1.7. Уровень звукового давления, создаваемого источниками щума в помещении

Если уровень звуковой мощности известен, то можно рассчитать результирующий уровень звукового давления в любой точке помещения судна (корабля) по формуле, дб

(1.10)

– уровень шума двигателя, определяемый в соответствии с рекомендациями раздела 1.5., дб;

– показатель направленности источника шума, определяемый в соответствии с таблицей 1.5.. Для машинного оборудования, смонтированного на полу излучение можно считать полусферическим Q = 2

– расстояние от центра источника шума до рассчитываемой точки судового помещения, м;

– средний коэффициент звукопоглощения для ограждающих поверхностей судового помещения, который выбирается согласно таблице 1.4;

– общая площадь ограждающих помещение поверхностей, м .

Таблица 1.5 – Показатель направленности для источника звука, расположенного в различных местах прямоугольного помещения судна

Расположение источника звука	Коэффициент направленности Q
Вблизи центра помещения	1
В центре одной из стен	2
На грани двух стен в середине высоты помещения	4
В углу помещения	8

Пример 1.3. Определить звуковое давление в дальнем верхнем углу , создаваемое главным двигателем судна в машинном отделении, представленным в примере 1.1. ( , при следующих параметрах помещения:

длина машинного отделения l= 20 м;

ширина машинного отделения b= 10 м;

высота от подволока до платформы, на котором установлен двигатель h= 8 м.

Двигатель находится в центре машинного отделения. Излучение его можно считать полусферическим Q = 2. Стены и подволок обшиты сосновыми досками толщиной ¾ дюйма.

Решение. Звуковое давление в дальнем верхнем углу машинного отделения определится как:

- коэффициент звукопоглощения стен и подволока машинного отделения составит =0,1 в соответствии с таблицей 1.4.

- расстояние от центра источника звука до рассчетнной точки в дальнем верхнем углу машинного отделения определится как:

13,7 м

Общая площадь ограждающих помещение поверхностей

Звуковое давление в дальнем вехнем углу отделения составит

94,1дб

1.8. Глушение шума, распространяющегося по вентиляционным каналам

Физические основы глушения шума в вентиляционных каналах

Судовые вентиляционные системы являются источниками интенсивного шума. Особенно сильный шум излучают мощные вентиляторы машинных (а на судах с котельными установками и котельных) отделений. Однако и шумы общесудовых систем вентиляции могут быть достаточно неприятными.

С помощью соответствующих мероприятий эти шумы в известной степени могут быть снижены в самом вентиляторе. В большинстве случаев снижение шума вентиляторов в источнике оказывается недостаточным и требуется также ослаблять шум по пути его распространения в вентиляционных каналах или на их выходе.

Вопрос о глушении шума в вентиляционных каналах получил достаточно широкое освещение в литературе. В работах излагаются не только теоретические основы глушения шума в воздуховодах, но описываются соответствующие конструкции глушителей для промышленных и жилых зданий, а также испытательных стендов. Однако в судовых вентиляционных системах не всегда могут быть применены глушители, разработанные для других целей. В этой связи представляют интерес работы по глушителям специально для судовых вентиляторов.

Для глушения шума в вентиляционных каналах применяются почти исключительно активные глушители, в которых используются слои звукопоглощающего материала. По своей конструкции и принципу действия все применяемые глушители можно разбить на каналовые и камерные, изображенные на рисунке 1.5. В глушителях первой группы поглощение звука осуществляется при распространении его по каналам различной формы и размеров, облицованным звукопоглотителем. В глушителях второй группы помимо эффекта поглощения звука слоями звукопоглотителя, используется эффект расширительных камер. Он заключается в отражении звука на входе и выходе камер и в уменьшении плотности звуковой энергии вследствие распределения ее по объему камеры. Таким образом, в вентиляционных глушителях второй группы, кроме активных элементов, присутствуют реактивные, т. е. не связанные прямым образом с потерями энергии, но также обусловливающие ослабление звука в дальних участках канала.

Рисунок 1.5.– Типы и конструкции глушителей вентиляционного шума

Каналовые глушители: а — трубчатый; б — сотовый (ячейковый); в — пластинчатый.

Камерные глушители; д — однокамерный глушитель; е — камерный пластинчатый глушитель.

Расчет звукопоглощения трубчатого глушителя (рисунок 1.5. «а»)

Простейший из глушителей первой группы трубчатый глушитель или глушитель типа звукопоглощающего патрубка представляет собой помещенный в канал слой звукопоглотителя под сетчатым или перфорированным экраном. Как показал А. И. Белов, затухание звука в таком глушителе пропорционально его длине, периметру поперечного сечения П и обратно пропорционально площади сечения канала S:

(1.11)

' — коэффициент, характеризующий поглощение звука облицовкой представлен в таблице 1.6.;

– периметр поперечного сечения, м;

– площадь сечения канала, м ;

– длина канала, м.

Таблица 1.6 – Значение коэффициента 'для материала ВТ-4 и асбестового пухшнура

Наименование материала	Толщина мм	Полоса частот гц
		85-120	120-170	170-240	240-340	340-480	480-680	680-960	960-1360	1360-1920	1920-2720	2720-3840	3840-5440	5440-7680
Материал ВТ-4	25	–	0,11	0,17	0,4	0,51	0,63	1,0	1,1	1,8	1,7	1,0	0,8	0,46
	50	0,15	0,23	0,53	0,76	0,9	1,0	1,5	1,8	1,9	1,36	1,14	0,98	0,6
	75	0,23	0,29	0,63	0,92	1,20	1,4	1,9	2,0	1,7	1,7	1,14	0,98	0,63
Асбестовый пухшнур	25	–	0,11	0,17	0,4	0,57	0,6	1,1	1,25	1,2	1,2	1,1	1,0	0,67
	50	0,15	0,23	0,28	0,45	0,57	0,51	0,78	1,14	1,7	1,9	1,5	1,1	0,67

Для квадратного канала шириной D или круглого канала диаметром D заглушение равно

(1.12)

Эта формула показывает, что для увеличения затухания звука в заглушённом канале необходимо уменьшить его поперечный размер.

Расчет звукопоглощения сотового глушителя (рисунок 1.5. «б»)

Идея уменьшения поперечника звукопоглощающего элемента при сохранении необходимого из условий воздухоснабжения сечения вентиляционного канала в целом находит свое выражение в сотовом глушителе (Рисунок 1.5. «б»). Для определения заглушения сотового глушителя с одинаковыми ячейками достаточно вычислить заглушение, приходящееся на одну ячейку для трубчатого глушителя.

Расчет звукопоглощения пластинчатого глушителя (рисунок 1.5. «в»)

Пластинчатый каналовый глушитель (Рисунок 1.5. «в») отличается от сотового лишь формой каналов, образующихся между звукопоглощающими щитами. Затухание звука в пластинчатом глушителе вычисляется по формуле:

(1.13)

' — коэффициент, характеризующий поглощение звука облицовкой представлен в таблице 1.6.;

– длина канала, м.

а — расстояние между пластинами, м.

Расчет звукопоглощения камерного глушителя (рисунок 1.5. «д»)

В камерных глушителях затухание звука можно рассчитывать по формуле

(1.14)

— коэффициент поглощения облицовки (Таблица 1.4.);

— общая площадь облицованных звукопоглотителем поверхностей в камере, м ;

S_K — площадь сечения канала, м .

Расчет звукопоглощения камерного пластинчатого глушителя (рисунок 1.5.«е»).

В камерном глушителе также можно устанавливать дополнительные звукопоглощающие пластины или щиты (Рисунок 1.5.,«е»). При равном с каналовым пластинчатым глушителем количестве пластин камерный пластинчатый глушитель обеспечивает большее заглушение звука вследствие эффекта расширительной камеры. Однако аэродинамическое сопротивление его больше, чем сопротивление каналового глушителя.Затухание звука в камерном пластинчатом глушителе определяется по формуле

(1.15)

— коэффициент поглощения облицовки (Таблица 1.4.);

— суммарная площадь облицованных звукопоглотителем поверхностей внутри камеры и суммарная площадь облицованных звукопоглотителем внутри камеры пластин, м ;

S_K — площадь сечения канала, м .

В некоторых случаях на концах воздуховодов устанавливаются глушители. Отдельные типы таких концевых или экранных глушителей изображены на рисунке 1.6. Их заглушающий эффект составляет 5 – 15 дб.

Рисунок 1.6. – Глушитель, устаналиваемый на конце воздуховода

Конструкции и расчет судовых вентиляционных глушителей

Так как в судовых условиях особенно недопустимы потери напора вентиляторов, то следует выбирать конструкции глушителей, имеющие минимальное аэродинамическое сопротивление. В Таблице 1.7. даны значения этого сопротивления для различных конструкций глушителей, изображенных на Рисунке 1.5.

Наименьшее аэродинамическое сопротивление свойственно глушителю типа звукопоглощающего патрубка. При скорости воздушного потока до 20 м/сек оно не превышает 4 мм вод. ст. на 1 пог. м длины патрубка. Это справедливо для случая, когда как указано на рисунке 1.5. «а», поверхность звукопоглотителя выполнена заподлицо с поверхностью вентиляционного канала, т. е. сечение последнего не претерпевает изменения в месте установки глушителя.

Сотовые и пластинчатые каналовые глушители обладают большим аэродинамическим сопротивлением. Особенно же велико оно у глушителей с криволинейными каналами и у камерных глушителей с экранами. В связи с этим в дальнейшем изложении главное внимание уделяется трубчатым, а также пластинчатым каналовым глушителям.

В основной формуле акустического расчета глушителей коэффициент ' обычно полагается зависящим лишь от величины коэффициента поглощения облицовки. Эта зависимость однако, не подтверждается опытом: На высоких звуковых частотах величина ослабления шума глушителем падает даже тогда, когда коэффициент поглощения облицовки значителен. Падение акустического эффекта обусловлено тем, что на высоких частотах длина звуковой волны становится значительно меньше поперечного размера глушителя и средняя часть его беспрепятственно проводит звук.

Таблица 1.7. – Аэродинамическое сопротивление вентиляционных глушителей

Тип глушителя	Скорость воздушного потока, м/сек	Аэродинамическое сопротивление мм вод. Ст.
Глушитель типа звукопоглощающего патрубка с площадью сечения S=0,02-0,1 м2 (рис. 1.5. «а»)	15-20 (в глушителе)	2-4 на пог.м
Сотовый или пластинчатый глушитель длиной 300 мм, три ячейки с проходным сечением 38 175 мм каждая (рис. 1.5. «б» и «в»)	17 (в воздуховоде 175 175 мм перед глушителем)	17
Глушитель с криволинейными каналами длиной 250 мм (рис. 1.5. «г»)	17 (в воздуховоде 175 175 мм перед глушителем)	200
Камерный глушитель размерами 750 750 750 мм при отсутствии звукопоглощающей облицовки без экрана (рис. 1.5. «д»)	17 (в воздуховоде 175 175 мм перед глушителем)	30
Камерный глушитель размерами 750 750 750 мм при отсутствии звукопоглощающей облицовки с одним экраном по горизонтали (рис. 1.5. «е»)	17 (в воздуховоде 175 175 мм перед глушителем)	45
Камерный глушитель размерами 750 750 750 мм при отсутствии звукопоглощающей облицовки с двумя экранами по горизонтали (рис. 1.5. «е»)	17 (в воздуховоде 175 175 мм перед глушителем)	80

Пример 1.4. Рассчитать частотную характеристику заглушения звукопоглощающего патрубка (трубчатого глушителя) длиной 375 мм и диаметром 125 мм, имеющего облицовку из материала ВТ-4 толщиной 50 мм.

Решение. Расчет производим по формуле

дб

с использованием данных таблицы 1.6.

Дальнейшие вычисления сводим в таблицу

Полосы частот гц	85-120	120-170	170-240	240-340	340-480	480-680	680-960	960-1360	1360-1920	1920-2720	2720-3840	3840-5440	5440-7680
'	0,15	0,23	0,53	0,76	0,9	1,0	1,5	1,8	1,9	1,36	1,14	0,98	0,6
	2	3	7	10	12	13	20	23	25	18	15	13	8