Спосіб приглушування звуку кінцевої амплітуди

Спосіб приглушування звуку кінцевої амплітуди шляхом поглинання його в хвилеводі з резонаторними відростками, який відрізняється тим, що гасять енергію кожної з гармонік, які розповсюджуються в хвилеводі, шляхом взаємодії середовища в хвилеводі з середовищем резонаторних відростків, розміри яких визначені розміром гармоніки, вибирають місце встановлення резонаторних відростків або осьву координату перетину хвилеводу, як функцію форми показника перетину хвилеводу там, де амплітуди гармонік досягають максимального значення або швидкість зміни амплітуд дорівнює нулю Винахід належить до області акустики, а точні це, до способів придушення коливань в хвилеводах і може знайти застосування в авіаційній акустиці для придушення шумів, виникаючих в трактах авіаційних двигунних установок, а також у судновій акустиці, ракетобудуванні, вентиляційних системах Відомий спосіб затухання звукових коливань в хвилеводах за рахунок встановлення в них сітчастих елементі в (П Г Колев Акустические характеристики волноводов с сетчатыми элементами В кн Аэроакустика - М Наука, 1980 С 50 - 53) Моди звукових коливань, що поширюються по хвилеводу з сітчастими елементами, затухають в залежності від акустичної провідності сітчастих елементів, а також від вибору місця встановлення сітчастих елементів Теоретичний аналіз показав, що на затухання звуку впливають також параметри середовищі, що знаходиться по різні боки від сітчастих (пористих) елементів забезпечення затухання чи придушення звука сітчастими елементами є малоефективним при поширені другої та третьої моди коливань У той час як саме ці моди, особливо друга, дає найбільший енергетичний внесок при поширенні звуку великої (кінцевої) амплітуди Найбільш близьким до технічного рішення, що заявляється, є спосіб затухання звуку шляхом поглинання його в хвилеводі, облицьованим звуковбирним матеріалом (а с №181331, GO1 h, 1965р) Його задача трансформувати нормальні хвилі низької частоти в довільно розташованих вздовж хвилеводу резонаторних відростках в нормальні хвилі високих порядків (номерів), що добре поглинаються на стінках хвилеводу При здійсненні цього способу виникає затухання звуку різних мод, що поширюються по хвилеводу Однак, як що хвилевод має змінний перетин, тобто є таким, що розширюється, то хаотичне розставляння резонаторних відростків не забезпечує трансформування хвиль другою, третьою і так далі гармонік в більш високі з достатньою ефективністю внаслідок того, що амплітуди хвиль другої, третьої і так далі гармонік не ПОСТІЙНІ при поширенні вздовж осі хвилеводу Амплітуда їх досягає максимуму тільки на певній відстані від вузької частини хвилеводу Спосіб по а с №181331 не враховує також змінення амплітуди гармонік при поширенні в хвилевод хвилі кінцевої (великої) амплітуди В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу приглушування звуку кінцевої При здійсненні цього способу виникає затухання різних мод звукового поля, причому затухання кожної з мод залежать від акустичної провідності сітчастих елементів і зменшується із звільненням провідності Однак наявність сітчастих елементів перешкоджає рухові потоку по хвилеводу трубопроводу Тому забезпечення затухання звуку встановленням акустичних елементів з малою акустичною провідністю, в принципі, заважає здійсненню основної технологічної і конструкторської задачі Крім того, затухання зменшується із зменшенням номера моди коливань Тому 00 (О 47618 амплітуди шляхом поглинання його в хвилеводах змінного перетину з резонаторними відростками, що дозволяє забезпечити значне зменшення шуму ВІДПОВІДНО ДО поставленої задач пропонується спосіб, який полягає в тому, що гасять енергію кожної з гармонік, які розповсюджуються в хвилеводі, шляхом взаємодії середовищ в хвилеводі з середовищі резонаторних відростків, розміри яких визначені номером гармоніки, вибирають місце встановлення резонаторних відростків або вісьову координату перетину хвилеводу, як функцію форми і показника перетину хвилеводу там, де амплітуди досягають максимального значення або швидкість зміни амплітуд дорівнює нулю Спосіб здійснюється таким чином Хвилевод змінного перетину має вузьку частину (горло) і широку частину (гирло) Площа його перетину зімнеться, будучи функцією показника розширення хвилеводу Зміна площини вісьового перетину може мати довільний закон Розглянемо один з видів хвилеводу, наприклад, експонентний Площина його перетину зміннеться згідно із законом Sx = Soepx, So - площина перетину горла, р - показник розширення на метр довжини, х - вісьова координата У вузькій частині (в горлі) з находиться джерело коливань, що приводить до поширення хвилі нульової моди великої (кінцевої) амплітуди При подальшому поширенні коливань вздовж ВІСІ хвилеводу позначаються нелінійні ефекти (Фурдуев В В Электроакустика - М - Л ГТТИ, 1948 - 550с) Це означає, що частина енергії основного тону перекачується у гармоніки вищих порядків Найбільша частка енергії доводиться на другу гармоніку Звуковий тиск кожної з тих гармонік, що поширюються вздовж осі хвилеводу описується рівнянням, в якому пов'язані звуковий тиск р в будь-якій точці х вздовж подовжньої осі Ох хвилеводу, амплітудне значення звукового тиску в горлі р т і показник розширення хвилеводу р Наприклад, для хвилеводу експонентної форми р = рт ехр( - 0 > 5 £ х ) (1) Для першої гармоніки або нульової моди рівняння (1) записується у вигляді Дня другої гармоніки Р (2) І так далі Розглянемо процес зміни амплітуди звукового тиску, наприклад, другої гармоніки, вздовж ВІСІ хвилеводу не тільки з а рахунок зміни вісьового перетину, а і внаслідок вияву нелінійних ефектів Для гармонік вищих порядків він буде аналогічний З теорії хвилі кінцевої амплітуди виходить, шо амплітуда другої гармоніки по мірі пробігу хвилі змінюється згідно із законом (Фурдуев В В Электроакустика - М, -Л ГТТИ ,1948 - 5 5 0 с ) Ср р С І 4 у 1 т О) де С - параметр, тут у - питома вага повітря, Ро - атмосферний тиск, ш - кругова частота, со - швидкість звуку в середовищі На основі (2) і (3) отримаємо сумарний ефект у вигляді .2 А швидкість зміни другої гармоніки визначається з рівняння (5) Аналіз змін р2і і dp2/dx згідно (4) і (5) показує, що при поширенні вздовж ВІСІ хвилеводе р2і спочатку зростає до деякого свого максимального значення, а потім починає убувати Внаслідок цього, гасіння гармонік витих порядків необхідно зробити встановленням резонаторних відростків в тому перетині, де амплітуда їх досягає максимального значення Теоретичний аналіз положення максимуму здійснюється шляхом використання математичного апарату дослідження функцій їх похідних на предмет знаходження екстремумів Наприклад, для другої гармоніки, що поширюється в хвилеводі експонентної форми, аналіз виглядає таким чином Прирівняємо (5) до нуля Тоді визначаємо перетин Хтах, де функція по (4) досягає максимуму Отримуємо, що гасіння амплітуди другої гармоніки в хвилеводі експонентної форми здійснюється встановленням резонаторного відростка на відстані Хтах - 2Іп2 / р (Сокол Г И О нелинейных эффектах, возникающих при распространении звука в рупорах, - Днепропетровск ВИНИТИ, Деп №47 - 93 - В91 1991) від горла хвилеводу Довжина резонаторного відростка визначається його виконанням Наприклад, якщо резонаторний відросток являє собою трубу з жорсткою кришкою то довжина його рівна чверті довжини хвилі другої гармоніки (Морз Ф Колебания и звук - М ГТТИ , 1949, - 465) На креслені (Фіг) представлений пристрій, що реалізовує затухання звуку кінцевої амплітуди в хвилеводі, який розширюється Пристрій складається з хвилеводу змінного перетину 1і резонаторних відростків 2 Пристрій працює таким чином Звук нормальної моди великої амплітуди з горла поширюється вздовж хвилеводу, що розширюється, 1 При цьому починають генеруватися гармоніки вищих порядків На відстані, х та х - 2Іп2 / р, де амплітуда гармоніки досягає свого максимального значення, в хвилеводі виконуються отвори, через які звук проникає в резонатори відростки 2 Резонаторні відростки 2 являють собою, напри клад, трубу, закриту з одного кінця жорсткою кришкою Довжина труби рівна чверті довжини хвилі звуку гармоніки Внаслідок цього звук другої гармоніки гаситься в резонаторному відростку Спосіб, що пропонується, в порівнянні із прототипом здійснює ефективно придушення звуку У прототипі в резонаторних відростках звук тільки трансформують у нормальні моди вищих порядків, а не придушують В той час, як пропонований спосіб здійснює придушення гармонік без їх трансформації У прототипі неможливо з упевненістю забезпечити отримання технічного рішення у вигляді 50% від початкового рівня шуму Це пов'язано з тим, що відбиття звукових хвиль від резонаторів, непогодженних з ЛІНІЄЮ по імпедансу, або широко смужне ослаблення звуку збудженням мод, що не 47618 розповсюджуються, використовуючи підбір ВІДПОВІДНИХ резонаторів, твердо гарантує здіснення лише процесу 100% перекачування енергії хвилі основного тону в 100% енергію гармоні к вищих порядків При цьому потрібний ще деякий відрізок шляху, який повинні пройти гармоніки вздовж хвилеводу, раніше, чим станеться їх затухання до якоїсь величини Крім того, в прототипі для гасіння трансформованих гармонік знову потрібна наявність спеціальних заходів У способі, що пропонується авторами гармоніки гасяться до нуля Спосіб, що пропонується, може знайти застосування для гасіння звуку гармоні к вищих порядків в трубопроводах пневматичних систем, у вентиляційних системах, рупорах звукогенераторів, в трактах двигунних установок літальних апаратів Фіг. ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71