Гидроакустическая измерительная труба

 

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к гидроакустическим измерениям. Сущность изобретения состоит в том, что гидроакустическая измерительная труба включает в себя волновод, заполненный водой, на конце волновода размещена загрузочная камера с затвором, сообщенная трубопроводом с источником сжатого воздуха. Достижение технического результата, а именно сохранение постоянства величины коэффициента отражения звуковой энергии от верхнего конца гидроакустической трубы при изменении гидростатического давления, обеспечивается тем, что в волноводе на границе водной и воздушной сред устанавливают поглотитель звуковой энергии, выполненный из резиноподобного материала и содержащий герметично закрытые воздушные полости, сообщенные с полостью загрузочной камеры через отверстия, выполненные в стенке поглотителя, обращенной в сторону загрузочной камеры. 3 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к гидроакустическим измерениям, в которых одним из классических средств является гидроакустическая измерительная труба (см., например, Р.Дж.Боббер. Гидроакустические измерения. -М.: Мир, 1974, с.341).

Известно техническое решение, описанное в книге [1], принятой за прототип.

Основной частью такой установки (см. фиг.1) является расположенная вертикально толстостенная стальная труба, заполненная водой 2, доходящей до воздушной загрузочной камеры 3, прочно соединенной внизу с трубой 1 и закрываемой герметично затвором 4. Снизу труба герметично закрыта. В трубе размещаются исследуемый образец и приемоизлучательная система (на фиг. 1 не показаны). Гидростатическое давление в трубе реализуется с помощью воздуха высокого давления 5, поступающего в загрузочную камеру 3 по трубопроводу 6 извне от компрессора или баллона высокого давления 7.

Для имитации нагрузки испытуемых образцов акустическим сопротивлением неорганической водной среды в замкнутом объеме гидроакустической трубы, находящемся под давлением (например, при измерении коэффициента отражения этих образцов), а также с целью создания в трубе режима бегущей звуковой волны (например, в процессе измерения звукоизоляции образцов акустических материалов) на верхнем конце столба воды 2 в гидроакустической трубе 1 устанавливается поглотитель звуковой энергии 8 (см. фиг.1).

Используемые с этой целью поглотители звуковой энергии обычно изготавливаются из резиноподобного материала с герметичными воздушными полостями, не связанными с окружающей средой, например покрытие по патенту [2].

Недостатком такой конструкции является резкое снижение акустической эффективности при увеличении гидростатического давления, обусловленное уменьшением объема воздушных полостей в конструкции поглотителя вследствие его деформации под действием этого давления. Попытки избавиться от указанного недостатка привели к введению в конструкции таких поглотителей различных армирующих элементов, см., например, технические решения в патентах [3, 4]. Однако введение армирующих жестких внутренних слоев в поглотитель не позволяет полностью избавиться от влияния гидростатического давления на акустическую эффективность поглотителя звуковой энергии, хотя и несколько расширяет диапазон давлений, при котором поглотитель еще эффективен.

Задачей изобретения является создание установки, обеспечивающей получение технического результата, заключающегося в достижении постоянства величины коэффициента отражения звуковой энергии от верхнего конца гидроакустической трубы при изменении гидростатического давления в ней.

Это достигается в гидроакустической измерительной трубе тем, что воздушные полости предлагаемого поглотителя звуковой энергии сообщены с полостью загрузочной камеры через отверстия, выполненные в стенке поглотителя, обращенной в сторону загрузочной камеры.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 2 представлено поперечное сечение одного из вариантов предлагаемого поглотителя звуковой энергии; на фиг. 3 представлены результаты измерений коэффициента отражения от предлагаемого устройства и от того же устройства с заглушенным входом в воздушные полости.

Предлагаемый поглотитель звуковой энергии состоит (см. фиг.2) из резиноподобного материала 1 с воздушными полостями 2 и конструктивно оформлен для размещения в трубе и достижения наилучшей акустической эффективности при отсутствии гидростатического давления. Указанные полости герметично закрыты снизу (со стороны воды) монолитной резиновой пластиной 3.

Конструкция включает также крышку 4, предохраняющую внутренние полости 2 поглотителя от попадания инородных предметов и жидкостей и скрепленную по контуру резиноподобным материалом 1, воздушную прослойку 5 между нижней поверхностью крышки 4 и открытыми основаниями воздушных полостей 2, отверстие 6 в крышке и подсоединенный к отверстию шланг 7, позволяющий осуществлять забор воздуха из камеры в любом удобном для измерений месте.

Достижение необходимого технического результата, т.е. сохранение постоянства величины коэффициента отражения звуковой энергии от верхнего конца гидроакустической трубы при измерении гидростатического давления, объясняется следующим образом.

При подаче воздуха высокого давления (см. фиг.1) через трубопровод 6 в загрузочную камеру 3, герметично закрытую винтовым затвором 4, в ней повышается давление воздуха, которое передается на воду в трубе, обеспечивая требуемое гидростатическое давление. Вследствие того, что воздушные полости предлагаемого покрытия открыты для доступа воздуха, внешнее давление со стороны воды и воздуха уравновешивается внутренним давлением на стенки полости, и конструкция поглотителя не испытывает деформационных явлений. Так как при этом размеры и форма полостей сохраняются постоянными во всем диапазоне рабочих давлений измерительной гидроакустической трубы, то и акустическая эффективность предлагаемого поглотителя также остается постоянной и не зависит от гидростатического давления.

Экспериментальная проверка проведена на имеющейся установке "Гидроакустическая измерительная труба", в которой был установлен предлагаемый поглотитель.

На фиг. 3 приведены результаты измерения в гидроакустической трубе эффективности (Э дБ) предлагаемого поглотителя звуковой энергии 8( где - модуль коэффициента отражения) в диапазоне частот 10³ - 10⁴ Гц при давлениях 1 и 2 МПа и эффективности того же поглотителя с заглушенным входом в воздушные полости 9 и 10 при гидростатических давлениях 1,0 и 1,5 МПа соответственно.

Из фиг. 3 видно, что акустическая эффективность предлагаемого поглотителя звуковой энергии практически не зависит от гидростатического давления и обеспечивает постоянство отражения звуковых волн от верхнего конца гидроакустической трубы, в то время как эффективность поглотителя с заглушенным входом в воздушные полости существенно уменьшается с ростом давления.

Формула изобретения

Гидроакустическая измерительная труба, включающая акустический волновод, заполненный водой, на конце которого размещена загрузочная камера с затвором, сообщенная трубопроводом с источником сжатого воздуха, отличающаяся тем, что в волноводе на границе водной и воздушной сред установлен поглотитель звуковой энергии, выполненный из резиноподобного материала и содержащий герметично закрытые воздушные полости, которые сообщены с полостью загрузочной камеры через отверстия, выполненные в стенке поглотителя, обращенной в сторону загрузочной камеры.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3