книги из ГПНТБ / Хорошев Г.А. Шум судовых систем вентиляции и кондиционирования воздуха

теля определяется как разность в уровнях шума, потери звуковой энергии в воздухе не влияют на результаты испытаний, так как они в равной мере сказываются на значениях этих уровней до и после установки звукопоглощающей облицовки.

В натурных глушителях звукопоглощающий слой из волокни­

экран в акустическом отношении не влияет на свойства звуко­ поглотителя, поэтому в модели шахтного глушителя перфориро­ ванная зашивка может выполняться без соблюдения каких-либо условий подобия. Следует только следить за тем, чтобы коэффи­ циент перфорации был не менее 0,2, а толщина перфорированного экрана — не более 1,5 мм.

Сопоставление результатов натурных и модельных испытаний шахтного глушителя приведено на рис. 86. Испытания модели про­ ведены в соответствии с изложенной выше методикой.

В заключение следует отметить, что проблема снижения шума вентиляторов МКО может решаться также с помощью пластинча­ тых глушителей.

§ 38. Реактивные и комбинированные глушители

Реактивные глушители в зависимости от принципа их действия подразделяются на камерные и резонансные. Камерный глуши­ тель в наиболее простом варианте представляет собой расшири­ тельную полость в воздухопроводе (однокамерный глушитель). Величина ослабления им шума может быть определена по фор­ муле [11]

где mK= SK/S0— коэффициент расширения, характеризуемый от­ ношением площади сечения расширительной ка­ меры Sк к площади проходного сечения воздухо­ провода S0;

/к — длина расширительной камеры.

Из этой формулы следует, что при прочих равных условиях максимальное значение величины Агл достигается всякий раз,

18!

(длина камеры равна целому числу полуволн). Таким образом, положение максимумов и минимумов на шкале частот полностью определяется соотношением между Ік и длиной звуковой волны, распространяющейся по воздухопроводу. При необходимости иметь максимальную величину Дгл в области низких частот длина камер­

Величина Агл на частоте максимума зависит от значения коэф­ фициента расширения тк. Для получения на этой частоте дгл= Ю-М5 дБ надо, чтобы mK= 8-МО. Это значит, что диаметры проходных сечений воздухопровода и камеры должны в этом слу­ чае различаться приблизительно в три раза. Дальнейшее повыше­ ние эффективности глушителя потребует еще большего различия в поперечных размерах воздухопровода и камеры. Поскольку для судовых вентиляционных систем наиболее характерен диаметр воздухопроводов около 200 мм, габариты низкочастотного камер­ ного глушителя получаются довольно внушительными.

(рис. 87). Такой глушитель является простейшей колебательной си­ стемой с затуханием, которая при возбуждении ее звуковой волной,

182

где S 0— площадь проходного сечения воздухопровода. Резонансные глушители могут также выполняться в виде кар­

манов или боковых отростков, соединяющихся с воздухопроводом. Результаты испытаний таких глушителей приведены в работах [68, 74]. Установлено, что резонансные частоты, на которых глу­ шитель эффективно ослабляет шум, определяются соотношением

где ftp — глубина отростка;

і = 0, 1, 2, 3...

Наибольшая величина ослабления шума глушителем такой конструкции наблюдается на основной резонансной частоте. По мере увеличения номера резонанса эффект глушителя сни­ жается. Зависимость величины ослабления шума на основной частоте от числа резонансных отростков приведена ниже [68]:

В большинстве случаев можно ограничиться применением глушителя с 4—8 отростками.

Резонансные глушители имеют весьма острую настройку на частоте резонанса, и эффективность их быстро падает по мере удаления от этой частоты в ту или иную сторону. В вентиляцион­ ных системах их целесообразно применять только в тех случаях, когда необходимо получить снижение стабильной по частоте ин­ тенсивной тональной составляющей шума, распространяющегося по воздухопроводу, например, лопаточной составляющей шума вентиляторов. Следует иметь в виду, что наиболее полно эф­ фективность резонансного глушителя проявляется лишь при не­ больших размерах проходного сечения воздухопровода. Увеличе­ ние этих размеров сопровождается снижением эффективности глушителя. На рис. 88 представлены частотные характеристики глушителя, выполненного в виде канала, одна из стенок которого представляет собой панель с равномерно распределенными по ней резонаторами. Видно, что увеличение расстояния между этой па­ нелью и противоположной стенкой канала приводит к снижению эффекта глушителя.

Ограниченность области рабочих частот реактивных глушите­ лей снижает их практическую ценность при решении вопросов борьбы с широкополосным шумом вентиляционных систем.

183

Стремление охватить одним глушителем весь требуемый диапазон звуковых частот привело к созданию комбинированных глушите­ лей, в конструкции которых введены элементы, вносящие как активные, так и реактивные потери. Наиболее часто применяются комбинированные глушители в виде расширительных камер, внут­ ренние поверхности которых облицованы слоем звукопоглотителя. К таким камерным глушителям все чаще обращаются проектиров­ щики судовых вентиляционных систем. Это объясняется жела­ нием снизить уровни низкочастотных составляющих шума систем,

которые в ряде случаев определяют шум в вентилируемых помеще­ ниях. На рис. 89 представлены данные, характеризующие влияние звукопоглощающей облицовки на эффективность камерного глу­ шителя [83]. Эти данные свидетельствуют о том, что действие облицовки сводится в основном к повышению эффективности в об­ ласти провалов частотной характеристики обычного камерного глушителя. Таким образом, звукопоглощающая облицовка способ­ ствует выравниванию частотной характеристики камерного глу­ шителя. На частоте максимума облицовка не оказывает сущест­ венного влияния на эффективность глушителя. Следовательно, для того чтобы камерный гушитель с облицовкой эффективно работал на низких частотах, его габариты, как уже отмечалось, должны быть достаточно велики. В связи с тем что на низких частотах ве­ личины затухания, обусловленные действием звукопоглощающих облицовок толщиной 50 мм, малы, не следует ожидать от них рез­

184

кого повышения эффективности камерного глушителя. Поэтому эффективность камерного глушителя с облицовкой в области низ­ ких частот можно определять по формуле (216). В диапазоне вы­ соких частот его эффективность следует рассчитывать по формуле

где SnoB. к — площадь внутренних поверхностей камеры, облицо­ ванных материалом с коэффициентом звукопоглоще­ ния а;

So— в данном случае площадь проходного с'ечения выход­ ного отверстия камеры.

Рис. 90. Схемы камерных глушителей со звукопоглощающими облицовками и экранами (а — г).

Эта формула выведена в предположении диффузного харак­ тера звукового поля в камере. Из архитектурной акустики известно следующее условие диффузности звука в объеме:

f >

где Ѵк — объем камеры.

Это неравенство определяет область частот, в которой можно пользоваться формулой (217).

Увеличение эффективности камерных глушителей с облицов­ ками в области высоких частот может быть достигнуто установ­ кой в них экранов (рис. 90) и введением поворотов. Очевидно, что при этом гидравлическое сопротивление таких глушителей воз­ растает. Исследования, выполненные М. В. Обуховым, показали, что для камерного глушителя с облицовкой из поролона, конструк­ ция которогоаналогична изображенной на рис. 90, в, коэффициент гидравлического сопротивления равен 4,5.

§ 39. Звукоизолирующие кожухи и выгородки

Шум вблизи вентиляционного агрегата, установленного в МО, служебном или производственном помещении, может быть снижен с помощью звукоизолирующего кожуха или выгородки. В послед­ нем случае для звукоизоляции агрегата частично используются

ограждающие поверхности помещения (звукоизолирующий кожух пристраивается к переборкам и они как бы становятся его со­ ставной частью).

Эффективность звукоизолирующего кожуха Ак, дБ, при отсут­ ствии щелей и передачи звуковой вибрации от вентиляционного агрегата к стенкам кожуха рекомендуется определять по формуле

[62]

Обычно стенки кожуха изготовляются из металлических листов толщиной 2—5 мм. Значения ЗИ для таких листов даны в работе

[ 10].

Изнутри стенки кожуха облицовывают слоем звукопоглоти­ теля, в качестве которого могут быть использованы маты из во­ локнистых материалов ВТ-4, ВТ-4с, АТМ-1, а также плиты из минерального волокна, стекловолокна и поролона. В большинстве случаев достаточна толщина звукопоглощающего слоя 50 мм. Коэффициенты звукопоглощения ряда материалов приведены в труде [35]. В судовых условиях практически невозможно ра­ зобщить в акустическом отношении вентиляционный агрегат и его звукоизолирующий кожух: обычно фундаментная плита меха­ низма служит основанием и для кожуха. Установка механизма на амортизаторы уменьшает передачу вибраций, но не устраняет ее полностью. Следствием этого является частичная потеря эффек­ тивности кожуха. В реальных условиях величины снижения шума кожухом существенно меньше их значений, рассчитанных по фор­ муле (218).

Считается [63], что эффективность звукоизолирующего кожуха

повышению его эффективности [35].

§ 40. Звукоизолирующие и звукопоглощающие конструкции вентиляторных помещений

Требования к звукоизоляции переборки, отделяющей вентиля­ торную от соседного с ней жилого помещения, были сформулиро­ ваны в § 29. Чтобы реализовать эти требования, необходимо при­ менить ту или иную звукоизолирующую конструкцию, из которых наиболее простой является одностенная преграда. Инженерный

186

расчет звукоизоляции одностенной конструкции может быть вы­ полнен на основании данных работы [10].

Сравнительно высокий шум судовых вентиляционных агрегатов не позволяет в ряде случаев ограничиться одностенной конструк­ цией и вынуждает прибегать к более сложным двухстенным кон­ струкциям. Вопросы расчета и проектирования таких звукоизоли­ рующих преград подробно рассмотрены в работах [10, 35]. Отметим только, что при равной массе двухстенные конструкции имеют более высокую звукоизоляцию: в области низких частот •— прибли­ зительно на 5 дБ, на средних и высоких частотах — на 10—15 дБ.

Рис. 91. Приращение уровня шума в помещении за счет звуковой энергии, отраженной от его внутренних поверхностей, в зави­ симости от безразмерного расстояния и среднего коэффициента звукопоглощения.

Повышение звукоизолирующего эффекта одностенной кон­ струкции в области высоких частот достигается путем равномер­ ного нанесения на нее слоев звукопоглощающего или вибродемп­ фирующего материала.

В связи с тем что вентиляторные — это обычно помещения с небольшими размерами, в которых уровень шума в сильной сте­ пени зависит от интенсивности отраженного звука, представляет интерес рассмотреть вопрос о влиянии облицовки их внутренних поверхностей звукопоглощающими конструкциями. С помощью таких конструкций можно снизить только уровень отраженного звука, поэтому целесообразность дополнительного звукопоглощения в помещении можно установить только после того, как будет опре­ делен вклад отраженной энергии в уровень шума в заданной точке помещения. Это может быть сделано с помощью кривых, пред­ ставленных на рис. 91. Аналитически они представляются форму­ лой [58]

где AZ.*пом-—приращение уровня шума в рассматриваемой точке помещения вследствие влияния звуковой энергии, отраженной от его поверхностей, дБ;

х — г/Іэ— безразмерное расстояние от источника шума до рас­ сматриваемой точки помещения;

г — расстояние от этой точки до источника шума; /э — радиус эквивалентной сферы, площадь поверхности

которой равна общей площади внутренних поверх­ ностей помещения.

Величина А /.*пом, как и рассмотренная ранее поправка ALn0M. характеризует влияние отраженной звуковой энергии на уровни шума источника при его установке в помещении. При определении обеих этих величин в качестве данных, с которыми ведется сопо­ ставление, принимают уровни, создаваемые источником шума в открытом пространстве. Однако если при определении прираще­

рактеризует изменение уровня и определяется разностью между уровнем в точке помещения, отстоящей от источника шума на некотором расстоянии г, и уровнем в точке открытого простран­ ства, расположенной от источника на вполне определенном расстоянии го=1 м. Величина А ІПОм может принимать как положи­ тельные, так и отрицательные значения; приращение уровня АБ*пом может быть только положительной величиной.

Из графиков, представленных на рис. 91, видно, что при ма­ лых значениях безразмерного расстояния x = 0,l-f-0,3 значение АБ*пом мало изменяется при увеличении коэффициента а выше 0,15—0,2. В связи с тем что большинство судовых помещений ха­ рактеризуется именно такими начальными значениями средних коэффициентов звукопоглощения (см. табл. 6), вблизи источника шума эффективность облицовки мала и, как правило, не превы­ шает 2—3 дБ.

В случаях когда необходимо снизить уровни шума в непосред­ ственной близости от ограждающих поверхностей (х = 0,9-М), звукопоглощающие облицовки оказываются довольно эффектив­ ным средством. Так, увеличение среднего коэффициента звукопо­ глощения с 0,1 (такое значение характерно для вентиляторных на частоте 500 Гц) до 0,8 позволяет снизить уровни шума около переборки на 10—12 дБ. Известно также, что облицовка пере­ борки слоем звукопоглотителя приводит к повышению ее звуко­ изоляции на 5—12 дБ в диапазоне частот выше 1000 Гц [10]. Поэтому установка звукопоглощающих конструкций в вентилятор­

ных вполне оправдывает себя.

Комплексное применение звукоизолирующих и звукопоглощаю­ щих конструкций, а в ряде случаев и вибродемпфирующих мате­ риалов позволяет устранить проникновение шума из вентиляторных в соседние с ними жилые и служебные помещения.

188

§ 41. Рекомендации по рациональному размещению на судах оборудования систем вентиляции и кондиционирования воздуха

Рациональное с точки зрения акустики размещение оборудова­ ния вентиляционных систем способствует успешному решению проблемы борьбы с создаваемым ими шумом. Планировка взаим­ ного расположения систем и обслуживаемых ими жилых и слу­ жебных помещений с учетом требований акустики является одним из эффективных способов защиты от шума. Удачная акустическая планировка вентиляционной системы позволяет избежать чрезмер­ ных затрат сил и средств на мероприятия по звукоизоляции и звукопоглощению, а иногда и вообще исключить эти затраты.

Уже отмечалось, что вентиляционные агрегаты систем следует размещать группами в специальных помещениях — вентилятор­ ных. При этом нужно стремиться к тому, чтобы вентиляторные граничили с помещениями, шум в которых либо совсем не ограни­ чивается, либо требования по ограничению шума не слишком жесткие. Тогда, как правило, отпадает необходимость в какихлибо специальных мерах по обеспечению повышенной звукоизоля­ ции переборок вентиляторной, достаточно ограничиться перебор­ ками обычной конструкции.

Вентиляционные агрегаты следует устанавливать на амортиза­ торах и подсоединять к ним воздухопроводы с помощью эластич­ ных амортизирующих патрубков. Необходимо помнить, что звуко­ вая вибрация при работе вентиляционного оборудования может передаваться по корпусным конструкциям судна и служить причи­ ной возникновения шума в малошумных его помещениях, удален­ ных от вентиляторной на значительные расстояния.

При трассировке воздухопроводов вентиляционных систем сле­ дует избегать их прокладки через жилые и служебные помещения, стараясь использовать для этой цели коридоры и другие помеще­ ния с ненормируемыми уровнями шума. В местах крепления к су­ довым конструкциям воздухопроводы должны иметь упругие виб­ роизолирующие прокладки.

Выходы вентиляционных систем в атмосферу следует распола­ гать таким образом, чтобы проникающий через них шум не был направлен на жилые помещения, рулевые рубки и места отдыха. Необходимо помнить, что учет характеристики направленности служит действенным средством снижения уровня шума, распро­ страняющегося в данном направлении. Правильный выбор ориен­ тации вентиляционного отверстия зачастую позволяет без сущест­ венных затрат решить задачу снижения шума в заданном районе. При необходимости для изменения направленности шума, про­ никающего из вентиляционных отверстий, следует применять экра­ ны. Особенное внимание нужно уделять расположению воздухопри­ емных отверстий вентиляторов МКО, которые являются мощными источниками шума на открытых палубах судов.

Следует отметить, что рациональной с точки зрения акустики планировке вентиляционных систем еще не всегда уделяется дол­

189