Пристрій для захисту від акустичних шумів

Реферат: UA 94967 U UA 94967 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі охорони праці й може бути використана переважно для локального захисту простору від акустичних шумів крапкових джерел звуку. Відомі пристрої для захисту від акустичних шумів [1, 2], де відзначається, що поширення звуку в атмосфері, стратифікованої по щільності, швидкості руху, температурі або составу, супроводжується рефракцією звуку, його розсіюванням і поглинанням енергії хвиль. Особливо сильний вплив на поширення звуку виявляє наявність в атмосфернім повітрі примісних часток (пили, крапельок води) і турбулентність атмосфери. Недоліком таких пристроїв є їхня мала ефективність. Відомий пристрій для захисту від акустичних шумів [3], де розглянуті в основному засоби колективного захисту. Найбільше поширення на практиці одержали звукоізолюючі й антивібраційні кріплення [4] - це група спеціальних кріпильних елементів, призначених для розв'язку завдань в області захисту від шуму й вібрацій у промисловім і цивільнім будівництві. Кріплення мають велика кількість модифікацій, які відрізняються по області застосування, конструкції й типу застосовуваного пружного елемента. У роботі [5] використовують "напівжорсткі" матеріали з високою пористістю властивостями, що й демпфірують. Недоліком відомих пристроїв є складність конструкцій. Відомий пристрій для захисту від акустичних шумів [6], засноване на використанні деструктивної інтерференції звукових хвиль. Недоліком даного пристрою є те, що для його роботи необхідно використовувати спеціальні прилади (спектроаналізатори, підсилювачі й ін.). Найбільш близьким до технічного рішення, що заявляється, є пристрій для захисту від акустичних шумів, опубліковане в роботі [7]. Пристрій містить генератор у вигляді тепловентилятора, щит з поздовжніми хвилями (гофри) по його довжині. Для ефективної роботи пристрою тепловентилятор створює вертикальний потік нагрітого повітря між джерелом звуку і простором, що й захищається. Робота відомого пристрою відбувається в такий спосіб. При роботі джерела акустичних хвиль, створюються акустичні хвилі, які починають поширюватися до об'єкта захисту. У цей час включається тепловентилятор, що створює вертикальний потік гарячого повітря, що спрямований убік джерела акустичних хвиль, принаймні, досягаючи його. Джерело акустичних хвиль установлене на деякій висоті над землею, на якій розміщене щит, а в його підстави тепловентилятор. Щит виконаний гофрованим. Його висота не обов'язково близька до висоти розташування джерела акустичних хвиль. Його задача збудити в потоці турбулентний рух, при цьому щит розміщений між джерелом акустичних хвиль і об'єктом захисту. Акустичні хвилі, які розповсюджуються через цей потік, по-перше, інтенсивно поглинаються, а, по-друге, різко змінюють напрямок поширення, утворює так звану акустичну тінь у просторі між джерелом акустичних хвиль і об'єктом захисту. Недоліками пристрою, узятого в якості прототипу, є застосування в ньому гофрованого щита й порівняно більші енерговитрати тепловентилятора. Ці недоліки обумовлені тим, що рефракція й розсіювання акустичних хвиль у потоці повітря ефективні тільки при наявності досить великого градієнта температури у вертикальному напрямку. Для цього потужність теплоджерела повинна бути порядку одиниць кіловат, а для турбулізації потоку повітря розміри щита по висоті повинні бути близько 3-х метрів [8]. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалити пристрій для захисту від акустичних шумів шляхом створення в атмосфері вертикально розташованої хмари із часток "сухого льоду", пар води й часток льоду, що дозволяє зменшити енерговитрати й розширити область застосування пристрою для захисту від акустичних шумів у тому числі й у приміщеннях. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для захисту від акустичних шумів, що включає генератор збурювання у вертикальному напрямку в атмосфері, установлений між джерелом шуму й захищаючим простором (об'єктом), генератор збурювання високого тиску балонного типу заповнений двоокисом вуглецю, розміщений у кріостаті з температурою менше 78,5 °C, на виході генератора установлений клапан, а генератор гідродинамічно з'єднаний з горизонтально розташованим порожнім каналом з відцентровими форсунками з вертикально розташованими осями. Таким чином, генератор збурювання високого тиску балонного типу, заповнений двоокисом вуглецю й розміщений у кріостаті з температурою менше -78,5°С, на виході генератора установленийклапан, а генератор гідродинамічно з'єднаний з горизонтально розташованим порожнім каналом з відцентровими форсунками з вертикально розташованими осями, дозволяє зменшити енерговитрати й розширити область застосування пристрою для захисту від акустичних шумів у тому числі й у приміщеннях. 1 UA 94967 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Сутність корисної моделі пояснюється ілюстрацією, на якій наведена структурна схема запропонованого пристрою. Пристрій для захисту від акустичних шумів складається з генератора 1 збурювання у вертикальному напрямку в атмосфері балонного типу, установленого в кріостаті 2 і заповненого двоокисом вуглецю, клапана 3, закріпленого на виході генератора 1, гідродинамічно з'єднаного з горизонтально розташованим порожнім каналом 4. Порожній канал 4 постачений відцентровими форсунками 5 з вертикально розташованими осями. Відцентрові форсунки 5 інжектують вертикальний потік струменів 6 охолодженого двоокису вуглецю. Робота запропонованого пристрою відбувається в такий спосіб. З генератора 1, установленого в кріостаті 2, при відкритті клапана 3 починає надходити під тиском потік охолоджених часток двоокиси вуглецю. Цей потік далі надходить у горизонтально розташований порожній канал 4 і через відцентрові форсунки 5 інжектується в атмосферу у вигляді потоку струменів 6 і утворює в ній об'ємну вертикальну хмару. Ця хмара створюється між джерелом акустичного шуму й простором, що захищається, і перешкоджає поширенню акустичних хвиль до простору (об'єкту), що захищається. Інжекція під тиском охолодженого СО2 (сухий лід) приводить до утвору в атмосфері вертикально розташованої хмари, завіси із часток "сухого льоду", пар води й часток льоду [9]. Це дискретне середовище має характерні просторові масштаби, тобто має дисперсію [10] і неминуче дисипацію, є поглинаючим середовищем для акустичних хвиль [11]. Для часток пар -6 води характерний просторовий масштаб становить один по одному величини 10 см [12]. Крім цього, частки водяної пари й льоду, частки СО 2 розсіюють падаюче акустичне випромінювання [13]. Запропоноване технічне рішення дозволяє знизити рівень інтенсивності звуку з 110 дБ до (45-50)дБ при використанні охолодженого двоокису вуглецю до температури -78,5 °C, яка проходить через відцентрові форсунки, що створюють турбулентний потік СО2 з кутом розчину струменя близько 90° [14]. Рекомендована відстань між форсунками порядку (8-10) см при довжині порожнього каналу не менш 1 м при надлишковому тиску в ньому порядку 1 атмосфери. Враховуючи, що 1 кг охолодженої до температури менш -78,5° двоокиси вуглецю, здатне викликати до 100 кг водяних пар і льоду [9] для роботи пристрою захисту протягом 8 годин, необхідний генератор обсягом 5 літрів з тиском 10 атмосфер і поміщений у кріостат з 3 рідким киснем обсягом (10-15) дм . Таким чином, запропонований пристрій для захисту від акустичних шумів дозволяє в порівнянні із прототипом удвічі зменшити енерговитрати, знизити рівень інтенсивності звуку з 110 дБ до (45-50)дБ, розширити область застосування пристрою в тому числі і його використання в приміщеннях. Джерела інформації: 1. Блохинцев Д.А. Акустика неоднородной движущейся среды.- М.: Наука, 1981. 2. Обухов A.M. О рассеянии звука в турбулентном потоке.- ДАН СССР, 1941.-Т.30.-№7. 3. Жидецкий В.Ц. и др. Основы охраны труда.- Львов: Изд. "Афиша", 2000.-С. 164. 4. Патент РФ №95693, патент № 41396 UA, патент № 47822 UA, патент № 54409 UA. 5. Патент США №2033264, патент Великобритании №1268777, патент Франции №2480741. 6. Патент РФ №2115960, МПК G10K 11/16, 1996 г. по заявка на изобретение 95107190. 7. Патент UA №69231, Пристрій для захисту від акустичних шумів, ΜΠΚΙΟΚ 11/16 від 25.04.2012, бюл. №8. 8. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика.- М.: Наука, 1976, гл.7. 9. Неорганическая химия.- М.: Сов. Энциклопедия, 1975.- С.375. 10. Рабинович М.И., Трубецков Д.И. Введение в теорию колебаний и волн.- М.: Наука, 1984.С.60. 11. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. - М: ГИТТЛ0 1957.-C.321. 12. Баканина Л.П. и др. Сборник задач по физике.- М.: Наука, 1970.-Задача 289. 13. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика.- М.: Наука, 1988.-С.420. 14. Аэродинамика летательных аппаратов под ред. М.И. Нешта.- М.: ВИА им. Н.Е. Жуковского, 1981.-С. 508. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 Пристрій для захисту від акустичних шумів, що включає генератор збурювання у вертикальному напрямку в атмосфері, установлений між джерелом шуму й захищаючим простором (об'єктом), який відрізняється тим, що генератор збурювання високого тиску балонного типу заповнений двоокисом вуглецю, розміщений у кріостаті з температурою менше -78,5 С, на виході 2 UA 94967 U генератора установлений клапан, а генератор гідродинамічно з'єднаний з горизонтально розташованим порожнім каналом з відцентровими форсунками з вертикально розташованими осями. Комп’ютерна верстка О. Рябко 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