsin. - 1999. DOI: 10.4271/1999-01-3306.

27. Kaneda Т., Oda M., Yamamoto M., Suwa J. Prediction of Transmission Loss for Motorcycle Muffler // Small Engine Technology Conference and Exposition Madison. - Wisconsin. - 1999. DOI: 10.4271/1999-01-3256.

28. Sesler J. Implementation of refractory foam technology for silencing small 1С engines. Master of Science in Mechanical Engineering. - Virginia, 2005111 p.

29. Двухтактные карбюраторные двигатели внутреннего сгорания / В.М. Кондратов, Ю.С. Григорьев, В.В. Тупов, P.P. Силлат, В.И. Абрамов, А.А. Строкин. -М.: Машиностроение, 1990. -272 с.

30. Badaoui М. Е., Daniere J., Guillet F., Serviere С. Separation of combustion noise and piston-slap in diesel engine - Part I: Separation of combustion noise and piston-slap in diesel engine by cyclic Wiener filtering // Mechanical Systems and Signal Processing. - 2005. - V. 19. - No. 6. - P. 1209 - 1217. DOI: 10.1016/j.ymssp.2005.08.010.

31. Serviere C., Lacoume J.-L., Badaoui M. El. Separation of combustion noise and piston-slap in diesel engine - Part II: Separation of combustion noise and piston-slap using blind source separation methods // Mechanical Systems and Signal Processing. - 2005. - V. 19. - No. 6. - P. 1218 - 1229. DOI: 10.1016/j.ymssp.2005.08.026.

32. Pruvost L., Leclere Q., Parizet E. Diesel engine combustion and mechanical noise separation using an improved spectrofilter // Mechanical Systems and Signal Processing. - 2009. - V. 23. - No. 7. - P. 2072-2087. DOI: 10.1016/j.ymssp.2009.04.001.

33. Wang X., Bi F., Liu C., Du X., Shao K. Blind source separation and identification of internal combustion engine noise based on independent component and wavelet analysis // Proceedings of the 2nd Annual Conference on Electrical and

Control Engineering (ICECE). - China: 2011. - P. 113 - 116. DOI: 10.1109/ICE-CENG.2011.6057519.

34. Antoni J., Ducleaux N., Nghiem G., Wang S. Separation of combustion noise in 1С engines under cyclo-non-stationary regime // Mechanical Systems and Signal Processing. - 2013. - V. 38. - No. 1. - P. 223-236. DOI: 10.1016/j.ymssp.2013.02.015.

35. Bi F., Li L., Zhang J., Ma T. Source identification of gasoline engine noise based on continuous wavelet transform and EEMD-RobustICA // Applied Acoustics. -2015. -V. 100. - P. 34-42. DOI: 10.1016/j.apacoust.2015.07.007.

36. Zhang J., Wang J., Lin J., Bi F., Guo Q., Chen K., Ma L. Diesel engine noise source identification based on EEMD, coherent power spectrum analysis and improved AHP // Measurement Science and Technology - 2015. - V.26. - No. 9. Article ID 095010. DOI: 10.1088/0957-0233/26/9/095010.

37. Zhao X., Cheng Y., Wang L., Ji S. Real time identification of the internal combustion engine combustion parameters based on the vibration velocity signal // Journal of Sound and Vibration. - 2017. - V. 390. - P. 205-217. DOI: 10.1016/j.jsv.2016.11.013.

38. Суховая E.A., Теляшов Д.А., Никитин M.A. Разработка глушителя шума ДВС малой мощности применительно к беспилотным летательным аппаратам // Материалы докладов XXIII Международной молодёжной научной конференции (школы молодых ученых) «Туполевские чтения». - Казань: Изд-во Академии наук РТ, 2017. - Т. 1. - С. 982 - 987.

39. Суховая Е.А., Теляшов Д.А., Павлов Г.И., Накоряков П.В. Исследование системы выхлопа ДВС малой мощности БПЛА // Сборник докладов X Общероссийской молодежной научно-технической конференции «Молодежь. Техника. Космос». - СПб.: Изд-во Инфо-Да, 2018. - Т.1. - С.439-442.

40. Kojima, Nakamura, Fukuda Relational study of Noise generated by gas flow in silencer // Study of silencer to include gas flow effect: 3-rd Report of the Japan Society of Mechanical Engineers. - 1987. - V. 53. - № 486. - P.623-629.

41. Тупов B.B. Исследования шумовых характеристик мотоциклетного двигателя // Мотовелопромышленность. - М.: НИИИН Автопром, 1978. -№ 5.-С. 10-17.

42. ГОСТ 31328-2006 (ИСО 14163:1998). Шум. Руководство по снижению шума глушителями. - М.: Стандартинформ, 2007. - 42 с.

43. Иванов Н.И. Инженерная акустика. Теория и практика борьбы с шумом: учебник. -М.: Логос, 2008. - 424 с.

44. Борьба с шумом на производстве: справочник / Под ред. Е.Я. Юдина. -М.: Машиностроение, 1985. -400 с.

45. Алексеев С.П., Казаков A.M., Колотилов H.H. Борьба с шумом и вибрацией в машиностроении. -М.: Машиностроение, 1970. -208 с.

46. Пат. 2534639 Российская Федерация,МПК F01N 1/12, F16L 55/033. Способ глушения шума / Богатырев В.Ф.;заявитель и патентообладатель: Богатырев Владимир Федорович (RU). - № 2013121845/06; заявл. 13.05.2013; опубл. 27.11.2013,Бюл. № 33. -5 с.

47. Пат. 2022126 Украина, МПК F01N 1/12. Глушитель шума выхлопа/ Кругляк Н.В., Жолнерчик A.A.; заявитель и патентообладатель: Киевское научно-производственное объединение полимерного машиностроения «Большевик» (UA). -№ 5022703/06; заявл. 11.12.1991; опубл. 30.10.1994. -Зс.

48. Пат. 2494266 Российская Федерация, F01N 1/00, F02B 77/13. Шумоглушитель (варианты) / Фесина М.И., Малкин И.В., Краснов A.B., Горина Л.Н., Назаров А.Г.; заявитель и патентообладатель: ФГБОУ ВПО "Тольяттин-ский государственный университет" (RU). - № 2011138355/06; заявл. 19.09.2011; опубл. 27.09.2013, Бюл. №27.-45 с.

49. Павлов Г.И., Тихонов C.B., Теляшов Д.А., Халиулин P.P., Ахмет-шина А. И. Исследование влияния звукопоглощающего материала на характеристики глушителя // Поиск эффективных решений в процессе создания и реализации научных разработок в российской авиационной и ракетно-космической промышленности: сборник докладов Международной научно-практической конференции. - Казань, 2014. - С. 277-278.

50. Павлов Г.И., Ситников O.P., Накоряков П.В., Суховая Е.А. О роли керамического каталитического блока сотовой структуры в глушении шума ДВС // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. - 2015. -№Т. -3.-№4.-С. 63-64.

51. Isranuri I., Alfisyahrin, Nasution A. R. Detection of active noise control on the standard motorcycle exhaust Supra X 125 D using PVC pipe technique form Y // ЮР Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2018. - V. 308. -No. 012011. DOI: 10.1088/1757-899x/308/l/012011.

52. Пат. 2504667 Российская Федерация, МПК FOIN 1/08. Глушитель / Царев Е.М.; заявитель и патентообладатель: ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет» (RU). - № 2012128396/06; заявл. 05.07.2012; опубл. 20.01.2014,Бюл. №2.-4 с.

53. Пат. 2508456 Российская Федерация, МПК F01N 1/08, F01N 3/02. Глушитель / Семенов A.A., Войнов A.A., Жук А.П.; заявитель и патентообладатель: Семенов Александр Алексеевич (RU). - № 2012134153/06; заявл. 09.08.2012; опубл. 27.02.2014, Бюл. №6.-3 с.

54. Пат. 2339823 Российская Федерация, МПК F01N 1/08. Глушитель/ Царев Е.М.; заявитель и патентообладатель: ГОУ ВПО «Марийский государственный технический университет» (RU). - № 2007108820/06; заявл. 09.03.2007; опубл. 27.11.2008,Бюл. № 33. - 3 с.

55. Пат. 2220298 Российская Федерация, МПК F01N 1/08. Глушитель ШУМА выхлопа двигателя внутреннего сгорания / Бирюков Я.Н., Рогозин Н.Г., Бирюкова E.H.; заявитель и патентообладатель: Бирюков Ярослав Николаевич (RU), Рогозин Николай Григорьевич (RU), Бирюкова Елена Николаевна (RU). -№2001134645/06; заявл. 18.12.2001; опубл. 27.12.2003, Бюл. №36. -4с.

56. Пат. 2183750 Российская Федерация, МПК F01N 1/12. Глушитель шума выпуска газов двигателя внутреннего сгорания / Галущак B.C.; заявитель и патентообладатель: Галущак Валерий Степанович (RU). - № 2000111206/06; заявл. 05.05.2000; опубл. 20.06.2002,Бюл. № 17. - 5 с.

57. Пат. 2351774 Российская. Федерация, МПК F01N 1/08. Резонатор, объединенный с глушителем шума двигателя внутреннего сгорания (резоглу-шитель) / Кояков В.Ф., Кояков О.В.; заявитель и патентообладатель: Кояков Василий Федорович (RU), Кояков Олег Васильевич (RU). - № 2006102640/06; заявл. 30.01.2006; опубл. 20.08.2007,Бюл. № 23. - 3 с.

58. Пат. 2198301 Российская Федерация; МПК F01N 1/08. Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания / Кояков В.Ф., Кояков О.В.; заявитель и патентообладатель: Кояков Василий Федорович (RU), Кояков Олег Васильевич (RU). - № 2000105447/06; заявл. 03.03.2000; опубл. 10.02.2003,Бюл. №4. -4 с.

59. Пат. 2280173 Российская Федерация, МПК F01N 1/04, F01N 1/08. Комбинированный глушитель шума/ Кочетов О.С., Ходакова Т.Д., Шестерни-нов A.B.; заявитель и патентообладатель: Кочетов Олег Савельевич (RU). - № 2004138321/06; заявл. 28.12.2004; опубл. 20.07.2006,Бюл. № 20. - Зс.

60. Пат. 171331 Российская Федерация, МПК FOI N 13/02, FOI N 1/06. Реактивный глушитель шума / Смирнов С.Г., Николаева В.А., Комкин А.И., Быков А.И.; заявитель и патентообладатель: Смирнов Сергей Георгиевич (RU). -№2016149537; заявл. 16.12.2016; опубл. 29.05.2017, Бюл. №16. - 8 с.

61. Касимов Р.Ш., Миронов М.А. Исследование широкополосного глушителя - волноводного изолятора, составленного из двух наборов резонаторов Гельмгольца // Акустика среды обитания: сборник трудов Третьей Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов (АСО-2018). -2018. - С. 140-143.

62. Suresh P., Krishna В. V., Ganesh S. H., Kannan M., Kumar M. S. A., Jayaram N. A Comprehensive Methodology to Design a Helmholtz Resonator for Two-Wheeler Induction Noise Reduction // Acta Acústica United with Acústica. -2016. -V. 102. - P. 398-406. DOI: 10.3813/aaa.918956.

63. Jadhav S., Prem A. A Comparative Study on Performance Parameters of a Conventional Silencer versus Helmholtz Silencer Implemented On a lOOcc Motorcycle // Journal of Engineering Research and Applications. - 2014. - V. 4. - Iss. 6.-P. 127-133.

64. Piana, E. A., Uberti, S., Copeta, A., Motyl, В., & Baronio, G. An integrated acoustic-mechanical development method for off-road motorcycle silencers: from design to sound quality test // International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM). - 2018. - V. 12. - Iss. 3. - P. 1139-1153. DOI: 10.1007/s 12008-018-0464-x.

65. Быков К.П. Мотоцикл «Ява». Эксплуатация, ремонт: пособие по ремонту / Под ред. Т.А. Шленчика. - Чернигов: ПЕСФ «Ранок», 2004. - 208 с.

66. Исаев М.П., Забелин В.А. Мотоциклы «ИЖ-56» и «Иж-Юпитер». Устройство, уход и обслуживание / Под ред. С.Я. Фишера и С.М. Теплякова-Ижевск: Удмуртское книжн. из-во, 1961. - 209 с.

67. Салливан Дж. У. Моделирование шума выхлопной системы двигателя //Аэродинамический шум в технике: пер. с англ.-М.: Мир, 1983. - С.233-256.

68. Луканин В.Н. Акустические измерения в ДВС. - М.: МАДИ, 1979-

54с.

69. Старобинский Р.Н. Глушители шума.Борьба с шумом в производстве: справочник / Под ред. Е.Я. Юдина. -М.: Машиностроение, 1985. -С.283-309.

70. Ерофеев В.К., Генкин П.Г., Григорьев В.В., Петров С.К. Приближённая методика расчёта аэроакустических процессов в системах выхлопа двигателей внутреннего сгорания // Защита населения от повышенного шумового воздействия: Сборник докладов II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. - СПб.: Иннова, 2014. - С. 482-490.

71. Иванов Н.И., Дробаха М.Н., Ерофеев В.К., Петров Ю.К. Установление и описание физических закономерностей в глушителях шума выпуска

двигателей внутреннего сгорания // Защита населения от повышенного шумового воздействия: Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. - СПб., 2015. - С. 329-338.

72. Лепендин Л.Ф. Акустика: учеб. пособие для втузов,- М.: Высш. школа, 1978.-448 с.

73. Васильев А.В., Мокринский А.В. К вопросу о моделировании комплексного активного снижения шума автомобиля // Материалы докладов на Всероссийской научно-технической конференции «Технический вуз - наука, образование и производство в регионе». - 2001. - С. 292-299.

74. Сапожков М. А., Шоров В. И. Акустика: Справочник. -М.:Радио и связь, 1989. - 336 с.

75. Старобинский Р.Н., Краснов А.В., Ковалева А.А., Вильч Н.В. Аку-сто-механические генераторы звука для создания звукового имиджа легкового автомобиля // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). - 2011. - № 3-1 (27). - С. 354-363.

76. Dowling J., Peat К. An algorithm for the efficient acoustic analysis of silencers of any general geometry // Applied Acoustics. - 2004. - V. 65. - № 2. -P.211-227.

77. Hu G.Y., Xia P.Q., Lu W. F. The Testing and Improving of Acoustic Performance on Muffler // Advanced Materials Research. - 2011. - V. 291-294. -P. 2060-2065.

78. Sathyanarayana Y., Munjal M.L. A hybrid approach for aeroacoustic analysis of the engine exhaust system // Applied Acoustics. - 2000. - V. 60. - No. 4. - P. 425-450.

79. Аграфонова А.А., Комкин А.И., Миронов M.A. Акустические характеристики трехкамерного глушителя шума // Защита населения от повышенного шума и вибрации: доклады V Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. - СПб: Айсинг, 2015. - С. 230-237.

80. Шапиро Б.К. Основы расчета глушителей выхлопа. - М.: Оборон-гиз, 1943. - 64 с.

81. Тупов В.В., Бангоян Э.Г. Исследование акустических характеристик глушителей шума выпуска автотранспортных двигателей внутреннего сгорания // Безопасность в техносфере. - 2013. - Т.2. -№ 4. - С. 30-35.

82. Piana Е.А., Uberti S., Copeta A., Carlsson U.E. Design and testing of a muffler for agricultural tractors // In: Proceedings of Euronoise 2018 (EAA). - 2018. - P. 2277-2284.

83. Mohamad B. A review of flow acoustic effects on a commercial automotive exhaust system // Mobility & Vehicle Mechanics. - 2019. - V. 45. - No. 2-P. 1-14.

84. Комкин А.И., Аграфонова А.А. Исследование излучения шума системой выпуска автомобиля методом конечных элементов // Безопасность в техносфере. - 2010. - №5. - С. 17-22.

85. Prashant A. Naik. Dynamic analysis of muffler using finite element method and experimental method // International Journal of Engineering Technology, Management and Applied Sciences. - 2016. - V. 4. - Iss.2 - P. 197-200.

86. Young G.I.J., Crocker M.J. A finite element analysis of complex muffler systems with or without wall vibration // Noise Control Engineering Journal. -1977. - V. 9. - № 2. - P. 86-93.

87. Srinivas P., Mamilla V. R., Rao G. L. N, Ahmed S. M. Design and Analysis of an Automobile Exhaust Muffler // Industrial and Systems Engineering. -2016.-V. 1. - No. l.-P. 10-15.

88. Testa F., Gagliardi V., Ferrari M., Fontanesi S., Bertani, A. Guidelines for the Optimization of a Muffler in a Small Two Stroke Engine // SAE International Journal of Engines. - 2016. - V. 9. - No. 4. - P. 2416-2426. DOI: 10.4271/201632-0050.

89. Efi N. E., Shahriman А. В., RojanM. A., Zunaidi I., Razlan Z. M., Wan W. K., Azizul Aziz I. Enhancement of Engine Performance through analyzing inter-

nal part design on Modenas CT 115s exhaust using CFD Simulation // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2018. - V. 429. - No. 012055. -5 p. DOI: 10.1088/1757-899x/429/l/012055.

90. Скобцов E.A., Изотов А.Д., Тузов JI.B. Методы снижения вибраций и шума дизелей. - М.: Машгиз, 1962. - 192 с.

91. ГОСТ Р 52231-2004. Внешний шум автомобилей в эксплуатации. Допустимые уровни и методы измерения (с Изменением N 1). - М.: Стандар-тинформ, 2009. - 12 с.

92. ГОСТ 31324-2006 (ИСО 11820:1996). Шум. Определение характеристик глушителей при испытаниях на месте установки (с Поправкой). - М.: Стандартинформ, 2008. - 43 с.

93. ГОСТ 8.439-81 ГСИ. Расход воды в напорных трубопроводах. Методика выполнения измерений методом площадь-скорость. - М. : Изд-во стандартов, 1983. - 48 с.

94. ГОСТ Р 8.736-2011. Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения. -М.: Стандартинформ, 2013. -20с.

95. Pavlov G.I., Nakoryakov P.V., Sukhovaya Е.А. Development of a silencer for internal combustion engines of low power //Procedia Engineering. -2017. - V. 206. - P. 1690-1695. Available at: https://doi.org/10.1016/j.proeng. 2017.10.699 (Accessed 26 June 2019).

96. Бурлаченко O.B., Филатов H.B. Глушитель шума выпуска ДВС. Методика расчета // Автомобильная промышленность. - 2008. - №6. - С. 1416.

97. Павлов Г.И., Теляшов Д.А., Суховая Е.А. Экспериментальные исследования глушителей шума разной конструкции, предназначенных для ДВС малой мощности // Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении: Материалы докладов X школы-семинара молодых ученых и

специалистов академика РАН В.Е. Алемасова. - Казань: КазНЦ РАН, 2016. -С. 351-354.

98. Gavine Adam. The american way // Test. Technol. Int. - 2000. - № 4P. 28-31.

99. Gutzmer Peter, Pilgrim Reimer. Test and Measurement Facilities for Engine Acoustics at Porsche // MTZ engine technical journal. - 1987. - 2. - P.47-50.

100. Brandstatt Peter, Fuchs Helmut V., Roller Manfred Novel silencers and absorbers for wind tunnels and acoustic test cells // Noise Control Eng. J..- 2002. -50 (2).-P. 41-49.

101.Пат. DE 4019581 (Al) Германия; МПК G01M15/00, G01L3/22, F01N7/08. Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания / Уве Мецгер; заявитель и патентообладатель: Акционерное общество «Баварское двигательное объединение» (DE). № Р 40 19 581.3;заявл. 20.06.90, опубл. 02.01.1992.

102.Пат. 2242735 Российская Федерация; МПК G01M 15/00, G01M 17/00. Низкошумный акустический моторный стенд / Прохоров С.П., Фесина М.И., Дерябин И.В.; заявитель и патентообладатель: ООО «АВТОВАЗ» (RU).-№ 2002126047/06; заявл. 30.09.2002; опубл. 10.04.2004,Бюл. 10. - 7 с.

103.Пат. 2292537 Российская Федерация; МПК G01M 15/00, G01M 17/007, G01M 19/00.Способ определения шума, излучаемого глушителями системы выпуска автомобильных двигателей / Баженов С.А., Челноков В.Г.; заявитель и патентообладатель: ОАО «Автомобильный завод «Урал» (RU). -2005107833/11; заявл. 21.03.2005; опубл. 10.09.2006, Бюл. 25. -4 с.

104. Заявка 2004118771 Российская Федерация, МПК G01M 15/00. Устройство для испытаний глушителей шума выпуска двигателей внутреннего сгорания / Баженов С.A. (RU), Плясунов Ю.А. (RU), Челноков В.Г. (RU); заявитель ОАО «Автомобильный завод «Урал». - 2004118771/06; заявл. 21.06.2004; опубл. 10.01.2006. - 1 с.

105.Суховая Е.А., Теляшов Д.А., Павлов Г.И., Накоряков П.В., Никитин М. А. Оценка эффективности системы выхлопа двигателей внутреннего

сгорания малой мощности беспилотного летательного аппарата на безмоторном испытательном стенде // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. - 2019. -№5. - С. 22-33. DOI: 10.18698/0236-3941-2019-5-22-33.

106. Phong V., Papamoschou D. Acoustic Transmission Loss of Perforated Plates//33rd Aeroacoustics Conference. -2012. - 13 p. DOI: 10.2514/6.2012-2071.

107.Sakaliyski K. D. Aeroacoustics of perforated drag plates for quiet transport aircraft. Master of Science in Aeronautics and Astronautics. - Massachusetts, 2005.-197 p.

108.Суховая E. А. Экспериментально-теоретические исследования резонансных явлений в глушителе шума для ДВС малой мощности // Тепловые процессы в технике. - 2019. - Т. 11. - №7. - С. 320-327.

109.Sukhovaya Ekaterina, Sabirzyanov Andrey, Nakoryakov Pavel, Kha-kimzyanova Julia. Experimental and theoretical researches of the gas-dynamic resistance of the silencer for the exhaust system of low power ICE // Journal AKUS-TIKA. -2019. -No. 248/2019. -P. 78-82.

110. ANSYSFluentTheoryGuide. Release 17.2. ANSYS, Inc. August, 2016.

- 850 p.

111.Пат. 2657040 Российская федерация, МПК F01N/24. Глушитель шума / Г.И. Павлов, А.В. Кочергин, Д.А. Теляшов, Е.А. Суховая, П.В. Накоря-ков, М.А. Никитин; Заявитель и патентообладатель «Федеральное государственное бюджетное образовательное учре-ждение высшего образования «КНИТУ им. А.Н. Туполева - КАИ»». - №2017127421; заявл. 31.07.2017; опубл. 08.06.2018, Бюл. №16. - 2 с.

105

Приложения

Приложение А (Изображения штатных глушителей)

Рисунок А. 1 - Изображение глушителя модели «AVGASSYSTEM RAKET 95» и «RAKET 120»

Рисунок А.2 - Изображение глушителя модели «AVGASSYSTEM МТЕ-С AERO 120»

Рисунок А.З - Изображение глушителя модели «AVGASSYSTEM MTE-R AERO 120»

Рисунок А. 4 - Изображение глушителя модели «EXHAUST МТЕ-Х AERO 120»

Приложение Б (Изображения лабораторных моделей глушителей)

а) б)

Рисунок Б.1 - Изображение глушителя с конусами: а) вид спереди; б) вид внутренней конструкции

а) б)

Рисунок Б.2 - Изображение глушителя с наклонными патрубками: а) вид сверху; б) вид внутреннего элемента

а) б)

Рисунок Б.З - Изображение глушителя со встречными потоками: а) вид спереди; б) вид сбоку

а) б)

Рисунок Б.4 - Изображение четырехкамерного глушителя: а) вид спереди; б) вид внутренней конструкции

а) б)

Рисунок Б.5 - Изображение глушителя с полуэллипсовидной вставкой: а) вид спереди; б) вид сбоку

Приложение В (Варианты конструкций глушителей шума при детальных исследованиях)

\ выход

/

. яМ\о 1

а) б)

Рисунок В. 1 — Глушитель шума: а) глушитель с 6 % перфорированной перегородкой и большой полуэллипсовидной вставкой; б) с 3% перфорированной перегородкой

'Л

\

N / . - V

аикд

а) б)

Рисунок В.2 - Глушитель шума: а) с 6% перфорированной перегородкой; б) с 9% перфорированной перегородкой

•\04

У

выгод

/

а) б)

Рисунок В.З - Глушитель шума: а) с малой полуэллипсовидной вставкой; б) со средней полуэллипсовидной вставкой

вход /

выход /

а) б)

Рисунок В.4 - Глушитель шума: а) с большой полуэллипсовидной вставкой; б) с плоской перегородкой

Приложение Г (Акты внедрения результатов диссертационной работы)

АКТ

о внедрении резуиьтагои диссертационной работы Суховой Екатерины Александровны в учебный про лесс

фелерзчьного государственного бюджетного образовательною учреждения высшего образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им А.Н. Туполева»

Настоящим актом подтверждаю, что результаты диссертационной работы Суховой Е А, внедрены в учебный процесс и используются при лрозедении занятий по дисциплине «Теория рабочих процессов ДВС». Разрзботанный безмоторный испытательный стенд для моделирования газодинамических и акустических процессов в системе выхлопа одноцилиндрового поршневого ДВС и методика оценки эффективности работы глушителей шума 1ВС малой мощности, основанная на сраьнении акустических характеристик и газодинамического сопротивления исследуемых образцов, используются при проведении лабораторных рдбот.

Директоэ Института авиации, наземного транспорта и энергетики к.т.н., доцент

А. Ф Магсумсва

УТВЕРЖДАЮ

Генеральный директор ООО «СТД-РЛДИКС»

/О /

_I /л/_Д.В.Серебреников

«_£/_» 7Л _2019 г.

АКТ

внедрения результатов диссертационной рабо ы Суховой Ькатерииы Александровны по теме: «Разработка системы выхлопа поршнерюго двигатель вну .реньего сгорания малой мошноети с улучшенными характеристиками для беспилотных

летательных аппаратов»

Настоящий акт подтверждает, что разработанная конструктивная схема двухкамерного глушителя шума с кольцевые зазором С ховой Ь А., использована при создании глушителяшумавыпусчаДВС /13/-80К\, которыйприч:еняется набеспилотиом летательном аппарате модели «Рубеж 20».

На испытательном стенде установлено, что новый глушитель на крейсерском режиме работы имеет улучшенные характеристики по сравнению со штатным иушнгелемлровень шума уменьшился на 5 дБ, I азодикамнческое сопротивление - на 15%.

Гл.конструктор И.В. Петухов

/Г 4« /Л/