Устройство для создания звукопоглощения электропроводящей пластиной в жидкости

 

Использование: звукопоглощающие системы в судостроении, морском приборостроении. Сущность изобретения: устройство для создания звукопоглощения электропроводящей пластиной в жидкости содержит ряд электропроводящих звукопроводящих параллельных пластин, ряд последовательно соединенных потенциометров, последовательно соединенные генератор видеоимпульсов и ключ, вход которого подключен к первому выходу источника постоянного напряжения, а выход подключен к второй электропроводящей пластине. При этом второй выход источника постоянного напряжения соединен с первой электропроводящей пластиной. Вход первого потенциометра соединен с выходом ключа, а выход - с второй электропроводящей пластиной. Выходы остальных потенциометров соответственно соединены с дополнительными электропроводящими пластинами. Все электропроводящие пластины размещены друг от друга на расстояниях, меньших или равных четверти длины волны акустического излучения в жидкости на заданной максимальной частоте. 1 ил.

Изобретение относится к звукопоглощающим системам и может быть использовано для создания высокоэффективного звукопоглощения электропроводящей пластиной в жидкости в широкой полосе частот.

Известно устройство для создания звукопоглощения электропроводящей пластиной в жидкости, содержащее незвукопрозрачный экран из резины с воздушными порами, которым оклеивается звукоизолируемая электропроводящая пластина. Непрозрачность формирующейся при этом системы слоев обеспечивается благодаря наличию воздуха в порах резины [1] Недостатком аналога является низкая эффективность звукопоглощения образующейся системы слоев, кроме того, невозможно управление величиной звукопоглощения такой системы и быстрое восстановление прежней звукопрозрачности электропроводящей пластины, поскольку для этого ее пришлось бы очищать от звукопоглощающего материала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для создания звукопоглощения металлической пластиной в жидкости, содержащее вторую электропроводящую пластину, установленную параллельно первой, последовательно соединенные генератор видеоимпульсов и ключ, вход которого подключен к первому выходу источника постоянного напряжения, а выход подключен к второй электропроводящей пластине, при этом второй выход источника постоянного напряжения соединен с первой металлической пластиной. С включением импульсного электролизного тока на поверхности пластин формируются слои газовых пузырьков, размеры большей части которых резонансны частоте распространяющегося через них акустического излучения, что обуславливает высокую эффективность звукопоглощения формирующейся системы слоев на заданной частоте [2] Однако с помощью системы слоев из резонансных пузырьков невозможно создание высокоэффективного звукопоглощения в широкой полосе частот.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение уровня звукового давления подводного шума судов в требуемой полосе частот.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности звукопоглощения электропроводящей пластиной в жидкости в требуемой полосе частот.

Технический результат достигается тем, что параллельно звукоизолируемой пластине вводятся n дополнительных параллельных звукопроводящих токопроводящих пластин. С помощью электролиза, подавая различные по амплитуде импульсные напряжения на эти пластины, на поверхности каждой из них формируется слой из практически монорадиусных газовых пузырьков с размерами, резонансными каждой из n частотных компонентов, лежащих в требуемом диапазоне частот, уровни звукового давления которых необходимо снизить.

Возможность достижения технического результата обусловлена следующими теоретическими выводами и результатами экспериментальных исследований. Известно, что за счет формирования на поверхности пластины в жидкости слоя газовых пузырьков возможно повышение звукопоглощения образующейся системы слоев, при этом получение максимального звукопоглощения такой системы возможно лишь при использовании монорадиусных пузырьков, размеры которых резонансны частоте распространяющегося через нее акустического излучения, как это имеет место в прототипе. В нем при включении электролизного тока, благодаря тому что газовые пузырьки начинают формироваться в один и тот же момент времени, все они практически одновременно достигают одного и того же размера, резонансного частоте облучающего их акустического излучения. Таким образом, на всей поверхности электропроводящей пластины формируется слой из практически монорадиусных пузырьков, резонансных частоте акустического излучения, расположенных рядом друг с другом, т.е. обладающих огромной концентрацией в пределах толщины слоя, равной диаметру газового пузырька, резонансного частоте акустического излучения. Поскольку поперечное сечение рассеяния пузырька, резонансного частоте облучающего его акустического излучения, в 2,16 х 10⁴ раз больше его геометрического сечения, то вся поверхность электропроводящей пластины покрывается сплошным непрерывным тонким резонансным слоем газа, на котором в силу существенного различия в акустических сопротивлениях газа и воды происходит значительное затухание звуковых колебаний. Этим объясняется резкое повышение эффективности звукопоглощения формирующегося на электропроводящей пластине слоя монорадиусных пузырьков, достигающее в эксперименте 40-50 дБ. В результате проведенных исследований было установлено, что пузырьки с практически одинаковыми размерами возможно получить, подавая на электролизные пластины импульсное напряжение с постоянными амплитудой и скважностью. При этом скорость роста газовых пузырьков зависит как от длительности прикладываемого на электролизные пластины импульсного напряжения, так и от его амплитуды. Так, за один и тот же промежуток времени (равный длительности импульса τ ), изменяя амплитуду прикладываемого импульсного напряжения к электролизным пластинам, т.е. управляя скоростью роста газовых пузырьков, возможно получение газовых пузырьков с различными размерами, резонансным различным частотам сигнала, облучающего их. Таким образом, повышение эффективности звукопоглощения электропроводящей пластиной в жидкости в требуемой полосе частот возможно за счет введения параллельно звукоизолируемой пластине ряда дополнительных параллельных звукопроводящих токопроводящих пластин, располагаемых на расстояниях друг от друга, меньших или равных четверти длины волны в жидкости с максимальной частотой, и подачи на них импульсного напряжения с различными амплитудами.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит первую звукоизолируемую токопроводящую звукопроводящую пластину 1, которая располагается поперечно направлению звукового излучения, последовательно соединенные генератор 2 видеоимпульсов, ключ 3, сигнальный вход которого соединен с выходом источника 4 постоянного напряжения, положительная (или отрицательная) клемма которого соединена с первой пластиной 1. Вход первого из n-1 соединенных последовательно потенциометров 5 соединен с выходом ключа 3 и с первой из n дополнительных электропроводящих звукопроводящих параллельных пластин 6. Выходы остальных n-2 потенциометров 5 соединены с соответствующими n-1 дополнительными пластинами 6. Параллельные дополнительные пластины 6 располагаются параллельно звукоизолируемой электропроводящей звукопроводящей пластине 1 на расстояниях друг от друга, меньших или равных четверти длины волны в жидкости с максимальной частотой. Уровень звукового давления (УЗД) излучения, создаваемого, например, акустическим излучателем 7, претерпевшего затухание на образующейся системе слоев, контролируется гидрофоном 8, который располагается на акустической оси излучателя 7.

Устройство работает следующим образом.

Поперечно направлению распространения звуковых волн устанавливается первая электропроводящая пластина 1, звукопоглощение которой в требуемой полосе частот необходимо повысить и которая является при электролизе анодом (или катодом). Дополнительные параллельные звукопроводящие и электропроводящие пластины 6 располагаются параллельно первой пластине 1. Для создания максимально возможного звукопоглощения на частоте f_n толщина дополнительной пластины выбирается равной λ_n /4, где λ_n длина волны акустического излучения в материале дополнительной пластины на частоте f_n. Для создания максимально возможного звукопоглощения на частоте f_n расстояние между параллельными пластинами выбирается равным λ_n^I /4, где λ_n^I длина волны акустического излучения в жидкости на частоте f_n. Видеоимпульсы с необходимыми длительностью τ и периодом следования, образующиеся на выходе генератора 2 видеоимпульсов, формируют из постоянного напряжения, снимаемого с выхода источника 4 постоянного напряжения, с помощью ключа 3, импульсное напряжение, которое через потенциометры 5 поступает на дополнительные электропроводящие звукопроводящие пластины 6. Поскольку все пузырьки на всех пластинах начинают формироваться в одно и то же время, но с различной скоростью роста, определяемой амплитудами импульсных напряжений, прикладываемых к соответствующим пластинам, то в моменты выключения электролизного тока (соответствующие заднему фронту импульсных напряжений) на поверхности этих пластин они достигают различных размеров, резонансных n частотным составляющим в требуемом частотном диапазоне. В результате повышается эффективность звукопоглощения образующейся системы слоев в требуемом частотном диапазоне.

Внедрение предлагаемого устройства для создания звукопоглощения электропроводящей пластиной в жидкости имеет большое значение, поскольку позволяет снизить уровни звукового давления подводного шума, создаваемого работающими механизмами на судах.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЗВУКОПОГЛОЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕЙ ПЛАСТИНОЙ В ЖИДКОСТИ, содержащее вторую электропроводящую пластину, установленную параллельно первой, последовательно соединенные генератор видеоимпульсов и ключ, вход которого подключен к первому выходу источника постоянного напряжения, а выход - к второй электропроводящей пластине, при этом второй выход источника постоянного напряжения соединен с первой электропроводящей пластиной, отличающееся тем, что в него введены ряд дополнительных параллельных электропроводящих звукопроводящих пластин, расположенных параллельно второй электропроводящей пластине, и ряд последовательно соединенных потенциометров, вход первого из которых соединен с выходом ключа, а выход - с второй электропроводящей пластиной, причем выходы остальных потенциометров соответственно соединены с дополнительными электропроводящими пластинами, при этом все электропроводящие пластины размещены одна от другой на расстояниях, меньших или равных четверти длины волны акустического излучения в жидкости на заданной максимальной частоте.

РИСУНКИ

Рисунок 1