ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ШУМОЗАГЛУШАЮЩИЙ МОДУЛЬ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
AUTOMOTIVE INTEGRAL NOISE KILLING MODULE

Изобретение относится к области машиностроения и представляет собой техническое устройство, предназначенное для снижения шума, генерируемого шумоактивными узлами, агрегатами и системами, располагаемыми (скомпонованными) в полости подкапотного пространства моторного отсека автотранспортного средства (АТС), преимущественно легкового автомобиля, для которого актуальны проблемы уменьшения шумовых излучений.
В представленном ниже описании реализации заявляемого технического решения, оно относится к подавлению (снижению) уровня той части звуковой (акустической) энергии, которая квалифицируется как шумовая, вызывающая вредное воздействие на здоровье и самочувствие человека, включая неблагоприятное воздействие на безопасность эксплуатации им технических объектов (АТС).
Как известно, в АТС, оборудованном силовым агрегатом, включающим двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и трансмиссионные элементы типа сцепления и/или коробки передач, расположенных в полости подкапотного пространства моторного отсека, ограниченном кузовными панелями, вибрирующие стенки его деталей, таких как блок и головка цилиндров, масляный картер, клапанная крышка головки блока, кожух ограждения привода газораспределительного механизма и вспомогательных агрегатов, как и других вибрирующих тонкостенных структур, образующих внешние стенки ДВС и/или других корпусных деталей силового агрегата, (картер сцепления, картер коробки передач), а также виброшумоактивные тонкостенные корпусные детали системы газообмена ДВС (систем впуска и выпуска) типа стенок приемных труб и корпусов выпускного коллектора в сборе с нейтрализатором в виде интегрального модуля - катколлектора системы выпуска отработавших газов, и впускного коллектора ДВС, сосредоточенные в полости подкапотного пространства моторного отсека, являются типичными интенсивными источниками вибрационного структурного шума, как правило - основного (доминирующего) источника внешнего и внутреннего шума АТС. В полости подкапотного пространства моторного отсека сосредоточены также генерирующие источники интенсивных аэродинамических шумов, такие как свободный (открытый) срез воздухозаборного патрубка воздухоочистителя системы впуска ДВС (шум впуска), крыльчатка вентилятора системы охлаждения ДВС и крыльчатка генератора (вентиляторные шумы), которые, в свою очередь, вносят ощутимый вклад в формирование диффузного звукового поля в ограниченной (замкнутой) полости подкапотного пространства моторного отсека АТС. Распределенная в моторном отсеке шумовая энергия излучается впоследствии из него в открытое пространство окружающей среды преимущественно через открытые вентиляционные проемы нижней части моторного отсека (нижний выходной вентиляционный проем) и зону передка кузова (передний входной вентиляционный проем), ограниченную рамкой, решеткой и облицовкой радиатора системы охлаждения ДВС. Звуковые волны, при этом, многократно отражаясь как от поверхностей стенок, формирующих полость подкапотного пространства моторного отсека - панелей щитка передка кузова, рамки, решетки, облицовки и кожуха вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС, панелей брызговиков колес кузова (колесных арок кузова), капота кузова, нижнего экрана моторного отсека кузова (брызговика ДВС), так и непосредственно от внешних поверхностей стенок корпусов деталей агрегатов и систем АТС, расположенных в частично замкнутой полости подкапотного пространства моторного отсека, излучаются через указанные вентиляционные проемы в окружающую среду. Некоторая (существенно меньшая) часть шумовой энергии из частично замкнутой полости подкапотного пространства моторного отсека передается (проникает) через волноводные (воздушные и твердые) структуры панелей щитка передка и панелей переднего пола кузова в замкнутое обитаемое водителем и пассажирами пространство пассажирского помещения (кабину водителя) АТС. Это обусловлено ограниченной звукоизолирующей способностью ограждающих моторный отсек стенок кабины водителя и/или пассажирского помещения (панелей кузова в сборе с пакетом шумоизоляции и деталями интерьера) и наличия в такого типа слоистых структурах многочисленных негерметичных воздушных коммуникационных путей передачи шумового излучения. Определенная часть шумовой энергии в частично замкнутой полости подкапотного пространства моторного отсека может поглощаться дополнительно смонтированными в моторном отсеке различного типа шумопоглощающими облицовками (пористыми звукопоглощающими панелями), установленными, например, на внутренней поверхности капота и/или щитка передка кузова и/или нижнего экрана моторного отсека (брызговика ДВС), если такого типа шумопоглощающими облицовками конкретная модель АТС оборудована, как это, в частности, представлено на фиг.1.
Отражаемые от жестких (в вариантах конструктивных исполнений АТС без смонтированных пористых шумопоглощающих облицовок) поверхностей стенок, формирующих полость подкапотного пространства моторного отсека - панелей щитка передка кузова, рамки и кожуха вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС, панелей брызговиков колес кузова (колесных арок кузова), капота кузова, нижнего экрана моторного отсека кузова (брызговика ДВС) и других жестких (плотных, непористых) поверхностей стенок корпусов элементов (агрегатов, систем) АТС, расположенных в частично замкнутой полости подкапотного пространства моторного отсека, звуковые волны практически не поглощаются (поглощаются несущественно) ввиду их слабой звукопоглощающей способности или ввиду того, что общая площадь поверхности примененных шумопоглощающих облицовок (панелей, обивок), смонтированных на отдельных элементах моторного отсека является незначительной. В то же время имеющаяся площадь открытых вентиляционных проемов моторного отсека (переднего входного и нижнего выходного) является существенной, что, в конечном итоге, позволяет этим звуковым волнам свободно излучаться наружу в открытое пространство окружающей среды через указанные вентиляционные проемы моторного отсека. Именно поэтому, на такого типа жестких звукоотражающих поверхностях панелей моторного отсека АТС в большинстве случаев устанавливают шумопоглощающие облицовки (панели, прокладки, обивки), которые позволяют в той или иной степени поглощать шумовую энергию (преобразовывать ее в тепловую энергию с последующим рассеиванием). Это происходит, в первую очередь, за счет расширения активной (воспринимающей падающие звуковые волны) пористой поверхности звукопоглощения, находящейся в указанной частично замкнутой полости подкапотного пространства моторного отсека. На фиг.1 показана принципиальная типичная схема расположения такого типа шумопоглощающих облицовок в полости подкапотного пространства моторного отсека, согласно известным техническим решениям (см. поз.37).
Известно применение разнообразных пористых поглотителей звуковой энергии, выполненных преимущественно в виде монолитных или составных плосколистовых шумопоглощающих облицовок (панелей, обивок, прокладок), монтируемых в моторном отсеке (на щитке передка, капоте, нижнем экране и верхнем декоративном кожухе ДВС, кожухе привода газораспределительного механизма ДВС, на стенках различных корпусных элементов шумоактивных и нешумоактивных узлов и др.), - см. следующие патентные источники:
- заявка на патент Японии №2010052660, опубликована 11.03.2010;
- заявка на патент Японии №2007302135, опубликована 22.11.2007;
- патент Франции №2839909, опубликован 27.06.2003;
- патент на полезную модель РФ №52809, опубликован 24.04.2006;
- патент на полезную модель РФ №5970, опубликован 16.02.1998;
- патент на полезную модель РФ №72453, опубликован 20.04.2008;
- патент на полезную модель РФ №78759, опубликован 10.12.2008;
- патент РФ №2413855, опубликован 10.03.2010;
- патент на полезную модель РФ №6375, опубликован 16.04.1998;
- патент РФ №2351785, опубликован 27.04.2009;
- патент РФ №2149114, опубликован 20.05.2000;
- патент Германии №29819817, опубликован 12.05.1999;
- патент на полезную модель РФ №7391, опубликован 16.08.1998;
- Европейский патент №1029742, опубликован 23.08.2000;
- патент Франции №2927590, опубликован 21.08.2009;
- заявка на международный патент №2004090307, опубликована 21.10.2004;
- заявка на патент Германии №10121683, опубликована 07.11.2002;
- патент Германии №3322061, опубликован 29.01.1987.
Известны также разнообразные конструкции экранных элементов, перекрывающих (заширмляющих) нижний выходной вентиляционный проем, с эффектом увеличения звукоизоляции моторного отсека из следующих патентных источников:
- патент Германии №19534972, опубликован 20.03.1997;
- патент Великобритании №2300607, опубликован 13.11.1996;
- патент Германии №3346421, опубликован 11.07.1985;
- патент Германии №19961169, опубликован 21.06.2001;
- патент Германии №3242604, опубликован 24.05.1984;
- патент Япония №60124578, опубликован 03.07.1985;
- патент на полезную модель РФ №36800, опубликован 27.03.2004;
- патент на полезную модель РФ №67055, опубликован 10.10.2007;
- патент РФ №2140371, опубликован 27.10.1999.
В ряде случаев такого типа экранные элементы конструктивно агрегатированы в единый многофункциональный модуль, совмещенный с другими штатными функциональными или декоративными деталями (связями) агрегатов или систем АТС. При этом, смонтированные на поверхностях их стенок шумопоглощающие элементы типа пористых шумопоглощающих облицовок (панелей, обивок, прокладок) характеризуются соизмеримыми своими габаритными соотношениями по длине и ширине при незначительной (существенно более низкой) толщине (т.е. являются листовыми). Это позволяет в незначительной степени ослабить возможность образования резонирующих стоячих звуковых волн, формирующихся на низших собственных акустических модах воздушной полости подкапотного пространства моторного отсека. Однако они могут существенно усиливаться по амплитудам звуковых колебаний в результате динамического возбуждения собственных частот колебаний упругой массы воздушного объема частично замкнутой полости подкапотного пространства моторного отсека заданных геометрических размеров, ограниченной по высоте Н, ширине В и длине L, заключенной, в частности, между поверхностями ограждающих стенок капота, панели щитка передка кузова, брызговиков колес (колесных арок кузова), нижнего экрана моторного отсека (брызговика ДВС), деталей модуля системы охлаждения ДВС. В результате, может усилиться резонансное шумовое излучение, производимое как из входного переднего, так и выходного нижнего вентиляционных проемов частично замкнутой полости подкапотного пространства моторного отсека в открытое пространство окружающей среды и в пассажирское помещение (кабину водителя) АТС. Как правило, оно преимущественно представлено в виде выраженного резонансного звукового излучения низко- и среднечастотного диапазона, когда полудлины звуковых волн (λ/2) соизмеримы и/или кратны габаритным размерам (L, В, Н) указанной частично замкнутой полости подкапотного пространства моторного отсека.
Для ослабления передачи шумовой энергии в открытое пространство окружающей среды из частично замкнутой полости подкапотного пространства моторного отсека АТС через его открытые вентиляционные проемы, используются разнообразные комбинированные конструктивные элементы шумозаглушения. Они представлены, в частности, дополнительно монтируемыми экранными элементами, изготовленными из плотных звукоотражающих материалов (металлических, полимерных), в той или иной степени заширмляющие (перекрывающие) открытые вентиляционные проемы моторного отсека, как излучатели акустической энергии, уменьшая, тем самым, площадь излучателей и увеличивая звукоизолирующий эффект моторного отсека. Полное заширмление открытых шумоизлучающих вентиляционных проемов моторного отсека превращает последний в закрытого типа акустическую капсулу. Для увеличения звукоизоляции ограждающих стенок, формирующих полость моторного отсека, их структуры могут выполняться многослойными, с включением вязкоэластичных виброшумодемпфирующих и пористых (волокнистых, вспененных открытоячеистых) звукопоглощающих слоев.
Также в качестве комбинированных конструктивных элементов шумозаглушения моторного отсека АТС широко используются поглотители звуковой энергии резонаторного типа (акустические резонаторы, объемные расширительные камеры), наделенные выраженным избирательным по частотному составу или широкополосными свойствами звукопоглощения.
Известны также устройства рациональной компоновки (рационального пространственного размещения) звукоизлучающих (звукопередающих) вентиляционных проемов, выполненных в ограждающих стенках частично замкнутой полости моторного отсека, а также за счет рационального пространственного размещения в частично замкнутой полости моторного отсека выраженных (доминирующих) источников ее возбуждения и излучения. Как правило, в этом случае подразумеваются малогабаритные (точечные) излучатели звука, характерные размеры которых существенно меньше длин излучаемых ими звуковых волн, типа открытого звукоизлучающего среза воздухозаборного патрубка воздухоочистителя системы впуска ДВС, корпуса каталитического коллектора системы выпуска отработавших газов ДВС, приводного шкива вспомогательных агрегатов, смонтированного на носке коленчатого вала ДВС и т.п. Такого типа рационализированные компоновочные решения позволяют, в определенной степени, уменьшать излучение шумовой энергии из подкапотного пространства моторного отсека, в особенности резонансного звукового излучения, вызываемого возбуждением низших собственных акустических мод воздушной полости моторного отсека АТС. Указанные технические приемы уменьшения передачи шумовой энергии из частично замкнутой полости моторного отсека в открытое пространство окружающей среды используются обычно в виде нескольких приведенных комбинаций, конструктивных элементов шумозаглушения, базирующихся на увеличении эффектов звукоизоляции и звукопоглощения, которые более подробно будут рассмотрены и проанализированы ниже.
Под используемым термином ״конструктивные элементы шумозаглушения״ подразумеваются пористые звукопоглощающие элементы панельного и объемного (кулисного) типов, тонкостенные звукопоглощающие элементы мембранного типа, шумоизолирующие кожухи, шумоизолирующие (акустические) капсулы, плотные (непористые) звукоотражающие экранные элементы, объемные пустотелые камерные (полостные) реактивные глушители шума резонаторного типа (одногорловые акустические резонаторы с присоединительным входным волноводным трубчатым каналом - четвертьволновые акустические резонаторы, двухгорловые акустические резонаторы - полуволновые акустические резонаторы, резонаторы Гельмгольца объемные расширительные камеры с присоединительными входным и выходным волноводными трубчатыми каналами), глушители шума комбинированного типа - акустические резонаторы и/или объемные резонансные расширительные камеры дополнительно частично или полностью заполненные пористым звукопоглощающим веществом и/или содержащие локальный диссипативный рассеиватель звуковой энергии типа пористых волокнистых или из вспененного открытоячеистого вещества заглушек (пробок), дросселирующих шайб, диффузорно-конфузорных элементов и т.п.
Под используемым термином «акустические резонаторы» подразумевается частотно-настроенные шумозаглушающие устройства (резонаторы Гельмгольца, четвертьволновые и полуволновые акустические резонаторы), основное функциональное назначение которых рассеивать (демпфировать) резонансное излучение звука в рассматриваемой волноводной газодинамической системе, к которой они подключены.
Большинство известных технических решений, посвященных конструктивным усовершенствованиям акустических (шумозаглушающих) качеств моторных отсеков АТС, направлено на увеличение их звукоизолирующих характеристик путем частичного или полного экранирования (капсулирования, частичного заширмления) открытых зон. В частности, оно осуществляется путем перекрытия вентиляционных проемов и отверстий, вплоть до применения по сути герметичных (закрытого типа) акустических капсул, полностью охватывающих источник излучения в целом. Отмечается также дополнительное применение различных локальных шумопоглощающих устройств, преимущественно, в виде ограниченных габаритов шумопоглощающих панелей, обивок или прокладок, закрепленных на ограждающих моторный отсек панелях кузова, ограничивающих (формирующих) полость подкапотного пространства моторного отсека. Такого типа усовершенствованные с точки зрения акустики конструкции моторных отсеков АТС, выполненные в виде частичных или полных акустических капсул и/или содержащих локальные звукоизолирующие кожухи, обеспечивают определенный звукоизолирующий эффект, как правило, достаточно существенный, преимущественно в высокочастотном звуковом диапазонах. В области же низких и средних звуковых частот (до 500 Гц) ими не обеспечивается приемлемое заглушение акустической энергии. В ряде случаев,отмечается не ослабление, а даже резонансное повышение уровней звукового давления, регистрируемое на отдельных низкочастотных спектральных составляющих, что заметно ухудшает звукоизолирующие качества акустических капсул в целом. Более подробно об этом - см., например, следующие информационные источники:
[1] Старобинский Р.Н., Фесина М.И. Исследование акустических характеристик системы «система впуска ДВС - моторный отсек легкового автомобиля», в книге «Снижение шума поршневых двигателей внутреннего сгорания», сборник научных трудов Московского автомобильно-дорожного института МАДИ, 1984, М., с.118-128;
[2] R.Starobinsky, М.Fessina Radiation of low frequency noise from engine of car. Proceedings. Internal Congress on recent developments in air and structure - borne Sound and Vibration. March 6-8, 1990, Auburn University, USA, Edited by Malkolm J. Crocker, vol.1, p.87-90, Mechanical Engineering Department, Auburn University, AL, USA;
[3] R.Starobinsky, M.Fessina External Noise car Decreasing of Smal Car. Proceedings. Inter-Noise-93, Leuven-Belgium, August 24-26, 1993, p.1521-1524;
[4] M.Fessina, R.Starobinsky Decreasing of car intake noise, radiated though the engine compartment. Proceedings. Euro-Noise-95, Lyon (France), 21-23 March, 1995, vol.3, p.735-740;
[5] Стержанов В.П., Трошенков И.В., Муртаков Г.Н., Фесина М.И. Исследование причин высоких уровней шума в моторном отсеке автомобилей ВАЗ, в книге «Динамика транспортных средств» ВЗМИ, сборник научных трудов, 1982, M., с.186-193.
Известные конструктивные разработки, относящиеся к повышению звукоизоляционных свойств моторных отсеков, предусматривают решение задачи снижения общих уровней внешнего и внутреннего шума АТС, регламентируемых отечественными стандартами (ГОСТ Р) и международными требованиями (правилами ЕЭК ООН, Директивами стран ЕЭС), достигаемого путем подавления преимущественно средне- и высокочастотного звукового излучения, в основном формирующего значения нормирующих параметров общих уровней шума в дБА. При этом используется наиболее распространенный путь практического решения этой задачи, направленный на повышение звукоизолирующих качеств моторного отсека путем сокращения площади открытых вентиляционных проемов и отверстий, сообщающих его полость с открытым пространством окружающей среды при сопутствующем увеличении звукопоглощающих свойств штатных элементов конструкции моторного отсека. Второй путь решения указанной технической задачи, предусматривает, как правило, применение дополнительных пористых шумопоглощающих облицовок (обивок, панелей, прокладок), устанавливаемых, как это показано на фиг.1, на отдельных штатных ограждающих элементах моторного отсека - панелях щитка передка кузова, рамке, облицовке и кожухе вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС, панелях брызговиков колес кузова (колесных арок кузова), капоте кузова, нижнем экране моторного отсека кузова (брызговике ДВС). При этом экранирование (частичное заширмление) открытых вентиляционных проемов и отверстий моторного отсека является малоэффективным в низкочастотном диапазоне звукового излучения вследствие высокой проникающей способности низкочастотного звука, в котором указанные ограждающие панели кузова являются, по сути, звукопрозрачными. Также имеют место выраженные резонансные полуволновые усиления звука на частотах половин длин волн, при которых они совпадают или кратны габаритным размерам частично замкнутой полости подкапотного пространства моторного отсека. Имеют место также условия неблагоприятных интерференционных взаимодействий (усилений) энергии низкочастотных звуковых волн и явления дифракции звука в зонах периферийных кромок вентиляционных проемов (каналов, отверстий) моторного отсека АТС. Необходимо также разрешать проблемы противоречивости требований повышения герметизации полости подкапотного пространства моторного отсека в отношении улучшения акустики (повышения звукоизоляции) и обеспечения эффективной его вентиляции с достаточной степенью теплосъема с термонагруженных стенок корпуса силового агрегата АТС путем направленного вентиляционного обдува его теплонапряженных поверхностей. Улучшение акустических (шумозаглушающих) качеств АТС, связанное с частичным экранированием (заширмлением) открытых вентиляционных проемов моторного отсека, получившее название частичного капсулирования силового агрегата, может обладать и другими отрицательными качествами - ухудшением весовых и экономических (стоимостных) показателей, усложнением процесса технического обслуживания АТС.
Преимущественно низкочастотный характер шума, излучаемого АТС в открытое пространство окружающей среды, а также выраженная аномальная направленность низкочастотного излучения (см. информационные источники [1, 2, 3, 4, 5]), сообщаемая конструкцией моторного отсека, и отсутствие приемлемого звукоизолирующего эффекта моторного отсека в области низких частот обуславливают актуальность решения технической проблемы его рационального конструктивного совершенствования, которую реализует заявляемое техническое устройство.
B
L
H
0
Для низкочастотного длинноволнового звукового диапазона влияние таких конструктивных факторов и физических особенностей формирования звукового поля, в полости подкапотного пространства моторного отсека АТС, как, например, непараллельность противолежащих боковых ограждающих стенок панелей, участвующих в формировании полости подкапотного пространства моторного отсека, типа панелей брызговиков колес кузова (колесных арок кузова), их сложная (неплоская) геометрическая форма, а также частичная загроможденность полости подкапотного пространства моторного отсека, смонтированными в ней агрегатами и системами АТС, как показали экспериментальные исследования, не играют существенной роли. Это вызвано несоизмеримостью характерных геометрических размеров этих отклонений с сопоставляемыми длинами излучаемых звуковых волн (λ) в рассматриваемом диапазоне частот 50…500 Гц. Капсулирование (частичное заширмление) открытых вентиляционных проемов (отверстий), путем соответствующего изменения конструкции (геометрии), например, нижнего экрана моторного отсека кузова (брызговика ДВС), как правило, оказывается недостаточно эффективным средством снижения низкочастотного излучения АТС в окружающую среду. Излучение низкочастотного шума АТС, генерируемого его шумоактивными агрегатами и системами, располагаемыми внутри частично замкнутой полости подкапотного пространства моторного отсека, осуществляемое через его вентиляционные проемы, носит существенно резонансный характер (см. более подробную информацию в информационных источниках [1, 2, 3, 4, 5]). Как было, в частности, установлено по результатам работы [1], резонансные частоты звукового излучения соответствуют первым (m=1) - поперечной (f), продольной (f) и повысотной (f) формам (акустическими модам) колебаний упругой массы воздушного объема, заключенного в полости подкапотного пространства моторного отсека. Как следует из приведенных публикаций, низшая резонансная частота звуковых колебаний (нулевая акустическая мода - f) при этом соответствует колебаниям упругой массы воздуха в объеме полости подкапотного пространства моторного отсека, как в резонаторе Гельмгольца, дополняя высокую степень неравномерности звукового спектра на резонансных частотах.
Сокращение площадей открытых вентиляционных проемов моторного отсека АТС путем их частичного или полного заширмления (перекрытия) наиболее легко достигается усовершенствованием конструкции нижнего экрана моторного отсека кузова (брызговика ДВС) путем развития (увеличения штатных габаритов) его экранирующей (шумоизолирующей) поверхности. Нижний экран моторного отсека кузова (брызговик ДВС), кроме своего прямого функционального назначения - защиты полости подкапотного пространства моторного отсека от попадания в него грязи и мелкого дорожного гравия, а также уменьшения аэродинамического сопротивления движущегося АТС - целесообразно использовать как сопутствующий полезный многофункциональный элемент моторного отсека, улучшающий, в том числе, и его акустические (звукоизолирующие) характеристики. Это относится как к случаям превращения нижнего экрана моторного отсека кузова (брызговика ДВС) в развитый по площади элемент моторного отсека, достаточно герметично (полностью) закрывающий всю его нижнюю часть (перекрывающим свободные пространства между корпусом силового агрегата и ограждающими кузовными панелями моторного отсека с частичным или полным перекрытием нижнего выходного вентиляционного проема, так и к вариантам применения оригинальных конструкций нижних экранов моторного отсека кузова (брызговиков ДВС), например, с введенными в нем вентиляционными отверстиями, расположенными в заданных пространственных зонах, оптимизированных с точки зрения акустики, вентилируемости, аэродинамики, теплосъема и т.д. [1], см., в частности, технические описания патентных источников:
- авторское свидетельство СССР №1468811, опубликовано 30.03.1989;
- авторское свидетельство СССР №149349, опубликовано 15.07.1989;
- авторское свидетельство СССР №1572904, опубликовано 23.06.1990;
- авторское свидетельство СССР №1632808, опубликовано 07.03.1991;
- патент РФ №2123438, опубликован 20.12.1998;
- патент Японии №8314469, опубликован 29.11.1996;
- патент Японии №9090960, опубликован 04.04.1997;
- патент Японии №8030276, опубликован 02.02.1996;
- патент Японии №8030277, опубликован 02.02.1996.
Несмотря на формальную простоту осуществления приведенных выше технических решений, их практическое использование весьма ограничено по причинам недостаточно высокой эффективности подавления низкочастотного излучения при сопутствующем возникающем усилении передачи в окружающую среду высокочастотного звукового излучения, происходящего через дополнительно введенные в нижнем экране моторного отсека (брызговике ДВС) или капоте кузова вентиляционные окна. Также имеет место труднореализуемость рационализированного расположения вентиляционных окон и/или открытого среза (срезов) воздухозаборного патрубка воздухоочистителя системы впуска ДВС, как одного из интенсивных источников шумового излучения, в полости подкапотного пространства моторного отсека АТС в заявленных (в указанных выше патентных документах) пространственных зонах, обладающих более низким уровнем переизлучения низкочастотного звука из моторного отсека, по реальным возможностям компоновочных и/или декоративно-эстетических дизайнерских соображений в конструкции АТС.
В то время, как технические проблемы уменьшения высокочастотного внешнего шума АТС относительно легко реализуемы с помощью применения дополнительных пористых шумопоглощающих облицовок (панелей, обивок, прокладок) при частичном или полном капсулировании его моторного отсека (см. фиг.1), то задача уменьшения резонансного низкочастотного излучения из открытых вентиляционных проемов полости подкапотного пространства моторного отсека указанными техническими приемами является весьма малопродуктивной. Известно также, что дополнительное подавление звуковой энергии в ограниченном воздушном пространстве, возможно, достичь при соответствующем увеличении габаритов применяемых в нем шумозаглушающих технических устройств. В этих случаях, технические реализации предусматривают, например, увеличение объема (массы) используемого пористого звукопоглощающего вещества, путем увеличения толщины и площади поверхности шумопоглощающей панели (обивки, прокладки) или увеличение пространственного угла охвата локального источника излучения путем приближения, используемого шумопоглощающего устройства непосредственно к источнику излучения (возбуждения) звука. Однако, такого типа конструктивные усовершенствования, направленные на улучшения акустических свойств технического объекта (понижение уровней шумоизлучения), связаны с существенными трудностями их практической реализации вызванными жесткими компоновочными ограничениями (отсутствием свободных зон в моторном отсеке для установки такого типа крупногабаритных шумозаглушающих элементов). Также возникают проблемы обеспечения АТС требований эффективной вентиляции загроможденной полости подкапотного пространства моторного отсека, пожаробезопасности, простоты обслуживания и т.п. Немаловажное значение приобретают также ухудшающиеся материальные и стоимостные проблемы.
Цель заявляемого технического решения - расширение области применения, унификация и упрощение компоновки шумозаглушающих устройств (конструктивных элементов шумозаглушения) в ограниченных (стесненных, загроможденных агрегатами и системами) подкапотных пространствах моторных отсеков АТС путем обеспечения (расширения) многофункционального использования штатных конструктивных элементов АТС (например, определяющих его экстерьер), в частности, применением переднего бампера легкового автомобиля и/или капота автомобиля, и/или нижнего экрана моторного отсека кузова (брызговика ДВС), и/или кожуха вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС), в виде соответствующим образом комбинированных, сблокированных с вводимыми в их состав шумопонижающими элементами, образующими интегральные шумозаглушающие модули, наделенные повышенными шумозаглушающими свойствами.
Включаемые, по заявляемому техническому решению, в состав многофункциональных интегральных шумозаглушающих модулей типичные конструкции бамперов АТС легковых автомобилей представляют собой сложные пространственные конструктивные элементы, состоящие из внешних экстерьерных монолитных оболочек с элементами закрепления их к кузову (раме) АТС и внутренних каркасных (жесткостных) элементов, образующих разнообразные открытые, частично или полностью закрытые полости и ячейки, известные, к примеру, из следующих патентных источников:
- патент Франции №2631906, опубликован 01.12.1989;
- патент Германии №3704652, опубликован 25.08.88;
- патент Германии №3740787, опубликован 22.06.1989;
- патент Франции №2599687, опубликован 11.12.1987;
- заявка на Международный патент №2011129147, опубликована 20.10.2011;
- патент РФ №2085418, опубликован 27.07.1997;
- патент РФ №2118265, опубликован 27.08.1998,
- патент РФ №2077998, опубликован 27.04.1997.
Недостатком указанных известных технических решений (конструкций бамперов АТС) является недостаточно широкая гамма исполнения ими разнообразных полезных функций. В частности, это относится к нерациональному использованию их внутреннего объема, образуемого внешней монолитной оболочкой и внутренними каркасными элементами, в отношении наделения их дополнительной акустической (шумозаглушающей) функцией. Приведенные известные устройства автомобильных бамперов выполняют лишь функции обеспечения АТС требований пассивной безопасности (как при столкновении с АТС или неподвижным препятствием, так и при наезде на пешехода), согласно национальным стандартам (ГОСТР) и международным требованиям (правилам ЕЭК ООН, Директивам стран ЕЭС), а также для некоторого улучшения его аэродинамических характеристик и соблюдения заданного экстерьерного вида декоративного дизайна. При этом они являются незадействованными в отношении обеспечения его функционирования в виде дополнительного шумозаглушающего устройства, производящего направленное подавление шумовой энергии, локализирующейся в частично замкнутой полости подкапотного пространства моторного отсека.
Известны также устройства интегральных конструктивных модулей (многофункциональных устройств) в виде нижних экранных элементов моторного отсека АТС, совмещающих полезные функции защиты подкапотного пространства от загрязнения, некоторого улучшения аэродинамических и акустических характеристик. Например, известны технические устройства, содержащие батареи сгруппированных акустических (шумозаглушающих) резонаторов, как это, в том числе, показано поз.38 на фиг.1, - см. также следующие патентные источники:
- патент Японии №7013573, опубликован 17.01.1995;
- патент Японии №8030276, опубликован 02.02.1996;
- патент Японии №8030277, опубликован 02.02.1996;
- патент Японии №8314469, опубликован 29.11.1996;
- патент Японии №9090960, опубликован 04.04.1997;
- патент Японии №9263269, опубликован 07.10.1997;
- патент Японии №11352973, опубликован 24.12.1999;
- патент Японии №2000010569, опубликован 14.01.2000;
- заявка на Международный патент №2010092968, опубликована 19.08.2010;
- патент Германии №4409200, опубликован 29.09.1994;
- патент Великобритании №2309439, опубликован 08.01.1997.
Известны также устройства интегрального конструктивного модуля (многофункционального устройства) в виде шумопоглощающей облицовки панели капота кузова, содержащей в своей структуре резонаторные полости, представляющие батарею акустических резонаторов, - см. патент Франции №2882540, опубликованный 01.09.2006, и заявку на Международный патент №2007010153, опубликованную 25.01.2007.
Под используемым термином «батарея акустических резонаторов» подразумеваются идентичные или различного типа акустические резонаторы и/или объемные расширительные камеры, конструктивно объединенные последовательно или параллельно в единый узловой модульный элемент для целенаправленного получения повышенного шумозаглушающего эффекта по величине и/или по расширению частотного диапазона шумозаглушения.
Представленные известные технические устройства интегральных шумозаглушающих модулей (в виде многофункциональных устройств) базируются преимущественно на использовании штатных конструкций панелей капота кузова или нижнего экрана моторного отсека АТС (брызговика ДВС), выполненных в виде несущих конструктивных элементов, в которые интегрированы батареи (семейства) акустических (шумозаглушающих) резонаторов Гельмгольца, и/или объемных расширительных камер. Многофункциональность такого типа устройств предопределяется совмещением исполнения ими, в частности, функций защиты масляного картера (поддона) ДВС от возможных механических повреждений при движении АТС по несовершенным дорожным покрытиям, при наезде АТС на крупногабаритную единичную неровность (булыжник), при переезде крупногабаритной выбоины, пересечении АТС невыровненного участка железнодорожного пути и т.п. преодолений различного типа дорожных препятствий (несовершенных дорожных покрытий, агрофонов), при сопутствующем (параллельном) исполнении ими полезной функции устройства ослабления звуковой энергии, излучаемой силовым агрегатом и его системами в подкапотном пространстве моторного отсека АТС. Такого типа многофункциональные технические устройства предназначены также для защиты пространства моторного отсека и размещенных в нем агрегатов и систем от загрязнения, попадания в него воды или снега. Они выполняют также и сопутствующую полезную функцию уменьшения аэродинамического сопротивления движущегося АТС, являясь эффективным подднищевым аэродинамическим спойлером. Интегрированные в их структуру семейства акустических резонаторов объемного типа, выполненных в виде семейств расширительных воздухопродуваемых камер с входным и выходным каналом (отверстием, патрубком) превращают их в соответствующие шумозаглушающие устройства, ослабляющие, в той или иной степени, уровень акустической энергии, генерируемой в полости пространства моторного отсека работающим ДВС, его агрегатами и системами (см., например, поз.38 на фиг.1). Частотный диапазон заглушения акустической энергии, производимого такого типа интегральными шумозаглушающими модулями, определяемый малогабаритными размерами полостей камер, диаметром и толщиной стенки отверстия (длиной патрубка), как следует из описаний приведенных патентных источников, находится преимущественно в высокочастотной области звукового спектра (свыше 500 Гц).
Ограждающие панели кузова АТС, формирующие частично-замкнутую полость подкапотного пространства моторного отсека, также могут быть выполнены в виде многофункциональных технических устройств, содержащих батареи сгруппированных акустических (шумозаглушающих) резонаторов, - см. следующие патентные источники:
- патент Японии №60248437, опубликован 09.12.1985;
- европейский патент №2210783, опубликован 28.07.2010;
- патент Японии №10116084, опубликован 06.05.1998;
- патент РФ №2412820, опубликован 27.02.2011;
- патент США №6290022, опубликован 21.12.1999;
- патент Франции №2943594, опубликован 01.10.2010;
- заявка на Международный патент №2007088293, опубликована 09.08.2007;
Существенным недостатком такого типа известных технических устройств являются их слабые шумозаглушающие качества в области доминирующих в спектрах звукового излучения АТС низких и средних частот (50…500 Гц). Это обусловлено конструктивными особенностями исполнения такого типа шумозаглушающих устройств, выполненных в виде малогабаритных резонаторных (объемных расширительных) камер, сочетающихся с малогабаритными размерами входных и выходных горловых частей (проходных сечений и длин присоединенных к камерам патрубков, образующих соответствующие горла). Однако, для обеспечения приемлемо высоких величин заглушения в указанной актуальной области низких и средних частот звукового спектра необходимо существенное многократное увеличение габаритных размеров такого типа шумозаглушающих камер (резонаторных и/или объемных расширительных). В это же время, оно не может быть реализовано в типичных конструкциях АТС, в частности легковых автомобилей, в первую очередь - по ограниченным техническим возможностям компоновки крупногабаритных устройств в стесненных условиях жестких ограничений свободных пространств в моторном отсеке и/или в противном случае - необходимости вынужденного увеличения габаритов моторного отсека АТС и/или уменьшения клиренса (дорожного просвета) при применении такого типа крупногабаритных конструкций. Это, в свою очередь, ведет к ухудшению проходимости АТС, увеличению материалоемкости и росту их стоимости. Высокая степень заширмления (перекрытия) нижнего выходного вентиляционного проема частично замкнутой полости моторного отсека, осуществляемая использованием различного типа крупногабаритных экранных элементов, например, использованием устройства с развитой поверхностью нижнего экрана моторного отсека кузова (брызговика ДВС), в существенной степени ухудшает эффективную вентиляцию пространства моторного отсека, что не обеспечивает приемлемый теплосъем с термонагруженных стенок корпусных деталей ДВС, выпускного коллектора и приемной трубы системы выпуска отработавших газов. В свою очередь, это затрудняет надежное функционирование системы охлаждения ДВС и обеспечение приемлемой пожаробезопасности и надежности эксплуатируемого АТС, что может являться существенным препятствием по применению такого типа технических устройств в современной конструкции АТС, в частности, легковом автомобиле.
mL
mB
mH
L
B
H
Образованные ограждающими кузовными панелями частично-замкнутые полости подкапотного пространства моторных отсеков АТС, в частности, в легковых автомобилях различных классов (сегментов), производимых мировой автопромышленностью (А…Е классов по Европейской классификации), определяются размерными габаритами длины L, ширины В и высоты Н полости подкапотного пространства моторного отсека. Они находятся, преимущественно, в диапазоне 0,5…2,0 м и характеризуются наиболее энергоемкими низшими собственными акустическими модами f, f и f, которыми являются, в первую очередь, их первые три низшие собственные моды m, m, m =1, 2, 3, формирующиеся в такого типа частично-замкнутых воздушных полостях.
Как известно, в общем виде воздушный объем как упругая, колеблющаяся на своих собственных частотах масса, находящаяся в замкнутой (частично замкнутой, содержащей вентиляционные проемы) трехмерной полости, определяемой габаритными размерами длины L, ширины В и высоты Н, ограниченной жесткими звукоотражающими стенками, характеризуется спектром собственных частот колебаний (собственных акустических мод), дискретные значения которых определяются согласно выражению (I):
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><msub><mi>m</mi><mi>L</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>m</mi><mi>B</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>m</mi><mi>H</mi></msub></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mi>c</mi><mn>2</mn></mfrac><msqrt><mrow><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mrow><msub><mi>m</mi><mi>L</mi></msub></mrow><mi>L</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mrow><msub><mi>m</mi><mi>B</mi></msub></mrow><mi>B</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mrow><msub><mi>m</mi><mi>H</mi></msub></mrow><mi>H</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></msqrt><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>Г</mi><mi>ц</mi><mo>,</mo><mtext>                               </mtext><mrow><mo>(</mo><mtext>1</mtext><mo>)</mo></mrow></mrow>
где с - скорость звука в воздухе (с = 340 м/с при +20°С);
L, В, Н - длины ребер (габаритные размеры трехмерной полости), м;
L
B
H
m, m, m = 1, 2, 3 … (целые числа).
L
B
H
Как правило, наиболее энергоемкими, при этом, являются три первые низшие собственные акустические моды (m, m, m = 1, 2, 3).
c
c
Имеет место эффект совпадения (кратности) половин длин соответствующих звуковых волн (λ/2) с указанными габаритными параметрами полости подкапотного пространства моторного отсека L, В, Н, определяемым частотным диапазоном f=170…680 Гц, попадающим в указанную выше актуальную низко- и среднечастотную область звукового спектра 50…500 Гц. Действительно, длина звуковой волны (λ), с учетом зависимости от ее частоты, при известной скорости ее распространения в упругой (воздушной) среде, определяется выражением (2):
<mrow><mi>λ</mi><mo>=</mo><mi>c</mi><mo>/</mo><mi>f</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>м</mi><mo>,</mo><mtext>                                                                </mtext><mrow><mo>(</mo><mtext>2</mtext><mo>)</mo></mrow></mrow>
где с - скорость звука, м/с (для воздуха при температуре +20°С скорость звука с = 340 м/с);
-1
f - частота колебаний, Гц (с).
c
с
с
c
В отмеченном звуковом частотном диапазоне совпадения f=170…680 Гц длины волн λ находятся в диапазоне 0,5…2,0 м и, соответственно, половины длин волн, λ/2 находятся в диапазоне 0,25…1,0 м. Воздушный объем частично замкнутой полости подкапотного пространства моторного отсека на соответствующих значениях собственных частот звуковых колебаний f характеризуется конкретными параметрами акустических мод, определяемых заданными геометрическими параметрами воздушной полости (шириной В, длиной L, высотой Н), и может рассматриваться (аппроксимироваться) в качестве акустического элемента (тупикового волновода) типа объемной расширительной камеры и/или резонатора Гельмгольца. В особенности, это относится для вариантов исполнения подкапотного пространства моторного отсека в виде полностью закрытой акустической капсулы, которая рассматривается в следующих патентных источниках:
- европейский патент №09221291, опубликован 09.06.1999;
- патент Франции №2942504, опубликован 27.08.2010,
- патент Германии №2914209, опубликован 18.10.1979;
- патент Германии №3402731, опубликован 08.08.1985;
- патент Германии №19543495, опубликован 28.05.1997;
- заявка на патент Германии №102008027207, опубликована 10.12.2009;
- патент РФ №1320476, опубликован 26.10.1984;
- заявка на Международный патент №2007141193, опубликована 13.12.2007;
- патент Германии №2620774, опубликован 16.12.1976;
- заявка на патент Германии №102006009600, опубликована 06.09.2006;
- патент Германии №2740918, опубликован 22.03.1979.
Однако, в ряде случаев, такого типа акустическая капсула в низкочастотном диапазоне может являться и нежелательным звукоусилительным элементом, повышающим уровень излучения низкочастотного звука (шума) на низших собственных резонирующих модах (и кратных им гармонических составляющих) [1].
Таким образом, одной из актуальных технических задач разработки низкошумных конструкций АТС, в частности легковых автомобилей, представляется рационализация конструкции моторного отсека, направленная на увеличение его шумозаглушающих свойств путем исключения образования в нем интенсивных низкочастотных акустических резонансов. В первую очередь, это относится к обеспечению увеличенного шумозаглушающего эффекта в низко- и среднечастотном диапазонах, являющихся доминирующими частотными диапазонами в типичных спектрах шумовых излучений легковых автомобилей.
Известно использование интегральных шумозаглушающих модулей, содержащих интегрированные в элементы кузова АТС шумозаглушающие резонаторные полости, в виде сблокированных соответствующим образом акустических резонаторов в устройстве батареи акустических резонаторов. Они представлены, в частности, в следующих патентных источниках:
- патент Франции №2895714, опубликован 06.07.2007;
- патент США №6719078, опубликован 24.10.2002;
- заявка на Международный патент №2007010153, опубликована 25.01.2007;
- патент США №6290022, опубликован 18.09.2001;
- патент Японии №8030276, опубликован 02.02.1996;
- патент Японии №8030277, опубликован 02.02.1996;
- патент Японии №8314469, опубликован 29.11.1996;
- патент Японии №9263269, опубликован 07.09.1997;
- патент Японии №9090960, опубликован 04.04.1997.
Известные устройства интегральных шумозаглушающих модулей, содержащих сблокированные соответствующим образом акустические резонаторы в батареи акустических резонаторов, характеризуются не только слабой шумозаглушающей способностью в низкочастотном звуковом диапазоне вследствие их малогабаритности, но и выраженными «провалами» (отсутствием эффектов шумозаглушений) в частотных характеристиках шумозаглушения, вызванных взаимодействием и взаимовлиянием ближних акустических (гидродинамических) полей близкорасположенных горл (горловых частей) акустических резонаторов друг относительно друга, в тех случаях, когда их собственные (резонансные) частоты незначительно (менее чем на 20%) отличаются между собой.
В качестве прототипа выбрано устройство интегрального шумозаглушающего модуля АТС, описанное в патенте США №6719078, опубликованном 24.10.2002, которое содержит батарею акустических резонаторов объемного (коробчатого) типа, выполненную в виде разнообразных волноводных воздуховодных лабиринтов, интегрированных в штатные панельные элементы АТС, в том числе - в передний бампер кузова и облицовку радиатора системы охлаждения ДВС легкового автомобиля. Такого типа батарея акустических резонаторов, образованная в составе интегрального шумозаглушающего модуля (сблокированная со штатными конструкциями бампера и облицовки радиатора), выполняет функцию шумозаглушающих устройств, предназначенных для, преимущественно, высокочастотного уменьшения аэродинамического шума, генерируемого вентиляторными установками системы охлаждения ДВС, находящимися внутри полости подкапотного пространства моторного отсека. Конструктивно, техническое решение прототипа характеризуется слабым шумоподавляющим воздействием на низкочастотное звуковое поле, формирующееся в частично замкнутой полости моторного отсека, представляемое распределенным числом выраженных дискретных резонансных составляющих звукового спектра на низших собственных модах воздушной полости моторного отсека нуждающихся, как правило, в существенном ослаблении уровней низкочастотного шума. Прототип не обеспечивает эффективного воздействия на заграждение передачи излучения низкочастотного звука со стороны передней части моторного отсека АТС, характеризующегося, как правило, наиболее интенсивным шумовым излучением АТС, ввиду расположения в этой зоне соответствующих источников низкочастотного звукового излучения - среза воздухозаборного патрубка воздухоочистителя системы впуска ДВС, вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС, шумоактивных корпусов, крыльчаток и приводных шкивов вспомогательных агрегатов ДВС (генератора, стартера, водяного насоса).
Как известно, типичные резонаторные поглотители звуковой энергии являются преимущественно селективными (избирательными по частотному составу) шумозаглушающими устройствами. В связи с этим, чтобы с их помощью расширить эффективную частотную полосу звукопоглощения, необходимо более эффективное использование семейства (батареи), составленного из нескольких акустических резонаторов, которые могут соединяться во взаимосвязанную цепочку между собой параллельно и/или последовательно. Указанные свойства соединений разнообразных резонаторных устройств в сблокированную батарею акустических резонаторов могут быть в определенной степени реализованы путем их интегрирования в структуры составных элементов штатных деталей и узлов АТС - переднего бампера, капота кузова, кожуха вентилятора радиатора охлаждения ДВС, нижнего экрана моторного отсека (брызговика ДВС). Для этих целей могут быть использованы акустические резонаторы как идентичных, так и отличающихся видов и типоразмеров. Также, в состав батареи акустических резонаторов могут быть дополнительно включены пористые звукопоглощающие структуры материалов, помещаемые в полости отдельных камер (резонаторных и/или объемных расширительных). В такого типа конструктивных вариантах исполнения заявляемого технического устройства образуется комбинированный интегральный шумозаглушающий модуль, позволяющий достигать, наряду с высокоэффективным подавлением звуковой энергии на низких частотах, дополнительного широкополосного по частоте звукового спектра (включая высокочастотную область) со значительным по величине уровнем эффекта заглушения шумовой энергии. В этой связи, важное значение приобретает сопутствующее решение проблемы устранения неудовлетворительных стоимостных параметров и показателей экологической безопасности, используемых типичных монолитных (листовых, цельноформованных) структур пористых звукопоглощающих материалов (ЗПМ) в составе такого типа шумозаглушающих устройств, представляемых, в виде комбинированных интегральных шумозаглушающих модулей. В частности, они вызваны негативным воздействием на окружающую среду использования «экологически грязных» технологических процессов добычи «нового» исходного сырья для его последующей переработки и производства из него пористых ЗПМ. Также, непосредственно при производстве из него технических шумопоглощающих устройств, включая завершающую стадию, последующую за их эксплуатацией, например, в составе АТС, с необходимостью их конечной утилизации, когда возникает экологический ущерб от указанного процесса утилизации при завершении жизненного цикла АТС. Возрастающие объемы добычи дорогостоящего исходного минерального (базальт, кварц) и/или углеводородного (нефть, газ) сырья, используемого для последующего производства из них пористых ЗПМ, с учетом невосполнимости этих сырьевых минеральных и углеводородных ресурсов, ведет к их неизбежному истощению, при сопутствующих осуществляемых технологических процессах загрязнения окружающей среды, как при процессах его добычи, так и транспортировки и последующей технологической переработке. Значительной технической проблемой является, в частности, экологически опасная (экологически грязная) утилизационная переработка используемых в качестве пористых ЗПМ, вспененных открытоячеистых ЗПМ, к примеру, пенополиуретанов. Она не допускает их дальнейшей энергетической утилизации путем сжигания. Имеет место неудовлетворительная (ограниченная) пригодность такого типа шумопонижающих деталей и узлов к технологиям вторичной переработки после завершения их жизненного цикла вследствие сложности демонтажа и разделения разнородных материалов в составе многослойных структур. Традиционные технологические методы вторичной утилизационной рециклированной переработки акустических материалов (пористых ЗПМ), как правило, связаны со сложными химическими и технологическими процессами их расщепления, что приводит, в том числе, к вынужденным дополнительным финансовым затратам, а также вызывает негативное загрязняющее воздействие на окружающую среду. Вторичная утилизационная рециклированная переработка продуктов фрагментации (фрагментов ЗПМ, волокнистых полуфабрикатов, отдельных слоев и т.д.) в составе разнообразных шумопоглощающих элементов, методами энергетической утилизации, проводимая, например, с целью извлечения электрической, тепловой и газовой энергии, скрытой в материалах органического происхождения, шлаках, содержащихся в продуктах фрагментации, требует применения весьма сложных и дорогостоящих технологий. Кроме того, сами продукты вторичной рециклированной утилизационной фрагментации шумопоглощающих элементов, как правило, не являются однородными по своему структурному составу, что требует использования дополнительных технологических операций их разделения и затрудняет процесс такой переработки. В случае утилизации такого типа отходов, содержащих пористые ЗПМ, путем их захоронения в могильниках, также повышаются материальные затраты из-за нехватки свободных мест для их захоронения, имеет место отторжение значительных свободных пространств, которые могли бы быть использованы с пользой для общества.
АТС, в частности легковой автомобиль, содержит моторный отсек, образующий подкапотное пространство, с передним входным и нижним выходным вентиляционными проемами в виде ограниченной, частично замкнутой воздушной полости, образованной ограждающими его кузовными панелями и присоединенными к моторному отсеку штатными узлами агрегатов и систем, с интегрированным заявляемым техническим устройством, выполненным в виде интегрального шумозаглушающего модуля, содержащего конструктивные элементы шумозаглушения, преимущественно резонаторного и комбинированного типа, в виде батареи акустических резонаторов, составленной из акустических резонаторов или объемных расширительных камер, или их комбинированных сочетаний в составе конструктивных элементов шумозаглушения, горла (горловые части) которых подключены к воздушному объему указанной частично замкнутой полости подкапотного пространства моторного отсека. Внутри полости камеры и/или в горле (горловой части), по крайней мере, одного акустического резонатора и/или объемной расширительной камеры может содержаться пористая звукопоглощающая структура ЗПМ, а в стенках камер и/или горловых частях акустических резонаторов и/или объемных расширительных камер могут содержаться сквозные демпфирующие и/или дренажные отверстия перфорации. Такого типа интегральный шумозаглушающий модуль является многофункциональным устройством, сблокированным в единый узел (модуль), со штатными деталями и узлами агрегатов и систем АТС, типа переднего бампера кузова, кожуха вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС, капота кузова, нижнего экрана моторного отсека кузова (брызговика ДВС).
R
mL
mB
mH
В заявляемом техническом решении соответствующим образом обеспечивается (достигается) равенство (близость значений, отличающихся не более чем в 1.2 раза) или кратность (отличие в кратное число раз) собственных (резонансных) частот колебаний используемых акустических резонаторов f и значений частот собственных колебаний (низших акустических мод) упругой массы воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека АТС (f, f, f). Проблема обеспечения эффективного функционирования такого типа батареи акустических резонаторов заключается, в том числе, и в исключении их возможного взаимного резонансного взаимодействия, с последующим отрицательным эффектом усиления звука отдельными близкорасположенными акустическими резонаторами, вызывающего провалы в частотной характеристике заглушения, при реализуемых конструктивных вариантах с близкими по значениям их собственными (резонансными) частотами. Оно осуществляется путем соответствующего пространственного размещения (удаления) их горл (горловых частей) относительно друг друга, введения дополнительных демпфирующих диссипативных элементов в горловых и полостных (камерных) частях резонаторных устройств. Устройство интегрального шумозаглушающего модуля, включающего перечисленные оригинальные акустические устройства и штатные элементы АТС, обеспечивает не только снижение уровней шума АТС, но и, являясь многофункциональным элементом, должно сопутствующе удовлетворять, например, предъявляемым нормативным требованиям пассивной безопасности АТС, улучшать его аэродинамические свойства, сообщать ему защитные и декоративные функции.
Батарея акустических резонаторов в составе интегрального шумозаглушающего модуля может быть образована различного типа резонаторными и камерными устройствами (см. фиг.2, 2а, 3, 3а, 4, 4а, 4б, 5):
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><msup><mi>R</mi><mn>1</mn></msup></mrow></msub></mrow>
- четвертьволновыми акустическими резонаторами (фиг.2, 2а) в виде пустотелых трубчатых элементов, содержащих заглушенные с одной из сторон концевые части жесткими звукоотражающими донышками (перегородками), а своими открытыми срезами - горлами (горловыми частями), подключенных (сообщенных) к воздушной полости подкапотного пространства моторного отсека; собственная (резонансная) частота такого типа четвертьволнового акустического резонатора
определяется согласно выражению (3)
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><msup><mi>R</mi><mn>1</mn></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>k</mi><mn>1</mn></msub><mi>c</mi></mrow><mrow><mn>4</mn><msub><mi>l</mi><mrow><msup><mi>R</mi><mn>1</mn></msup></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>Г</mi><mi>ц</mi><mo>,</mo><mtext>                                                                </mtext><mrow><mo>(</mo><mtext>3</mtext><mo>)</mo></mrow></mrow>
1
где k=1, 3, 5 …;
с - скорость звука, м/с;
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><msup><mi>R</mi><mn>1</mn></msup></mrow></msub></mrow>
c
- динамическая длина четвертьволнового акустического резонатора, отсчитываемая от поверхности жесткого звукоотражающего донышка (перегородки) до открытого среза горла (горловой части), дополненная динамическим удлинением, создаваемым колеблющимся воздушным столбом, сосредоточенным в полости трубчатого элемента, с учетом присоединенной массы воздуха, находящейся за плоскостью открытого горлового среза горла (горловой части), равным 0,1…0,3d, где d - диаметр горла (горловой части) четвертьволнового акустического резонатора. Габаритные размеры динамических длин трубчатых элементов, четвертьволновых акустических резонаторов должны быть соответствующим образом взаимосвязаны (взаимосогласованы) с габаритными размерами ширины В, длины L и высоты Н полости подкапотного пространства моторного отсека. Как следует из выражения (1), ее первые собственные моды (m=1) соответствуют полудлинам звуковых волн λ/2, устанавливающихся между ее противолежащими стенками в указанных габаритных размерах L, В, Н
<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><mi>l</mi><mrow><msubsup><mi>R</mi><mn>1</mn><mn>1</mn></msubsup></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mi>L</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>,</mo></mrow></mtd><mtd><mrow><msub><mi>l</mi><mrow><msubsup><mi>R</mi><mn>2</mn><mn>1</mn></msubsup></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mi>B</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>,</mo></mrow></mtd><mtd><mrow><msub><mi>l</mi><mrow><msubsup><mi>R</mi><mn>3</mn><mn>1</mn></msubsup></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mi>H</mi><mn>2</mn></mfrac></mrow></mtd></mtr></mtable><mtext>                                                 </mtext><mrow><mo>(</mo><mtext>4</mtext><mo>)</mo></mrow></mrow>
mL
mB
mH
к
Соблюдение условия согласно выражению (4), обеспечивает настроенное подавление амплитуд звуковых колебаний используемыми четвертьволновыми акустическими резонаторами на указанных собственных (резонансных) модах колебаний f, f, f воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека (V=L×B×H),
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><msup><mi>R</mi><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
- полуволновыми акустическими резонаторами (фиг.3, 3а), выполненными в виде пустотелых, изогнутых U-образных трубчатых элементов, подключенных (обращенных) своими обоими открытыми срезами горл (горловых частей) к полости подкапотного пространства моторного отсека посредством указанных трубчатых горловых частей - горл; собственная (резонансная) частота такого типа полуволнового резонатора
определяется согласно выражению (5):
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><msup><mi>R</mi><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>k</mi><mn>2</mn></msub><mi>c</mi></mrow><mrow><mn>2</mn><msub><mi>l</mi><mrow><msup><mi>R</mi><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>Г</mi><mi>ц</mi><mo>,</mo><mtext>                                                                </mtext><mrow><mo>(</mo><mtext>5</mtext><mo>)</mo></mrow></mrow>
2
где k - 1,2, 3,4,...;
с - скорость звука, м/с;
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><msup><mi>R</mi><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><msubsup><mi>R</mi><mn>1</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msubsup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><msubsup><mi>R</mi><mn>2</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msubsup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><msubsup><mi>R</mi><mn>3</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msubsup></mrow></msub></mrow>
- динамическая длина полуволнового акустического резонатора, отсчитываемая от плоскостей открытых срезов его горловых частей - горл (геометрическая длина трубчатого элемента), дополненная участками динамических удлинений, создаваемым колеблющимся воздушным столбом, сосредоточенным в полости трубчатого элемента, с учетом присоединенных масс воздуха, находящихся за плоскостями обоих открытых горловых срезов горл (горловых частей), равным 0,2…0,6d, где d - диаметр горл (горловых частей) полуволнового акустического резонатора; габаритные размеры с учетом динамических удлинений трубчатых элементов
,
,
, полуволновых акустических резонаторов соответствующим образом взаимосвязаны с габаритными размерами ширины В, длины L и высоты Н полости подкапотного пространства моторного отсека согласно выражению (6):
<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><mi>l</mi><mrow><msubsup><mi>R</mi><mn>1</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msubsup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>L</mi><mo>,</mo></mrow></mtd><mtd><mrow><msub><mi>l</mi><mrow><msubsup><mi>R</mi><mn>2</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msubsup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>B</mi><mo>,</mo></mrow></mtd><mtd><mrow><msub><mi>l</mi><mrow><msubsup><mi>R</mi><mn>3</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msubsup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>H</mi><mo>.</mo></mrow></mtd></mtr></mtable><mtext>                                                 </mtext><mrow><mo>(</mo><mtext>6</mtext><mo>)</mo></mrow></mrow>
mL
mB
mH
к
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><msubsup><mi>R</mi><mn>1</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msubsup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><msubsup><mi>R</mi><mn>2</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msubsup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><msubsup><mi>R</mi><mn>3</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msubsup></mrow></msub></mrow>
Соблюдение приведенного условия (6) обеспечивает настроенное подавление амплитуд звукового давления на низших собственных (резонансных) модах колебаний f, f, f воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека (V=L×B×H) использованием полуволновых акустических резонаторов, вследствие обеспечения совпадения половин длин звуковых волн соответствующих акустических мод воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека с динамическими длинами трубчатых элементов
,
,
полуволновых акустических резонаторов;
1
2
3
отв
mB
mL
mH
mB
mL
mH
1
2
3
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><mn>1</mn></mrow></msub><msup><mrow /><mrow><mn>111</mn></mrow></msup><mo>,</mo></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><mn>2</mn></mrow></msub><msup><mrow /><mrow><mn>111</mn></mrow></msup><mo>,</mo></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><mn>3</mn></mrow></msub><msup><mrow /><mrow><mn>111</mn></mrow></msup><mo>,</mo></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><mn>1</mn></mrow></msub><msup><mrow /><mrow><mn>111</mn></mrow></msup><mo>,</mo></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><mn>2</mn></mrow></msub><msup><mrow /><mrow><mn>111</mn></mrow></msup><mo>,</mo></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><mn>3</mn></mrow></msub><msup><mrow /><mrow><mn>111</mn></mrow></msup></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><mn>1</mn></mrow></msub><msup><mrow /><mrow><mn>111</mn></mrow></msup><mo>,</mo></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><mn>2</mn></mrow></msub><msup><mrow /><mrow><mn>111</mn></mrow></msup><mo>,</mo></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><mn>3</mn></mrow></msub><msup><mrow /><mrow><mn>111</mn></mrow></msup><mo>,</mo></mrow>
- резонаторов Гельмгольца (фиг.4, 4а) с единичными горловыми частями (горлами) или с несколькими подводящими каналами (горловой частью), представленными сквозными отверстиями перфорации, выполненными в стенке камеры (преимущественно, круглой или иной геометрической формы, например, в виде щелевых просечек с отгибами) или ячейками сетчатой основы; «динамическая длина» такого типа единичного трубчатого горла h, h, h или «динамическая длина» подводящих каналов (горловой части) в виде отверстий перфорации, выполненных в стенке камеры резонатора Гельмгольца, определяется с учетом присоединенной к ним колеблющейся массы воздуха; колеблющаяся масса воздушного столба в горле (горловой части) резонатора Гельмгольца формируется также площадью проходного сечения горла (горловой части) или суммарной площадью подводящих каналов в виде сквозных отверстий перфорации, формирующих горло - (горловую часть) F; резонаторы Гельмгольца своими открытыми срезами подключены к полости подкапотного пространства моторного отсека, характеризуются, в частности, собственными (резонансными) частотами
определяемыми взаимосвязанным сочетанием заданных объемов камер, длин (динамических длин) и площадей проходных сечений горл (горловых частей) резонаторов Гельмгольца с габаритными размерами ширины В, длины L и высоты Н полости подкапотного пространства моторного отсека; значения приведенных в выражении (7) собственных (резонансных) частот
устанавливаются равными значениям собственных частот (низших собственных мод) f, f, f полости подкапотного пространства моторного отсека; таким образом обеспечивается настроенное подавление звуковых давлений на низших собственных (резонансных) модах колебаний f, f, f воздушной полости подкапотного пространства моторного отсека, используемыми резонаторами Гельмгольца R, R, R, характеризуемыми собственными (резонансными) частотами
согласно выражению (7):
<mrow><msub><mi>f</mi><mi>R</mi></msub><msup><mrow /><mrow><mn>111</mn></mrow></msup><mo>=</mo><mfrac><mi>c</mi><mrow><mn>2</mn><mi>π</mi></mrow></mfrac><mo>×</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msqrt><mrow><msub><mi>k</mi><mi>П</mi></msub><mo>/</mo><msub><mi>V</mi><mi>k</mi></msub></mrow></msqrt></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>Г</mi><mi>ц</mi><mo>,</mo><mtext>                                            </mtext><mrow><mo>(</mo><mtext>7</mtext><mo>)</mo></mrow></mrow>
П
где k - проводимость горла (горловой части) резонатора Гельмгольца, м;
k
3
V - объем камеры резонатора Гельмгольца, м;
<mrow><msub><mi>k</mi><mi>П</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>n</mi><mo>×</mo><msub><mi>F</mi><mrow><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>в</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>h</mi><mo>+</mo><mn>0,8</mn><msqrt><mrow><msub><mi>F</mi><mrow><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>в</mi></mrow></msub></mrow></msqrt></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mo>,</mo><mtext>                                                          </mtext><mrow><mo>(</mo><mtext>8</mtext><mo>)</mo></mrow></mrow>
отв
2
где F - площадь проходного сечения горла (горловой части) резонатора Гельмгольца, м;
n - число отверстий перфорации, формирующих горло (горловую часть) резонатора Гельмгольца (при варианте исполнения горла (горловой части) резонатора несколькими подводящими каналами, представленными сквозными отверстиями перфорации);
h - «динамическая длина» горла (горловой части) резонатора Гельмгольца с учетом его удлинения от присоединенной к горлу (горловой части) колеблющейся массы воздуха, м;
- объемных расширительных камер, подключенных открытыми срезами своих горл (горловых частей) к полости подкапотного пространства моторного отсека (фиг.5);
объемные расширительные камеры являются разновидностями пустотелых волноводных шумозаглушающих устройств, базирующихся на реализациях рассеивания энергии звуковых волн, распространяемых по присоединенным к ним последовательно и/или параллельно волноводным элементам, с резко отличающимися волновыми (акустическими) сопротивлениями прохождению (распространению) звуковых волн, вызывающими многократные эффекты отражений звуковых волн в противоположном направлении к источнику их излучения (распространения) в местах их резкого (скачкообразного) изменения (сужения, расширения) проходного сечения; в результате процессов распространения звуковых волн по такого типа составным волноводным цепочкам, с возникающими сопутствующими фрикционными потерями при их многократном прохождении, реализуется рассеивание энергии звуковых волн с преобразованием ее в тепловую энергию; такого типа шумозаглушающие устройства не являются остронастроенными (узкополосными) по частотному составу, а являются широкополосными шумозаглушающими устройствами с выделяющимися периодическими провалами в частотной характеристике заглушения; в их частотных характеристиках заглушения выделяются области, на которых величины эффектов заглушения акустической энергии равны нулю, или даже отмечается усиление акустической энергии на указанных частотных составляющих; значения указанных частотных провалов шумозаглушений предопределяются совпадениями или кратностями совпадений значений полудлин звуковых волн, укладывающихся между противолежащими стенками полостей объемных расширительных камер; объемная расширительная камера, как шумозаглушающее устройство, типа акустического фильтра, обеспечивает ослабление акустической энергии на величину ΔL, согласно выражению (9):
<mrow><mi>Δ</mi><mi>L</mi><mo>=</mo><mn>10</mn><mi>lg</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>4</mn></mfrac><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>M</mi><mo>−</mo><mfrac><mn>1</mn><mi>M</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mi>sin</mi><mn>2</mn><mi>π</mi><mfrac><mrow><msub><mi>l</mi><mi>e</mi></msub></mrow><mi>λ</mi></mfrac></mrow><mo>]</mo></mrow><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>д</mi><mi>Б</mi><mo>,</mo><mtext>                                          </mtext><mrow><mo>(</mo><mtext>9</mtext><mo>)</mo></mrow></mrow>
2
1
где M=S/S - отношение площадей сечений камеры и присоединительных к камере участков горл (горловых частей);
λ - длина звуковой волны, м;
е
l - длина объемной расширительной камеры, м;
e
В наибольшей степени (с максимальными значениями шумозаглушений) объемной расширительной камерой обеспечивается ослабление энергии акустических колебаний, для которых отношение l/λ отвечает значениям ¼ n, где n - ряд нечетных чисел. Таким образом, эффективная по шумозаглушению длина (ширина, высота) камеры соответствует нечетному числу четвертей волны длиной λ. В это же время, не ослабляются акустические колебания с четным количеством четвертей волны длиной λ, укладывающихся по длине (ширине, высоте) камеры объемной расширительной камеры.
Под используемым термином «собственные акустические моды» подразумевается, характеристика виброакустических свойств механической или газодинамической системы, напрямую связанная с собственной частотой ее колебаний. Собственная акустическая мода иллюстрирует тип (пространственную форму) колебаний системы на ее собственных частотах колебаний. При совпадении частот собственных колебаний системы (собственных акустических мод) и частот ее вынужденных колебаний (частот внешнего динамического возбуждения) формируются собственные (резонансные) моды акустических колебаний.
Под используемым термином «резонансная частота» подразумевается частота, на которой имеет место явление резонанса (в данном случае, подразумевается частота звука, на которой наблюдается акустический резонанс, характеризуемый существенным усилением амплитуд звукового давления).
mB
mL
mH
Взаимное расположение открытых трубчатых горл (горловых частей) акустических резонаторов и/или объемных расширительных камер, обращенных в полость (сообщенных с полостью) подкапотного пространства моторного отсека АТС, должно быть соответствующим образом скомпоновано и упорядочено в составе батареи акустических резонаторов. Оно, в частности, должно быть осуществлено таким образом, чтобы указанные открытые горловые части (горла) акустических резонаторов и объемных расширительных камер, с близкими (отличающимися не более чем на 20%) по значениям с собственными (резонансными) частотами колебаний, настроенными на подавление заданных собственных акустических мод воздушной полости подкапотного пространства моторного отсека - f, f, f, пространственно располагались (компоновались) в пределах свободных для установки зон в полости подкапотного пространства моторного отсека АТС, по возможности, дальше друг относительно друга. Это обеспечит достаточную степень ослабления (исключения) возможного динамического взаимодействия их ближних акустических (гидродинамических) полей друг с другом и предотвратит соответствующее усиление звукового излучения - в составе батареи акустических резонаторов интегрального шумозаглушающего модуля. В противном случае, при компоновочных вариантах достаточно близкого расположения между собой такого типа трубчатых горл (горловых частей) акустических резонаторов, с близкими по значениям собственными частотами звуковых колебаний, не обеспечивается настроенное эффективное гашение энергии акустических колебаний. Указанная проблема вызвана динамическими взаимодействиями их ближних акустических (гидродинамических) полей, образующихся в близлежащих зонах открытых концевых зон (срезов), горл (горловых частей) акустических резонаторов. В таких случаях, частотные характеристики шумозаглушения батареи акустических резонаторов могут содержать выделяющиеся «провалы» (усиления звука) на отдельных частотах (в узких частотных полосах). Именно для целей исключения появления указанных «акустических дефектов» в частотных характеристиках шумозаглушения предусматривается соответствующее пространственное удаление их горл (горловых частей) относительно друг друга в зависимости от конкретных значений собственных (резонансных) частот колебаний, на которые настроены отдельные акустические резонаторы, находящиеся в составе батареи акустических резонаторов интегрального шумозаглушающего модуля, как это и предусмотрено в заявляемом техническом устройстве.
КЭ
отв
При подключении к ограниченной частично замкнутой полости подкапотного пространства моторного отсека АТС батареи акустических резонаторов, соединенных между собой в виде последовательно-параллельной цепочки, их горла (горловые части) могут располагаться как в воздушной полости подкапотного пространства моторного отсека АТС, так и частично размещаться непосредственно в полостях акустических резонаторов (резонаторов Гельмгольца) и объемных расширительных камер. Горла (горловые части) акустических резонаторов и/или объемных расширительных камер) батареи акустических резонаторов, интегрированной, например, в передний бампер АТС и/или нижний экран (брызговик) моторного отсека кузова, и/или капот кузова, и/или кожух вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС, предпочтительней располагать в нижней зоне сечения камерных частей акустических резонаторов (резонаторов Гельмгольца) и/или объемных расширительных камер. Это позволит, в том числе, обеспечить беспрепятственную эвакуацию различных жидкостей (влаги, попавшей из внешней среды, образующегося конденсата, топлива, смазочно-охлаждающих жидкостей и т.п.), которые могут туда попадать в процессе эксплуатации (включая процесс мойки) АТС, а также мелких частиц дорожного покрытия, грунта, насекомых. В этом случае, может иметь место эффект принудительного эжекционного отсоса из зоны указанной полости камеры акустического резонатора и/или объемной расширительной камеры, создаваемый набегающим воздушным потоком движущегося АТС (образующимся в указанной зоне пониженным давлением - разрежением). При расположении такого типа волноводного элемента (горла) или камеры акустического резонатора, интегрированного в передний бампер АТС, и/или нижний экран моторного отсека кузова (брызговик ДВС), и/или капот кузова, и/или кожух вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС в верхней зоне их сечения, целесообразно их нижнюю зону дополнить, по крайней мере, одним сквозным компенсационным (дренажным, демпфирующим) каналом, выполняющим соответствующие эвакуационные функции. Площадь проходного сечения такого типа компенсационного (эвакуационного, демпфирующего) канала F не должна превышать 0,1 площади проходного сечения трубчатого горла (горловой части) F, подключенной к полости камеры акустического резонатора,
<mrow><msub><mi>F</mi><mrow><mi>К</mi><mi>Э</mi></mrow></msub><mo>≤</mo><mn>0,1</mn><msub><mi>F</mi><mrow><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>в</mi></mrow></msub><mtext>                                                                 </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mtext>10</mtext></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
mB
mL
mH
Соблюдение условий согласно выражению (10) не только предотвратит возможную частотную расстройку акустического резонатора, настроенного на подавление определенной расчетным или экспериментальным путем одной из низших собственных резонансных мод воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека (f, f, f), но и позволит избежать появления соответствующего негативного эффекта укорочения длины данного волноводного канала (длины горла). При «чрезмерной» степени перфорации стенки волноводного канала (горловой части) сквозными отверстиями перфорации в указанной зоне будет отсечена (разобщена) оставшаяся часть воздушного столба в полости волноводного канала от резонансного колебательного движения воздушного столба в виде единой колебательной массы, сосредоточенной в полости волноводного канала. По сути, участок избыточной степени перфорации трубчатого волноводного канала образует уже самостоятельный открытый концевой срез укороченного горла (горловой части) резонатора. В этом случае оставшаяся концевая отсеченная отверстиями перфорации часть горла (горловой части) до его открытого среза останется исключенной (пассивной, не участвующей в колебательном движении как единой колебательной массы воздушного столба).
По крайней мере, одна камера (камера резонатора Гельмгольца и/или камера объемной расширительной камеры) в составе батареи акустических резонаторов интегрального шумозаглушающего модуля АТС может быть полностью или частично заполнена пористым звукопоглощающим веществом, предпочтительно образованным, в виде обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов, изготовленных из идентичных или различных типов и марок пористых ЗПМ, с идентичными или отличающимися физическими характеристиками, химическим составом, пористостью, количеством и сочетанием типов структур пористых слоев в составе одно- и/или многослойных комбинаций, идентичной или отличающейся геометрической формы и габаритных размеров, находящихся преимущественно в размерном габаритном диапазоне 5…100 мм. В этих случаях, образуется (формируется) интегральный щумозаглушающий модуль комбинированного типа (как комбинация частото-настроенных резонаторных и/или объемных расширительных полостей камер, с помещенными в них пористыми диссипативными рассеивателями звуковой энергии из звукопоглощающих материалов (ЗПМ)). При вариантах исполнения акустического резонатора в виде полости камеры резонатора Гельмгольца, полностью или частично заполненной пористым звукопоглощающим веществом (ЗПМ) волокнистой или вспененной открытоячеистой структуры, образованным преимущественно обособленными дроблеными фрагментированными звукопоглощающими элементами, наличие введенных дополнительных компенсационных эвакуационных каналов в стенках полости камеры резонатора Гельмгольца не оказывает какого-либо отрицательного влияния на его акустические (шумозаглушающие) свойства. Возможен конструктивный вариант исполнения интегрального шумозаглушающего модуля АТС с участком перфорированной стенки камеры акустического резонатора Гельмгольца, обращенной к полости (сообщенной с полостью) подкапотного пространства моторного отсека, с подводящими каналами, представленными сквозными отверстиями перфорации (круглой или иной геометрической формы, например, в виде щелевых просечек с отгибами) или ячейками сетчатой основы (металлической проволочной, из полимерных нитей сеток), выполняющими функции его горла - горловой части (как это, в частности, показано поз.20 на фиг.9, 13, 14).
Под используемым термином «звукопоглощение» подразумевается процесс ослабления части (доли) энергии звуковых колебаний, распространяемых в пористой структуре ЗПМ, с необратимым преобразованием звуковой энергии в тепловую энергию, рассеиваемую средой пористой структуры и окружающей средой, в которой распространяется звуковая волна.
пер.
Интегральный шумозаглушающий модуль АТС в составе конструкции, например, легкового автомобиля содержит батарею акустических резонаторов, резонаторного и/или комбинированного типа, которая интегрирована в передний бампер кузова АТС, и/или нижний экран моторного отсека кузова (брызговик ДВС), и/или капот кузова, и/или в кожух вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС, образует (составляет), при этом, соответствующие несущие корпусные оболочки, отформованные и агрегатированные в указанные составные структурные элементы штатных деталей и узлов АТС, учитывающие их многофункциональное использование в ограниченных пространствах моторных отсеков АТС, в комбинации со штатными (модифицированными) панелями АТС, определяющими, например, его экстерьер, совмещающими (формирующие) разнообразные полезные функции обеспечения пассивной безопасности, защитные (от загрязнения систем и агрегатов, скомпонованных в моторном отсеке) или функции уменьшения аэродинамического сопротивления движению АТС. Корпусные детали интегрального шумозаглушающего модуля АТС и его составные внутренние узлы могут быть выполнены из различных конструкционных материалов - металлических (например, сталь, алюминий), полимерных (например, полиамид, полипропилен, резина), полимерных составных, с включенными интегрированными (закладными) армирующими металлическими элементами типа закладных стержней, перфорированных пластин, сеток, или в виде соответствующих цельноформованных деталей, изготовленных из пористых волокнистых материалов органического и/или минерального происхождения, или вспененных открытоячеистых полимерных материалов, в композиционных смесях с различного типа наполнителями, связующими и прочими необходимыми веществами, применяемыми в производстве такого типа цельноформованных деталей. Корпусные оболочковые элементы, как и детали внутренних узлов интегрального шумозаглушающего модуля АТС, могут дополнительно содержать ребра жесткости, закладные армирующие части, элементы уплотнения, компенсаторы механических колебаний. Интегральный шумозаглушающий модуль АТС, интегрированный, например, в нижний экран моторного отсека кузова (брызговик ДВС), может быть выполнен из нескольких составных разборных частей, соединяемых между собой с использованием различных удерживающих, стопорящих защелкивающихся элементов. В составе корпуса интегрального шумозаглушающего модуля АТС, содержащего батарею акустических резонаторов, состоящую из акустических резонаторов и/или объемных расширительных камер резонаторного и/или комбинированного типа, с дополнительным включением пористых звукопоглощающих структур (ЗПМ), размещенных в полостях камер резонаторов Гельмгольца и/или объемных расширительных камер, могут быть дополнительно установлены разделительные трубчатые перегородки в виде соответствующих волноводных воздуховодов и/или разделительные пластинчатые перегородки, выполненные сплошными или с перепускными волноводными каналами, представленными сквозными отверстиями перфорации (круглой или иной геометрической формы, например, в виде щелевых просечек с отгибами) и/или разделительные пластинчатые перегородки могут быть выполнены в виде ячеек сетчатой основы (металлической проволочной, из полимерных нитей сеток) как это, в частности, представлено на фиг.13, 14, 15. Коэффициент перфорации стенок (перфорированного листового или проволочно-сеточного типа) структур разделительных трубчатых и/или разделительных пластинчатых перегородок в составе сообщающихся и/или разделенных камер (в многокамерных вариантах исполнений конструкций) такого типа комбинированного интегрального шумозаглушающего модуля АТС, выбирается исходя из конкретных целевых характеристик технического задания на разработку или технических условий производства по обеспечению в нем той или иной степени звукопрозрачности стенок, соблюдения необходимых прочностных и жесткостных характеристик, используемого структурного состава ЗПМ и его звукопоглощающих качеств. Под термином «коэффициент перфорации», подразумевается отношение суммарной площади проходных сечений отверстий перфорации, выполненных в стенке трубчатой или пластинчатой перегородки, к ее общей площади поверхности, на которой была проведена процедура перфорирования, до момента ее перфорирования. В большинстве практических случаев, коэффициент перфорации стенок выбирается из условия К≥0,2, с тем, чтобы обеспечить приемлемую степень их звукопрозрачности, с сохранением приемлемых прочностных и жесткостных характеристик. Отверстия перфорации стенок разделительных трубчатых и/или разделительных пластинчатых перегородок могут быть расположены по поверхности разделительной перегородки как равномерно (с одинаковым шагом), так и не равномерно (с отличающимися межцентровыми расстояниями). При неравномерном поверхностном расположении отверстий перфорации (с переменным шагом) возможно целенаправленное группирование такого типа отверстий в заданных ограниченных областях, которое может производиться, например, в зонах наиболее высоких уровней звукового давления. В этих зонах размеры отверстий перфорации могут быть выполнены меньшими по габаритам (с меньшей площадью проходного сечения каждого из отверстий) при соответствующем увеличении их числа, что при неизменном значении суммарной площади проходных сечений отверстий обеспечит возрастание суммарного периметра отверстий перфорации, способствующего более эффективному рассеиванию акустической энергии. По крайней мере, в одной из полостей резонаторных камер или объемных расширительных камер батареи акустических резонаторов интегрального шумозаглушающего модуля АТС может находиться пористая структура ЗПМ, которая полностью или частично может заполнять объем указанной замкнутой полости камеры, в которой она находится. Отмеченная пористая структура ЗПМ может быть дополнительно поверхностно разграничена дополнительным защитным звукопрозрачным слоем в виде примененной соответствующей футеровки поверхности несущей перфорированной оболочки (сплошной или микроперфорированной структуры), которая может быть представлена в виде воздухопродуваемой фольгово-пленочной, тканевой, из нетканого полотна или тонкого защитного слоя пористого волокнистого или вспененного открытоячеистого газопродуваемого ЗПМ толщиной не более 10 мм, и/или их разнообразных комбинированных слоистых сочетаний.
Под используемым термином «звукопрозрачность» подразумевается свойство структурных элементов конструкций (пластин, оболочек, пленок, тканей, нетканых полотен) свободно пропускать распространяемую в среде звуковую волну без существенного (не более чем на 10%) дополнительного ослабления ее энергии (т.е. пропускать без существенного эффекта отражения в направлении, противоположном распространению от источника излучения).
Пористая структура ЗПМ, помещаемая в полость камеры резонатора Гельмгольца или объемной расширительной камеры, может быть предпочтительно представлена совокупностью (набором) разделенных обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов, которые могут быть изготовлены как из идентичных, так и различных типов и марок пористых воздухопродуваемых волокнистых и/или вспененных открытоячеистых структур ЗПМ с одинаковыми (близкими) или существенно отличающимися физическими характеристиками, химическим составом, пористостью, различным количеством и разнообразным сочетанием типов структур пористых слоев в составе одно- и/или многослойных пористых структур, находящихся в рамках заданных габаритных размеров, которые преимущественно (объемный состав которых составляет более 50% от их общего объема) находятся в размерном диапазоне 5…100 мм, выполненных в виде как идентичных, так и различных (отличающихся) геометрических форм и габаритов. При этом они компромиссно (согласно установленным требованиям технического задания на разработку или техническим условиям производства) удовлетворяют компоновочно-монтажным, технологическим и акустическим (в отношении достижения приемлемо высокого шумопоглощающего эффекта) возможностям их размещения внутри указанных замкнутых полостей камер резонаторов Гельмгольца или объемных расширительных камер в составе батареи акустических резонаторов интегрального шумозаглушающего модуля, с задаваемым хаотичным или упорядоченным распределением отмеченных обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов непосредственно внутри, по крайней мере, одной полости одной из камер (резонатора Гельмгольца, объемной расширительной камеры) батареи акустических резонаторов интегрального шумозаглушающего модуля, с соответствующим образованием пустот (межграневых каналов) между контактирующими гранями обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов. Также, для возможного (необходимого) облегчения реализации (рационализации) технологических операций формования обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов в монолитный пористый звукопоглощающий брикет соответствующей геометрической формы (в том числе, для обеспечения удобства последующего монтажа/демонтажа) могут использоваться их соответствующие адгезионные скрепления (сшивки).
Используемые обособленные дробленые фрагментированные звукопоглощающие элементы, предпочтительно должны быть получены в виде продуктов вторичной рециклированной утилизационной переработки технологических отходов и технологического брака производства волокнистых, вспененных открытоячеистых ЗПМ и/или деталей из ЗПМ, а также получены из соответствующих деталей (панелей, обивок, прокладок - из пористых ЗПМ), отобранных для проведения вторичной рециклированной утилизационной переработки пакетов шумоизоляции, содержащих пористые звукопоглощающие вещества, разнообразных технических объектов, например, кузова (кабины водителя, пассажирского помещения, моторного отсека, багажного отделения) АТС, завершивших свой жизненный цикл, демонтированных из состава шумопонижающих пакетов (комплектов) и подлежащих, в связи с этим, процессам утилизации. Также, для этих целей могут использоваться аналогичного типа штатные шумопонижающие пакеты, применяемые и в других шумоактивных средствах транспорта (железнодорожного, авиационного, тракторов, комбайнов, передвижной коммунальной и дорожно-строительной техники, и т.п.), агрегатах и системах энергетических установок (стационарные ДВС, стационарные и передвижные компрессорные установки и т.п.), в строительных объектах (звукотеплоизоляционные волокнистые и/или вспененные открытоячеистые панели, используемые для стеновых футеровок межэтажных перекрытий, лифтовых шахт, вентиляционных систем и т.п.). В конечном итоге, это влечет уменьшение расхода исходного «нового» сырья, предназначенного как для производства ЗПМ (ресурсосбережению), так и для изготовления «новых» шумопонижающих изделий (за счет соответствующей компенсационной замены их уже имеющимися продуктами вторичной рециклированной утилизационной переработки). В свою очередь, это уменьшает стоимость производимого технического устройства и обеспечивает сопутствующее снижение загрязнения окружающей среды отходами производства и неиспользованными продуктами утилизации акустических материалов, применяемыми, в частности, в составе шумопоглощающих пакетов АТС. Тем самым, это способствует улучшению экологических характеристик заявляемого технического устройства, в том числе и за счет уменьшения объемов звукопоглощающих веществ, подлежащих вынужденному захоронению (например, шумопонижающих пакетов в составе деталей АТС, отслуживших свой срок), которые не допускают их непосредственной энергетической утилизации путем сжигания вследствие выделения, вредных и опасных продуктов сгорания, в том числе, и разрушающих озоновый слой. Для упрощения технологических операций дробления/вырубки/нарезки и обеспечения заданного более точного дозирования по составу и весогабаритным параметрам, в качестве исходного полуфабрикатного сырья для изготовления указанного типа дробленого пористого звукопоглощающего вещества, в смеси с «утилизируемыми» звукопоглощающими веществами могут частично использоваться и «новые» обособленные дробленые фрагментированные звукопоглощающие элементы. Под термином «новые обособленные дробленые фрагментированные звукопоглощающие элементы» подразумеваются вновь произведенные элементы из «нового» пористого звукопоглощающего сырья, например, из полуфабриката, преимущественно плосколистового типа (плоских листов или рулонов ЗПМ), а не из утилизируемых материалов и деталей, содержащих пористые звукопоглощающие вещества. Таким образом, могут использоваться смеси задаваемых в определенных пропорциях дозированных сочетаний обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов, полученных из рециклированных утилизационных материалов и деталей, в состав которой добавляется определенное количество «новых» обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов соответствующего типа, геометрической формы и габаритных размеров, изготовленных из «нового» исходного полуфабрикатного сырья производства пористых ЗПМ. При необходимости, это позволяет упрощать и целенаправленно гибко управлять конечными техническими параметрами образуемой смешанной массы (акустическими, весовыми, плотностными, жесткостными, эксплуатационными и т.п.) за счет введения в необходимых пропорциях заданной количественной и качественной дозированной добавки к утилизируемым «новых» обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов, находящихся в более узком поле допуска с известными акустическими (звукопоглощающими) параметрами. В результате может достигаться улучшение, в технических характеристиках смешанного состава дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов в целом.
рев
При технических вариантах брикетированных исполнений обособленных фрагментированных дробленых звукопоглощающих элементов, изготовленных из пористых ЗПМ, образующих монолитные структуры заданных геометрических форм и габаритных размеров, в качестве клеевых адгезивов могут использоваться как вещества органического происхождения - синтетические олигомеры и полимеры (например, фенолформальдегидные, эпоксидные и полиэфирные смолы, полиамиды, полиуретаны, каучуки и пр.), образующие клеевую пленку в результате затвердевания при охлаждении (термопластичные клеи), отверждения (термоактивные клеи) или вулканизации (резиновые клеи), так и неорганического происхождения (например, алюмофосфатные, силикатные). По физическому состоянию применяемые клеевые вещества могут быть жидкими (растворы, эмульсии, суспензии) или твердыми (пленки, прутки, гранулы, порошки), используемые в виде температурного расплава или нанесения их на нагретые поверхности. Предпочтительно, чтобы применяемые для брикетирования дробленых пористых звукопоглощающих веществ в монолитные, заданных геометрических форм крупногабаритные образцы, адгезивные вещества (клеи) обладали приемлемыми свойствами звукопрозрачности. Таким образом, необходимо чтобы использовались такие адгезивные вещества, которые после нанесения адгезивного слоя на поверхность защитной звукопрозрачной пленки и/или поверхности граней обособленных фрагментированных дробленых звукопоглощающих элементов, изготовленных из пористых ЗПМ, не вызывали уменьшения значения реверберационного коэффициента звукопоглощения α образованной сопряженной слоистой структуры более чем на 0,1 (т.е. ухудшали ее звукопоглощающие свойства не более чем на 10%).
рев
Предотвращение воспламенения и самостоятельного горения, а также сообщения свойств самозатухания применяемым в заявляемом техническом устройстве пористым ЗПМ может обеспечиваться использованием тех или иных веществ или смесей, относящихся к классу антипиренов. В результате их применения они распадаются с образованием соответствующих негорючих компонентов и/или препятствуют разложению материалов с выделением горючих газов. Антипирены могут наноситься как непосредственно на поверхность структур ЗПМ, так и входить в состав пропитывающих пористую структуру ЗПМ растворов. Распространенные типы антипиренов - гидроксид алюминия, соединения бора, сурьмы, хлоридов, органические и неорганические соединения фосфатов. При применении такого типа веществ (антипиренов) следует исключить условия их неудовлетворительной модификации с веществами пористых ЗПМ (как при поверхностном нанесении, так и объемном распределении в пористой структуре ЗПМ), которая может существенно снизить их звукопоглощающие свойства. В связи с этим, необходимо исключить недопустимое снижение (не более чем на 10%) значения ревербериоционного коэффициента звукопоглощения α, регламентируемого, например, требованиями технического задания на разработку или техническими условиями производства.
mB
mL
mH
Технический результат заявляемого технического решения заключается в улучшении акустического качества (в итоге - обеспечения снижения уровней внешнего и внутреннего шума АТС) за счет увеличения звукопоглощающих и звукоизолирующих свойств его моторного отсека, обеспечиваемого эффективным подавлением в его полости шумовых излучений, в особенности, достигаемого в низко- и среднечастотном звуковом диапазоне. Он реализуется за счет интенсификации процесса звукопоглощения, применяемыми в заявляемом техническом устройстве конструктивными элементами шумоглушения, преимущественно резонаторного типа (резонаторно-комбинированного типа, содержащих в камерных элементах пористое звукопоглощающее вещество), включающими батареи сгруппированных определенным образом акустических резонаторов, выполненных в виде четвертьволновых акустических резонаторов, и/или полуволновых акустических резонаторов, и/или резонаторов Гельмгольца, и/или объемных расширительных камер. Соответствующим образом образованная батарея акустических резонаторов обеспечивает эффективное частотно-настроенное воздействие на акустическое поле (в особенности, в низко- и среднечастотном звуковом диапазоне) воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека и реализует соответствующее ослабление шумовой энергии, производимой АТС, на выделяющихся в шумовых спектрах слабозадемпфированных низко- и среднечастотных акустических резонансов. В результате протекания указанных физических процессов в интегральном шумозаглушающем модуле, посредством содержащихся в нем акустических резонаторов и/или объемных расширительных камер, сгруппированных в составе образованной акустической батареи, происходит рассеивание акустической энергии звуковых волн (преобразование ее в тепловую энергию). Наиболее эффективно процесс рассеивания звуковой энергии происходит на низших собственных акустических модах колебаний f, f, f объема воздушной полости подкапотного пространства моторного отсека, совпадающих с собственными (резонансными) частотами колебаний соответствующим образом настроенных акустических резонаторов. Возникающий шумодемфирующий (шумоподавляющий) эффект при этом является не дискретным, а охватывает некоторую, прилегающую к собственной (резонансной) частоте акустического резонатора полосу частот. Эффект шумоподавления, производимый заявляемым техническим устройством, содержащим батарею акустических резонаторов, может быть, при необходимости, расширен по частотному составу, путем введения дополнительных фрикционных потерь в колебательных системах, представленных такого типа акустическими резонаторами, и/или объемными расширительными камерами, заполненными диссипативным пористым звукопоглощающим рассеивателем. Для дополнительного увеличения фрикционных потерь, уменьшения чувствительности акустических резонаторов к изменению частотной настройки и более эффективного рассеивания звуковой энергии в трубчатых элементах акустических резонаторов (четвертьволновых, полуволновых, горлах резонаторов Гельмгольца) могут дополнительно применяться соответствующие демпфирующие элементы в виде устанавливаемых в них «пористых пробок», изготовленных из пористых или волокнистых ЗПМ. С аналогичными целями в стенках трубчатых элементов горл (горловых частей) акустических резонаторов могут быть выполнены дополнительные демпфирующие каналы, представленные сквозными отверстиями перфорации (круглой или иной геометрической формы, например, в виде щелевых просечек с отгибами). Для этих же целей увеличения диссипативных потерь, для подавления резонансных колебаний в полостях горл (горловых частей), их входные отверстия (открытые срезы) горловых элементов акустических резонаторов могут быть перекрыты тонким защитным воздухопродуваемым пористым (тканевым, нетканым полотном, микроперфорированным пленочным, микроперфорированным фольговым) футерующим слоем звукопрозрачного материала. В высокочастотной области звукового спектра подавление шумовых излучений в полости моторного отсека АТС обеспечивается включением в физический процесс звукопоглощения пористых звукопоглощающих веществ, помещенных в полости камер резонаторов Гельмгольца и/или объемных расширительных камер. За счет включения дополнительных пористых диссипативных звукопоглощающих поверхностных зон, образуемых, в частности, свободными поверхностями гранями обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов, изготовленных из пористых ЗПМ, реализуются дополнительные механизмы поглощения звуковой энергии вследствие возникающих дифракционных краевых граневых эффектов, а также включаются дополнительные фрикционные диссипативные потери, возникающие при прохождении звуковых волн по образующимся межграневым каналам (пустотам). В этом случае, при необходимости, может быть также существенно уменьшено количество используемого пористого звукопоглощающего вещества, из-за указанного возрастания суммарного звукопоглощающего эффекта, при достижении заданной требуемой величины шумозаглушения. Тем более, что оно вызвано применением такого дешевого и экологичного, как используемые в качестве исходного сырья ЗПМ производственно-технологические отходы, брак или демонтированные и переработанные пористые звукопоглощающие структуры в составе шумоизоляционных пакетов технических объектов, подлежащие утилизации. Это, в еще большей степени, повышает экономическую и экологическую эффективность и целесообразность применения заявляемого технического решения.
Таким образом, в заявляемом техническом решении эффективно решаются комплексные технические, экологические и экономические задачи. В частности, применение заявляемого технического решения обеспечивает:
mB
mL
mH
L
B
H
- повышение шумопонижающей эффективности используемого интегрального шумозаглушающего модуля АТС, представленного в виде совмещенных с различными штатными многофункциональными устройствами АТС конструктивными элементами шумозаглушения, преимущественно резонаторного типа, интегрированных, в частности, в передний бампер АТС, и/или нижний экран моторного отсека кузова (брызговик ДВС), и/или капот кузова, и/или кожух вентилятора системы охлаждения ДВС, подключенных (сообщенных) соответствующим образом своими открытыми горлами (горловыми частями) к воздушной полости подкапотного пространства моторного отсека АТС, выполненными в виде батареи акустических резонаторов, состоящей из конструктивных элементов шумозаглушения, в виде четвертьволновых акустических резонаторов, и/или полуволновых акустических резонаторов, и/или резонаторов Гельмгольца, и/или объемных расширительных резонаторных камер, обеспечиваемой за счет подавления (демпфирования) резонансного акустического возбуждения упругой массы воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека, проявляющегося на ее собственных акустических модах f, f, f, вследствие генерирования и передачи в ней возбуждающих вибрационных силовых импульсов, сообщаемых как воздушным путем от колеблющихся стенок корпусных элементов силового агрегата и систем АТС, так и твердыми путями передачи - через резинометаллические элементы виброизоляционных опор силового агрегата на присоединенные колеблющиеся кузовные панели, ограничивающие (формирующие) полость подкапотного пространства моторного отсека, а также от возникающего газодинамического возбуждения и аэродинамического шумового излучения, производимого открытым срезом воздухозаборного патрубка системы впуска ДВС, вращающейся крыльчаткой вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС, - осуществляемого вследствие соответствующей акустической настройки собственных (резонансных) частот используемых в составе батареи акустических резонаторов и/или объемных расширительных камер, на собственные (резонансные) частоты низших, прежде всего - первых (m=1), как наиболее энергоемких собственных акустических мод воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека - продольной, поперечной и повысотной (f, f и f);
- дополнительное увеличение шумопонижающей эффективности используемого интегрального шумозаглушающего модуля АТС в составе батареи акустических резонаторов, содержащей акустические резонаторы и/или объемные расширительные камеры, интегрированной в передний бампер АТС, и/или нижний экран (брызговик) моторного отсека кузова, и/или капот кузова, и/или кожух вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС, горла (горловые части) которых подключены к полости (сообщены с полостью) воздушного объема подкапотного пространства моторного отсека АТС, достигаемое вследствие включения в процесс рассеивания звуковой энергии, в составе конструкции интегрального шумозаглушающего модуля дополнительных звукопоглощающих поверхностных зон, образованных свободными поверхностями граней обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов, помещенных в полости камер резонаторов Гельмгольца и/или полости объемных расширительных камер, возникновения сопутствующих дополнительных механизмов поглощения звуковой энергии, вследствие возникающих дифракционных краевых граневых звукопоглощающих эффектов, а также вследствие дополнительных потерь звуковой энергии в процессах прохождения звуковых волн по межграневым пустотелым каналам, сформированным неплотно контактирующими гранями обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов, с отличающимися геометрическими формами и габаритными размерами, при реализации конструктивно-технологического варианта исполнения интегрального шумозаглушающего модуля комбинированного типа, предусматривающего установку в полостях камер резонаторов Гельмгольца и/или объемных расширительных камер соответствующего типа обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов;
- уменьшение количества используемого в составе устройства интегрального шумозаглушающего модуля АТС пористого звукопоглощающего вещества из-за реализуемого возрастания суммарного звукопоглощающего эффекта, возникающего при применении в нем соответствующего типа дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов, изготовленных из производственно-технологических отходов и брака, или аналогичного типа продуктов, содержащих пористые звукопоглощающие структуры, подлежащих утилизации, что, в конечном итоге, способствует улучшению стоимостных и экологических характеристик АТС.
- уменьшение сопутствующих экономических затрат на устранение последствий негативного воздействия на окружающую среду, связанного с добычей меньшего количества «нового» исходного сырья, необходимого для последующего производства пористых ЗПМ, путем их эквивалентной компенсационной замены уже имеющимися в наличии и подвергаемых утилизационной переработке технологическими отходами и технологическим браком производства пористых волокнистых, вспененных открытоячеистых ЗПМ и/или утилизируемых деталей из ЗПМ, например, демонтированных из состава шумопонижающих комплектов деталей (панелей, обивок, прокладок, изготовленных из пористых ЗПМ) пакетов шумоизоляции кузова (кабины водителя, пассажирского помещения, моторного отсека, багажного отделения) АТС, завершивших свой жизненный цикл и подлежащих, в связи с этим, процессам утилизации, а также из аналогичного типа штатных шумопонижающих пакетов, применяемых и в других шумогенерирующих технических объектах, например, шумоактивных средствах транспорта (железнодорожного, авиационного, тракторов, комбайнов, передвижной коммунальной и дорожно-строительной техники, и т.п.), агрегатах и системах энергетических установок (стационарных ДВС, стационарных и передвижных компрессорных установках и т.п.), строительных объектах (звукотеплоизоляционные волокнистые и/или вспененные открытоячеистые панели в составе стеновых футеровок, межэтажных перекрытий, лифтовых шахт, вентиляционных систем и т.п.), подлежащих в противном случае неизбежным «экологически грязным» процессам утилизационной энергетической переработки путем сжигания или захоронения.
Анализ известных технических решений в рассматриваемой области техники показал, что заявляемый интегральный шумозаглушающий модуль АТС имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический результат, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.
Заявляемое техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, оно соответствуют условию патентоспособности «промышленная применимость».
Другие особенности и преимущества заявляемого изобретения будут понятны из приведенных схем и ниже изложенного детального описания, где:
- на фиг.1 показана схема типичной конструкции моторного отсека легкового автомобиля, оборудованного различными известными видами конструктивных элементов шумоглушения, включающими детали (обивки, панели, прокладки) из пористых звукопоглощающих облицовок из ЗПМ и батарею акустических резонаторов, интегрированную в нижний экран моторного отсека (брызговик ДВС), с образованием интегрального шумозаглушающего модуля АТС;
- на фиг.2 показана принципиальная схема работы батареи акустических резонаторов 38, состоящей из трех четвертьволновых акустических резонаторов 12;
- на фиг.2а показана принципиальная схема батареи акустических резонаторов 38, состоящей из трех четвертьволновых акустических резонаторов 12, оборудованных демпфирующими пористыми пробками 31, демпфирующими каналами типа сквозных отверстий перфорации 32, компенсационным эвакуационным каналом (дренажным отверстием) 25 и защитным футерующим воздухопродуваемым демпфирующим слоем материала 30, перекрывающим проходное сечение горла (горловой части) 16 четвертьволнового акустического резонатора 12;
- на фиг.3 показана принципиальная схема работы батареи акустических резонаторов 38, состоящей из трех полуволновых акустических резонаторов 13;
- на фиг.3а показана принципиальная схема батареи акустических резонаторов 38, состоящей из трех полуволновых акустических резонаторов 13, оборудованных демпфирующими пористыми пробками 31, демпфирующими каналами типа сквозных отверстий перфорации 32 и защитным футерующим воздухопродуваемым демпфирующим слоем материала 30, перекрывающим проходное сечение горла (горловой части) 16 полуволнового акустического резонатора 13;
- на фиг.4 показана принципиальная схема работы батареи акустических резонаторов 38, состоящей из трех резонаторов Гельмгольца 14;
- на фиг.4а показана принципиальная схема батареи акустических резонаторов 38, состоящей их трех резонаторов Гельмгольца 14, оборудованных демпфирующими пористыми пробками 31, демпфирующими каналами типа сквозных отверстий перфорации 32, компенсационным эвакуационным каналом (дренажным отверстием) 25 и защитным футерующим воздухопродуваемым демпфирующим слоем материала 30, перекрывающим проходное сечение горла (горловой части) 16 резонатора Гельмгольца 14;
- на фиг.4б показана принципиальная схема батареи акустических резонаторов 38, состоящей из одного четвертьволнового акустического резонатора 12, одного полуволнового акустического резонатора 13 и трех резонаторов Гельмгольца 14, которые представлены одним резонатором с одногорловым (горлом - горловой частью 16) вариантом исполнения и двумя резонаторами с горлами (горловыми частями) 16, выполненными в виде нескольких подводящих каналов 20, представленных отверстиями перфорации в стенке корпуса (камеры) резонатора;
- на фиг.5 показана принципиальная схема батареи акустических резонаторов 38, состоящей из трех объемных расширительных камер 36;
1L
1B
- на фиг.6 показана схема моторного отсека (вид сверху), оборудованного интегральным шумозаглушающим модулем АТС 11, содержащим батарею акустических резонаторов 38 с четвертьволновыми акустическими резонаторами 12, с демпфирующими каналами типа сквозных отверстий перфорации 32 и компенсационным эвакуационным каналом (дренажным отверстием) 25; представлены эпюры распределения звукового давления на первых собственных акустических модах - продольной Р и поперечной P;
1L
1B
- на фиг.7 показана схема моторного отсека (вид сверху), оборудованного интегральным шумозаглушающим модулем АТС 11, содержащим батарею акустических резонаторов 38 с четвертьволновыми акустическими резонаторами 12, с демпфирующими пористыми пробками 31; представлена эпюра распределения звукового давления на первых собственных акустических модах - продольной P и поперечной P;
1L
1B
- на фиг.8 показана схема моторного отсека (вид сверху), оборудованного интегральным шумозаглушающим модулем АТС 11, содержащим батарею акустических резонаторов 38 с полуволновыми акустическими резонаторами 13, с демпфирующими каналами типа сквозных отверстий перфорации 32 и демпфирующими пористыми пробками 31; представлены эпюры распределения звукового давления на первых собственных акустических модах - продольной P и поперечной P;
1L
1B
- на фиг.9 показана схема моторного отсека (вид сверху), оборудованного интегральным шумозаглушающим модулем АТС 11, содержащим батарею акустических резонаторов 38 с резонаторами Гельмгольца 14, выполненными в виде одногорловых резонаторов с горлом (горловой частью) 16 и в виде нескольких подводящих каналов 20, представленных отверстиями перфорации в стенке корпуса (камеры) резонатора; представлены эпюры распределения звукового давления на первых собственных акустических модах - продольной P, и поперечной P;
1L
1B
- на фиг.10 показана схема моторного отсека (вид сверху), оборудованного интегральным шумозаглушающим модулем АТС 11, содержащим батарею акустических резонаторов 38 с объемными расширительными камерами 36, оснащенными перепускными волноводными каналами разделительной пластинчатой перегородки 19 и обособленными дроблеными фрагментированными звукопоглощающими элементами 21; представлены эпюры распределения звукового давления на первых собственных акустических модах - продольной P и поперечной P;
1L
1B
- на фиг.11 показана схема моторного отсека (вид сверху), оборудованного интегральным шумозаглушающим модулем АТС 11, содержащим батарею акустических резонаторов 38, включающую четвертьволновый акустический резонатор 12 с компенсационным эвакуационным каналом (дренажным отверстием) 25, полуволновый акустический резонатор 13 с демпфирующим каналом типа сквозного отверстия перфорации 32, резонатор Гельмгольца 14, полость камеры 39 которого заполнена обособленными дроблеными фрагментированными звукопоглощающими элементами 21, объемную расширительную камеру 36 с демпфирующей пористой пробкой 31 смонтированной в горле (горловой части) 16; представлены эпюры распределения звукового давления на первых собственных акустических модах - продольной P и поперечной P;
1L
1B
1H
- на фиг.12 показаны схемы моторного отсека (вид спереди, вид сверху, вид сбоку), оборудованного интегральным шумозаглушающим модулем АТС 11, содержащим батарею акустических резонаторов 38, включающую объемные расширительные камеры 36 и резонатор Гельмгольца 14, в камерах 39 которых помещены обособленные дробленые фрагментированные звукопоглощающие элементы 21; представлены эпюры распределения звукового давления на первых собственных акустических модах - продольной P, поперечной P и повысотной P;
1L
1B
1H
- на фиг.13 показаны схемы моторного отсека (вид спереди, вид сверху, вид сбоку), оборудованного интегральным шумозаглушающим модулем АТС 11, содержащим батарею акустических резонаторов 38, включающую резонаторы Гельмгольца 14, в нижней части стенки корпуса (камеры) которых выполнены компенсационные эвакуационные каналы (дренажные отверстия) 25, а полости камер 39 заполнены обособленными дроблеными фрагментированными звукопоглощающими элементами 21; представлены эпюры распределения звукового давления на первых собственных акустических модах - продольной P, поперечной P и повысотной P;
- на фиг.14 показан вариант конструктивно-технологического исполнения интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, содержащего интегрированную в передний бампер кузова 28 легкового автомобиля батарею акустических резонаторов 38 в составе резонаторов Гельмгольца 14, полости камер 39 которых заполнены обособленными дроблеными фрагментированными звукопоглощающими элементами 21, изготовленными из пористых ЗПМ, в том числе предварительно помещенные в замкнутые несущие оболочки контейнерного типа 23, изготовленные из защитного звукопрозрачного слоя соответствующего типа материала;
- на фиг.15 показаны принципиальные схемы конструктивных вариантов исполнений моторного отсека легкового автомобиля, оборудованного интегральным шумозаглушающим модулем АТС 11, содержащим батарею акустических резонаторов 38 в составе из четвертьволновых акустических резонаторов 12 и полуволновых акустических резонаторов 13, интегрированную в нижний экран моторного отсека (брызговик ДВС) 6 и передний бампер кузова АТС 28;
- на фиг.16 показаны принципиальные схемы конструктивно-технологических исполнений подводящих 20, и/или демпфирующих 32, и/или перепускных волноводных 19, и/или компенсационных эвакуационных каналов 25, выполненных в стенках корпусных элементов акустических резонаторов 12, 13, 14, и/или объемных расширительных камер 36;
- на фиг.17 показаны принципиальные схемы конструктивно-технологических исполнений установки в горлах (горловых частях) 16 акустических резонаторов 12, 13, 14, демпфирующих пористых пробок 31, изготовленных из волокнистого или открытоячеистого ЗПМ;
- на фиг.18 показана принципиальная схема конструктивно-технологических исполнений моторного отсека легкового автомобиля, оборудованного интегральным шумозаглушающим модулем АТС 11, содержащим интегрированную в конструкцию кожуха вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС 29, батарею акустических резонаторов 38, состоящую из четвертьволновых акустических резонаторов 12, полуволновых акустических резонаторов 13, резонаторов Гельмгольца 14 и объемных расширительных камер 36, в том числе, содержащих полости камер 39, заполненные пористым звукопоглощающим веществом, представленным в виде обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 21, изготовленных из пористых ЗПМ.
Позициями на представленных фигурах обозначены:
1 - панель щитка передка кузова;
2 - панель рамки радиатора системы охлаждения ДВС;
3 - решетка радиатора системы охлаждения ДВС;
4 - панель брызговика колеса кузова (колесной арки кузова);
5 - капот кузова;
6 - нижний экран моторного отсека (брызговик ДВС);
7 - колесо АТС;
8 - трансмиссионный агрегат (коробка передач);
9 - двигатель (ДВС);
10 - полость подкапотного пространства моторного отсека;
11 - интегральный шумозаглушающий модуль АТС;
12 - четвертьволновой акустический резонатор;
13 - полуволновой акустический резонатор;
14 - резонатор Гельмгольца;
15 - жесткое звукоотражающее донышко (перегородка) четвертьволнового акустического резонатора;
16 - горло (горловая часть) акустического резонатора (четвертьволнового, полуволнового, Гельмгольца) или объемной расширительной камеры;
17 - разделительная трубчатая перегородка (воздуховод) акустического резонатора, или объемной расширительной камеры;
18 - разделительная пластинчатая перегородка акустического резонатора, или объемной расширительной камеры;
19 - перепускные волноводные каналы разделительной трубчатой или разделительной пластинчатой перегородки сообщающихся резонаторных или объемных расширительных камер в составе батареи акустических резонаторов;
20 - подводящие каналы (горловая часть) резонатора Гельмгольца, представленные в виде отверстий перфорации;
21 - обособленные дробленые фрагментированные звукопоглощающие элементы;
22 - защитный звукопрозрачный футерующий слой, установленный на разделительных трубчатых и/или разделительных пластинчатых перегородках сообщающихся резонаторных или объемных расширительных камер в составе батареи акустических резонаторов в местах расположения перепускных волноводных каналов;
23 - защитный звукопрозрачный слой, образующий замкнутую несущую оболочку
контейнерного типа;
24 - межграневые пустотелые каналы, образующиеся между контактирующими гранями обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов;
25 - компенсационный эвакуационный канал (дренажное отверстие);
26 - крышка (откидная, шарнирно закрепленная, съемная, с использованием замковых соединений, метизов и т.п.) корпуса интегрального шумозаглушающего модуля;
27 - закладной каркасный элемент;
28 - передний бампер кузова АТС;
29 - кожух вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС;
30 - защитный футерующий воздухопродуваемый демпфирующий слой материала, перекрывающий проходное сечение горла (горловой части) акустического резонатора;
31 - демпфирующая пористая пробка акустического резонатора и/или объемной расширительной камеры из вспененного открытоячеистого или волокнистого ЗПМ;
32 - демпфирующие каналы акустического резонатора типа сквозных отверстий перфорации;
33 - нижний выходной вентиляционный проем моторного отсека;
34 - передний входной вентиляционный проем моторного отсека;
35 - облицовка решетки радиатора системы охлаждения ДВС;
36 - объемная расширительная камера;
37 - комбинированные конструктивные элементы шумозаглушения типа панельных пористых звукопоглощающих облицовок и/или акустических резонаторных устройств;
38 - батарея акустических резонаторов;
39 - камера (камерная часть) резонатора Гельмгольца или объемной расширительной камеры.
Обозначениями на представленных фигурах приведены:
e1
е2
е3
1
2
3
l, l, l - длины камер 39 объемных расширительных камер 36 (R, R, R);
рев
α - реверберационный коэффициент звукопоглощения;
КЭ
d - диаметр компенсационного эвакуационного канала (дренажного отверстия) 25;
КЭ
F - площадь проходного сечения компенсационного эвакуационного канала (дренажного отверстия) 25;
ДК
F - суммарная площадь проходных сечений демпфирующих каналов (сквозных отверстий перфорации) 25, выполненных в стенке акустического резонатора 12, 13, 14;
1
2
3
mL
mB
mH
R, R и R - акустические (шумозаглушающие) резонаторы 12, 13, 14 и/или объемные расширительные камеры 36, образующие батарею акустических резонаторов 38, интегрированную в структуру переднего бампера АТС 28, капота кузова 5, нижнего экрана моторного отсека кузова (брызговика ДВС) 6, кожуха вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС 29, при подключении их горл (горловых частей) 16 к воздушному объему полости подкапотного пространства моторного отсека 10, настроенные, в частности, на подавление низших собственных акустических мод воздушной полости подкапотного пространства моторного отсека 10 f, f, f;
L - габаритная длина полости подкапотного пространства моторного отсека 10;
B - габаритная ширина полости подкапотного пространства моторного отсека 10;
H - габаритная высота полости подкапотного пространства моторного отсека 10;
1L
L
P - эпюра распределения звукового давления в полости подкапотного пространства моторного отсека 10 на первой (m=1) продольной собственной акустической моде f;
1B
B
P - эпюра распределения звукового давления в полости подкапотного пространства моторного отсека 10 на первой (m=1) поперечной собственной акустической моде f;
1H
H
P - эпюра распределения звукового давления в полости подкапотного пространства моторного отсека 10 на первой (m=1) повысотной собственной акустической моде f;
1
2
3
4
5
e, e, e, e, e - кратчайшие расстояния между близлежащими поверхностями стенок (проходными сечениями) горл (горловых частей) 16 акустических резонаторов 12, 13, 14;
1
2
3
t, t, t - кратчайшие расстояния между внутренними поверхностями стенок, формирующих проходные сечения открытых срезов горл (горловых частей) 16, в составе конкретного полуволнового акустического резонатора 13;
пад
P - падающая звуковая волна;
отр
P - отраженная звуковая волна;
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><msup><mi>R</mi><mn>1</mn></msup></mrow></msub></mrow>
- динамическая длина четвертьволнового акустического резонатора 12;
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><msup><mi>R</mi><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
- динамическая длина полуволнового акустического резонатора 13;
h - динамическая длина горла (горловой части) 16 или 20 резонатора Гельмгольца 14;
k
V - объем полости камеры 39 резонатора Гельмгольца 14 или объемной расширительной камеры 36;
отв
F - площадь проходного сечения горла (горловой части) 16 или 20 резонатора Гельмгольца 14;
пер.
К - коэффициент перфорации;
R1
R2
R3
1
2
3
f, f, f - первые (m=1) собственные (резонансные) частоты звуковых колебаний настроенных акустических (шумозаглушающих) резонаторов R, R, R;
L
f - первая (m=1) собственная продольная колебательная мода воздушной полости подкапотного пространства моторного отсека 10;
B
f - первая (m=1) собственная поперечная колебательная мода воздушной полости подкапотного пространства моторного отсека 10;
H
f - первая (m=1) собственная повысотная колебательная мода воздушной полости подкапотного пространства моторного отсека 10.
mL
mB
mH
L
B
H
L
B
H
R1
R2
R3
L
B
H
c
Условие подавления резонансного излучения звуковой энергии, сосредоточенной на низших (первых, m=1) собственных модах воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека 10 - f, f, f (f f, f) и кратных им гармоническим составляющим if, if, if (где i=1, 2, 3, …), базируется на настроенном совмещении значений собственных (резонансных) частот колебаний акустических резонаторов 12, 13, 14 - f, f, f, и/или использования широкополосных по частотному составу шумозаглушения объемных расширительных камер 36, образующих батарею акустических резонансов 38, с указанными частотами низших (первых, m=1) собственных колебательных мод воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека 10 - f, f, f, характеризуемых совпадением габаритных размеров полости подкапотного пространства моторного отсека 10 по длине L, ширине В и высоте Н, с соответствующими значениями половин длин звуковых волн (λ/2) собственных (резонансных) частот колебаний акустических резонаторов 12, 13, 14 и/или использования широкополосных по частотному составу шумозаглушения объемных расширительных камер 36. Возникающие в упругой воздушной массе объема полости подкапотного пространства моторного отсека 10 АТС резонансные акустические колебания являются результатом формирования и распространения в ней (полости) продольных, поперечных и повысотных волн от источников ее динамического (механического, газодинамического) возбуждения с последующими процессами многократных отражений звуковых волн от противолежащих стенок полости подкапотного пространства моторного отсека 10 и образования резонансных стоячих звуковых волн (собственных акустических мод). Соответственно, периоды (Т) этих звуковых колебаний определяются согласно выражению (11):
<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><mi>T</mi><mi>L</mi></msub><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>/</mo><msub><mi>f</mi><mi>L</mi></msub><mo>=</mo><mn>2</mn><mi>L</mi><mo>/</mo><mi>c</mi><mo>,</mo></mrow></mtd><mtd><mrow><msub><mi>T</mi><mi>B</mi></msub><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>/</mo><msub><mi>f</mi><mi>B</mi></msub><mo>=</mo><mn>2</mn><mi>B</mi><mo>/</mo><mi>c</mi><mo>,</mo></mrow></mtd><mtd><mrow><msub><mi>T</mi><mi>H</mi></msub><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>/</mo><msub><mi>f</mi><mi>H</mi></msub><mo>=</mo><mn>2</mn><mi>H</mi><mo>/</mo><mi>c</mi></mrow></mtd></mtr></mtable><mtext>                          </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mtext>11</mtext></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
где с - скорость звука, м/с.
Процесс отражения звуковых волн от противолежащих жестких звукоотражающих стенок подкапотного пространства моторного отсека 10 происходит в фазе с падающими волнами:
<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>р</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>P</mi><mrow><mi>п</mi><mi>а</mi><mi>д</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>,</mo></mrow></mtd><mtd><mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>р</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>P</mi><mrow><mi>п</mi><mi>а</mi><mi>д</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mo>,</mo></mrow></mtd><mtd><mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>р</mi><mn>3</mn></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>P</mi><mrow><mi>п</mi><mi>а</mi><mi>д</mi><mn>3</mn></mrow></msub><mo>.</mo></mrow></mtd></mtr></mtable><mtext>                                         </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mtext>12</mtext></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
Зависимость колебаний давления в такого типа отраженных звуковых волнах у противолежащих стенок моторного отсека меняется по гармоническому закону - косинусоиде (см. фиг.6…13).
пад1
пад2
пад3
1
2
3
Импульсы давлений, возбуждаемые падающими звуковыми волнами P, P, P, находящиеся, в частности, у обоих открытых концов (срезов) горл (горловых частей) 16 полуволновых акустических резонаторов 13, в составе батареи акустических резонаторов 38 (см. фиг.3 и 3а), распространяются к противоположным пространственным зонам этих полуволновых акустических резонаторов 13 со скоростью звука (с). В полостях полуволновых акустических резонаторов 13 - R, R и R импульсы давлений складываются. Вследствие того, что открытые горла (горловые части) 16 конкретного полуволнового акустического резонатора 13 находятся на малых (ограниченных величиной t≤0,068 м) расстояниях между собой по отношению к длине падающей на них звуковой волны, что обеспечивается его изогнутой U-образной формой, то фаза звуковой волны в плоскости горл (горловых частей) 16, входящей в оба горла полуволнового акустического резонатора 13, будет, по сути, одной и той же. Если время, через которое импульсы давлений проходят акустические резонаторы 13 составляет
<mrow><msub><mi>t</mi><mrow><msup><mn>1</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub><mo>/</mo><mn>2,</mn><mtext> </mtext><msub><mi>t</mi><mrow><msup><mn>2</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>T</mi><mn>2</mn></msub><mo>/</mo><mn>2,</mn><mtext> </mtext><msub><mi>t</mi><mrow><msup><mn>3</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>T</mi><mn>3</mn></msub><mo>/</mo><mn>2,</mn><mtext>                                            </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mtext>13</mtext></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
то положительные импульсы давлений складываются с отрицательными давлениями в звуковых волнах и компенсируют их.
<mrow><msub><mi>t</mi><mrow><msup><mn>1</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>t</mi><mrow><msup><mn>2</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>t</mi><mrow><msup><mn>3</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
Величины
,
,
определяются из соотношения (14):
<mrow><msub><mi>t</mi><mrow><msup><mn>1</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>1</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>/</mo><mi>c</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><msub><mi>t</mi><mrow><msup><mn>2</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>2</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>/</mo><mi>c</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><msub><mi>t</mi><mrow><msup><mn>3</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>3</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>/</mo><mi>c</mi><mo>.</mo><mtext>                                      </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mtext>14</mtext></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
Таким образом:
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>1</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>/</mo><mi>c</mi><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>2</mn><mi>L</mi><mo>/</mo><mi>c</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><mn>2,</mn><mtext> </mtext><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>2</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>/</mo><mi>c</mi><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>2</mn><mi>B</mi><mo>/</mo><mi>c</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><mn>2,</mn><mtext> </mtext><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>3</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>/</mo><mi>c</mi><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>2</mn><mi>H</mi><mo>/</mo><mi>c</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><mn>2,</mn><mtext>               </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mtext>15</mtext></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
В связи с этим, при использовании такого типа шумозаглушающих конструкций в виде полуволновых акустических резонаторов 13, открытых с обоих концов, т.е. с двумя открытыми горлами (горловыми частями) 16 (см. рис.3), их длины выполняются равными соответствующим габаритным размерам полости подкапотного пространства моторного отсека 10, как это было уже отмечено в выражении (6):
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>1</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>L</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>2</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>B</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>3</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>H</mi><mo>.</mo><mtext>                                                           </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mtext>16</mtext></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
Соответственно, собственные (резонансные) частоты колебаний полуволновых акустических резонаторов 13 составляют:
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>1</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>c</mi><mo>/</mo><mn>2</mn><mi>L</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>Г</mi><mi>ц</mi><mo>;</mo><mtext> </mtext><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>2</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>c</mi><mo>/</mo><mn>2</mn><mi>B</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>Г</mi><mi>ц</mi><mo>;</mo><mtext> </mtext><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>3</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>c</mi><mo>/</mo><mn>2</mn><mi>H</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>Г</mi><mi>ц</mi><mo>.</mo><mtext>                         </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mtext>17</mtext></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
На практике, имея незначительную чувствительность к настройке в низкочастотном диапазоне (из-за больших значений длин звуковых волн - в рассматриваемом частотном диапазоне 50…500 Гц составляющих 0,68…6,8 м), длины трубчатых элементов полуволновых акустических резонаторов 13 могут находиться в пределах диапазона отклонений 0,8…1,2 от соответствующих габаритных размеров L, В, Н полости подкапотного пространства моторного отсека 10, без ощутимой потери точности частотной настройки и достигаемой эффективности шумозаглушения.
пад1
пад2
пад3
отр1
отр2
отр3
Подобным образом, на практике определяется длина трубчатых элементов четвертьволновых акустических резонаторов 12 в составе батареи акустических резонаторов 38, у которых один из концевых участков закрыт жестким звукоотражающим донышком 15. В этом случае, через открытый срез горла (горловой части) 16 четвертьволнового акустического резонатора 12 звуковая волна заходит в его трубчатую горловую часть (P, P, P), «добегает» (распространяется) до его закрытого жестким звукоотражающим донышком 15 концевого участка, отражается от него (P, P, P) и возвращается к открытому срезу (горловой части) - 16. Время «пробега» волны в полости указанного четвертьволнового акустического резонатора 12 туда и обратно со скоростью звука (с) определяется из выражения (18):
<mrow><msub><mi>t</mi><mrow><msup><mn>1</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mn>2</mn><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>1</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub><mo>/</mo><mi>c</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><msub><mi>t</mi><mrow><msup><mn>2</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mn>2</mn><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>2</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub><mo>/</mo><mi>c</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><msub><mi>t</mi><mrow><msup><mn>3</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mn>2</mn><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>3</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub><mo>/</mo><mi>c</mi><mo>.</mo><mtext>                                         </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mtext>18</mtext></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>t</mi><mrow><msup><mn>1</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow>
<mrow><msub><mi>t</mi><mrow><msup><mn>2</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>T</mi><mn>2</mn></msub><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow>
<mrow><msub><mi>t</mi><mrow><msup><mn>3</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>T</mi><mn>3</mn></msub><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow>
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><msup><mi>R</mi><mn>1</mn></msup></mrow></msub></mrow>
Для того, чтобы
,
,
, необходимо, чтобы согласно выражению (4) длины
трубчатых горловых частей четвертьволновых акустических резонаторов 12 удовлетворяли следующим соотношениям:
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>1</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>L</mi><mo>/</mo><mn>2,</mn><mtext> </mtext><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>2</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>B</mi><mo>/</mo><mn>2,</mn><mtext> </mtext><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>3</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>H</mi><mo>/</mo><mn>2.</mn><mtext>                                                 </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mtext>19</mtext></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
Соответственно, собственные (резонансные) частоты звуковых колебаний такого типа четвертьволновых акустических резонаторов 12, при соблюдении условия уравнения (19), составляют:
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>1</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>c</mi><mo>/</mo><mn>2</mn><mi>L</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>Г</mi><mi>ц</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>2</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>c</mi><mo>/</mo><mn>2</mn><mi>B</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>Г</mi><mi>ц</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>3</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>c</mi><mo>/</mo><mn>2</mn><mi>H</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>Г</mi><mi>ц</mi><mo>.</mo><mtext>                         </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mtext>20</mtext></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>1</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>2</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>3</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub></mrow>
L
B
H
Таким образом, при соблюдении указанных условий в таком конструктивном исполнении (выборе длины) четвертьволновых акустических резонаторов 12, согласно выражению (19), частоты их собственных (резонансных) колебаний согласно выражению (20) -
,
,
будут идентичны значениям определяемых согласно выражению (17) для полуволновых акустических резонаторов 13 и аналогичным образом будут соответствовать первым (m=1) - f, f, f собственным (резонансным) частотам (низшим собственным модам) воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека 10
<mrow><msub><mi>f</mi><mi>L</mi></msub><mo>=</mo><mi>c</mi><mo>/</mo><mn>2</mn><mi>L</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>Г</mi><mi>ц</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><msub><mi>f</mi><mi>B</mi></msub><mo>=</mo><mi>c</mi><mo>/</mo><mn>2</mn><mi>B</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>Г</mi><mi>ц</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><msub><mi>f</mi><mi>H</mi></msub><mo>=</mo><mi>c</mi><mo>/</mo><mn>2</mn><mi>H</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>Г</mi><mi>ц</mi><mo>.</mo><mtext>                            </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mtext>21</mtext></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><msup><mi>R</mi><mn>1</mn></msup></mrow></msub></mrow>
На практике, четвертьволновые акустические резонаторы 12 достаточно эффективно функционируют в пределах выбора диапазона длин трубчатых элементов
, равных 0,4…0,6 от соответствующих габаритных размеров L, В, Н полости подкапотного пространства моторного отсека 10, без ощутимой потери точности их частотной настройки и достигаемой эффективности шумозаглушения.
При использовании в составе батареи акустических резонаторов 38 интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11 акустических резонаторов типа резонаторов Гельмгольца 14, их собственные (резонансные) частоты колебаний определяются согласно выражениям (7) и (8). Аналогичным образом, как и в представленных выше выражениях (17) и (20), примем условие обеспечения равенства собственных (резонансных) частот резонаторов Гельмгольца 14, определяемых согласно выражениям (7) и (8), со значениями частот низших (первых, m=1) собственных мод воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека 10, как это представлено в выражении (21)
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>1</mn><mrow><mn>111</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>c</mi><mo>/</mo><mn>2</mn><mi>L</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>Г</mi><mi>ц</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>2</mn><mrow><mn>111</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>c</mi><mo>/</mo><mn>2</mn><mi>B</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>Г</mi><mi>ц</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>3</mn><mrow><mn>111</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>c</mi><mo>/</mo><mn>2</mn><mi>H</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>Г</mi><mi>ц</mi><mo>.</mo><mtext>                     </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mtext>22</mtext></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>1</mn><mrow><mn>111</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>2</mn><mrow><mn>111</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>3</mn><mrow><mn>111</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
отв.
к
Соответственно, собственные (резонансные) частоты колебаний
,
,
такого типа акустических резонаторных устройств в виде резонаторов Гельмгольца 14 определяются исходя из конструктивных сочетаний (комбинаций), приведенных в выражениях (7) и (8) геометрических параметров, формирующих площадь сечения горлового элемента - горла (горловой части) 16 резонатора Гельмгольца 14 (суммарной площади нескольких подводящих каналов (горловой части) в виде отверстий перфорации 20, формирующих горловой элемент - горло (горловую часть) 16 резонатора Гельмгольца 14) F, динамической длины h горлового элемента - горла (горловой части) 16 резонатора Гельмгольца 14 («динамической» длины подводящего канала (горловой части) в виде отверстий перфорации 20, с учетом присоединенной к ним колеблющейся массы воздуха) и объема полости камеры 39 V резонатора Гельмгольца 14.
с
с
с
В отличие от рассмотренных выше конструктивных элементов акустических (шумозаглушающих) резонаторов типа 12, 13, 14, характеризуемых выраженной дискретной частотной настройкой максимума шумозаглушения, достигаемой на заданном значении частоты звуковых колебаний (в узкой частотной полосе с высокой добротностью характеристики заглушения), конструктивные акустические элементы типа объемной расширительной камеры 36 характеризуются широкополосным частотным диапазоном шумозаглушения, см. выражение (9). Их частотная характеристика шумозаглушения, наряду с чередующимися максимумами шумозаглушений, содержит при этом и чередующиеся «провалы» (нулевые значения, или даже отрицательные эффекты шумозаглушений, свидетельствующие об усилении излучения звуковой энергии), обусловленные процессами совпадения (кратности) габаритных размеров объемной расширительной камеры 36, значений полудлин частот звуковых волн (и кратных им значений), укладывающихся между противолежащими стенками полости 39 используемой объемной расширительной камеры 36. В этой связи, для исключения образования указанных резонансных совпадений, ответственных за усиленную передачу звуковой энергии, распространяемую через объемную расширительную камеру 36, (не обеспечивающих дополнительного эффекта шумоглушения) ее (полости камеры 39) габаритные размеры не должны совпадать (не быть кратными) с полудлинами λ/2 частот звуковых волн, где λ - длина звуковой волны (а также кратным им гармоникам), укладывающихся между противолежащими стенками полости подкапотного пространства моторного отсека АТС 10, характеризуемой габаритными размерами L, В, Н. С этой целью, рациональным с точки зрения обеспечения приемлемых шумозаглушающих свойств объемной расширительной камеры 36, в составе батареи акустических резонаторов 38 интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, является выбор несовпадающих (и некратных) соотношений габаритных размеров объемной расширительной камеры 36 и габаритных размеров полости подкапотного пространства моторного отсека АТС 10, отличающихся не менее чем в 1.2 раза. Таким образом, исключается частотное резонансное совпадение, вызываемое габаритным (и кратным) соотношением габаритных размеров рассматриваемых полостей (подкапотного пространства моторного отсека АТС 11 и объемной расширительной камеры 36), характеризуемых одними и теми же (или кратными) значениями длин звуковых частот λ. В данном случае подразумеваются значения резонирующих частот низших собственных (резонансных) мод полости подкапотного пространства моторного отсека АТС 11 и непосредственно частот низших собственных (резонансных) мод полости объемной расширительной камеры 36. Таким образом, исключается (ослабляется) резонансная передача акустической энергии из полости подкапотного пространства моторного отсека АТС 11 через нижний выходной вентиляционный проем моторного отсека 33 и передний входной вентиляционный проем моторного отсека 34 в окружающее пространство (внешнюю среду) вследствие заглушения части ее энергии в объемной расширительной камере 36. В результате повышаются шумозаглушающие свойства заявляемого технического объекта - интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11. Для обеспечения увеличенного шумозаглушающего эффекта, производимого объемной расширительной камерой 36, ее габариты должны принимать, возможно, большие размеры, приемлемые (достигаемые конструктивно) по компоновочным ограничениям в АТС, с учетом их узлового конструктивного блокирования со штатными элементами АТС (передним бампером 28, нижним экраном моторного отсека - брызговиком двигателя 6, капотом кузова 5, кожухом вентилятора системы охлаждения ДВС 29) в составе батареи акустических резонаторов 38 интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11. Для повышения акустической эффективности объемной расширительной камеры 36 габаритные размеры (площади проходных сечений) ее присоединительных горл (горловых частей) 16 принимаются не менее чем в три раза меньшими площадей проходных сечений полости камеры 39 объемной расширительной камеры 36. Для устранения (ослабления отрицательного эффекта) отмеченных недостатков шумозаглушения, производимого объемной расширительной камерой 36, связанных с возникновением «частотных провалов» в характеристике шумозаглушения, присоединительные горла (горловые части) 16 могут частично располагаться внутри (вдвинуты внутрь) полости камеры 39 объемной расширительной камеры 36. Также в полость камеры 39 указанной объемной расширительной камеры 36 могут помещаться дополнительные диссипативные элементы типа перфорированных перегородок, содержащих перепускные волноводные каналы разделительной трубчатой или разделительной пластинчатой перегородки 19, и/или пористых звукопоглощающих веществ (волокнистых, вспененных открытоячеистых звукопоглощающих материалов, преимущественно, обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 21). Отмеченные диссипативные элементы позволяют дополнительно обеспечить (расширить) шумозаглушающий эффект в области высоких частот звукового спектра (свыше 500 Гц).
Объемные расширительные камеры 36, содержащиеся в составе батареи акустических резонаторов 38 интегрированного шумозаглушающего модуля АТС 11, работают (обеспечивают шумозаглушающий эффект) на принципе реализации рассогласованного скачкообразного изменения акустического (волнового) сопротивления в волноводном воздуховодном канале, по которому распространяются звуковые волны. Возникающий эффект многократных отражений звуковых волн в противоположном направлении к источнику излучения (к соответствующему входному горловому элементу - горлу (горловой части) 16), с сопутствующими диссипативными потерями, возникающими при их распространении по такого типа волноводным каналам и обеспечивают соответствующее ослабление акустической энергии, определяемое согласно выражению (9). В этом случае, используемые конструктивные элементы шумозаглушения характеризуются более широкополосной (менее выраженной дискретно-резонансной) характеристикой шумозаглушения, в отличие от выше рассмотренных типов шумозаглушающих устройств, выполненных в виде акустических резонаторов 12, 13, 14. Объемную расширительную камеру 36, при последовательном тупиковым соединении с другими типами акустических резонаторов, содержащихся в составе батареи акустических резонаторов 38 интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, предпочтительно подключать на конечном тупиковом участке последовательной цепочки акустических резонаторов, для обеспечения максимального увеличения числа процессов отражения звуковых волн распространяемых по предыдущим составным элементам последовательной цепочки акустических резонаторов.
При варианте исполнения конструкции батареи акустических резонаторов 38, подключаемых последовательно друг к другу, но содержащих два концевых горла (две горловые части) 16, размещенных непосредственно на концевых участках батареи акустических резонаторов 38, объемную расширительную камеру 36 целесообразно располагать посередине такого типа последовательно-соединенной цепочки акустических резонаторов, содержащихся в составе батареи акустических резонаторов 38 интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11 (см. фиг.10).
АТС, в частности легковой автомобиль, содержит моторный отсек (фиг.1, 6…13, 15, 18), оборудованный составными конструктивными элементами АТС, образующими частично-замкнутую полость подкапотного пространства 10, в которой находится смонтированный силовой агрегат, состоящий из ДВС 9 и трансмиссионного агрегата (коробки передач) 8. Частично-замкнутая полость подкапотного пространства моторного отсека 10, образована штатными ограждающими панелями щитка передка кузова 1, рамки радиатора системы охлаждения ДВС 2, решеткой радиатора 3 в сборе с кожухом вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС 29, облицовкой решетки радиатора 35, панелями брызговиков колес кузова (колесных арок кузова) 4, капота кузова 5, нижнего экрана моторного отсека кузова (брызговика ДВС) 6, а также присоединенным к кузову (к полости моторного отсека) передним бампером АТС 28, формирующими открытый входной передний 34 и выходной нижний 33 вентиляционные проемы моторного отсека. Смонтированный на АТС интегральный шумозаглушающий модуль 11, содержит батарею акустических резонаторов 38, включающую конструктивные элементы шумозаглушения резонаторного и/или комбинированного типа 37, сблокированные (интегрированные) с штатными коробчатыми и/или пластинчатыми структурами переднего бампера АТС 28, капота кузова 5, кожуха вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС 29, нижнего экрана (брызговика ДВС) моторного отсека кузова 6. Батарея акустических резонаторов 38, в составе акустических резонаторов 12, 13, 14 и/или объемных расширительных камер 36, может быть сблокирована (агрегатирована) в устройстве интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11 совместно с единым обособленным штатным узловым элементом АТС -бампером 28, капотом кузова 5, кожухом вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС 29, нижним экраном (брызговиком ДВС) моторного отсека 6, или одновременно сблокирована (агрегатирована) в устройстве интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11 с несколькими указанными выше штатными узловыми элементами АТС, например бампером 28 и капотом кузова 5, бампером 28 и кожухом вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС 29, бампером 28 и нижним экраном (брызговиком ДВС) моторного отсека 6 или в любых других сочетаниях указанных выше штатных узловых элементов АТС. При этом открытые срезы горл (горловых частей) 16 акустических резонаторов 12, 13, 14 и/или объемной расширительной камеры 36 батареи акустических (шумозаглушающих) резонаторов 38, обращены внутрь и сообщены с частично замкнутой воздушной полостью подкапотного пространства моторного отсека 10.
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>1</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>2</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>3</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>1</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>2</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>3</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>1</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>L</mi><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow>
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>2</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>B</mi><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow>
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>3</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>H</mi><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow>
1
2
3
c
c
L
B
H
Батарея акустических резонаторов 38, в составе интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, может быть, в частности, образована пустотелыми трубчатыми элементами в виде четвертьволновых акустических резонаторов 12 (фиг.2, фиг.2а), одними (открытыми) своими концевыми участками подключенными (сообщенными) с воздушным объемом полости подкапотного пространства моторного отсека 10 посредством своих горловых элементов - горл (горловых частей) 16, а с другой стороны закрытыми (заглушенными) жесткими звукоотражающими донышками (перегородками) 15, выполненными из жесткой плотной звукоотражающей структуры материала, например полимера, металла. Такого типа конструктивная концепция батареи акустических резонаторов 38, представленная четвертьволновыми акустическими резонаторами 12, характеризуемыми, например, тремя динамическими длинами
,
и
соответственно настроенных на собственные (резонансные) частоты
,
,
акустических резонаторов R, R и R и соответствующим образом взаимосвязанных с характерными габаритными размерами ширины В, длины L и высоты Н полости подкапотного пространства моторного отсека 10, равных половинам полудлин λ/2 (четвертям длин λ) частот звуковых волн (
,
,
), укладывающихся в ее указанных характерных габаритных размерах L, В, Н и обеспечивающих подавление акустической энергии на низших (первых - m=1) резонансных частотах колебаний f, f, f его воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека АТС 10.
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>1</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>2</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>3</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>1</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>L</mi></mrow>
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>2</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>B</mi></mrow>
<mrow><msub><mi>l</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>3</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub><mo>=</mo><mi>H</mi></mrow>
<mrow><msub><mi>S</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>1</mn><mrow><mn>111</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>S</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>2</mn><mrow><mn>111</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>S</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>3</mn><mrow><mn>111</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
1
2
3
c
L,
B
H
Батарея акустических резонаторов 38, в составе интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, может быть также образована несколькими, в частности, тремя, открытыми с обеих сторон пустотелыми трубчатыми элементами в виде полуволновых акустических резонаторов 13 (фиг.3, фиг.3а), подключенных своими обоими открытыми концами - горлами (горловыми частями) 16 к воздушному объему полости подкапотного пространства моторного отсека 10 посредством указанных горл (горловых частей) 16, представленных, в частности, тремя длинами
,
и
полуволновых акустических резонаторов 13 - R, R и R, габаритные размеры которых взаимосвязаны с соответствующими габаритными размерами ширины В, длины L и высоты Н полости подкапотного пространства моторного отсека АТС 10. Они выбраны равными полудлинам (λ/2) частот звуковых волн укладывающихся в ее (полости подкапотного пространства моторного отсека 10) габаритных размерах (
,
,
). Тем самым, обеспечивается подавление акустической энергии полуволновыми акустическими резонаторами 13, характеризуемыми собственными (резонансными) частотами
, настроенными на собственные (резонансные) частоты колебаний (низшие m=1, собственные моды) f f, f воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека АТС 10.
отв
k
L
B
H
1
2
3
L
B
H
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>1</mn><mrow><mn>111</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>2</mn><mrow><mn>111</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>3</mn><mrow><mn>111</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
Батарея акустических резонаторов 38 может быть также, в частности, образована несколькими, в частности тремя, пустотелыми объемными элементами в виде резонаторов Гельмгольца 14 (фиг.4, фиг.4а), подключенных своими горлами (горловыми частями) 16 или подводящими каналами (горловой частью) 20, представленными распределенными по поверхности стенки сквозными отверстиями перфорации (преимущественно, круглой или иной геометрической формы, например, выполненных в виде щелевых просечек с отгибами) или ячейками сетчатой основы, характеризуемых динамической длиной горла h («динамической толщиной» отверстия перфорации), площадью проходного сечения F и объемом камеры 39 V, к воздушному объему полости подкапотного пространства моторного отсека 10, которая, в частности, характеризуется тремя собственными частотами колебаний (низшими собственными модами) f, f, f. Соответственно, технические параметры резонаторов Гельмгольца 14 - R, R и R, формируемые выбором определенных сочетаний геометрических параметров объемов их камер 39, динамических длин и площадей проходных сечений горл (горловых частей) 16 или подводящих каналов (горловых частей) 20, должны быть соответствующим образом взаимосвязаны с габаритными размерами ширины В, длины L и высоты Н полости подкапотного пространства моторного отсека 10, формирующими значения собственных (резонансных) частот колебаний (ее низших - первых m=1, собственных мод) с тем, чтобы обеспечивался частотно-настроенный динамический процесс подавления звуковой энергии, образующейся на указанных низших собственных (резонансных) частотах (низших собственных модах) звуковых колебаний f, f, f воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека АТС 10 с соответствующим динамическим (демпфирующим) воздействием на него подключенных резонаторов Гельмгольца 14, характеризуемых идентичными (близкими по значениям) собственными (резонансными) частотами -
,
,
.
L
B
H
L
B
H
В тех случаях конструктивных исполнений габаритных размеров полостей подкапотного пространства моторных отсеков АТС 11, когда их отдельные три параметра, характеризующие воздушный объем указанной полости (L, В, Н), равны или отличаются между собой несущественно (не более чем в 1.2 раза), то, соответственно, возможно применение меньшего (менее трех) числа акустических резонаторов с отличающимися между собой значениями собственных (резонансных) частот их акустической настройки направленных на подавление соответственно меньшего числа отличающихся низших собственных (резонансных) мод воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека 10. Когда, например, два габаритных параметра (например, L и В, или L и Н, или В и Н) будут равны или отличаться незначительно (менее чем в 1.2 раза), то, соответственно, возникает необходимость в подавлении только двух отличающихся низших (m=1) собственных (резонансных) мод. В тех случаях, когда все три габаритных параметра, формирующих воздушный объем полости подкапотного пространства моторного отсека АТС 10, будут равны между собой (L=В=Н) и указанная полость будет представлена кубической фигурой (или все три габаритных размера L, В, Н будут отличаться друг от друга не более чем в 1.2 раза), то, соответственно, возникает необходимость в подавлении только одной резонирующей низшей (m=1) собственной моды (f=f=f). Допуск на компенсацию отличия габаритных размеров L, В, Н полости подкапотного пространства моторного отсека АТС 10, вызывающий соответствующее различие параметров ее низших собственных мод (значений собственных резонансных звуковых частот указанной полости), определяется (обеспечивается) происходящим расширением частотной полосы настройки акустических резонаторов 12, 13, 14 в составе батареи акустических резонаторов 38, обусловленной применением в ней (батарее акустических резонаторов 38) дополнительных резистивных диссипативных элементов - защитных звукопрозрачных футерующих слоев 22 и 30, компенсационных (эвакуационных) каналов 25, демпфирующих пористых пробок 31, демпфирующих каналов 32, наличием в полостях камер 39 обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 21. Перечисленные факторы (конструктивные элементы) уменьшают добротность амплитудно-частотных характеристик указанных акустических резонаторов 12, 13, 14, с обеспечением соответствующего расширения частотных полос настройки и эффективного шумодемпфирования. Также использование в составе батареи акустических резонаторов 38 объемных расширительных камер 36, характеризующихся широкополосным по частоте эффектом заглушения акустической энергии, способствует дополнительному подавлению низкочастотных резонансов воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека АТС 10, что, при необходимости (в отдельных случаях), может сокращать число используемых акустических резонаторов 12, 13, 14, отличающихся по параметрам частотной настройке. Таким образом, это позволяет в определенной степени снизить требования к необходимой точности соблюдения частотной настройки акустических резонаторов 12, 13, 14 по эффективному подавлению низкочастотных резонансов воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека АТС 10 на f, f, f.
Σ
R
Общее количество акустических резонаторов (R) 12, 13, 14, в составе одной батареи акустических резонаторов 38 одного интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, с идентичными и/или отличающимися значениями собственных (резонансных) частот колебаний (f) - не ограничивается. Их открытые горла (горловые части) 16 могут быть определенным образом пространственно рассредоточены в полости подкапотного пространства моторного отсека АТС 10, как с целью исключения негативного взаимодействия ближних акустических (гидродинамических) полей их горл (горловых частей) 16, так и с целью заданной локализации горл (горловых частей) 16 в определенных пространственных зонах подкапотного пространства моторного отсека АТС 10, характеризующихся выраженной (выделяющейся) частотной областью и/или наиболее высоким уровнем интенсивности излучаемой акустической энергии в данной пространственной зоне подкапотного пространства моторного отсека АТС 10. Общее количество интегральных шумозаглушающих модулей АТС 11, которым может быть оборудовано данное АТС, также не ограничивается. Они могут быть представлены как идентичными конструкциями интегральных шумозаглушающих модулей АТС 11, так и отличающимися по конструктивному исполнению, содержащие в составе батарей акустических резонаторов 38 различного типа акустические резонаторы 12, 13, 14 и/или объемные расширительные камеры 36 (как с пустотелыми камерами 39, так и заполненными обособленными дроблеными фрагментированными звукопоглощающими элементами 21).
Батарея акустических резонаторов 38 может быть, также, образована несколькими, например тремя, пустотелыми объемными элементами в виде соответствующего типа объемных расширительных камер 36 (фиг.5, фиг.10), подключенных своими трубчатыми элементами - горлами (горловыми частями) 16 к воздушному объему полости подкапотного пространства моторного отсека 10.
1
2
3
1
2
3
Взаимное пространственное расположение открытых горл (горловых частей) 16 акустических резонаторов в составе конструкции батареи акустических резонаторов 38, обращенных в полость (сообщенных с полостью) подкапотного пространства моторного отсека 10, с близкими (отличающимися не более чем в 1.2 раза) значениями собственных (резонаторных) частот, должно быть соответствующим образом упорядочению пространственно разнесено (распределено) в габаритах батареи акустических резонаторов 38, составленной, например, из четвертьволновых акустических резонаторов 12 и/или полуволновых акустических резонаторов 13 и/или резонаторов Гельмгольца 14. Кратчайшие (минимальные) расстояния между близлежащими внутренними поверхностями стенок (проходными сечениями каналов) горл (горловых элементов) 16, приведенных на фиг.2, 2а, 3, 3а, 4, 4а, трех акустических резонаторов - e, e, e, находящихся в составе батареи акустических резонаторов 38 - четвертьволновых акустических резонаторов 12, полуволновых акустических резонаторов 13 и резонаторов Гельмгольца 14 (R, R и R) должны удовлетворять геометрической прогрессии, согласно выражениям (23, 24, 25):
<mrow><msub><mi>e</mi><mn>1</mn></msub><mo>≥</mo><mfrac><mrow><msub><mi>k</mi><mi>p</mi></msub><mo>×</mo><mi>c</mi></mrow><mrow><mn>4</mn><msqrt><mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>×</mo><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><mn>2</mn></mrow></msub></mrow></msqrt></mrow></mfrac><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>м</mi><mo>;</mo><mtext>                                                       </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mtext>23</mtext></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>e</mi><mn>2</mn></msub><mo>≥</mo><mfrac><mrow><msub><mi>k</mi><mi>p</mi></msub><mo>×</mo><mi>c</mi></mrow><mrow><mn>4</mn><msqrt><mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mo>×</mo><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><mn>3</mn></mrow></msub></mrow></msqrt></mrow></mfrac><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>м</mi><mo>;</mo><mtext>                                                       </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mtext>24</mtext></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>e</mi><mn>3</mn></msub><mo>≥</mo><mfrac><mrow><msub><mi>k</mi><mi>p</mi></msub><mo>×</mo><mi>c</mi></mrow><mrow><mn>4</mn><msqrt><mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>×</mo><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><mn>3</mn></mrow></msub></mrow></msqrt></mrow></mfrac><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>м</mi><mo>;</mo><mtext>                                                       </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mtext>25</mtext></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
p
где k=0,9…1,1 - коэффициент изменения расстояния исходя из практического опыта сохранения эффекта шумозаглушения, обеспечиваемого каждым единичным акустическим резонатором 12, 13, 14;
R1
R2
R3
1
2
3
f, f, f - собственные (резонансные) частоты акустических резонаторов R, R, R, Гц;
с - скорость звука, м/с.
1
2
3
L
B
H
Указанные взаимные пространственные расположения достигаются путем выбора рациональных удалений друг от друга горл (горловых частей) 16 e, e, e акустических резонаторов 12, 13, 14, содержащихся в составе батареи акустических резонаторов 38, с близкими по значениям (отличающимися друг от друга не более чем на 20%) собственными (резонансными) частотами колебаний. Это позволяет им уже негативно не взаимодействовать друг с другом, в силу уже достигнутого достаточного пространственного удаления их горл (горловых частей) 16 между собой. В тех случаях когда в состав батареи акустических резонаторов 38 включены двухгорловые резонаторные конструкции в виде полуволновых акустических резонаторов 13, то взаимное расположение между собой их собственных двух горл (в составе конкретного полуволнового акустического резонатора) должно находиться, по возможности, на минимальных расстояниях, которое может быть достигнуто, например, приданием трубчатому элементу изогнутой U-образной формы. В этом случае, распространяющиеся звуковые волны, одновременно входящие в открытые горла (горловые части) 16 такого типа полуволнового акустического резонатора 13, в наименьшей мере отличаются по фазе звуковой волны (входят в горла (горловые части) 16 по сути синфазно). Соответственно, во время распространения и независимого пробега звуковых волн в полости такого типа полуволнового трубчатого элемента полуволнового акустического резонатора 13 навстречу друг другу произойдет их взаимная компенсация в серединной зоне трубчатого элемента (в четвертьволновой зоне длины звуковой волны) на возбужденной в полости собственной частоте звуковых колебаний. Это и обусловит соответствующий шумозаглушающий эффект на заданной собственной (резонансной) частоте полуволнового акустического резонатора 13. Ввиду того что батарея акустических резонаторов 38 предназначена, преимущественно, для подавления резонирующих низших собственных мод воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека 10 легкового автомобиля f, f, f, которые находятся в частотном диапазоне 50…500 Гц, формируемом габаритными геометрическими размерами указанной полости 10, охватывающих, в частности, габаритный диапазон 0,5…2,0 м, то наиболее чувствительной к фазовой настройке являются звуковые частоты с более высокими значениями звуковых частот указанного частотного диапазона, характеризуемые меньшей длиной звуковой волны. Исходя из рассматриваемого частотного диапазона звукового излучения f=50…500 Гц и соответствующего ему диапазона изменения длин звуковых волн λ=6,8…0,68 м, принятая величина кратчайшего (минимального) расстояния (t) между внутренними поверхностями стенок, (проходными сечениями) открытых срезов горл (горловых частей) 16 полуволнового акустического резонатора 13 выбирается равной:
<mrow><mi>t</mi><mo>≤</mo><mn>0,1</mn><msub><mi>λ</mi><mrow><mn>500</mn></mrow></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mi>и</mi><mi>л</mi><mi>и</mi><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mi>t</mi><mo>≤</mo><mn>0,068</mn><mtext> </mtext><mi>м</mi><mo>,</mo><mtext>                                                </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mtext>26</mtext></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
500
где λ=0,68 м - длина звуковой волны на частоте f=500 Гц (при температуре воздуха +20°С).
В тех частных конструктивных исполнениях горл (горловых частей) 16 и 20 резонаторов Гельмгольца, когда они представлены не единичными трубчатого типа горловыми элементами - горлами (горловыми частями) 16, а подводящими каналами (горловыми частями) 20, в виде распределенных по поверхности камеры 39 резонатора Гельмгольца 14 сквозных отверстий перфорации, их рационализированное пространственное удаление от возможных других горловых элементов - горл (горловых частей) 16, 20, обладающих близкими значениями собственных (резонансных) частот акустических резонаторов 12, 13, 14, сблокированных в составе батареи акустических резонаторов 38 интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, исключающее взаимное негативное интенсивное динамическое взаимодействие их гидродинамических (ближних акустических) полей, определяется исходя из учета ближайших (минимальных) расстояний внешнего контура замкнутого многоугольника, стороны которого охватывают внешние периметрические зоны крайних периферийных отверстий перфорации подводящих каналов (горловой части) 20, до соответствующих горловых элементов - горл (горловых частей) 16, 20 остальных других акустических резонаторов 12, 13, 14, находящихся в составе батареи акустических резонаторов 38, согласно приведенной схеме на фиг.46.
1
2
3
R1
R2
R3
1
2
3
1
2
3
R1
R2
R3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
R1
R2
R3
В этом случае, предлагаемая компоновка (пространственное расположение) и такое конструктивное исполнение акустических резонаторов 12, 13, 14 (R, R, R) и объемных расширительных камер 36 в составе интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, позволяет им функционировать достаточно независимо без негативного взаимовлияния их собственных ближних гидродинамических (акустических) полей звуковых давлений в зонах близкорасположенных горл (горловых частей) 16, как при вариантах существенно отличающихся между собой (не менее чем на 20%) значениях собственных (резонансных) частот f, f, f акустических резонаторов R, R, R - в компоновочных вариантах близкорасположенных горл (горловых частей) 16 каждого из акустических резонаторов R, R, R, так и при вариантах близких (отличающихся не более чем на 20%) значениях собственных (резонансных) частот f, f, f каждого из рассматриваемых акустических резонаторов R, R, R - в тех случаях, когда их горла (горловые части) 16 пространственно удалены друг от друга на заданные расстояния e, e, e. В результате, обеспечивается эффективное и широкополосное заглушение звуковой энергии, не содержащее заметных «провалов» в частотных характеристиках заглушения, ввиду указанного выше исключения процессов динамического взаимодействия и взаимовлияния отдельных акустических резонаторов R, R, R в вариантах конструктивного исполнения как близко расположенных, с существенно отличающимися собственными (резонансными) частотами (более чем в 1.2 раза), так и горл (горловых частей) 16 достаточно пространственно удаленных друг от друга, с близкими значениями (отличающимися не более чем на 20%) собственных (резонансных) частот колебаний f, f, f, определяемых согласно выражениям (7), (17), (20), (22), (23), (24), (25), (26).
ДК
отв
Для дополнительного увеличения эффекта демпфирования резонансных колебаний в полостях горл (горловых частей) 16 акустических резонаторов 12, 13, 14, и/или объемных расширительных камер 36, с получением более широкого частотного диапазона шумозаглушения, меньшей чувствительности к частотной расстройке акустических резонаторов 12, 13, 14 и ослабления негативного процесса динамического взаимодействия близкорасположенных горл (горловых частей) 16 акустических резонаторов 12, 13, 14, связанного с потерей шумозаглушающего эффекта и возможным потенциальным дефектом усиления излучения звука, трубчатые горловые элементы - горла (горловые части) 16 могут быть дополнительно перекрыты защитным футерующим воздухопродуваемым демпфирующим слоем 30. Для реализации этих же целей, в полостях трубчатых элементов акустических резонаторов 12, 13, 14 могут дополнительно устанавливаться демпфирующие пористые пробки 31, изготовленные из пористых открытоячеистых вспененных или волокнистых ЗПМ. Стенки трубчатых элементов акустических резонаторов 12, 13, 14 могут также содержать дополнительные демпфирующие каналы 32, представленные, в частности, сквозными отверстиями перфорации (преимущественно, круглой или иной геометрической формы, например, выполненные в виде щелевых просечек с отгибами, как это представлено на фиг.2а, 3а, 4а, 6, 8, 14, 15, 16). Положительные функции диссипативного демпфирования акустических колебаний, с эффектом шумоподавления, достигающим 10 дБ, могут, в частности, сопутствующе выполнять компенсационные эвакуационные каналы (дренажные отверстия) 25, расположенные в стенках указанных трубчатых или камерных элементов акустических резонаторов 12, 13, 14 (см. фиг.2а, 4а, 9, 11, 13, 14, 16). При этом возможно различное расположение такого типа демпфирующих элементов 30, 32 относительно открытого среза горла (горловой части) 16 акустического резонатора (относительно жесткого звукоотражающего донышка 15 - четвертьволнового акустического резонатора 12) для обеспечения эффективной диссипации энергии акустических колебаний. Суммарная площадь проходных сечений демпфирующих каналов 32 (F), выполненных в стенках акустических резонаторов 12, 13, 14, не должна превышать 0,1 площади проходного сечения волноводного трубчатого горла (F) акустического резонатора 12, 13, 14, в котором они выполнены:
<mrow><msub><mi>F</mi><mrow><mi>Д</mi><mi>К</mi></mrow></msub><mo>≤</mo><mn>0,1</mn><mtext> </mtext><msub><mi>F</mi><mrow><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>в</mi></mrow></msub><mtext>                                                                       </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mtext>27</mtext></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
L
B
H
Соблюдение данного условия (27) может не только предотвратить заметную частотную расстройку акустического резонатора 12, 13, 14, настроенного на подавление звукового излучения одной из низших собственных резонансных мод f, f, f воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека 10, возникающую, в частности, за счет чрезмерного укорочения «динамической длины» горла (горловой части) 16 акустического резонатора 12, 13, 14 (отсечения части колеблющейся массы столба воздуха в полости трубчатого элемента с учетом присоединенной массы воздуха в зоне открытого среза горлового элемента). При «чрезмерной» степени перфорации стенки трубчатого волноводного канала в заданной зоне горла (горловой части) 16 будет, по сути, отсечена (изолирована) оставшаяся часть воздушного столба, находящегося в трубчатом волноводном канале от резонансного колебательного движения воздуха в нем. В этом случае, зона высокой степени перфорации стенки трубчатого волноводного канала горла (горловой части) 16 будет являться уже самостоятельным укороченным открытым концевым срезом горла (горловой части) 16 акустических резонаторов 12, 13, 14, а его отсеченная часть - останется исключенной (пассивной) от колебательного движения.
R
R
Демпфирующие пористые пробки 31 и демпфирующие каналы 32 акустических резонаторов 12, 13, 14 предпочтительнее располагать в зонах пучностей звукового давления, локализирующегося в полостях трубчатых волноводных элементов акустических резонаторов 12, 13, 14 на их собственных (резонансных) модах акустических колебаний. Для четвертьволновых акустических резонаторов 12 и полуволновых акустических резонаторов 13 - зонами локализаций пучностей звуковых давлений на первых и вторых собственных колебательных модах являются, в частности, участки, расположенные на расстояниях, равных l/2 и l/4, от плоскостей открытых срезов горл (горловых частей) 16 (от поверхности жесткого звукоотражающего донышка 15 - при варианте применения четвертьволнового акустического резонатора 12).
Полость резонаторной камеры 39 резонатора Гельмгольца 14 и/или камеры 39 объемной расширительной камеры 36 может быть полностью или частично заполнена пористым звукопоглощающим веществом, предпочтительно представленным обособленными дроблеными фрагментированными звукопоглощающими элементами 21, изготовленными из идентичных или различных типов и марок пористых ЗПМ, с идентичными или отличающимися физическими характеристиками, химическим составом, пористостью, количеством и сочетанием типов структур пористых слоев в составе одной или многослойных комбинаций, идентичной или отличающейся геометрической формы и габаритных размеров, находящихся преимущественно в размерном габаритном диапазоне 5…100 мм.
Батарея акустических резонаторов 38, состоящая из акустических резонаторов может быть образована, как исключительно идентичными (фиг.2, 2а, 3, 3а, 4, 4а, 5), так и отличающимися, сочетаниями типов и разновидностей составных акустических резонаторов (фиг.4б, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14), например, двумя типами - четвертьволновыми акустическими резонаторами 12 и полуволновыми акустическими резонаторами 13, или четвертьволновыми акустическими резонаторами 12 и резонаторами Гельмгольца 14, или четвертьволновыми акустическими резонаторами 12 и объемными расширительными камерами 36, или полуволновыми акустическими резонаторами 13, и резонаторами Гельмгольца 14, или полуволновыми акустическими резонаторами 13, и объемными расширительными камерами 36, или резонаторами Гельмгольца 14 и объемными расширительными камерами 36, или тремя типами - четвертьволновыми акустическими резонаторами, полуволновыми акустическими резонаторами и резонаторами Гельмгольца, или четырьмя типами - четвертьволновыми акустическими резонаторами, полуволновыми акустическими резонаторами, резонаторами Гельмгольца и объемными расширительными камерами.
Интегральный шумозаглушающий модуль АТС 11, преимущественно резонаторного или комбинированного типа, содержащий батарею акустических резонаторов 38, может быть выполнен в виде несущей формованной корпусной оболочки разнообразной геометрической формы, учитывающий его использование (компоновку) в стесненных ограниченных пространствах моторного отсека, а также с учетом приемлемого экстерьерного дизайна и габаритных размеров АТС, в комбинации (агрегатированием) со штатными многофункциональными панелями (деталями, узлами) АТС, совмещающими, например, полезные функции пассивной безопасности, и/или, в той или иной степени, улучшающими аэродинамические характеристики АТС, а также выполняющие определенные защитные или декоративные функции. Внутри корпуса интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, преимущественно резонаторного или комбинированного типа, содержащего батарею акустических резонаторов 38, включающих заданный набор (идентичных или отличающихся типов и разновидностей) акустических резонаторов 12, 13, 14 и объемных расширительных камер 36, могут быть дополнительно установлены разделительные трубчатые перегородки 17 и/или разделительные пластинчатые перегородки 18, выполненные сплошными или содержащими дополнительные перепускные волноводные каналы 19, представленные, например, сквозными отверстиями перфорации (преимущественно, круглой или иной геометрической формы, в частности, в виде щелевых просечек с отгибами) или ячейками сетчатой основы (фиг.10, 12, 14). Внутренняя полость, по крайней мере, одной камеры 39, (резонатора Гельмгольца 14 или объемной расширительной камеры 36) в составе конструкции батареи акустических резонаторов 38 интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, комбинированного типа, интегрированного (агрегатированного), например, в единый узловой объект с кожухом вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС 29, и/или образуемой стенками корпуса переднего бампера кузова АТС 28, и/или стенками разделительных трубчатых перегородок 17 и/или разделительных пластинчатых перегородок 18, находящихся внутри полости указанной резонаторной камеры 39 резонатора Гельмгольца 14 или объемной расширительной камеры 36, может быть полностью или частично заполнена заданным одним типом пористого звукопоглощающего вещества, образованного, преимущественно, обособленными дроблеными фрагментированными звукопоглощающими элементами 21. Они также могут быть изготовлены как из идентичных, так и из различных типов и марок пористых воздухопродуваемых волокнистых и/или вспененных открытоячеистых структур ЗПМ, наделенных как одинаковыми (близкими), так и существенно отличающимися физическими характеристиками, химическим составом, пористостью, количеством и сочетанием типов структур пористых слоев в составе, например, многослойных пористых структур, заданных определенных габаритных размеров, которые преимущественно (более 50% от занимаемого объема полости камеры 39) находятся в размерном габаритном диапазоне 5…100 мм, в виде как идентичных, так и различных (отличающихся) геометрических форм и габаритов, которые компромиссно удовлетворяют задаваемым требованиям технического задания на разработку или техническими условиями производства по компоновочно-монтажным, технологическим, акустическим (в отношении достижения максимального шумопоглощающего эффекта) возможностям их расположения внутри полости камеры 39. При этом, они могут являться конечными продуктами вторичной рециклированной утилизационной переработки технологических отходов и технологического брака производства волокнистых, вспененных открытоячеистых ЗПМ и/или деталей из ЗПМ, а также быть изготовленными из соответствующих деталей (панелей, обивок, прокладок), содержащих пористые ЗПМ, путем вторичной рециклированной утилизационной переработки пакетов шумоизоляции кузова (кабины водителя, пассажирского помещения, моторного отсека, багажного отделения), демонтированных с АТС, завершивших свой жизненный цикл и подлежащих, в связи с этим, процессам утилизации, после демонтажа их из состава шумопонижающих пакетов (комплектов). Также они могут быть изготовлены из аналогичного типа утилизируемых штатных шумопонижающих пакетов, применяемых и в других шумоактивных средствах транспорта (железнодорожного, авиационного, тракторов, комбайнов, передвижной коммунальной и дорожно-строительной техники, и т.п.), шумоактивных агрегатах и системах энергетических установок (стационарных ДВС, стационарных и передвижных компрессорных установок и т.п.), строительных объектах (звукотеплоизоляционные волокнистые и/или вспененные открытоячеистые панели для стеновых акустических футеровок, межэтажных перекрытий, лифтовых шахт, вентиляционных систем и т.п.). Внутренняя полость, по крайней мере, одной камеры 39 резонатора Гельмгольца 14, содержащегося в составе батареи акустических резонаторов 38, или полость камеры 39 объемной расширительной камеры 36 интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11 комбинированного типа, может быть также полностью или частично заполнена исключительно только «новыми», произведенными из типичного исходного сырья, используемого в технологиях изготовления пористых звукопоглощающих материалов, (а не из утилизируемых деталей и материалов) обособленными дроблеными фрагментированными звукопоглощающими элементами 21, которые произведены из типичного исходного сырья производства пористых ЗПМ, представленного, например, в виде полуфабрикатного плосколистового (в листах, рулонах) материала, путем последующего проведения с ним дальнейших технологических операций дробления/вырубки/нарезки, которые аналогичным образом могут быть хаотично или упорядоченно распределены внутри полостей камер 39 резонатора Гельмгольца 14 и/или полостей камер 39 объемных расширительных камер 36 интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, с соответствующим образованием шумозаглушающих устройств комбинированного типа. Межграневые пустотелые каналы 24, образующиеся между контактирующими гранями обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 21, по которым распространяются звуковые волны, дополнительно повышают эффективность поглощения звуковой энергии. Внутренняя полость, по крайней мере, одной камеры 39 (полости камеры резонатора Гельмгольца 14 и/или полости камеры 39 объемной расширительной камеры 36) в составе батареи акустических резонаторов 38 интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11 может быть полностью или частично заполнена смесью задаваемых дозированных сочетаний обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 21, полученных из исходного утилизируемого сырья, в состав которых добавляется некоторое количество «новых» обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 21, полученных из листового полуфабриката пористой звукопоглощающей структуры. Интегральный шумозаглушающий модуль АТС 11 резонаторного или комбинированного типа (с дополнительным включением в полости камер 39 резонаторов Гельмгольца 14 и/или объемных расширительных камер 36 обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 21), в составе батареи акустических резонаторов 38, может содержать замкнутые внутренние полости резонаторных и/или объемных расширительных камер 39 как составной разборной, так и монолитной неразборной конструкции. При этом заполнение внутренней полости такого типа камеры 39 резонатора Гельмгольца 14 и/или объемной расширительной камеры 36, в составе интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, интегрированного, в частности, в единый узел с передним бампером кузова АТС 28 и/или кожухом вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС 29, соответствующего типа обособленными дроблеными фрагментированными звукопоглощающими элементами 21, может производиться в процессе его непосредственного изготовления в качестве промежуточной технологической операции. Также, несущий корпус интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, интегрированного, в частности, в единый узел с передним бампером кузова АТС 28 и/или кожухом вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС 29, может содержать съемную и/или открывающуюся крышку 26 (откидную, закрепленную на шарнирах, с использованием замковых соединений, метизов и т.п.), для обеспечения необходимого наполнения/опорожнения внутренних полостей камер 39 резонаторов Гельмгольца 14 и/или объемных расширительных камер 36, находящихся в составе батареи акустических резонаторов 38 интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, например, уже в стадии эксплуатации АТС (проведения, при необходимости, периодической смены, упрощения процессов разделения разнородных структур материалов при утилизации деталей и узлов). Поверхности разделительных трубчатых перегородок 17 и/или разделительных пластинчатых перегородок 18, сообщающихся и/или разделенных (разнесенных в отдельные зоны интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11 батареи акустических резонаторов 38) камер 39 резонаторов Гельмгольца 14 и/или камер 39 объемных расширительных камер 36 в местах расположения в них перепускных волноводных каналов 19, непосредственно контактирующих с обособленными дроблеными фрагментированными звукопоглощающими элементами 21, могут быть полностью или частично перекрыты защитным звукопрозрачным футерующим слоем 22, выполненным в виде сплошной, динамически податливой, газовлагонепроницаемой пленки толщиной не более 1 мм, например, полиэстеровой алюминизированной, уретановой, поливинилхлоридной или соответствующего типа звукопрозрачного газопродуваемого нетканого полотна типа «малифлиз», «филтс», или в виде тканевой структуры, например, стеклоткани, базальтоволокнистой ткани, или в виде газопродуваемой микроперфорированной пленочной или фольговой структуры материала, например, поливинилхлорида, алюминия, меди, латуни, или в виде тонкого (толщиной не более 1 мм) слоя пористой структуры волокнистого или вспененного открытоячеистого газопродуваемого звукопоглощающего материала (толщиной не более 10 мм) и/или в виде их комбинированных слоистых сочетаний, обеспечивающих, например, предотвращение возможного высыпания из полости колеблющейся (подвергаемой динамическим нагрузкам) камеры 39 резонатора Гельмгольца 14 и/или камеры 39 объемной расширительной камеры 36, помещенных в них обособленных фрагментированных дробленых звукопоглощающих элементов 21 или их частей, исключение выдувания из их пористой структуры отдельных волокон или ячеек воздушным потоком, а также исключение возможного попадания и накапливания (впитывания) в их пористую открытоячеистую вспененную или пористую волокнистую звукопоглощающую структуру различных жидкостей (влаги из внешней среды, технологических жидкостей - топлива, смазочно-охлаждающих жидкостей и т.п.), мелких аморфных частиц, насекомых, для исключения разрушения их пористой структуры вследствие возможного процесса последующего замерзания попавшей в поры влаги при низких (знакопеременных) температурах эксплуатации АТС, оборудованного такого типа интегральным шумозаглушающим модулем АТС 11, в составе переднего бампера кузова АТС 28 и/или кожуха вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС 29, и/или нижнего экрана моторного отсека (брызговика ДВС) 6, и/или капота кузова 5.
Защитный звукопрозрачный футерующий слой 22, применяемый в виде соответствующего типа облицовки поверхностей перфорированных участков разделительных трубчатых перегородок 17 и/или разделительных пластинчатых перегородок 18, в составе сообщающихся резонаторных камер 39 резонаторов Гельмгольца 14 и/или камер 39 объемных расширительных камер 36 в составе батареи акустических резонаторов 38 интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11 комбинированного типа, содержащих пористое звукопоглощающее вещество, в зонах расположения перепускных волноводных каналов 19, может быть смонтирован как с внутренней поверхности (со стороны размещения обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 21), так и с внешней поверхности противоположной (тыльной) стороны стенки трубчатой 17 и/или пластинчатой 18 разделительных перегородок (см. фиг.14). Также, может производиться закладка (установка) в полости камер 39 резонаторов Гельмгольца 14 и/или камер 39 объемных расширительных камер 36 батареи акустических резонаторов 38 интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11 комбинированного типа обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 21, изготовленных из пористых ЗПМ, уже предварительно помещенных в защитный звукопрозрачный слой, образующий замкнутую несущую оболочку контейнерного типа 23, изготовленную из указанных выше видов звукопрозрачных материалов. В ряде случаев, это облегчает (упрощает) их монтаж или необходимую замену в стадии изготовления и/или эксплуатации интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11 (см. фиг.14).
Обособленные фрагментированные дробленые звукопоглощающие элементы 21, могут в свободном (засыпном) виде находиться в полости (полостях) камер 39, по крайней мере, одного резонатора Гельмгольца 14 и/или одной объемной расширительной камеры 36 в составе батареи акустических резонаторов 38 интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11. В этом случае, может происходить их динамическое контактное смещение относительно друг друга в процессе эксплуатации АТС, вызывающее сопутствующее демпфирование вибраций корпусных элементов и/или оказывать аналогичного типа демпфирующее воздействие на газодинамическое пульсирующее возбуждение, создаваемое воздушными потоками, распространяющимися в полости подкапотного пространства моторного отсека 10. Также возможны и их другие конструктивно-технологическое исполнения, например, путем создания взаимно-неподвижного закрепления обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 21 на соприкасаемой к ним поверхности защитного звукопрозрачного слоя 23, с последующим образованием соответствующей замкнутой несущей оболочки контейнерного типа 23. Может иметь место также конструктивно-технологическое исполнение заявляемого технического устройства, предусматривающего взаимное неподвижное адгезионное закрепление друг с другом каждого, по крайней мере большинства, (т.е. более 50% от их общего числа) обособленных фрагментированных дробленых звукопоглощающих элементов 21, с образованием брикетированного модуля (монолитного пористого брикета). Такого типа конструктивно-технологическое исполнение может достигаться применением соответствующего технологического процесса, с использованием того или иного типа адгезивного вещества, например термоадгезивного (термоактивного), представленного в виде волокнистого (например, полипропиленовые волокна) материала, соответствующим (равномерным) образом распределенного в объеме полости камеры 39 резонатора Гельмгольца 14 и/или камеры 39 объемной расширительной камеры 36, содержащихся в составе батареи акустических резонаторов 38 интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, или определенным поверхностным образом распределенного или нанесенного на поверхностях обособленных фрагментированных дробленых звукопоглощающих элементов 21 порошкообразного термоактивного вещества, соединяющих их контактирующие зоны поверхностей граней, при создании заданных температурных (при необходимости, избыточного давления) производственно-технологических режимов, реализуемых соответствующими технологическими процессами. Могут быть применены и другие технические приемы (технологические процессы) формования монолитных пористых брикетов из хаотично или упорядоченно распределенных и соответствующим образом скрепленных между собой и/или с поверхностью защитного звукопрозрачного слоя 23, с образованием замкнутой несущей оболочки контейнерного типа, обособленных фрагментированных дробленых звукопоглощающих элементов 21, например, путем поверхностных аэрозольных напылений соответствующих адгезивных веществ (использования липкого клеевого слоя, нанесенного на поверхности защитного звукопрозрачного слоя, представленного в виде замкнутой несущей оболочки контейнерного типа 23). Возможны конструктивные варианты исполнения и последующего использования пористого монолитного брикета, не содержащего внешнего защитного облицовочного слоя 22 или 23 (если этого не требует техническое задание на разработку объекта или этого не предусматривает технические условия его производства).
Для удобства реализации процессов монтажа/демонтажа пористые звукопоглощающие монолитные брикеты, составленные из скрепленных между собой обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 21, могут быть соответствующим образом отформованными и представленными из нескольких составных образующих элементов, устанавливаемых впоследствии зазорно или сопрягаемых беззазорно друг относительно друга внутри полости несущей оболочки контейнерного типа 23 в корпусе интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11.
пер.
Для обеспечения соответствующего упорядоченного распределения обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 21 внутри объема полости камеры 39 резонатора Гельмгольца 14 и/или камеры 39 объемной расширительной камеры 36 батареи акустических резонаторов 38 интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11 и/или для создания необходимого увеличения жесткости модульной конструкции заявляемого технического устройства, например, в составе переднего бампера кузова АТС 28, сблокированного с батареей акустических резонаторов 38 в составе интегрального шумозаглушающего модуля 11, может содержать один или несколько дополнительных закладных каркасных элементов 27, преимущественно перфорированного типа, с коэффициентом перфорации К≥0,2, обеспечивающего ему приемлемые свойства звукопрозрачности.
Корпусные детали интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, содержащего батарею акустических резонаторов 38 резонаторного (с пустотелыми камерными элементами) или комбинированного типа (частично или полностью заполненными пористым звукопоглощающим веществом камер 39), состоящую исключительно только из четвертьволновых акустических резонаторов 12, и/или только из полуволновых акустических резонаторов 13, и/или только из резонаторов Гельмгольца 14, и/или только из объемных расширительных камер 36, или выполненной в виде их разнообразных (смешанных) комбинаций, в составе различного типа акустических резонаторов 12, 13, 14 и объемных расширительных камер 36, интегрированных, в частности, в передний бампер кузова АТС 28, и/или кожух вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС 29, и/или капот кузова 5, и/или нижний экран (брызговик) моторного отсека кузова 6, включая их внутренние узлы (разделительную трубчатую перегородку 17, разделительную пластинчатую перегородку 18, крышку 26, закладной каркасный элемент 27) могут быть изготовлены из различных типов конструкционных материалов - металлических (например, сталь, алюминий), полимерных (например, полиамид, полипропилен, резина), полимерных составных, с интегрированными (закладными) армирующими металлическими элементами типа закладных стержней, перфорированных пластин, сеток (не показаны) или в виде цельноформованных деталей, изготовленных из волокнистых материалов с применением соответствующих связующих компонентов, образующих пористые звукопоглощающие и звукоизолирующие структуры. Жесткие звукоотражающие донышки (перегородки) 15 четвертьволновых акустических резонаторов 12 могут быть выполнены из плотной воздухонепродуваемой звукоотражающей структуры конструкционного материала (например, полимера, металла). Корпусные элементы, как и детали внутренних узлов батареи акустических резонаторов 38 интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, при необходимости, могут содержать (не показаны) ребра жесткости, уплотнители, компенсаторы механических колебаний (динамические виброгасители). Интегральный шумозаглушающий модуль АТС 11, в составе нижнего экрана (брызговика) моторного отсека кузова 6 и батареи акустических резонаторов 38 может быть выполнен составной узловой конструкцией, состоящей из нескольких частей (деталей, узлов), соединенных, например, соответствующими телескопическими элементами, с использованием, например, различных защелкивающихся замковых элементов (фиг.15).
КЭ
Для преднамеренного обеспечения беспрепятственного слива или принудительного удаления, с использованием, например, эффекта эжектирующего отсоса набегающим воздушным потоком движущегося АТС, различных жидкостей в виде влаги, попадающей из внешней среды, технологических жидкостей, в виде моющих средств, топлива, смазочно-охлаждающих жидкостей из полостей, образуемых разделительными трубчатыми перегородками (воздуховодами) 17 и/или из полостей камер 39 и/или горловых элементов батареи акустических резонаторов 38 интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, которые могут туда попадать в процессе технической эксплуатации (движение АТС по влажному дорожному покрытию или в процессе мойки), в стенках внутренних разделительных трубчатых перегородок 17 и/или стенках камер 39 резонаторов Гельмгольца 14 и объемных расширительных камер 36 корпуса интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, совмещенного, в частности, с передним бампером кузова АТС 28 и/или кожухом вентилятора радиатора системы охлаждения ДВС 29, и/или капотом кузова 5, и/или нижним экраном моторного отсека кузова (брызговиком ДВС) 6, могут быть выполнены компенсационные эвакуационные каналы (дренажные отверстия) 25 (фиг.2а, 4а, 6, 9, 11, 13, 14,16) проходное сечение которых площадью F, лимитируется выражением (28)
<mrow><msub><mi>F</mi><mrow><mi>К</mi><mi>Э</mi></mrow></msub><mo>≤</mo><mn>0,1</mn><mtext> </mtext><msub><mi>F</mi><mrow><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>в</mi></mrow></msub><mtext>                                                                        </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mtext>28</mtext></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
В ряде случаев, целесообразно совмещение функций компенсационных эвакуационных каналов (дренажных отверстий) 25 с демпфирующими каналами 32, выполняющими функции введения дополнительных фрикционных диссипативных потерь резонансным звуковым колебаниям, распространяющимся в волноводных каналах составных элементов батареи акустических резонаторов 38 (как камерных, так и горловых элементах) интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11.
L
B
H
Динамическое возбуждение резонансных акустических колебаний упругой массы воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека 10 на ее низших собственных модах (первой - f, f, f и кратных ей гармониках), значения которых связанны с ее конкретными габаритными параметрами (размерами) длины L, ширины В и высоты Н, вызываемое генерированием и передачей ей (упругой воздушной массе) вибрационных силовых импульсов воздушным путем от контактирующих с ней колеблющихся стенок корпусных элементов силового агрегата АТС, состоящего из ДВС 9 и трансмиссионного агрегата (коробки передач) 8, а также передаваемых твердыми путями - через резинометаллические элементы опор силового агрегата на присоединенные колеблющиеся кузовные панели, ограничивающие полость подкапотного пространства моторного отсека 10, формирует результирующие резонансные акустические процессы в указанном частично-замкнутом объеме полости подкапотного пространства моторного отсека АТС 10.
mL
mB
mH
L
B
H
Наибольшее звуковое возбуждение и последующее усиление звуковых колебаний возникает в тех случаях, когда частоты динамического возбуждения упругой массы воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека 10, передаваемого воздушными и твердыми путями от работающего силового агрегата и систем АТС, совпадают с частотами колебаний низших собственных мод (собственными частотами) упругой массы воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека 10, которые характеризуются продольной f, поперечной f и повысотной f модами колебаний (в особенности, энергоемкими для первых (m=1) собственных мод - f, f, f). В результате, возникает интенсивная динамическая колебательная «раскачка» упругой массы воздушного объема (виброакустическое возбуждение), заключенного в полости подкапотного пространства моторного отсека 10, вызывающая явление акустического резонанса. Генерируемые упругие (акустические) волны «разрежения-сжатия» воздушной среды, заполняющей полость подкапотного пространства моторного отсека 10, со скоростью звука распространяются по направлению от непосредственных источников возбуждения (излучения) через открытые проемы (в частности, через нижний выходной вентиляционный проем моторного отсека 33 и передний входной вентиляционный проем моторного отсека 34) в свободное пространство окружающей среды. Звуковые волны, локализирующиеся в воздушном объеме полости подкапотного пространства моторного отсека 10, в процессе их распространения, попадают в открытые полости горл (горловых частей) 16 волноводных элементов акустических резонаторов 12, 13, 14 объемных расширительных камер 36, содержащихся в составе батареи акустических резонаторов 38 интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, проникая сквозь их трубчатые волноводные горловые элементы - горла (горловые части) 16 и/или подводящие каналы (горловые части) 20, представленные отверстиями перфорации (преимущественно, круглой или иной геометрической формы, например, в виде щелевых просечек с отгибами или ячейками сетчатой основы) внутрь полостей горл (горловых частей) 16 и/или камер 39 акустических резонаторов (четвертьволновых акустических резонаторов 12 и/или полуволновых акустических резонаторов 13, и/или резонаторов Гельмгольца 14, и/или объемных расширительных камер 36).
пад1
пад2
пад3
1
2
3
1
2
3
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>1</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>2</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>3</mn><mn>1</mn></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>1</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>2</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>3</mn><mrow><mn>11</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
Импульсы давлений (фиг.2, 3, 4, 5), возбуждаемые падающими звуковыми волнами P, P, P у открытых концевых участков (открытых срезов) 3-х горловых элементов - горл (горловых частей) 16, акустических резонаторов R, R и R, распространяются к противоположным концам (открытым срезам) трубчатых элементов полуволновых акустических резонаторов 13 (фиг.3), или до закрытых жесткими звукоотражающими донышками 15 тупиковых концевых участков трубчатых элементов четвертьволновых акустических резонаторов 12 (фиг.2). Образующиеся поля положительных и отрицательных импульсов звуковых давлений в полостях трубчатых элементов акустических резонаторов R, R и R на их собственных (резонансных) частотах компенсируют друг друга. В результате, используемая в составе интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11 батарея акустических резонаторов 38, в виде акустических резонаторов 12 и 13 отбирает (поглощает) у распространяемых звуковых волн ту часть акустической энергии, которая локализуется в подкапотном пространстве моторного отсека АТС 11 на частотах, равных (близких) к собственным (резонансным) частотам акустических резонаторов
,
,
и
,
,
.
L
B
H
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>1</mn><mrow><mn>111</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>2</mn><mrow><mn>111</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>R</mi><msup><mn>3</mn><mrow><mn>111</mn></mrow></msup></mrow></msub></mrow>
В трубчатом горловом элементе - горле (горловой части) 16, или подводящих каналах (горловой части) 20 резонатора Гельмгольца 14 под воздействием падающих на него (падающих на них) звуковых волн, находящийся в нем (в них) воздушный объем динамически (колебательно) возбуждается и колеблется как сосредоточенная масса (сосредоточенные массы) на упругой пружине, представленной объемом (массой, жесткостью) воздушной полости его резонаторной камеры 39 (фиг.4). При совпадении звуковых частот низших собственных мод воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека 10 f, f, f (формируемых ее габаритными размерами L, В, Н) с собственными (резонансными) частотами настройки
,
,
трех резонаторов Гельмгольца 14 возникает их соответствующее резонансное взаимодействие (эффект короткого акустического замыкания) с образованием эффекта рассеивания (диссипации) звуковой энергии в рассматриваемых взаимодействующих акустических системах (резонаторе Гельмгольца 14 и воздушном объеме полости подкапотного пространства моторного отсека АТС 10). В случаях применения интегральных шумозаглушающих модулей АТС 11, содержащих батарею акустических резонаторов 38 комбинированного типа, в виде резонаторов Гельмгольца 14, камеры 39 которых заполнены пористым звукопоглощающим веществом, звуковые волны, распространяющиеся в воздушном объеме полости подкапотного пространства моторного отсека 10, попадают в волноводные элементы батареи акустических резонаторов 38 (горловые, камерные элементы) интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11. При своем распространении они проникают сквозь горловые элементы - горла (горловые части) 16 и/или сквозь подводящие каналы (горловые части) 20, представленные отверстиями перфорации (преимущественно, круглой или иной геометрической формы, например, в виде щелевых просечек с отгибами) или ячейками сетчатой основы. Это вызывает соответствующие акустические резонансы (эффект короткого акустического замыкания) с увеличением амплитуд колебаний воздушных столбов, сосредоточенных в полостях горловых элементов - горл (горловых частей) 16 и/или подводящих каналов (горловых частей) 20. Затрачиваемая при этом энергия этих акустических колебаний расходуется на преодоление соответствующих фрикционных сопротивлений с возникновением диссипативных потерь (трения) в указанных конструктивных элементах резонатора Гельмгольца 14 (вследствии трения колеблющейся массы воздуха о поверхности стенок горл (горловых частей) 16, 20, трения и преодоления вязких сопротивлений при прохождении звуковых волн через защитный футерующий воздухопродуваемый демпфирующий слой 30, перекрывающий проходное сечение трубчатого горлового элемента - горла (горловой части) 16 и/или подводящих каналов (горловой части) 20 резонатора Гельмгольца 14, а также при их распространении звуковых волн через пористые звукопоглощающие структуры обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 21.
Звуковые волны распространяются внутрь полостей трубчатых элементов акустических резонаторов 12, 13, 14 горл (горловых частей) 16 и камерных элементов (камер 39) резонаторов Гельмгольца 14 и/или объемных расширительных камер 36, находящихся в составе батареи акустических резонаторов 38, интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, включая процесс прохождения их через защитный звукопрозрачный футерующий слой 22, или защитный звукопрозрачный слой, образующий замкнутую несущую оболочку контейнерного типа 23. Они также распространяются в структурах пористых звукопоглощающих веществ, образованных обособленными дроблеными фрагментированными звукопоглощающими элементами 21, полностью или частично заполняющих внутреннюю полость, по крайней мере, одной камеры 39 резонатора Гельмгольца 14 и/или объемной расширительной камеры 36, содержащихся в составе батареи акустических резонаторов 38 интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11. В результате протекания описанных физических процессов, происходящих в батарее акустических резонаторов комбинированного типа 38, осуществляется соответствующее диссипативное рассеивание энергии звуковых волн за счет преобразования ее в тепловую энергию, затрачиваемую как на работу по преодолению поверхностного трения в пористой структуре ЗПМ, так и на осуществления динамических деформаций вязкоэластичной структуры пористого скелета звукопоглощающего вещества, а также затрачиваемую на осуществление работы по преодолению сопротивления трению при распространении звуковых волн в трубчатых элементах - горлах (горловых частях) 16, подводящих каналах (горловых частях) 20, перепускных волноводных каналах 19 разделительных трубчатых перегородок 17 и/или разделительных пластинчатых перегородках 18 камер 39 резонаторов Гельмгольца 14 и/или объемных расширительных камер 36. В образованных сообщающихся каналах (пустотах) дробленой пористой структуры ЗПМ включается процесс дополнительного рассеивания звуковой энергии, осуществляемый механизмом дифракционного краевого граненого поглощения звука обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 21, в том числе и в сформированных межграневых пустотелых каналах 24, образованных свободными зазорами (неплотным поверхностным прилеганием), образующихся между контактирующими гранями обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 21. В результате происходящих многократных процессов падений и отражений распространяемых звуковых волн на указанные резистивные (обладающие соответствующим акустическим сопротивлением) составные элементы батареи акустических резонаторов 38 интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, звуковые волны теряют часть своей энергии, что и обуславливает определенный шумозаглушающий эффект, обеспечиваемый заявляемым устройством интегрального шумозаглушающего модуля АТС 11, оборудованным батареей акустических резонаторов комбинированного типа 38.
В процессе распространения звуковых волн по трубчатым элементам (разделительным трубчатым перегородкам 17) при достижении ими камер 39 в составе объемных расширительных камер 36 (фиг.5) происходит скачкообразное изменение акустического (волнового) сопротивления в образованном волноводном канале, обеспечивающее соответствующее отражение звуковых волн в противоположном направлении к источнику излучения (к соответствующему входному горловому элементу - горлу (горловой части) 16). За счет многократных повторяющихся затухающих процессов распространений и отражений, прямых и отраженных звуковых волн по такого типа волноводному каналу переменного акустического сопротивления происходит диссипативное рассеивание их акустической энергии.
Применение в конструкции батареи акустических резонаторов 38 защитного футерующего воздухопродуваемого демпфирующего слоя 30 (см. фиг.2а, 3а, 4а) и/или установки в полостях трубчатых элементов акустических резонаторов 12, 13, 14, и/или объемных расширительных камер 36 демпфирующих пористых пробок 31, изготовленных из пористых открытоячеистых вспененных или пористых волокнистых ЗПМ (фиг.2а, 3а, 4а, 7, 8, 9, 11, 15) и/или введение в конструктивных элементах акустических резонаторов 12, 13, 14 и/или объемных расширительных камер 36 демпфирующих каналов 32, представленных, в частности, отверстиями перфорации (преимущественно, круглой или иной геометрической формы, например, в виде щелевых просечек с отгибами, см. фиг.2а, 3а, 4а, 6, 8, 9, 11, 15), обеспечивает дополнительное увеличение эффекта демпфирования резонансных колебаний в полостях их горловых и/или камерных элементов, с расширением частотной полосы шумозаглушения заявляемого технического устройства. При этом, в конструкциях акустических резонаторов, представленных двухгорловыми волноводными элементами типа полуволнового акустического резонатора 13, для сохранения синфазности распространения звуковой волны по его обоим волноводным каналам и обеспечения, в связи с этим, эффективной противофазной компенсации звуковых полей в полости указанного полуволнового акустического резонатора 13, целесообразно использовать идентичные конструкции (с идентичными или близкими, отличающимися не более чем на 20% техническими характеристиками) указанных выше звукодемпфирующих элементов (защитного футерующего воздухопродуваемого демпфирующего слоя 30, демпфирующих пористых пробок 31, демпфирующих каналов 32), располагая их на одних и тех же расстояниях относительно плоскостей обоих концевых срезов горл (горловых частей) 16 полуволнового акустического резонатора 13. Это компенсирует также влияние несущественных конструктивных различий моторных отсеков АТС (определенных геометрических и габаритных отклонений) на качество приемлемой частотной настройки акустических резонаторов 12, 13, 14 при подавлении звуковой энергии низших собственных мод воздушного объема полости подкапотного пространства моторного отсека АТС 10. Положительные функции колебательного демпфирования в этих случаях будут сопутствующе выполнять также и сквозные компенсационные эвакуационные каналы (дренажные отверстия) 25, расположенные в стенках указанных трубчатых или камерных элементов - горл (горловых частей) 16 и камер 39 акустических резонаторов 12, 13, 14 и/или камер 39 объемных расширительных камер 36 (см. фиг.2а, 4а, 6, 9, 11, 13, 14, 16). Кроме повышения эффективности процесса демпфирования акустических колебаний, использование указанных конструктивных элементов в составе батареи акустических резонаторов 38 ослабляет также нежелательное резонансное динамическое взаимодействие между близко расположенными горловыми элементами - горлами (горловыми частями) 16, 20 акустических резонаторов 12, 13, 14, что также способствует ослаблению (исключению) негативных процессов резонансного усиления звуковой энергии.
Заявляемое техническое решение не ограничивается приведенными конкретными конструктивными примерами его осуществления, описанными в тексте и показанными на прилагаемых фигурах. Остаются возможными и некоторые (несущественные) конструктивные изменения различных составных элементов или указанных в техническом описании используемых конструкционных материалов, из которых эти элементы выполнены, либо замена их технически эквивалентными, не выходящими за пределы объема притязаний, обозначенного формулой изобретения.