Методика проектирования и перспективная конструкция средств снижения шумов судовых трубопроводов

Важной задачей при разработке гидравлических систем судовых силовых установок является снижение возникающего в них гидродинамического шума (ГДШ). Одним из способов подавления ГДШ является применение гасителей, которые представляют собой устройства, фильтрующие акустические колебания рабочей среды и рассеивающие их энергию. Однако существующие методы проектирования гасителей не учитывают процессы гидродинамического шумообразования на его элементах. Это приводит к значительному снижению эффективности работы гасителей в условиях роста расхода рабочей среды. Представлена методика расчета гасителя ГДШ, главное отличие которой от существующих заключается в моделировании вихревого течения в диффузоре центрального канала и расчете возникающего при этом ГДШ. Использование методики позволило определить закономерности формирования нестационарного течения в диффузоре. Показано, что максимум среднеквадратичного значения пульсаций рабочей жидкости расположен пристеночной области на входе в диффузор центрального канала. Рассчитана частотная зависимость пульсаций давления рабочей среды в диффузоре гасителя. Разработанная методика проектирования гасителя колебаний позволяет достичь среднего значения коэффициента вносимого затухания равного 10.6 в частотном диапазоне от 5 Гц до 1 кГц при скорости течения рабочей среды 30 м/с.

1. Bezyasychny V. V., Popkov V. I. Application of energy methods for localization of sources and determination of vibration-isolating efficiency of three-dimensional system // International congress on intensity techniques. CETIM. Senlis (France). 1990. P. 411—416.

2. Попков С. В., Безъязычный В. В., Попков В. И., Кузнецов Н. А. Распространение колебательных мощностей в инженерных конструкциях // XXIV сессия Российского акустического общества, Сессия Научного совета по акустике РАН. Шумы и вибрации. 2011. С. 164—170.

3. Ким Я. А., Будрин С. В., Селезский А. И. Влияние места установки в трубопроводах звукоизолирующих средств на их эффективность // Вопросы судостроения. 1981. Сер. СЭУ. Вып. 20. С. 71—76.

4. Никифоров А. С., Рылеева Т. В. Некоторые конструкции глушителей гидродинамического шума // Вопросы кораблестроения. 1978. Серия «Проектирование кораблей», вып. 15. С. 71—76.

5. Головин А. Н., Шорин В. П. Гасители колебаний для гидравлических систем. Самара: Изд-во СНЦ РАН, 2005. 168 с.

6. Шахматов Е. В., Прокофьев А. Б. Виброакустическая модель прямолинейного неоднородного трубопровода при его силовом возбуждении пульсациями рабочей жидкости // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2000. Т. 2, № 5. С. 135—140.

7. Иголкин А. А., Крючков А. Н., Макарьянц Г. М., Прокофьев А. Б., Прохоров С. П., Шахматов Е. В., Шорин В. П. Снижение колебаний и шума в пневмогидромеханических системах. Самара: Изд-во СНЦ РАН, 2005. 314 с.

8. Шорин В. П. Устранение колебаний в авиационных трубопроводах. М.: Машиностроение, 1980. 156 с.

9. Шорин В. П., Гимадиев А. Г., Шахматов Е. В. Проектирование гасителей колебаний для гидравличских цепей систем управления // Изв. АН СССР. А. Н. и др.

10. Шорин В. П., Гимадиев А. Г., Шахматов Е. В. Проектирование гасителей колебаний для демпфирования пульсаций давления в системах управления ГТД // Изв. вузов. Машиностроение. 1982. № 7. С. 65—68.

11. Шорин В. П. Проектирование гасителя колебаний типа акустического фильтра низких частот // Вибрационная прочность и надежность двигателей и систем летательных аппаратов. 1972. № 51. С. 161—169.

12. Головин А. Н., Брудков Л. И., Шорин В. П. К расчету собственных характеристик гасителей колебаний рабочей жидкости типа акустического фильтра низких частот // Вибрационная прочность и надежность двигателей и систем летательных аппаратов. 1980. № 7. С. 36—43.

13. Шорин В. П. Гасители колебаний давления с активным волновым сопротивлением // РТМ 1672-82. М.: НИИСУ. 1982. 21 с.

14. Головин А. Н. Трансформатор активных волновых сопротивлений // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. акад. С. П. Королева (национального исследовательского университета). Спец. вып. 2003. Ч. 2. С. 336—342.

15. Шорин В. П., Санчугов В. И. Расчет и проектирование ответвленного резонатора как гасителя колебаний рабочей среды в трубопроводных системах // Вибрационная прочность и надежность двигателей и систем летательных аппаратов. 1975. № 2. С. 256—261.

16. Шорин В. П., Санчугов В. И. Об оценке эффективности действия гасителей пульсаций жидкости, содержащие в своей структуре резонансные контуры // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1978. № 2. С. 132—139.

17. Берестовицкий Э. Г., Брайнин Б. П., Франтов А. А. Методика оценки эффективности глушителя гидродинамического шума на основе резонатора Гельмгольца // Системы управления и обработки информации: науч.-техн. сб. 2011. Вып. 22. СПб.: ОАО «Концерн «НПО «Аврора». С. 160—165.

18. Макарьянц Г. М., Прокофьев А. Б., Шахматов Е. В. Использование численного моделирования для расчета собственных характеристик гасителей колебаний давления в распределенных параметрах // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С. П. Королева (национального исследовательского университета). 2007. № 1. С. 148—155.

19. Белов Г. О., Головин А. Н., Крючков А. Н., Родионов Л. В., Шахматов Е. В. Исследование процессов возбуждения и подавления пульсаций рабочей среды и гидродинамического шума в трубопроводных системах // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13, № 4. С. 178—184.

20. Берестовицкий Э. Г., Гладилин Ю. А., Крючков А. Н., Федоров А. Е., Франтов А. А., Шахматов Е. В. Гасители пульсации давления как средство улучшения собственных виброакустических характеристик испытательных гидравлических стендов // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. акад. С. П. Королева (национального исследовательского университета). 2012. № 2. С. 149—154.

21. Igolkin A. A., Kruchkov A. N., Koh A. I., Safin A. I., Shakhmatov E. V. Pressure reducing valve noise reduc-tion // Proceedings of the Nineteen International Congress on Sound and Vibration (ICSV 19), Vilnius, Lithuania, July 08—12, 2012. P. 2458—2464.

22. Prokofiev A., Makariyants G., Shakhmatov E. Modeling of pipeline vibration under the pressure ripples in the working fluid // Proceedings of the 17th International Congress on Sound and Vibration (ICSV17), Cairo, Egypt, 18—22 July, 2010. P. 1142—1149.

23. Makaryants G., Shakhmatov E., Prokofiev A., Kruchkov A. The instability of the pipeline due to transporting fluid’s pressure ripples // Proceedings of the 28th International Congress of the Aeronautical Sciences (ICAS2012), Brisbane, Australia, 23—28 September, 2012. P. 2101—2108.

24. Макарьянц Г. М., Прокофьев А. Б., Шахматов Е. В. Влияние динамических характеристик присоединенных гидравлических цепей на вибрационные характеристики трубопроводов // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С. П. Королева (национального исследовательского университета). 2004. № 1. С. 96—101.

25. Макарьянц Г. М., Прокофьев А. Б., Шахматов Е. В. Моделирование виброакустических характеристик трубопровода с использованием метода конечных элементов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2002. Т. 4., № 2. С. 327—333.

26. Шахматов Е. В., Крючков А. Н., Прокофьев А. Б. Использование гасителей колебаний давления для снижения виброакустической нагруженности гидромеханических систем // Судостроение. 2011. № 3. С. 45—48.

27. Смольяков А. В. Шум турбулентных потоков. СПб.: Изд-во ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова, 2005. 312 с.

28. Смольяков А. В. Интенсивность акустического излучения турбулентного пограничного слоя на пластине // Акустический журнал. 1973. Т. 19, № 2. С. 251—256.

29. Смольяков А. В. Спектр квадрупольного излучения плоского турбулентного пограничного слоя // Акустический журнал. 1973. Т. 19, № 3. С. 420—425.