Пристрій для захисту від акустичних шумів

Реферат: UA 69231 U UA 69231 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області охорони праці й може бути використана переважно для локального захисту простору від акустичних шумів від точкових джерел, у тому числі розташованих на деякій висоті. Відомий пристрій для зменшення рівня акустичних шумів, пов'язаних з виробничою діяльністю людини, у якому використовують різні технічні засоби й пристрої колективного захисту (на практиці використовують розміщення об'єкта, що шуморозрізняє, в окремому, ізольованому приміщенні [1]. Недоліком такого пристрою є його складність і невелика ефективність. Відомий пристрій для захисту від акустичних шумів, який засновано на деструктивній інтерференції хвильових процесів [2]. Недоліком відомого пристрою є складність апаратури (спектраналізатори, прискорювачі й т.п.), значні енерговитрати. Відомі пристрої для захисту приміщення від акустичних шумів, у яких широке поширення одержали звукоізолюючі й антивібраційні кріплення [3, 4], для захисту від шуму у вільному просторі запропоновані щити, з покриттями або добре відбивають акустичні хвилі [5], або поглинають акустичні шуми [6]. Ці пристрої застосовні як у приміщеннях, так і у вільному просторі, не вимагають більших витрат на виготовлення й застосування. Недоліком таких пристроїв є їхня мала ефективність. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, є пристрій для захисту від акустичних шумів у вигляді захисного екрана, опис якого наведено в [7]. Екран являє собою набір розбірних щитів, поверхня яких покрита матеріалом, що поглинає акустичні хвилі. Це досягається використанням певної структури матеріалу. Сама конструкція екрана дозволяє забезпечити захист від випромінювання шуму складної форми й тому пропонується застосовувати екранування від акустичних випромінювань на автодорожніх аеродромах. Досить високе поглинання має місце в діапазоні частот 1...6 кілогерців, екран мобільний, не вимагає більших витрат на експлуатацію. Недоліками найближчого аналога, є те, що зниження інтенсивності шуму обмежено по діапазону частот [2, 8], висота екрана обмежена хоча б з умови міцності (одиниці метрів), що неминуче буде супроводжуватися дифракцією хвиль на верхній крайці екрана й проникненням хвиль в область за екраном [9]. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалити пристрій для захисту від акустичних шумів шляхом поглинання звукових хвиль потоком нагрітого повітря, що дозволяє розширити діапазон частот, що знижують інтенсивність акустичного шуму, усунути дифракцію звукових хвиль на верхній крайці захисного екрана й проникнення їх в область за захисним екраном. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для захисту від акустичних шумів, що складається із захисного екрана у вигляді щита, установленого між джерелом акустичних хвиль і об'єктом захисту, додатково оснащений тепловентилятором вертикальних потоків гарячого повітря, установленим у підставі щита, виконаного з поздовжніми гофрами по всій довжині з амплітудою хвилі не менше 10... 15 сантиметрів. Таким чином, пристрій для захисту від акустичних шумів, що складається із захисного екрана у вигляді щита й оснащене тепловентилятором вертикальних потоків гарячого повітря, установленим у підставі щита, виконаного з поздовжніми гофрами по всій довжині з амплітудою хвилі не менше 10 см, дозволяє розширити діапазон частот, що знижують інтенсивність акустичного шуму, усунути дифракцію звукових хвиль на верхній крайці захисного екрана й проникнення їх в область за захисним екраном. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому представлена структурна схема запропонованого пристрою. Пристрій для захисту від акустичних шумів складається із джерела акустичних хвиль 1, що створює акустичні хвилі 2. Ці хвилі поширюються у бік об'єкта захисту 3. Тепловентилятор 4 створює вертикальний потік гарячого повітря 5, що рухається у бік джерела акустичних хвиль 1, досягаючи його. Джерело акустичних хвиль 1 розташоване на деякій висоті над землею 6, а тепловентилятор 4 розміщений у підставі щита 7, установлених на землі 6, причому щит 7 розміщений між джерелом акустичних хвиль 1 і об'єктом захисту 3. Робота цього пристрою відбувається в такий спосіб. При роботі джерела акустичних хвиль 1, створюються акустичні хвилі 2, які починають поширюватися до об'єкта захисту 3. У цей час включається тепловентилятор 4, що створює вертикальний потік гарячого повітря 5, що спрямований у бік джерела акустичних хвиль 1, принаймні досягаючи його. Джерело акустичних хвиль 1 установлений на деякій висоті над землею 6, на якій розміщені щит 7, а в його підставі тепловентилятор 4. Щит 7 виконаний гофрованим. Його висота не обов'язково близька до висоти розташування джерела акустичних хвиль 1. Його задача збудити в потоці 5 1 UA 69231 U 5 10 турбулентний рух, при цьому щит 7 розміщений між джерелом акустичних хвиль 1 і об'єктом захисту 3. Акустичні хвилі 2, які розповсюджуються через цей потік 5, по-перше, інтенсивно поглинаються, а, по-друге, різко змінюють напрямок поширення, утворюють так звану акустичну тінь у просторі між джерелом акустичних хвиль 1 і об'єктом захисту 3. Позитивний ефект при використанні запропонованого пристрою досягається з наступних причин. Якщо в незбуреній однорідній атмосфері акустичні хвилі практично не загасають, то при флуктуації в ній щільності й температури (у турбулентній атмосфері), коефіцієнт загасання хвиль у такому середовищі помітно зростає [10, 11]. Сильне поглинання має місце, якщо температура повітря змінюється з висотою і є вертикальний рух цього повітря [12]. Крім дисипації хвиль в збуреній атмосфері має місце й помітна рефракція з утворенням акустичної тіні на видаленні L від джерела шуму. Зокрема, тільки від вертикального градієнта температури T незалежно від частоти [13] L 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Toh T , де То - температура повітря в поверхні землі; h - висота розташування джерела шуму. Рефракція звуку від зустрічного потоку повітря велика вже при швидкості вітру U≥ (10-15) м/с для частот (1-20) кГц [14]. Тепловентилятор створює флуктуючий розбіжний потік нагрітого повітря у вертикальному напрямку з Т ≠ 0 [15]. Турбулентність у цьому потоці виникає при числі Рейнольдса Re ≈ 100 уже при розмірі гофра R ≥ 10 см [16]. Проведені оцінки показують, що для точкового джерела акустичного випромінювання зі 2 звуковим тиском 110 дБ на висоті h  3м при розмірі щита (2×1) м і електричної потужності тепловентилятора N ≈ 2 кВт і Т ≈ 8 С з кутом розбіжності потоку 20 град, акустичні тіні утворяться на видаленні L ≈ 3 м із припустимим рівнем звукового тиску на частотах (0,8-4) кГц [1]. Для створення турбулентного, вертикального розбіжного потоку повітря із флуктуючими параметрами (щільності й тиску) може бути використаний (замість тепловентилятора) переносний (і не потребуючого джерела електроенергії) газовий акумулятор високого тиску зі шнеком [17]. При цьому для локального захисту певного простору щит не обов'язковий, якщо швидкість інжекції газу в область перед джерелом звуку не менше (18-20) м\с. Натурні експерименти показали, що при рвучкому атмосферному вітрі (15-18) м/с від механічного джерела шуму (що створює на видаленні від нього на 10 м еквівалентний рівень звуку 85 дБ при відсутності вітру) цей рівень стає припустимим у діапазоні частот (0,05-8) кГц. Джерела інформації: 1. Жидецкий В. И. и др. - Основы охраны труда. - Львов: Афиша, 2000. - С. 164. 2. Патент РФ № 2115960 «Способ активного гашения шума», G10K 11\16. 3. Патент UA № 41396. 4. Патент РФ № 95693. 5. Баклук В. А. Акустичні пиловловлювачі. - Львів: Афіша, 2000. 6. Патент США № 2033264, В32В 5\24. 7. Робинович М.И., Трубецкий Д.И. Введение в теорию волн. М.: Наука, 1984. - С. 60. 8. Ландау Л.Д, Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. - М: ГИТТЛ, 1957. - Т. 61. - С. 321. 9. Ландау Л.Д, Лифшиц Е М. Теория поля.- М.: ФМ, 1962. - Т. 59. - С. 178. 10. Советский энциклопедический справочник / Под ред. Прохорова A.M. М.: Наука, 1990. С. 1358. 11. Татарский В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере. - М.: Наука, 1960. 12. Яворский Б.М, Дятлов А.А. Справочник по физике. - М.: Н, 1964. - С. 512. 13. Гуральник И.И. и др. Сборник задач и упражнений по метеорологии. - М.: Гидрометеоиздат, 1983. - С. 146. 14. Ландау Л.Д, Лифшиц Е.М. Гидродинамика. - М.: ФМД988. - С. 373. 15. Ноздрѐв В.Ф., Федорищенко Н.В. Молекулярная акустика. - М.: Высшая школа, 1974. - С. 53. 16. Иванов Б.И. Законы физики. М.: Высшая школа, 1986 - С. 185-187. 17. «Гидравлика, гидромашины и приборы» / Под ред. Башта И. В. - М.: Машиностроение, 1970. - С. 472-478. 2 UA 69231 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Пристрій для захисту від акустичних шумів, що складається із захисного екрана у вигляді щита, установленого між джерелом акустичних хвиль і об'єктом захисту, який відрізняється тим, що він додатково оснащений тепловентилятором вертикальних потоків гарячого повітря, установленим у підставі щита, виконаного з поздовжніми гофрами по всій довжині з амплітудою хвилі не менше 10-15 сантиметрів. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3