книги / Справочник по судовой акустике

СПРАВОЧНИК

ПО СУДОВОЙ АКУСТИКЕ

Под общей редакцией докт. техн. наук проф,

И.И. КЛЮКИНА

иканд. техн. наук

И.И. БОГОЛЕПОВА

ЛЕНИНГРАД

ИЗДАТЕЛЬСТВО

«СУДОСТРОЕНИЕ»

1 9 7 8

С89

УДК 534: 629.12 (083)

АВФЕРОНОК Э. И., БЕЛЯКОВСКИЙ Н. Г., БОГОЛЕПОВ И. И., БОЛГОВ В. М., БОРОДИЦКИЙ Л. С., ВЕЛИЖАНИНА К. А., ВОЖЖОВА А. И., ДУАН Н. И., ЕГОРОВ Н. Ф., ЗИНЧЕНКО В. И., ИЛЬКОВ В. К., КЛЕЩЕВ А. А., КЛЮКИН И. И., КОЛЕСНИКОВ А. Е., ЛЕБЕДЕВА И. В.г ЛЯПУНОВ В. Т., МАЛЬЦЕВ К. И., НИКИФОРОВ А. С., ПЕТРОВ Ю. И., ПЛАХОВ Д. Дм ПОЛОНСКИЙ Б. П., ПОПКОВ В.И., СПИРИДОНОВ В.М., ФЕДОРОВИЧ М. А., ХОРОШЕВ Г. ,А.

В справочнике обобщены результаты научных исследований и разработок по внутрисудовой акустике. Рассмотрены источники шума на судах. Приведены основные данные, методы н сведения, необходимые при проектировании, изготовлении и контроле средств борьбы с шумом и звуковой вибрацией в источнике их возникновения, на путях распро­ странения и в судовых помещениях. Подробно изложены вопросы звукоизоляции, звуко­ поглощения, внброизоляции и вибропоглощения, а также комплексного применения

средств борьбы с шумом.

Отражен передовой отечественный опыт акустических разработок,- предпринимае­ мых с целью улучшения обитаемости судов и условий несения службы на них, и резуль­

таты зарубежной практики.

Справочник предназначен для работников научно-исследовательских институтов, проектно-конструкторских бюро и заводов. Он будет полезен для студентов и аспирантов-

Научный редактор докт. техн. наук А. Е. КОЛЕСНИКОВ

31805—091 ■69— 78 © Издательство «Судостроение», 1978 г.

С 048(01)— 78

ПРЕДИСЛОВИЁ

Современные машины и механизмы являются источниками интен­ сивного шума. Непрерывный рост их мощности сопровождается дальнейшим увеличением шума. Вместе с тем повышаются требования р условиям обитае­ мости судов. Поэтому за последнее время борьба с шумом приобрела особое науч­ ное и практическое значение.

'Учитывая важность вопросов судовой акустики, издательство «Судострое­ ние» выпустило за последнее десятилетие ряд книг, посвященных этой теме. Можно упомянуть, в частности, следующие издания: «Распространение и погло­ щение звуковой вибрации на судах», 1968 г. (авт. А. С. Никифоров, С. В. Бу-

И. И. Боголепов, Э. И. Авферонок); «Борьба с шумом и звуковой вибрацией на судах», изд. 2-е, 1971 г. (авт. И. И. Клюкин); «Шум судовых систем вентиля­ ции и кондиционирования воздуха», 1974 г. (авт. Н. Ф. Егоров, Ю. И. Петров* Г. А. Хорошев); «Виброакустическая диагностика и снижение виброактивности судовых механизмов», 1974 г. (авт. В. И. Попков); «Снижение структурного шума в судовых помещениях», 1974 г. (авт. Л. С. Бородицкий, В. М. Спири­ донов); «Виброизоляция в судовых конструкциях», 1975 г. (авт. В. Т. Ляпунов, А. С. Никифоров), и некоторые другие.

Назрела необходимость суммировать опыт, накопленный в области судовой акустики, в справочнике, который охватывал бы в комплексе различные ее на­ правления. Настоящий справочник, в определенной мере решающий эту задачу,, помимо данных из указанных выше и других книг по акустике включает сведения из научных и производственно-технических периодических изданий, появившихся в последнее время в СССР и за рубежом.

Авторы сочли целесообразным не ограничиваться справочными сведениями; в книгу включены также материалы, носящие методический характер. Расчетные величины даны, как правило, в системе СИ. В отдельных случаях использованы единицы систем СГС и МКСС.

Предлагаемая вниманию читателей книга является первым справочником по судовой акустике. Отзывы и замечания читателей будут с благодарностью при­ няты. Их следует направлять по адресу: 191065, Ленинград, ул. Гоголя, 8, изда-. тельство «Судостроение».

Глава 1

ЗВУКОВЫЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

§1.1. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ЗВУКОВОГО ПОЛЯ

Упругие и жидкие среды (сюда включаются и газы), рассматривае­ мые в судовой акустике, считаются сплошными. Физически это означает, что длина волны, распространяющейся в такой среде, намного превышает размер молекул, а период колебаний— время их свободного пробега между столкнове­ ниями. Пренебрежение внутренним трением и теплопроводностью делает среду (упругую или жидкую) идеальной. В идеальной жидкой среде существует только продольная звуковая волна, причем частицы такой среды в плоской звуковой волне смещаются вдоль направления распространения волны. Со смещением частиц связаны изменения давления (нормального напряжения) р и плотности р, которые переносятся волной. Звуковая волна характеризуется пятью параме-

трами: давлением р, плотностью р и тремя составляющими вектора скорости v. Адиабатическое уравнение состояния среды устанавливает связь между давле­

Уравнение неразрывности вытекает из требования неразрывности сплошной среды и определяется законом сохранения массы:

Поскольку звуковые колебания и волны относятся к адиабатическим про­ цессам, появляется ограничение на энтропию

В силу того, что скорость V в звуковой волне мала, в уравнении Эйлера (1.1.2) можно пренебречь конвективным ускорением по сравнению с локальным и получить линейное уравнение Движения в'форме

ди

( 1. 1. 6)

dt

Линеаризация уравнения неразрывности (с учетом неравенства р < р0,

Введем потенциал скорости q> согласно v = grad <p; это всегда можно сделать для идеальной жидкой среды, поскольку движение ее частиц— безвихревое.

Линеаризованное уравнение движения (1.1.6) устанавливает связь между звуковым давлением р и потенциалом скорости ср [37]:

скорости ф, звуковое давление р, компоненты скорости частиц среды v и плот­ ность р, можно перейти к уравнению Гельмгольца для этих же переменных зву­ кового поля:

Скорости звука в некоторых средах

Таким образом, давление в плоской волне пропорционально скорости частиц и находится с ней в одинаковой фазе. Коэффициент пропорциональности р0с

где k — волновой вектор k = kn0; п0— единичный вектор волновой нормали п,

перпендикулярной фронту волны; г — радиус-вектор точки наблюдения; р0— постоянная.

Для записи волнового уравнения (1.1.11) в сферических координатах г, 0, ф (г — расстояние, 0 — полярный угол, ф — азимутальный угол) используют выражение для лапласиана в произвольной ортогональной криволинейной си­ стеме координат:

излучения звука равномерно пульсирующим шаром, т. е. шаром, расширяющимся

вдоль оси со скоростью 5 = 5об l(ùt. Давление, создаваемое таким источником* определяется выражением [20, 30]:

р = А гр {(co s0)'Л<Р (кг)е~ш у

где A i— постоянная, зависящая от скорости точек поверхности шара.

При зависимости от времени вида ехр (— Ш) в правой части уравнения будет стоять член— £2Ф, и уравнение (1.2.17) перейдет в скалярное уравнение Гельм­

соответственно.

Если волновой процесс не зависит от г, то kz = 0 и kr == k. Общее решение уравнения Гельмгольца (зависимость от г отсутствует) для расходящихся из

Радиально-симметричную (зависящую от t и г) цилиндрическую волну соз­ дает пульсирующий цилиндр радиусом г0. В выражении (1.2.19) для потенциала скорости остается только первый член ряда (т = 0):