ВИБРОЗАДЕРЖИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБШИВКИ КОРПУСА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
ANTIVIBRATION DEVICE FOR VEHICLE BODY LINING

Изобретение относится к области акустики и касается вопросов создания средств снижения вибраций и шума на судах, самолетах и других транспортных средствах.
Известно виброзадерживающее устройство для пластины корпуса транспортного средства, содержащее ребро жесткости и разделенные между собой вязкоупругим материалом пластинчатые элементы, один из которых жестко соединен с ребром жесткости, а другой закреплен на обшивке корпуса транспортного средства (см. авторское свидетельство на изобретение №1392282 от 03.01.1988 г., F16F 15/02), - прототип.
Однако устройство недостаточно эффективно в плане снижения вибраций в случае возникновения резонансных явлений в пластине корпуса транспортного средства, особенно в ячейках обшивки корпуса, ограниченных смежными ребрами жесткости обшивки. Наличие перекрестного набора ребер жесткости, подкрепляющих обшивку корпуса транспортного средства, например шпангоутов и стрингеров обшивки судна, приводит к возможности возникновения интенсивных колебаний ячеек обшивки между смежными ребрами жесткости. Наибольшие амплитуды вибраций ячеек обшивки возникают на собственных частотах этих ячеек при воздействии усилий со стороны близкорасположенного работающего оборудования судна или вращающегося в непосредственной близости от обшивки гребного винта.
Задачей предлагаемого изобретения является создание виброзадерживающего устройства для обшивки корпуса транспортного средства, позволяющего эффективно снижать вибрации обшивки корпуса транспортного средства, например судна, особенно в ячейках обшивки корпуса, ограниченных смежными ребрами жесткости обшивки, при воздействии усилий со стороны близкорасположенного работающего оборудования судна или вращающегося в непосредственной близости от обшивки гребного винта. Снижение уровней вибраций и вызванного ими шума в помещениях транспортного средства позволяет улучшить обитаемость и выполнить санитарные требования по шуму и вибрациям.
Для этого виброзадерживающее устройство для обшивки корпуса транспортного средства, содержащее ребро жесткости и разделенные между собой вязкоупругим материалом пластинчатые элементы, один из которых жестко соединен с ребром жесткости, а другой закреплен на обшивке корпуса транспортного средства, по изобретению выполнено таким, что ребро жесткости с пластинчатыми элементами расположено прикрепленным к обшивке между ребрами жесткости обшивки корпуса в пределах центральной трети расстояния между смежными ребрами жесткости обшивки, преимущественно параллельно наибольшим по высоте ребрам жесткости обшивки. Высота ребра жесткости составляет не менее высоты наименьшего из ребер жесткости обшивки корпуса, а его длина составляет не менее половины расстояния между смежными ребрами жесткости обшивки. Один из указанных пластинчатых элементов закреплен на свободном конце ребра жесткости и имеет толщину не более половины толщины указанного ребра, а разделенный вязкоупругим материалом другой пластинчатый элемент закреплен в месте стыка обшивки корпуса со смежным ребром жесткости обшивки и имеет толщину, не менее чем вдвое превышающую толщину первого из указанных пластинчатых элементов.
Выполнение виброзадерживающего устройства с ребром жесткости, вместе со связанными с ним пластинчатыми элементами, которое расположено прикрепленным к обшивке между ребрами жесткости обшивки корпуса в пределах центральной трети расстояния между смежными ребрами жесткости обшивки, позволяет совместить месторасположение устройства с участком обшивки, отличающимся наибольшими амплитудами вибраций, возникающих при воздействии внешних усилий. Возможность возникновения таких повышенных амплитуд вибраций зарегистрирована экспериментально в обшивке, подкрепленной ребрами жесткости на собственных частотах ячейки корпуса между ребрами. Амплитуды возрастают при наличии близкорасположенного к месту установки виброзадерживающего устройства виброактивного источника, например работающих механизмов судна или вращающегося в непосредственной близости от обшивки корпуса судна гребного винта.
Выбор размеров ребра жесткости, высота которого составляет не менее высоты наименьшего из ребер жесткости обшивки корпуса, а его длина составляет не менее половины расстояния между смежными ребрами жесткости обшивки, позволяет существенно повысить механическое сопротивление ячейки обшивки корпуса, а следовательно, уменьшить уровни ее вибраций при воздействии внешних сил.
Выполнение виброзадерживающего устройства с ребром жесткости вместе со связанными с ним пластинчатыми элементами, один из которых закреплен на свободном конце ребра жесткости и имеет толщину не более половины толщины указанного ребра, а разделенный вязкоупругим материалом другой пластинчатый элемент закреплен в месте стыка обшивки корпуса со смежным ребром жесткости обшивки и имеет толщину, не менее чем вдвое превышающую толщину первого из указанных пластинчатых элементов, позволяет эффективно преобразовывать энергию колебаний ребра жесткости вместе со связанными с ним пластинчатыми элементами в тепловую энергию благодаря наличию вязкоупругого материала между пластинчатыми элементами. Эффект преобразования повышается благодаря значительной (не менее чем вдвое) разнице толщин ребра жесткости и закрепленного на его конце пластинчатого элемента, а также аналогичной разнице толщин пластинчатых элементов. Разница толщин элементов приводит к несогласованности их колебаний, а следовательно, к увеличению деформаций вязкоупругого материала и увеличению поглощения колебательной энергии. Размещение ребра жесткости преимущественно параллельно наибольшим по высоте ребрам жесткости обшивки позволяет закрепить пластинчатый элемент в месте стыка обшивки корпуса со смежным ребром жесткости обшивки, имеющим более высокое механическое сопротивление, а следовательно, уменьшить амплитуду колебаний связанного с ним пластинчатого элемента, увеличив тем самым несогласованность колебаний пластинчатых элементов и поглощение колебательной энергии в вязкоупругом материале.
Сущность изобретения поясняется рисунками, показывающими вариант исполнения виброзадерживающего устройства для обшивки корпуса транспортного средства, где на фиг.1 приведено предлагаемое устройство, а на фиг.2 - вид устройства по стрелке А.
1
1
2
2
3
1
2
3
1
Виброзадерживающее устройство для обшивки 1 корпуса транспортного средства содержит ребро жесткости 2 и разделенные между собой вязкоупругим материалом 3 пластинчатые элементы 4 и 5. Один из этих элементов 4 жестко соединен с ребром жесткости 2, а другой элемент 5 закреплен на обшивке 1 корпуса транспортного средства. Ребро жесткости 2 с пластинчатыми элементами 4 и 5 расположено прикрепленным к обшивке 1 между ребрами жесткости 6 и 7 обшивки корпуса в пределах центральной трети расстояния L между указанными смежными ребрами жесткости обшивки, преимущественно параллельно наибольшим по высоте ребрам жесткости 6 и 7 обшивки. Высота ребра жесткости H составляет не менее высоты H наименьшего из ребер жесткости 9 обшивки корпуса, а его длина L составляет не менее половины расстояния L между смежными 8 и 9 ребрами жесткости обшивки. Один из указанных пластинчатых элементов 4 закреплен на свободном конце ребра жесткости 2 и имеет толщину t не более половины толщины t указанного ребра 2, а разделенный вязкоупругим материалом 3 другой пластинчатый элемент 5 закреплен в месте стыка обшивки 1 корпуса со смежным ребром жесткости 7 обшивки и имеет толщину t, не менее чем вдвое превышающую толщину t первого из указанных пластинчатых элементов 4.
Устройство работает следующим образом.
1
2
3
1
2
3
1
Предлагаемое устройство размещается на обшивке корпуса транспортного средства, вблизи месторасположения виброактивного источника, например работающих механизмов судна или вращающегося в непосредственной близости от обшивки корпуса судна гребного винта. При воздействии динамических усилий со стороны виброактивного источника в обшивке корпуса возникают колебания. Наиболее интенсивные колебания могут возникать в ячейках обшивки 1, ограниченных ребрами жесткости 6, 7 и 8, 9, подкрепляющими обшивку, особенно на собственных частотах изгибных колебаний ячейки. Ребро жесткости 2 устройства, установленное в центральной трети L/3 ячейки и имеющее длину L не менее половины расстояния L между подкрепляющими обшивку ребрами жесткости 8 и 9, существенно увеличивает механическое сопротивление ячейки, что приводит к заметному уменьшению амплитуд ее колебаний, в том числе на собственных частотах ячейки. Вместе с тем, колебания элементов устройства совместно с обшивкой корпуса сопровождаются интенсивным преобразованием колебательной энергии в тепловую благодаря наличию вязкоупругого материала 3 между пластинчатыми элементами 4 и 5. Наиболее интенсивные колебания возникают в пластинчатом элементе 4, связанном с концом ребра жесткости 2 и имеющем толщину t, составляющую не более половины толщины t указанного ребра 2. Значительно ниже уровни вибраций пластинчатого элемента 5, который закреплен в месте стыка обшивки 1 корпуса со смежным ребром жесткости 7 обшивки и имеет толщину t, не менее чем вдвое превышающую толщину t первого из указанных пластинчатых элементов 4. Значительная разница толщин пластинчатых элементов 4 и 5, а также крепление их соответственно к концу ребра жесткости 2 и к основанию ребра жесткости 7, имеющему наибольшее механическое сопротивление благодаря большой высоте, а следовательно, отличающемуся значительно по подвижности, т.е. по амплитудам колебаний, приводит к существенному различию амплитуд и фазовой несогласованности колебаний пластинчатых элементов. Это приводит к существенному увеличению деформаций вязкоупругого материала, находящегося между пластинчатыми элементами, и к увеличению поглощения в вязкоупругом материале колебательной энергии. В результате работы виброзадерживающего устройства уровни вибрации обшивки корпуса транспортного средства, особенно ячеек обшивки между подкрепляющими ее ребрами жесткости, значительно снижаются. Наибольшее снижение может быть достигнуто на собственных частотах этих ячеек при воздействии усилий со стороны близкорасположенного работающего оборудования судна или вращающегося в непосредственной близости от обшивки гребного винта. Оценки показали, что снижение наибольших уровней вибраций обшивки составит величину не менее 6 дБ.