СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАССАЖИРСКОГО САЛОНА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
DETERMINATION OF ACOUSTIC CHARACTERISTICS OF CAR CABIN

Изобретение относится к области акустики транспортных средств (ТС), более конкретно  к способам определения акустических характеристик салонов ТС, например вахтовых автобусов, легковых и коммерческих автомобилей, и может быть использовано для оценки звукоизолирующих свойств пола салона с целью минимизации затрат на акустическую доводку ТС до нормативных значений по уровню шума внутри салона.
Известны аналоги предлагаемого изобретения, например метод измерения звукоизоляции перегородок (панелей), описанный в источнике: Контроль шума в промышленности: Предупреждение, снижение и контроль промышленного шума в Англии: Пер. с англ. / Под ред. Дж.Д.Вебба. - Л.: Судостроение, 1981, стр.52 и рис.5.2. Лабораторная установка для измерения звукоизоляции перегородки представляет собой две камеры - высокого и низкого уровня, в первой из которых установлены источники шума (громкоговорители), а в другой - измерительные микрофоны. В проеме между камерами герметично устанавливается испытываемая перегородка. На громкоговорители подают широкополосный электрический сигнал, например, в полосе 50-10000 Гц, и они начинают излучать широкополосный шум, который, частично пройдя через перегородку, попадает в камеру низкого уровня и регистрируется измерительными микрофонами. В камере высокого уровня шум также регистрируется микрофоном, расположенным перед перегородкой. Величину звукоизоляции R определяют по формуле:
1
2
R=L-L+10l g (S/A), дБ,
1
где L - уровень шума в камере высокого уровня, дБ;
2
L - уровень шума в камере низкого уровня, дБ;
2
S - площадь перегородки, м;
2
А - суммарное поглощение в камере высокого уровня, м.
Приведенная конструкция и метод измерения звукоизоляции используются, как правило, в организациях, занимающихся проектированием строительных конструкций и материалов.
К недостаткам метода можно отнести:
- высокую стоимость камер, поскольку объем камер составляет 100-150 м, они выполняются из бетона толщиной не менее 0,5 м, причем камеры устанавливаются на отдельном фундаменте, механически развязанном с фундаментом помещения, в котором находятся камеры;
- задаваемый громкоговорителями шум не соответствует шуму источников ТС (редукторы ведущих мостов, система выпуска, раздаточная коробка и т.д.), а камеры низкого уровня не воспроизводит геометрические, жесткостные и звукопоглощающие характеристики салона ТС, в связи с чем получаемые результаты измерений звукоизоляции, например пола салона ТС, не представляют особой ценности без проведения сложных дополнительных расчетов для оценки уровня шума внутри салона и его соответствия нормативным значениям.
В качестве прототипа, как наиболее близкого по своей сути, выбран метод измерения внутреннего шума, изложенный в ГОСТ Р 51616-2000: Автомобильные транспортные средства. Шум внутренний. Допустимые уровни и методы испытаний. - М.: Издательство стандартов, 2000, стр.4-5, п.5.4 и 5.5, заключающийся в том, что шум внутри салона ТС измеряют над каждым рядом сидений, при движении ТС в режиме разгона на высшей передаче по горизонтальному участку асфальтированной дороги. При этом скорость движения ТС изменяется от определенной начальной до определенной конечной скорости, соответствующей 45 и 90% режима максимальной мощности двигателя. За результат измерения принимают максимальный уровень шума, реализовавшийся при испытаниях, который сравнивают с нормативным значением. Недостатком метода-прототипа является то, что с его помощью получают фактические значения уровня шума в салоне при дорожных испытаниях ТС, по которым невозможно определить причину, например, превышения измеренного уровня над нормативным значением, что вносит неопределенность в процесс акустической доводки ТС по внутреннему шуму (снижение шума), увеличивает сроки доводки и ее стоимость. Необходимо отметить, что основные источники шума, например вахтового автобуса, находятся под полом пассажирского салона. К ним относятся редукторы ведущих мостов, система выпуска отработавших газов, раздаточная коробка, шины и др. Шум внутри салона ТС при его движении формируется указанными источниками, а его уровень зависит, в основном, от звукоизолирующих свойств пола салона. В связи с этим предпочтительным вариантом при оценке акустических характеристик разрабатываемого образца салона, например вахтового автобуса, было бы сравнение звукоизолирующих свойств его конструктивных элементов с аналогичными свойствами конструкции салона, удовлетворяющего нормативным требованиям по внутреннему шуму, причем данные по звукоизолирующим свойствам предпочтительно было бы получать в лабораторных условиях. Такой путь акустической доводки салона характеризуется высокой оперативностью и результативностью работ и не связан с проведением дорогостоящих дорожных испытаний.
Задачей, решаемой изобретением, является создание такого способа определения акустических характеристик салона транспортного средства, который бы позволял оперативно получать данные по звукоизолирующим свойствам его конструктивных элементов, в частности пола, для дальнейшей акустической доводки внутреннего шума до нормативных значений и минимизировать затраты.
Достигается это тем, что в известном способе определения акустических характеристик салона транспортного средства, заключающемся в проведении дорожных испытаний с измерением уровня шума внутри салона в заданных точках при движении транспортного средства в режиме разгона на высшей передаче по мерному участку в заданном диапазоне частоты вращения коленчатого вала двигателя транспортного средства с последующим сравнением измеренного максимального значения уровня шума с нормативным значением, согласно изобретению:
- выбирают ТС с пассажирским салоном, удовлетворяющим нормативному значению шума по результатам дорожных испытаний;
- проводят дополнительное испытание выбранного ТС при его движении в режиме разгона на высшей передаче по мерному участку в заданном диапазоне частоты вращения коленчатого вала двигателя с записью на запоминающее устройство шума характерных источников, расположенных на шасси ТС напротив внешней стороны пола пассажирского салона;
- устанавливают выбранное ТС на площадке без запуска двигателя и размещают на поверхности площадки акустические системы, расположенные под каждым из характерных источников шума шасси ТС;
- одновременно на каждую из акустических систем с запоминающего устройства подают электрический сигнал, записанный при дополнительном испытании выбранного ТС, соответствующий сигналу источника шума шасси, под которым размещена данная акустическая система;
- уровень излучаемого шума вблизи внешней стороны пола пассажирского салона напротив каждой из акустических систем устанавливают равным уровню шума соответствующего источника шума шасси ТС при его дополнительном испытании;
- измеряют уровень шума внутри пассажирского салона выбранного транспортного средства в заданных точках и получают его спектральные характеристики;
- проводят аналогичные испытания по облучению шумом, записанным при дополнительном испытании выбранного ТС, внешней поверхности пола опытного пассажирского салона ТС с измерением уровня шума внутри него в точках, аналогичных точкам измерений выбранного ТС с получением спектральных характеристик;
- сравнивают уровни и спектральные характеристики обоих салонов и по их разности судят о достаточности либо недостаточности звукоизолирующих свойств пола опытного образца пассажирского салона.
Суть изобретения поясняется на фиг.1, на которой представлена схема испытаний посредством заявляемого способа (в качестве ТС на фиг.1 представлен для наглядности вахтовый автобус). ТС содержит пассажирский салон 1 с размещенными внутри него сиденьями 2, крепящимися к полу 3. ТС установлено на площадке 4. Для простоты на фиг.1 приведено ТС с колесной формулой 4×2 (ведущим является задний мост). Рассмотрим случай, когда источниками шума шасси являются система выпуска отработавших газов, истекающих из глушителя 5, редуктор ведущего моста 6 и грунтозацепы шин 7. При движении ТС по мерному участку шум, формируемый этими источниками, проникает внутрь салона 1 через пол 3 и создает внутри него звуковое поле.
Реализация заявляемого способа осуществляется следующим образом. Пусть имеется ТС, уровень шума внутри салона которого по результатам дорожных испытаний, заключающихся в измерении шума внутри салона в заданных точках при движении ТС в режиме разгона на высшей передаче по мерному участку в заданном диапазоне частоты вращения коленчатого вала двигателя с последующим сравнением измеренного максимального уровня с нормативным, соответствует нормативному значению. Назовем это ТС выбранным ТС. Измерения шума внутри салона при дорожных испытаниях проводят над сиденьями в районе расположения уха пассажира (точки M1 и М2, см. фиг.1).
После этого проводят дополнительное дорожное испытание выбранного ТС при его движении в режиме разгона на высшей передаче по мерному участку в заданном диапазоне частоты вращения коленчатого вала двигателя с записью на запоминающее устройство шума характерных источников, расположенных на шасси ТС напротив внешней стороны пола пассажирского салона. На фиг.1 шум внешних источников записывают в точке М3 (шум редуктора ведущего моста 6 и шум грунтозацепов шин 7) и в точке М4 (шум системы выпуска отработавших газов, истекающих из глушителя 5). Запись шума осуществляют на ПЭВМ либо измерительный магнитофон с возможностью его дальнейшего многократного воспроизведения.
Затем выбранное ТС устанавливают на площадке 4 без запуска двигателя и размещают на поверхности площадки 4 акустические системы 8, расположенные под каждым из характерных источников шума ТС. На фиг.1 одна из акустических систем 8 расположена под редуктором ведущего моста 6 и грунтозацепами шин 7, другая система 8 расположена под системой выпуска газов истекающих из глушителя 5. Под акустической системой здесь понимается высококачественный широкополосный источник звука, оформленный в корпусе.
После этого на каждую из акустических систем 8 с запоминающего устройства (на фиг.1 не показано) подают электрический сигнал, записанный при дополнительном испытании выбранного ТС, соответствующий сигналу источника шума шасси, под которым размещена данная акустическая система, т.е. на систему 8 (см. фиг.1), размещенную под глушителем 5 подают сигнал, записанный в точке М4, а на систему 8, размещенную под редуктором ведущего моста 6 и грунтозацепами шин 7 сигнал, записанный в точке М3 при дополнительных дорожных испытаниях выбранного ТС. При этом уровень излучаемого шума вблизи внешней стороны пола 3 пассажирского салона (в точках М3 и М4) напротив каждой из акустических систем 8 устанавливают (с помощью регулировки усилителя воспроизводящего устройства) равным уровню шума соответствующего источника шума шасси ТС при его дополнительном испытании. Таким образом, посредством облучения шумом с помощью акустических систем 8 моделируют акустическое воздействие источников шума шасси на внешнюю поверхность пола выбранного ТС.
Затем измеряют уровень шума внутри пассажирского салона выбранного транспортного средства в заданных точках (точках M1 и М2) при облучении шумом пола салона посредством акустических систем 8 и получают спектральные характеристики измеренного шума, например 1/3-октавные или узкополосные спектры.
После этого проводят аналогичные испытания по облучению шумом, записанным при дополнительном испытании выбранного ТС, внешней поверхности пола опытного (например, вновь спроектированного) пассажирского салона ТС с измерением уровня шума внутри него в точках, аналогичных точкам измерений внутреннего шума выбранного ТС (точки M1 и М2) с получением аналогичных спектральных характеристик. При этих испытаниях опытного салона ТС настройки задающей звук аппаратуры (усилителя) должны быть идентичны настройкам при испытаниях выбранного ТС. Кроме этого, шасси выбранного ТС и опытного ТС должны относиться к одному типу.
Затем сравнивают уровни и спектральные характеристики обоих салонов, полученные при их облучении шумом посредством акустических систем, и по их разности судят о достаточности либо недостаточности звукоизолирующих свойств пола опытного образца пассажирского салона. Последовательность действий способа завершена.
Следует отметить, что заявляемый способ применим и для оценки звукоизолирующих свойств кабин ТС. В этом случае акустические системы необходимо размещать под полом кабины, а характеристики излучаемого системами шума должны соответствовать характеристикам источников шума, расположенным под полом кабины.
Достоинством заявляемого способа является оперативность и результативность получаемых измерений, по которым можно судить об акустических характеристиках, примененных в конструкции салона материалов. Кроме этого, применение способа существенно снижает стоимость акустической доводки ТС, поскольку испытания проводятся в лабораторных условиях. Заявляемый способ апробирован заявителем на одном из разработанных сторонним производителем пассажирском салоне вахтового автобуса. Проведенные испытания и сравнение с выбранным салоном ТС показали низкие звукоизолирующие свойства конструкции опытного салона, что создавало внутри него повышенные относительно нормативного значения уровни шума.
По мнению заявителя, предложенный способ, обладающий новизной, существенными отличительными признаками, промышленной применимостью и положительным техническим результатом, может быть защищен патентом на изобретение.