Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПОИСКА

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

по дисциплине: СУДОВАЯ АКУСТИКА

РАЗРАБОТКА ПРОТИВОШУМОВОГО КОМПЛЕКСА

Выполнил:

Витов Н.Д.

Проверил:

Пименов И.К.

Санкт-Петербург 2018

Реферат

Пояснительная записка состоит из введения, пяти глав, заключения и списка. Основная часть работы изложена на 14 страницах, включая 3 рисунков, 4 таблицы. Список использованных источников состоит из 4 наименований.

Ключевые слова: акустика, уровень звуковой мощности, звукоизоляция, шум, нормирование шума

Цель работы: расчет шума для разработки ПШК

Метод расчета: статистический

Результат: сосчитан уровень шума в МО и ХР, разработан ПШК.



• Оглавление

Введение

1. Расчет шума двигателя

2. Расчет шума в МО

3. Расчет ЗИ

4. Расчет шума в ХР

5. Разработка ПШК

6. Расчет подводного шума

Заключение

Список использованных источников

Список сокращений



Введение

Уровни шума, фиксируемые в обитаемых помещениях судов, являются одним из основных показателей комфортности и безопасности эксплуатации, а значит, и конкурентоспособности судна на внешнем рынке.

Дело в том, что даже незначительные уровни шума при длительном воздействии на организм человека вызывают остаточные физиологические явления, что, в свою очередь, влечет за собой повышенную утомляемость членов экипажей, рассеивание внимания, сердечно-сосудистые и другие заболевания.

Для каждого проектируемого судна должны производиться расчет ожидаемых уровней шума и среднесуточная дозная оценка шумового воздействия, подтверждающие выполнение требований настоящих норм. Для судов, у которого расчетом установлено превышение ожидаемого уровня шума над допустимыми санитарными нормами, а также для построенных судов с уровнями шума, превышающими нормы, и подготавливаемых к большому ремонту или переоборудованию нормируемых по шуму помещений, конструкторским бюро должен быть разработан необходимый комплекс противошумовых мероприятий, который включает:

· рациональную комплектацию и компоновку элементов энергетической установки;

· оборудование звукоизолированных постов;

· применение средств звукоизоляции и звукопоглощения в машинном отделении;

· комплекс мер, обеспечивающих снижение шума в помещениях ходового мостика;

· мероприятия по снижению шума в трюмах, на палубах и в зонах отдыха экипажа;

· применение средств индивидуальной защиты.

В соответствии со статистической теорией звука в помещении в курсовой работе будет рассчитан уровень шума в МО и ХР и разработан комплекс противошумовых мероприятий, обеспечивающих необходимую акустическую эффективность будучи технологически и экономически приемлемыми, не противоречащие требованиям Правил Регистра СССР, Санитарных правил, Правил технической эксплуатации судов и "Требований техники безопасности к морским судам (РД 31.81.01-87)".

В главе 1 по формулам приведен расчёт шума двигателя.

В главе 2 приведены расчеты шума в МО по параметрам помещения. Уровень шума сравнивается с Санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.562-96 "Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки" на морских судах для рабочей зоны в помещениях энергетического отделения судов с постоянной вахтой.

В главе 3 приведен расчет звукоизоляции двойной стенки.

В главе 4 приведены расчеты шума в ХР по параметрам помещения. Уровень шума сравнивается с Санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.562-96 "Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки" на морских судах для рабочей зоны в служебных помещениях.

В главе 5 разработан противошумовой комплекс.

В главе 6 посчитан подводный шум, создаваемый МО после осуществления мероприятий по снижению шума.



1. Расчет шума двигателя

Зная параметры двигателя, воспользуемся формулой (1) для расчета шума в 1/3 октавной полосе[2]:

,

где W - мощность двигателя в л.с., m - двигателя в кг, n - фактическая частота в об/мин, nx - номинальная частота.

Для дальнейших расчетов, по формуле (2) переведем уровень шума из 1/3 октавной полосы в октавную:

Полученные расчеты сведены в таблице 1.

Таблица 1 Шум двигателя в октавной полосе

f, Гц	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000	УЗ,дБА
Двигатель	W=	1600	n об/мин=	1200	L,м=	2	m,кг=	1,5
Lw Двигателя,дБ	111	114	117	119	120	119	117	114	125

2. Расчет шума в МО

Для того, чтобы рассчитать шум в МО, воспользуемся формулой (3)[2]:

,

где К-коэффициент искажения поля вблизи стенок, - коэффициент искажения активного поля вблизи источника, - коэффициент направленности, - пространственный угол излучения, r - расстояние от центра двигателя до расчетной точки в м, B - акустическая постоянная помещения в м2.

Пространственный угол излучения зависит от расположения двигателя в пространстве. В таблице 2 представлены возможные значения :

Таблица 2 Значения пространственного угла излучения

В воздухе	На полу	На полу у стены
4р	2 р	р

Для расчета среднего коэффициента звукопоглощения внутренних поверхностей помещения, определим б для каждой поверхности. Поскольку пол и стены не облицованы ЗПМ, то берем наименьшее стандартное значение равное 0,05. Потолок облицован БЗМ. Значения коэффициента звукопоглощения б для указанного материала приведены в таблице 3[1]:

Таблица 3 Параметры звукопоглощающих материалов марки БЗМ и ППУ-ЭТ

Среднегеометрическая частота октавных полос, Гц	БЗМ	ППУ-ЭТ
	Постоянная распространения Vm=вm+iбm, 1/м (1/cм)
250	8,0+i•18,0 (0,08 + i•0,18)	12,0+i•15,0 (0,12 + i•0,15)
500	11,0+i•22,0 (0,11 + i•0,22)	19,0+i•29,0 (0,19 + i•0,29)
1000	25,0+i•33,0 (0,25 + i•0,33)	30,0+i•52,0 (0,30 + i•0,52)
2000	34,0+i•54,0 (0,34 + i•0,54)	37,0+i•86,0 (0,37 + i•0,86)
4000	37,0+i•78,0 (0,37 + i•0,78)	42,0+i•103,0 (0,42 + i•1,03)
8000	38,0+i•100,0 (0,38 + i•1,00)	50,0+i•113,0 (0,50 + i•1,13)

По формуле (4) рассчитаем средний коэффициент звукопоглощения внутренних поверхностей помещения:



,

На основе рассчитанного среднего коэффициента звукопоглощения выбирается коэффициент искажения поля вблизи стенок по таблице 4:

Таблица 4 Значения коэффициента искажения поля вблизи стенок

бср	K
<0.2	1
0.2	1.25
0.4	1.6
0.5	2.0
0.6	2.5

Коэффициент искажения активного поля вблизи источника выбирается по таблице 5:

Таблица 5 Значения коэффициента искажения активного поля вблизи источника

r/L
0.6	3
0.8	2.5
1.0	2
1.2	1.6
1.5	1.25
2	1

где r- расстояние от двигателя до точки расчета шума в м, L- длина двигателя в м. По формуле (5) рассчитаем акустическую постоянную B:

,

где S=S„ѓ„„„u„~+S„Ѓ„Ђ„|„p+S„Ѓ„Ђ„„„Ђ„|„{„p+S„Ђ„{„Ђ„~

Коэффициент направленности принимается в зависимости от положения источника шума по таблице 6:

Таблица 6 Коэффициент направленности

Положение источника шума в помещении	Ф
В свободном пространстве помещения примерно на равных расстояниях от стен, потолка и пола	1
На плоской поверхности	2
На стыке двух поверхностей	4
На стыке трех поверхностей	8

В таблице 7 приведены данные по помещению, выбранные коэффициенты, рассчитан коэффициент звукопоглощения, постоянная помещения, а также шум в МО:

Таблица 7 Шум в МО

f, Гц	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000	УЗ,дБА
Двигатель	W=	1600	n об/мин=	1200	L,м=	2	m,кг=	1,5
Lw Двигателя,дБ	111	114	117	119	120	119	117	114	125
б потолка	0,14	0,16	0,18	0,22	0,33	0,54	0,78	1
Sпот	30		a*b=	5	6
б стен	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05
Sстен	44		a*h*2+b*h*2=	5	6	2
б пол	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05
S пол	30
б ср	0,08	0,08	0,09	0,10	0,13	0,19	0,26	0,32
B помещения	9	9	10	11	16	25	37	50
X	3
Ф	1
r	1
Щ на полу	6,28
k	1	1	1	1	1	1	1,25	1,45
Lp в МО	111	113	116	118	118	117	114	111	123

В соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.562-96 по рис. 1 видно, что нормы превышены на средних и высоких частотах.

Рисунок 1

3. Расчет ЗИ

Звукоизоляция двустенной конструкции, состоящей из двух одностенных конструкций и слоя воздуха между ними, может быть определена графоаналитическим методом построения статистической волновой теории[6].

Расчет начинается с определения граничной частоты в Гц для двух стенок по таблице 8:

Таблица 8 Ординаты для построения расчетной кривой звукоизоляции R1

Материал	Плотность, кг/м3 ?	RВ	RС	fг1
Сталь	7800	37	30	6000/h
Титан	4500	33	26	6000/h
АМГ	2800	32	22	6000/h
Стекло силикатное	2500	35	29	6000/h
Гипсокартон	1500	36	30	19000/h
Древесная стружка	900	32	27	13000/h
Стеклопластик	1700	31	28	17000/h



где h толщина пластины в мм.

Вторая граничная частота в Гц рассчитывается по формуле (6):

,

Звукоизоляцию от нижней границы расчетного диапазона частот до первой граничной частоты fг1 и от первой fг1 до второй fг2 берем из таблицы 8. шум машинный звукоизоляция зашивка

Определим по таблице 9:

Таблица 9 Учет суммарной массы на единицу поверхности всех слоев конструкции

,	, дБ
1.4	2
1.6	3
1.8	4
2	4.5
2.5	6
3.4	8
5	10.5

По формуле (7) рассчитаем частоту резонанса двух стенок на воздушном слое, на которой произойдет провал звукоизоляции на величину :

,

где d - расстояние между пластинами в м, m1 и m2 - поверхностная масса пластины первой и второй конструкции, кг/м2.

fг1 корп=1000 Гц

fг2 корп=2000 Гц

RВ=40 дБ

RС=32 дБ

,

f0=250 Гц

fг1 заш=1000 Гц

дБ

Максимальный эффект ЗИ проявляется на частоте 8f0=2000 Гц. На этой частоте откладываем по таблице 10:

Таблица 10 Ордината максимального проявления ЗИ для двустенной конструкции

d, мм	H, дБ
15-25	22
50	24
100	26
150	27
200	28

дБ

Переведем из 1/3 октавы в октавную полосу частот по формуле (8).

,

Полученные расчеты приведены в таблице 11:

Таблица 11 ЗИ одномерного стеклопакета

f, Гц	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Rокт	24	29	31	38	48	57	58	61



На рис. 2 показаны ЗИ корпуса и суммарная ЗИ:

Рисунок 2

4. Расчет шума в ХР

Чтобы рассчитать шум в ХР применим формулу

,

где - шум помещения с источником шума, - звукоизоляция одномерного стеклопакета дБ, - акустическая постоянная смежного помещения в м2.

Также, как и в главе 2 для расчета среднего коэффициента звукопоглощения внутренних поверхностей помещения, определим б пола и стен равны 0,05. Потолок облицован ППУ-ЭТ. Значения коэффициента звукопоглощения б для указанного материала приведены в таблице 3:

Найдем и B по формулам (4) и (5).

Полученные значения сведены в таблице 12:



Таблица 12 Шум ХР

f, Гц	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000	УЗ,дБА
Rокт	24	29	31	38	48	57	58	61
Lp в МО	111	113	116	118	118	117	114	111	123
S1 стенки	20		a*b=	5	4
б потолка	0,13	0,14	0,15	0,29	0,52	0,86	1,03	1,13
Sпот	30		a*b=	5	6
б стен	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05
Sстен	36		a*h*2+b*h*2=	5	4	2
б пол	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05
S пол	20		a*b=	5	4
б ср	0,08	0,08	0,08	0,13	0,21	0,33	0,39	0,43
B	7	8	8	13	23	43	55	64
L ХР	91	89	89	81	69	56	51	45	83

На рис. 3 показаны шум МО, ХР и СН.

Рисунок 3

Видно, что СН превышены более чем на 5 дБ.



5. Разработка ПШК

Поскольку увеличение воздушного промежутка и массы зашивки не дают достаточной ЗИ на низких частотах, то рекомендуется закрыть двигатель стальным кожухом, толщиной 2 мм, облицованным БЗМ 50 мм.

Расчет звукоизоляции стальной стенки выполняется графоаналитическим методом по формуле (10) в следующем порядке:

,

где R1 -звукоизоляция одностенной основной преграды, - влияние звукопоглощающего покрытия.

а) для заданного материала и толщины пластины рассчитывается критическая частота fг1 (см. таблице 8) и fг2 (см. формулу (6))

б) на типовой координатной сетке в диапазоне от 63 Гц до 8000 Гц по оси абсцисс наносятся в логарифмическом масштабе среднегеометрические значения треть октавных полос частот f, а по оси ординат откладываются два значения абсцисс: fг1 и fг2

в) для указанных выше четырех абсцисс, строятся два значения ординат RВ и RС, указанные в таблице 8.

г) найденные таким способом четыре точки соединяются прямыми линиями, затем от первой точки в сторону низких частот проводят прямую линию с наклоном вниз к началу координат, равным 4,5 дБ на октаву, а от четвертой точки в сторону высоких частот - прямую линию с наклоном вверх, равным 7,5 дБ на октаву. Построенная кривая представляет собой значения величины R1.

Дополнительная ЗИ одностенной преграды со ЗПМ, установленным вплотную к конструкции толщиной 20-100 мм, определяется по формуле (11):



,

где s - толщина ЗПМ в мм, в - коэффициент затухания этого материала, 1/см (см. таблицу 3).

На рис. 4 построена кривая ЗИ кожуха со ЗПМ.

Рисунок 4

Тогда шум в МО после установки кожуха рассчитаем по (9) и сравним с СН.

Таблица 13 Шум МО после ПШК

Частота, Гц	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000	УЗ,дБА
Lw Двигателя,дБ	111	114	117	119	120	119	117	114	125
Rокт ст корп кожуха	18	22	27	31	36	39	34	39
S1 стенки	6		a*h*2+b*h*2=	1,5	1,5	1,0
б потолка	0,02	0,04	0,06	0,18	0,32	0,51	0,74	0,84
Sпот	35		a*b=	7	5
б стен	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05
Sстен	48		a*h*2+b*h*2=	7	5	2
б пол	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05
S пол	35
б ср	0,04	0,05	0,05	0,09	0,13	0,19	0,25	0,28
B помещения	5	6	7	11	18	27	40	47
L MO,дБ	94	92	90	85	80	74	75	65	87

Рисунок 5

Рисунок 5 показывает, что СН [3] шум в МО без вахты полностью удовлетворяет, с вахтой превышения до 5 дБ на средних частотах, допустимы. Стоит ограничить время пребывания в МО. Тоже самое повторим для ХР.

Таблица 14 Шум ХР после ПШК

f, Гц	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000	УЗ,дБА
Rокт	16	18	25	33	41	42	42	47
L MO	89	87	85	80	75	69	70	61	82
S1 стенки	21		a*b=	7	3
б потолка	0,13	0,14	0,15	0,29	0,52	0,86	1,03	1,13
Sпот	21		a*b=	7	3
б стен	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05
Sстен	40		a*h*2+b*h*2=	7	3	2
б пол	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05
S пол	21		a*b=	7	3
б ср	0,07	0,07	0,08	0,11	0,17	0,26	0,30	0,33
B	6	6	7	10	17	28	35	40
L ХР	79	74	65	50	35	26	26	11	61



Рисунок 6

Шум в ХР СН[3] полностью удовлетворяет.

6. Расчет подводного шума

По формуле (12) рассчитаем подводный шум, создаваемый двигателем в МО на расстоянии 50 м по стандарту.

,

где - подводный шум в дБ, - шум МО после ПШК в дБ, - звукоизоляция стенки корпуса в дБ, рассчитывается по формуле (13) для случая, когда

,

где - расстояние до расчетной точки в м, - ширина корпуса по ватерлинии в м, - длина корпуса равная длине МО в м.

Для расчета ЗИ пластины, найдем fг1. Поскольку импеданс пластины z << zводы, то ЗИ R не является функцией от частоты на низких частотах, то точки ниже fг1 равны 13 дБ. Точки после fг1 рассчитываются по закону массы, т.е. 6 дБ/окт.

Расчет ПШ приведен в таблице 15.

Таблица 15 ПШ

Частота, Гц	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
R корп, дБ	17	18,5	23	27,5	32	22	15	7,5
R корп возд-вода, дБ	13	13	13	13	13	19	25	31
r,м	50	r>1,5L
Дr	23,5
L MO,дБ	94	92	90	85	80	74	75	65
L пш,дБ	58	55	53	48	43	31	26	11

Рисунок 7



Заключение

В курсовой работе был рассчитан шум в МО и ХР. Поскольку шум превышал СН, был разработан ПШК включающий в себя стальной корпус 2 мм, облицованный ППУ-ЭТ 50 мм. Пересчитанный шум СН удовлетворял. Рассчитан ПШ в 50 м от судна.



Список использованных источников

1. Боголепов, И. И. Промышленная звукоизоляция -- Л.: Судостроение, 1986, с.368

2. Справочник по технической акустике / Пер. с нем. / Под ред. М. Хекла и X. Я. Мюллера. Л.: Судостроение, 1980. - 493 с. 93

3. СН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки

4. РД 31.81.81-90 Рекомендации по снижению шума на судах морского флота

5. Никифоров А.С. Акустическое проектирование судовых конструкций: Справочник. Л.6 Судостроение, 1990. 200 с.

6. Справочник по судовой акустике. / Под ред. И. И. Клюкина, И. И. Боголепова. Л.: Судостроение, 1978. - 504 с.



Список сокращений

МО - машинное отделение

УЗД - уровень звукового давления

ХР - ходовая рубка

ЗИ - звукоизоляция

ЗПМ - звукопоглощающий материал

ПШК - противошумовой комплекс

Размещено на Allbest.ru

...