4. Снижение шума в гту

Известно, что основными первичными источниками шума на судах являются главные и вспомогательные механизмы и судовые системы. Передача и распространение звуковых колебаний от этих источников происходит излучением шума в воздушную среду (воздушный шум), звуковой вибрацией фундаментов и корпусных конструкций (структурный шум), излучением воздушного шума через палубы, платформы, переборки и подволоки, через открытые отверстия, люки, воздушные каналы и щели.

Борьбу с шумом и звуковой вибрацией ведут путем снижения виброактивности и шумности в источнике; ослабляя воздушный шум и. вибрацию, распространяющиеся от источников по воздуху, с помощью средств изоляции; поглощением звуковых вибраций и шума.

Шум, создаваемый ГТД, в общем случае складывается из следующих компонентов:

• внутренних шумов, возникающих внутри двигателя и проникающих наружу через воздухоприемные и газоотводные устройства;

• внешних шумов, зарождающихся при смешении выхлопных газов с окружающей атмосферой;

• шумов, возникающих от вибрации двигателя, вспомогательных шестеренных передач, насосов и. отверстий для перепуска воздуха.

Внутренний шум является результатом нестационарности и турбулентности потока в компрессоре, камере сгорания или турбине. Шум собственно газовой турбины, вызванный в основном неуравновешенностью отдельных узлов, может быть уменьшен тщательной балансировкой вращающихся деталей и амортизацией двигателя. Эластичные амортизаторы значительно снижают воздействие вибрации работающих механизмов на элементы корпусных конструкций. В результате ослабления структурного шума несколько снижается и воздушный шум в помещениях машинного отделения.

Для защиты от вибрации и шума источники повышенной виброакустической активности изолируют, используют также средства поглощения, гашения и глушения.

Звукоизоляция предупреждает распространение шума в соседние помещения. Для этого применяют эффективные звукоотражающие металлические или пластмассовые конструкции, обладающие достаточной жесткостью; плотно закрывают все отверстия и щели в звукоизолируемом помещении.

Средства звукопоглощения должны снизить уровень шума в помещении, где находятся источники шума. Для этого помещение изнутри изолируют пористыми и волокнистыми материалами, обладающими высокими звукопоглощающими способностями.

Шумозащитные конструкции обладают одновременно звукоизолирующими свойствами. Шумозащитные средства могут быть общими, местными или индивидуальными. В газотурбинных установках широко применяют местные шумозащитные средства, такие как шумозащитные кожухи на двигателях и редукторах (рис. 4.1) , глушители шума в воздухоприемных и газоотводных каналах и т. д.

Воздухоотводящие каналы газотурбинных двигателей облицовываются с внутренней стороны шумопоглощающей изоляцией, состоящей из пористого листового материала, который закрывают перфорированными листами. Такая конструкция представляет собой глушитель активного типа с параллельным включением активного сопротивления. Сечение канала для прохождения газа при такой схеме постановки глушителя остается неизменным.

В некоторых газотурбинных установках зарубежной постройки активные сопротивления (звукопоглощающие плиты) для глушения струи воздуха или газа устанавливают с шагом 20-30 мм по всему сечению канала. Эти глушители представляют собой пластины из звукопоглощающего материала, облицованного перфорированными металлическими листами.

Рис. 4.1. Модуль газотурбинного двигателя типа LМ2500.

1 – воздухоприемная камера; 2 – гибкое соединение воздухоприемной камеры с шахтой приема воздуха; 3 – патрубок подвода воздуха для охлаждения корпуса ГТД; 4 – кожух двигателя; 5 – газовыпускная камера; 6 – гибкое соединение кожуха двигателя с газоотводной шахтой; 7 – ГТД; 8 – панель кожуха двигателя (съемная); 9 – дверь входная для доступа к ГТД; 10 – крепление ГТД; 11 – амортизаторы: 12 – защитная сетка воздухоприемника ГТД.

С целью уменьшения воздействия структурного шума главных газотурбинных двигателей на корпус судна в специальных СЭУ применяют общую однокаскадную амортизацию, заключающуюся в том, что двигатель на эластичных опорах устанавливают на промежуточной амортизированной платформе. В этом случае фланец отбора мощности редуктора главного двигателя с судовым валопроводом соединяется через звукоизолирующую муфту (рис. 4.2).

Роль амортизаторов в главных судовых газотурбинных двигателях могут выполнять и шинно-пневматические муфты (рис. 4.3).

Ослабление структурного шума работающих механизмов и уменьшение его распространения через трубопроводы достигается подсоединением к механизмам труб через виброизолирующие податливые вставки (дюритовые соединения, резиновые и резинометаллические сварные патрубки, гибкие шланги и др.). На трубопроводах газоотвода применяют эластичные вставки-компенсаторы: линзовые, поршневые и сильфонные с термостойкими вибропоглощающими покрытиями. Иногда применяют охлаждаемые резинометаллические вибро- и звукоизолирующие компенсаторы.

Рис. 4.2. Звукоизолирующая муфта.

1 – фланец; 2 – полумуфта носовая; 3 – венец; 4 – фланец кормовой; 5 – вал; 6 – вкладыш переднего хода резиновый; 7 – вкладыш заднего хода.

Рис. 4.3. Шинно-пневматическая муфта.

1 – подвод воздуха; 2 – корпус; 3 – шин а; 4 – вал ротора.

Снижению уровня шума способствует применение пружинных амортизаторов с упругими прокладками для крепления газоотводных трубопроводов, глушителей шума и утилизационных котлов.

Наиболее трудной задачей является снижение уровня шума, создаваемого струей выхлопных газов.

Известно несколько способов глушения шума отходящих газов.

1. Глушение шума уменьшением выходной скорости газовой струи. Этот способ считается наиболее эффективным, так как акустическая мощность струи пропорциональна восьмой степени ее скорости. Следовательно, при использовании этого метода для снижения уровня шума придется значительно увеличить габариты газохода на выходе.

2. Глушение шума впрыском забортной воды. При этом заметное снижение уровня шума струи газов получается за счет значительного сокращения объема газов при их охлаждении, вызванного испарением воды, и соответствующего снижения скорости, а также за счет поглощения звуковой энергии в образующемся паре и водяном тумане. Этим снижается и температура газов на выходе. Впрыском воды в газоход может быть достигнуто, кроме снижения уровня шума, некоторое повышение экономичности ГТУ. Такой метод снижения шума применен на газотурбоходе СПК «Буревестник».

Значительное снижение шума впрыском воды в газоход можно получить лишь при больших относительных расходах воды. Поэтому такой способ может быть применен для сравнительно маломощных ГТУ. Надо иметь в виду, однако, что использование морской воды затруднительно, так как при этом неизбежно отложение солей на стенках газохода, палубе, антенных устройствах и пр.

З. Глушение шума уменьшением степени турбулентности струи выхлопных газов. Наибольшее распространение в настоящее время получил метод снижения уровня шума путем раздробления одной струи отходящих газов двигателя на множество струй при помощи гофрированных или трубчатых сопл. Он применим на турбореактивных двигателях авиационного типа и на ГТД большой мощности спецсудов.

4. Глушение шума изменением частоты. Этот метод основан на том, что затухание высокочастотного шума в атмосфере и ослабление его звукопоглощающими конструкциями происходит быстрее, чем низкочастотного. Поэтому, изменяя частоту, можно добиться снижения уровня шума.

5. Глушение шума турбулизацией потока. Этот метод основан на использовании турбулизаторов: сеток, перфорированных вставок или генераторов вихрей, устанавливаемых на выходе из сопла. Турбулизаторы в глушителях шума должны быть установлены на расстоянии менее пяти диаметров от среза сопла. Эти устройства, однако, значительно увеличивают высокочастотный шум.

Считается нецелесообразным применение звукоизоляции газохода, проходящего через помещения судна. В этом случае можно обойтись лишь тепловой изоляцией.[4]