УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ЗВУКОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ИСТОЧНИКОВ, ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Полезная модель относится к технике исследования источников шума транспортных средств, выполняемых как в дорожных (полевых) условиях, так и в стендовых условиях, например, в акустической полубезэховой (с жестким звукоотражающим полом) камере с беговыми барабанами, имитирующей дорожные (полевые) режимы испытаний, и конкретно имеет отношение к конструкциям микрофонных стоек, применяемых для установки измерительных микрофонов, регистрирующих акустические сигналы в конкретной измерительной точке пространства, на заданном расстоянии и с заданным углом разворота оси микрофона относительно исследуемого объекта испытаний.
Решение проблемы уменьшения акустического загрязнения окружающей среды и улучшения акустического комфорта наземных колесных транспортных средств - важная актуальная задача разработчиков и исследователей транспортной техники, требующая больших материальных, временных и интеллектуальных затрат. Наиболее мобильными и продуктивными процессами исследований и доводки, в частности, колесных транспортных средств по шуму и виброкомфорту, являются экспериментальные исследования, проводимые в дорожных (полевых) условиях, с привлечением портативной измерительной и анализирующей аппаратуры. Имитацией дорожных (полевых) условий (скоростных и нагрузочных режимов, состояния дорожного покрытия идентичных дорожным) являются динамометрические стенды с беговыми барабанами. Условия свободного звукового поля возможно реализовать поместив этот динамометрический стенд с беговыми барабанами в специальное строительное сооружение - полубезэховую (заглушенную, с отражающим полом) или безэховую (полностью заглушенную) акустическую камеру. В связи с этим, современные технологии исследования акустических процессов, реализующихся на транспортных средствах (автомобилях, тракторах, мотоциклах и пр. видах колесных транспортных средств) предусматривают, в частности, применение
специальных низкошумных беговых барабанов, позволяющих имитировать различные скоростные и нагрузочные режимы работы энергетических и трансмиссионных агрегатов транспортных средств в условиях размещения их в специальных безэховых или полубезэховых акустических камерах, способствующих формированию свободного звукового поля в зонах измерений.
Ввиду того, что основными виброшумоактивными источниками транспортного средства являются его энергетическая установка - двигатель внутреннего сгорания (ДВС), в особенности, его система газообмена, включающая систему впуска и систему выпуска отработавших газов, как наиболее интенсивных газодинамических источников шума, а так же корпусные (картерные) детали двигателя и трансмиссионных узлов, излучающие структурный шум, т.е. шум генерируемый вибрирующими стенками корпусных (картерных) деталей, то весьма важно проводить их целенаправленные исследования, доводку и оптимизацию механоакустических характеристик. При проведении акустических исследований транспортных средств используется различное приборное оборудование, регистрирующее акустические излучения от исследуемых источников (объектов) и, в частности, устройства для установки и позиционирования измерительных микрофонов в заданных измерительных точках. Как правило, эти устройства выполняются в виде треножных или одностоечных микрофонных стоек [1, 2, 3, 4].
Проведение объективных качественных и количественных экспериментальных оценок изменения акустических качеств различных доработанных вариантов конструкций агрегатов двигателя и трансмиссии часто затруднено наличием высокого уровня шумового фона в точке измерений. В ряде случаев, «полезный» (излучаемый непосредственно исследуемым агрегатом) акустический сигнал, регистрируемый измерительным микрофоном, соизмерим или даже ниже по уровню с сигналом шумовых помех (например, шумовых помех генерируемых вращающимися шинами колесного транспортного средства на беговых барабанах динамометрического стенда). В этом случае, для объективного выбора наименее шумообразующего конструктивного варианта опытного образца агрегата по результатам измерений уровней шума с использованием аппаратурных измерительных средств, требуется значительное подавление внешних шумовых помех, что, как правило, не всегда технически осуществимо или же нецелесообразно по стоимостным соображениям. Другим, более рациональным, дешевым и простым в осуществлении способом является оценка излучающей звук локальной зоны поверхности агрегата или
аэрогазодинамического источника шума, например, свободного, излучаемого шум, открытого среза воздухозаборного патрубка воздухоочистителя в «стесненном» (загроможденном агрегатами и системами) пространстве моторного отсека транспортного средства с направленной установкой измерительного микрофона в непосредственной близости от исследуемого объекта (например, под днищем кузова автомобиля, в моторном отсеке при закрытом капоте). Монтаж измерительных микрофонов вблизи непосредственного излучателя шума позволяет уменьшить влияние паразитных шумовых помех, не связанных с оценками шумоизлучения конкретных исследуемых источников за счет увеличения соотношения «полезный сигнал - помехи», т.е. увеличить динамический диапазон измерений. Также установка микрофонов в таких труднодоступных местах с использованием треножных и одностоечных стоек, зачастую, технически невозможна, либо связана с определенными трудностями, обусловленными необходимостью применения неустойчивых консольных микрофонных стрел и сложностью обеспечения точного позиционирования микрофонов в пространстве исследуемой локальной зоны.
Известно устройство для позиционирования измерительной аппаратуры при исследовании звукового излучения транспортных средств в акустической полубезэховой камере, представленной в свидетельстве на полезную модель Российской Федерации №30195, МПК 7 G 01 М 17/00, публ. 20.06.2003, БИ №17. На фиг.1 данной публикации, показаны измерительные микрофоны, установленные на полу камеры на треножных, регулируемых по высоте, стойках телескопического типа, предназначенных преимущественно для измерений внешнего шума транспортного средства, которые, в это же время, не обеспечивают, в частности, возможности установки микрофонов как под днищем кузова транспортного средства, так и в «стесненном» пространстве моторного отсека на малых расстояниях и заданной угловой ориентацией к конкретным локальным излучателям звука.
Известно также устройство аналогичного типа для позиционирования измерительной аппаратуры при исследовании звукового излучения транспортных средств, представленное в публикации «Akustik-und Schwingungs-komfort des neuen BMW 5er», Sonderausgabe von ATZ und MTZ, 2003 г., стр.154-159. В данной публикации, в частности, приведен пример исследования шума автомобиля BMW 5-ой серии в условиях стендовых испытаний на беговых барабанах динамометрического стенда, установленного в акустической
полубезэховой камере. Для монтажа измерительных микрофонов в камере размещены телескопические микрофонные треножные стойки с консольными микрофонными стрелами, конструкция которых так же не позволяет производить установку измерительных микрофонов ни под днищем (полом) кузова автомобиля, ни в замкнутом пространстве моторного отсека при закрытом капоте. В связи с этим, представленные в данной публикации устройства для позиционирования измерительной аппаратуры при исследовании звукового излучения транспортных средств обладают теми же конструктивными недостатками, что и описанные выше и имеют ограниченное применение.
Известно устройство для позиционирования измерительной аппаратуры при исследовании звукового излучения транспортных средств в акустической полубезэховой камере с установленным в ней динамометрическим стендом с беговыми барабанами, представленной в публикации «Schallabstrahlung von Abgasanlagen», ATZ 87, №10 1885 г., стр.559-564. На фиг.7 стр.561 данной публикации, показаны, в частности, измерительные микрофоны установленные на стойках, которые жестко закреплены в монтажных пазовых направляющих пола помещения акустической камеры. Для возможности установки микрофона, например, под днищем кузова транспортного средства, в этом случае необходимо применение длинной консольной микрофонной стрелы. Такая схема установки микрофонов не обеспечивает требуемой устойчивости, надежности закрепления и точного позиционирования микрофонов в пространстве исследуемой локальной зоны, например, под днищем кузова автомобиля.
Известно устройство для позиционирования измерительной аппаратуры при исследовании звукового излучения транспортных средств, представленное в публикации «Akustik und Schwingungskomfort am neuen Audi A6», Sonderausgabe von ATZ und MTZ, Marz 2004 г., D58922, стр.46. В данной публикации, в частности, приведен пример исследования шума автомобиля Audi A6 в условиях стендовых испытаний на беговых барабанах динамометрического стенда, установленного в акустической полубезэховой камере. Монтаж измерительных микрофонов в камере осуществляется при помощи телескопических, регулируемых по высоте, микрофонных стоек с массивными основаниями в форме диска, обеспечивающих более устойчивую установку стоек. Представленные устройства для позиционирования измерительной аппаратуры при исследовании звукового излучения транспортных средств обладают теми же конструктивными недостатками, описанными в публикации «Akustik-und Schwingungs-komfort des neuen BMW 5er».
Предлагаемое техническое устройство для позиционирования измерительной аппаратуры при исследовании звукового излучения транспортных средств согласно заявки на полезную модель позволяет устранить обозначенные выше недостатки.
Сущность полезной модели заключается в том, что устройство для позиционирования измерительных микрофонов при исследовании звукового излучения локальных источников транспортных средств, выполнено в виде малогабаритной компактной составной складывающейся микрофонной стойки, состоящей из кронштейна и регулировочной пластины, смонтированной на основании с крепежными резиновыми опорами-присосками для устойчивого, неподвижного монтажа стойки, например, на полу испытательной камеры или на кузовных панелях в замкнутом пространстве моторного отсека. В верхней части устройства смонтирован поворотный шаровый переходник для монтажа микрофонной державки, обеспечивающий угловое перемещение микрофонного капсуля. Кронштейн и удлинитель, сочлененные между собой при помощи болтов-барашков со стопорными шайбами, позволяют трансформировать микрофонную стойку в малогабаритное компактное устройство, устанавливаемое в ограниченном пространстве под конкретные условия проведения измерений.
Сущность полезной модели иллюстрируется на чертежах.
На фиг.1-6 представлена конструкция устройства для позиционирования измерительных микрофонов при исследовании звукового излучения локальных источников транспортных средств, заявляемого в качестве полезной модели.
Устройство для позиционирования измерительных микрофонов (см. фиг.1, 2) состоит из микрофонной стойки, выполненной в виде двух металлических (например, стальных или алюминиевых) пластин - Г-образного кронштейна 1 и регулировочной пластины 2. В зависимости от схемы трансформации (см. фиг.3), обеспечиваемой заданное пространственное расположение микрофона, нижняя часть регулировочной пластины и кронштейна (положение I, фиг.3) или только регулировочной пластины (положения II и III, фиг.3) соединяется с помощью болта-барашка (для удобства пользования) 3 со стопорной шайбой 4 (см. фиг.6), обеспечивая, таким образом, надежное закрепление регулировочной пластины и (или) кронштейна, с опорной платформой 5, выполненной в виде металлического (например, алюминиевого) основания для повышения устойчивости устройства в целом за счет понижения центра тяжести устройства с тремя лапками (см. фиг.5), на концах которых установлены резиновые
подушки-присоски 6, обеспечивающие надежное закрепление основания на устанавливаемой поверхности (кузовных панелей, пола камеры) и более устойчивую безопасную эксплуатацию устройства, ввиду исключения возможного опрокидывания стойки, на горизонтальной поверхности пола 7 в акустической полубезэховой камере или, например, на наклонных поверхностях панелей брызговиков колес 8 (см. фиг.4) в замкнутом пространстве моторного отсека транспортного средства. С другой стороны, резиновые подушки-присоски являются эффективными вибропоглотителями, которые снижают передачу вибрационной энергии от интенсивно вибрирующих поверхностей панелей кузова (при установке устройства в моторном отсеке) и от поверхности пола (при установке устройства в акустической полубезэховой камере), таким образом, снижая уровни вибрационных помех воздействующих на измерительный микрофон и повышая точность измерений уровней шума. Кронштейн 1 и регулировочная пластина 2 соединяются при различных схемах трансформации также болтами-барашками (для удобства пользования) 3 со стопорными шайбами 4. На верхней полке кронштейна 1 через наклеенную вибродемпфирующую накладку 9 (например, резиновую), применяемую для дополнительного ослабления вибрационной энергии, передающейся на кронштейн (реализуется двойной каскад виброизоляции), которая может отрицательно сказаться на надежности и долговечности микрофона в процессе длительной эксплуатации устройства, устанавливается шаровый переходник 10 с штатной микрофонной державкой 11, в которой монтируется микрофонный предусилитель 12 с микрофоном 13 и соединительным кабелем 14. Шаровый переходник позволяет значительно расширить возможности трансформации предлагаемой микрофонной стойки, обеспечивая заданную угловую ориентацию микрофона относительно локального излучателя звука. Таким образом, достигаются малые габариты и компактность конструкции устройства при устойчивом надежном закреплении устройства на устанавливаемой поверхности, повышается точность измерений и надежность в эксплуатации измерительных средств (микрофонов), при этом зона монтажного пространства устройства позиционирования микрофона предлагаемой конструкции заключена в полусферу с радиусом не более 35 см.
[1] Свидетельство на полезную модель Российской Федерации №30195, МПК 7 G 01 М 17/00, публ. 20.06.2003, БИ №17.
[2] Thoma G.; Bersiner F.:
«Akustik-und Schwingungs-komfort des neuen BMW 5er», Sonderausgabe von ATZ und MTZ, №7, 2003 г., стр.154-159.
[3] Lehringen F.; Kattge D.:
«Schallabstrahlung von Abgasanlagen», ATZ 87, №10, 1885 г., стр.559-564. [4] «Akustik und Schwingungskomfort am neuen Audi A6», Sonderausgabe von ATZ und MTZ, №3, 2004 г., стр.46.