УСТРОЙСТВО АКТИВНОГО ГАШЕНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ШУМА В СИСТЕМАХ ТРУБОПРОВОДОВ
DEVICE FOR ACTIVE SUPPRESSION OF HYDRODYNAMIC NOISE IN PIPELINE SYSTEMS

Изобретение относится к области виброакустической защиты, касается вопросов снижения и распространения гидродинамического шума в судовых и корабельных системах трубопроводов.
Известно устройство активного гашения звуковых волн (патент США, US 4044203 A. Устройство активного гашения звуковых волн, 1977 г.), где в качестве инструмента гашения шума, распространяющегося по трубопроводу, используются динамики, расположенные вдоль стенки трубопровода. Недостатком этого устройства является низкая эффективность снижения гидродинамического шума на частотах ниже 1000 Гц.
Также известно устройство глушения шума в трубопроводах (патент СССР, SU 1798581 A1. Устройство глушения шума в трубопроводах, 1993 г.), представляющее собой расширительную камеру с размещенным внутри контуром глушения, имеющим как минимум два упругих элемента, кинематически связанные с сердечниками электромеханических преобразователей. Глушение шума происходит за счет деформации камеры и работы электромеханических преобразователей. Недостатками этого устройства являются эффективное снижение шума только на резонансных частотах камеры и его большие габаритные размеры - диаметр камеры в 5-6 раз превосходит диаметр трубопровода.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по конструкции является устройство, выполненное в виде фланцев, жестко закрепленных на трубопроводе, между которыми установлены вибраторы, и предназначенное для снижения распространяющейся по структуре трубопровода вибрации (патент США, US 5348124 A. Устройство активного гашения вибрации, 1994 г.) - прототип.
Прототип изображен на фиг. 1. К трубопроводу 1 жестко присоединены упорные фланцы 2. Между упорными фланцами 2 под углом к оси трубопровода закреплены вибраторы 3. На трубопроводе 1 установлены акселерометры 4 вдоль и поперек оси трубопровода. Сигналы с акселерометров 4 подаются на контроллер 5. Контроллер 5 вырабатывает управляющие сигналы и подает их на вибраторы 3.
Вибраторы, расположенные под углом к оси трубопровода, позволяют гасить структурную вибрацию трех типов - продольную, поперечную и крутильную.
Недостатком прототипа является то, что он не предназначен для снижения шума, распространяющегося по рабочей среде, заполняющей гидравлическую систему.
Задачей предлагаемого изобретения является снижение гидродинамического шума, распространяющегося в трубопроводной системе судна или корабля.
Это достигается тем, что в составе устройства активного гашения гидродинамического шума в системах трубопроводов, представляющего собой участок трубопровода с двумя приваренными упорными фланцами, между которыми закреплены вибраторы, а контроллер вырабатывает на вибраторы управляющие сигналы с использованием информации с акселерометров, последний по предлагаемому изобретению состоит из вставки в вырезанный между фланцами участок трубы, имеющей свои фланцы и элемент, являющийся упругим и гофрированным, вибраторов, закрепленных параллельно оси трубопровода, и контроллера, который вырабатывает дополнительно управляющие сигналы с использованием сигналов с гидрофонов.
Разработанное устройство изображено на фиг. 2. Оно соединено с трубопроводом 1 с помощью присоединительных фланцев 6, включает упорные фланцы 2, упругий и гофрированный элемент 7, вибраторы 3, акселерометры 4, гидрофоны 8 и контроллер 5. Сигналы с акселерометров и гидрофонов подаются на контроллер. Контроллер вырабатывает управляющие сигналы и подает их на вибраторы.
Предлагаемое устройство отличается от прототипа тем, что между упорными фланцами располагается гофрированная упругая вставка, которая при продольной деформации с помощью вибраторов создает звуковое давление гидродинамического шума внутри трубопровода. Другое отличие состоит в том, что контроллер вырабатывает управляющие сигналы, используя сигналы как с акселерометров, так и с гидрофонов. Отличие заключается также в том, что вибраторы закреплены параллельно оси трубопровода. Такое расположение существенно повышает эффективность работы вибраторов по деформации вставки в продольном направлении за счет соосности вибраторов, вставки и трубопровода.
Характеристики упругого элемента зависят от диаметра трубопровода, типа и статического давления среды, заполняющей трубопровод. В качестве упругого элемента применяются серийно выпускаемые гофрированные гибкие вставки.
Предлагаемое устройство функционирует как система активного гашения гидродинамического шума благодаря возможности создания звукового давления гидродинамического шума в среде трубопровода путем управления электрическим напряжением, подаваемым на вибраторы на основе сигналов с акселерометров и гидрофонов.
Использование предлагаемого устройства в отличие от прототипа, не предназначенного для снижения гидродинамического шума, позволит эффективно (на 6-8 дБ) снижать уровень распространяющегося по трубопроводу гидродинамического шума в диапазоне частот 10-500 Гц.