Вибродемпфирующее устройство

Вибродемпфирующее устройство

Реферат

 

Изобретение относится к корабельной акустике и может быть использовано на подводных лодках и надводных кораблях. Вибродемпфирующее устройство для подавления акустических колебаний малой амплитуды и звукоизлучения корпусов подводных лодок и надводных кораблей содержит опорный элемент и последовательно установленный и связанный с ним пакет демпфирующих пластин, соединенных между собой. Толщина каждой демпфирующей пластины в пакете в 10÷30 раз меньше толщины опорного элемента, на котором пакет укреплен в отдельных точках с шагом крепления 50÷200 мм. Изобретение повышает стабильность вибродемпфирующих свойств устройства от времени и температуры. 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к корабельной акустике и может быть использовано на подводных лодках и надводных кораблях, с целью уменьшения вибрации и излучения корабельных конструкций, механизмов и машин.

Известна вибродемпфирующая конструкция, в которой для обеспечения высокого коэффициента потерь используется слой вязко-упругого материала (резина или полимер). (Акустический журнал, т.XIII, 1967, 387-390; В.И.Кашина, В.В.Тютекин "Экспериментальное исследование армированных вибродемпфирующих конструкций", сборник "Вибрации и шумы", Н.И.Наумкина, М.И.Палей, Б.Д.Тартаковский, Л.И.Трепелкова "Вибропоглощающие материалы на основе полимеров").

Принципиальная схема такой вибродемпфирующей конструкции представлена на фиг.1. На металлическую пластину 1, изгибные колебания которой необходимо задемпфировать, крепится слой упруго-вязкого материала 2, а на внешнюю сторону этого слоя - относительно тонкий слой какого-либо материала 3, обладающего достаточно большим модулем упругости. Так как упруго-вязкий слой обладает большим коэффициентом потерь, то эффективность коэффициента потерь всей конструкции, хотя и не достигает больших значений, но все же становится в десятки раз больше, чем у исходной пластины, при условии обеспечения высококачественного соединения жестких слоев со слоем упруго-вязкого материала (например, вулканизация под прессом).

Недостатками этой конструкции являются:

1) необходимость применения специальных материалов с высоким коэффициентом потерь;

2) ухудшение вибродемпфирующих свойств от времени и температуры (старение резины и полимеров);

3) сложность изготовления конструкции, требующая применения специальных прессов и прессформ.

Целью настоящего изобретения является:

1) создание эффективной вибропоглощающей конструкции без применения специальных упруго-вязких материалов, обладающих температурной и временной зависимостью;

2) упрощение конструкции и технологии ее изготовления.

Поставленная цель реализуется при помощи конструкции, участок которой схематически изображен на фиг.2. К демпфируемой металлической пластине 1 поджимается накладкой 3 пакет тонких наложенных друг на друга металлических листов 2 и крепится к ней с помощью точечного соединения (например, точечная сварка). Число листов в пакете зависит от толщины пластинки 1 и требуемого коэффициента потерь.

Такая конструкция работает следующим образом. При распространении изгибной волны по пластине 1 последняя через точки крепления и через зазоры между слоями возбуждает колебания в листах пакета. При шаге между точками крепления, превышающем длину изгибной волны в пластине 1, касательные смещения отдельных слоев пакета и демпфируемой пластины противоположно направлены. В результате этого возникают силы как вязкого трения в тонких прослойках воздуха (или воды), заполняющих зазоры, так и силы сухого трения между отдельными элементами конструкции вблизи точек поджатия. В силу необратимости потерь при трении в конструкции происходит поглощение колебательной энергии.

Пластина 3 - накладка - имеет относительно большую (в 2-5 раз) толщину, чем толщина отдельных слоев в пакете, и служит для обеспечения более равномерного поджатия пакета листов и уменьшения зазоров между пластинами. Зазоры между листами пакета и демпфирующей конструкцией не должны превышать толщину вязкого пограничного слоя , определяемую из соотношения

где - коэффициент кинематической вязкости,

- круговая частота вибрации.

Для воздуха и воды необходимая толщина зазоров практически обеспечивается при наложении тонких пластин одна на другую без всякой регулировки зазора за счет имеющихся на поверхности шероховатостей, образующихся при прокате листов. Несмотря на малую кинематическую вязкость воздуха и воды, наличие достаточного количества зазоров между листами позволяет получить без применения специальных упруго-вязких материалов коэффициент потерь всей конструкции в десятки раз больше, чем у исходной пластины.

На фиг.3 приведены результаты измерений в воздухе коэффициента потерь в экспериментальном образце (кривая 1), состоящем из титана, толщиной 3 мм, пакета из семи стальных листов, толщиной 0,2 мм каждый, и прижимающей стальной пластины, толщиной 0,5 мм. Шаг между точками крепления 140 мм. Здесь же приведены результаты измерений коэффициента потерь в исходной пластине (титан 3 мм) без применения демпфирующего пакета (кривая 2) и в конструкции с применением упруго-вязкого материала сталь 4 мм - резина 4,5 мм - сталь 0,3 мм (точки ).

Результаты измерений показали, что коэффициент потерь в предлагаемой конструкции в десятки раз больше, чем у исходной пластины, и сравним с коэффициентом потерь подобной конструкции с применением упруго-вязкого материала. Такая конструкция может быть использована для подавления вибраций и уменьшения излучения корпусных конструкций подводных лодок и надводных кораблей, а также в разного рода устройствах, механизмах и машинах, как средство подавления вибраций.

Формула изобретения

Вибродемпфирующее устройство для подавления акустических колебаний малой амплитуды и звукоизлучения корпусов подводных лодок и надводных кораблей, содержащее опорный элемент, последовательно установленный и связанный с ним пакет демпфирующих пластин, соединенных между собой, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности вибродемпфирующих свойств устройства от времени и температуры, толщина каждой демпфирующей пластины в пакете в 10÷30 раз меньше толщины опорного элемента, на котором он закреплен в отдельных точках с шагом крепления 50÷200 мм.

РИСУНКИ