Способ создания звукопоглощения металлической пластиной в жидкости Советский патент 1992 года по МПК G10K11/00 

Изобретение относится к звукопоглощающим системам и может быть использовано для создания высокоэффективного звукопоглощения металлической пластиной в жидкости.

Известен способ создания звукопоглощения металлической пластиной в жидкости, заключающийся в оклеивании ее звукопоглощающим материалом,

Недостатком способа является его невысокая эффективность звукопоглощения, кроме того с его помощью невозможно управлять величиной звукопоглощения и быстро восстанавливать прежнюю звуко- прозрачность пластины, так как для этого ее пришлось бы очищать от звукопоглощающего материала.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ звукопоглощения металлической пластиной в жидкости, заключающийся в создании вдоль ее поверхности слоя газовых пузырьков. С помощью этого способа возможно регулирование величиной звукопоглощения образующейся системы из двух слоев (слоя газовых пузырьков, создаваемых вдоль поверхности пластины путем подачи воздуха через калиброванные отверстия в воздуховоде, и слоя материала самой

пластины) за счет регулирования давления подаваемого в воздуховод воздуха. При этом легко в отличие от аналога, перекрыв поток воздуха, быстро восстановить прежнюю звукопрозрачность пластины,

Недостатком способа, выбранного в качестве прототипа, является низкая эффективность звукопоглощения формирующегося при всплывании пузырьков слоя, поскольку практически невозможно создание однородного слоя пузырьков, одинакового по толщине и с одинаковыми по размерам (монорадиусными) пузырьками, которые обладали бы большой концентрацией в пределах слоя и располагались бы рядом друг с другом на всей поверхности звукоизолируемой пластины, так как, известно, что максимальное затухание звуковых колебаний на слое газовых пузырьков возможно лишь в том случае, если размеры всех пузырьков в слое резонансны частоте распространяющегося через него звука.

Целью изобретения является повышение эффективности звукопоглощения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе создания звукопоглощения металлической пластиной в жидкости за счет образования вдоль ее поверхности слоя газовых пузырьков, слой газовых пузырьков

Ё

41

о ч ел

ю го

образуется в результате электролиза непосредственно на поверхности металлической пластины,

Возможность достижения цели изобретения обусловлена следующими теоретическими выводами и результатами экспериментальных исследований. Известно, что за счет формирования вдоль поверхности пластины в жидкости слоя газовых пузырьков возможно1 повысить звукопоглощение образующейся системы слоев, при этом1 максимальное звукопоглощение такой системы возможно лишь при использовании слоя монорадиусных пузырьков, резонансных частоте распространяющегося через него акустического излучения. Низкая эффективность звукопоглощения, которая свойственна способу, выбранному в качестве прототипа, объясняется тем, что с его помощью практически невозможно сформировать тонкий слой монорадиусных пузырьков с большой концентрацией их в пределах слоя и размерами, резонансными частоте распространяющегося через слой акустического излучения, Известно также, что при подаче постоянного напряжения на металлические пластины возникает электролиз, в процессе которого при прохождении постоянного тока через жидкость-электролит прикатодное и прианод ное пространства обогащаются газовой фазой в виде водородных и кислородных пузырьков, Благодаря тому, что газовые пузырьки (кислородные или водородные, что зависит от знака потенциала, подаваемого на металлическую пластину) начинают формироваться в один и тот же момент времени при включении электролизного тока, все они практически в одно и то же время достигают одного и того же размера, резонансного частоте облучающего их акустического излучения. Таким образом, на всей озвучен- .ной поверхности электропроводящей пластины формируются монорадиусные пузырьки, резонансные частоте акустического излучения, расположенные практически рядом друг с другом в одной и той же плоскости, т.е. обладающие огромной концентрацией в пределах толщины слоя, равной диаметру газового пузырька, резонансного частоте акустического излучения. Очевидно, что никаким другим способом, кроме представленного, невозможно создать практически мгновенно на всей озвученной поверхности металлической пластины-границы тончайший слой из монорадиусных пузырьков, резонансных частоте распространяющегося через него акустического излучения, с огромной концентрацией в пределах толщины слоя (для излучения с частотой 260 кГц, слой из резои

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

нансных этой частоте монорадиусных пузырьков толщиной 25 микрон формируется в течение долей секунды). Поскольку поперечное сечение рассеяния пузырька, резонансного частоте облучающего его акустического излучения, в 2,16 104 раз больше его геометрического сечения, то при включении электролизного тока поверхность металлической пластины покрывается сплошным и непрерывным тонким резонансным слоем газа, на котором в силу сущест- венного различия в акустических сопротивлениях газа и воды происходит значительное затухание звуковых колебаний, По-видимому, этим объясняется резкое повышение эффективности звукопоглощения системы слоев, состоящей из металлической пластины и слоя приграничных пузырьков (СПП), формирующихся на ней в момент включения электролизного тока, достигающее в экспериментах 40-50 дБ.

Ф т.1 иллюстрирует предлагаемый способ; нг, фиг.2 приведена временная зависимость изменения звукопоглощения при включении и выключении напряжения на электролизных пластинах.

Устройство, реализующее способ, содержит две металлические пластины 1 и 2 и источник 3 постоянного напряжения. Первая пластина 1 располагается поперечно на- правлению излучения, создаваемого, например, акустическим излучателем 4. Вторая пластина 2 располагается под осью акустического излучения так, что ее кромка параллельна кромке первой пластины, а ее плоскость перпендикулярная плоскости первой пластины, Постоянное напряжение на электролизных пластинах 1 и 2 создается с помощью источника 3 постоянного напряжения, клемма с отрицательным потенциалом которого соединена с первой пластиной, с положительным потенциалом - с второй. Возможна подача на электролизные пластины напряжения с противоположной полярностью, в этом случае увеличивается время на формирование СПП, заполненных кислородом, что объясняется меньшей скоростью выделения кислорода по сравнению со скоростью выделения водорода.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Поперечно направлению распространения звуковой волны устанавливается первая электропроводящая пластина 1, являющаяся при электролизе, например, катодом. Вторая электролизная пластина 2 - анод - располагается под осью акустического излучения так, что ее кромка параллельна кромке первой пластины, а ее плоскость перпендикулярная плоскости первой пластины. Уровень звукового давления (УЗД) в прошедшей через первую пластину волне контролируется гидрофоном 5 и соответствует постоянному во времени УЗД на участке I (фиг.2). В момент включения постоянного напряжения, подаваемого на электролизные пластины 1 и 2 с выхода источника 3 постоянного напряжения (он указан на уровнеграмме стрелкой, направленной вниз), звукопоглощение первой пластины резко в течение десятых долей секунды (скорость движения бумаги самописца уровня равнялась 1 мм/с, а скорость движения пера составляла 100 мм/с) возрастало, что соответствовало резкому уменьшению УЗД в прошедшей через первую пластину и формирующийся на ней СПП волне на 30 дБ. Затем в течение всего времени, пока на электролизных пластинах поддерживалось постоянным напряжение, наблюдались флюктуации в УЗД в прошедшей через образовавшуюся систему слоев волне (участок II на фиг,2). В момент выключения постоянного напряжения на электролизных пластинах (он указан стрелкой, направленной вверх) наблюдалось увеличение УЗД в прошедшей через разрушающуюся систему слоев акустической волне до уровня, который был у нее до включения напряжения,

Пример конкретной реализации способа взят непосредственно из результатов экспериментальных исследований. Вертикальные линии на уровнеграмме соответствуют моментам переключения скорости

0

5

0

5

0

движения бумаги, которая уменьшилась и составляла соответственно 1; 0,3; 0,1 мм/с. С помощью предлагаемого способа создания звукопоглощения металлической пластиной в жидкости возможно существенное, на 10-20 дБ по сравнению с прототипом, повышение звукопоглощения за счет затухания звука не только на всплывающей пелене пузырьков, образующихся при электролизе на второй пластине, как это имеет место в прототипе, но и за счет значительного затухания звука на формирующемся непосредственно на поверхности первой металлической пластины тонком слое монорадиусных приграничных пузырьков, резонансных частоте акустического излучения.

Внедрение предлагаемого способа создания звукопоглощения металлической пластиной в жидкости имеет большое значение, поскольку позволяет не только снизить уровни звукового давления, пагубно воздействующие на органы слуха человека, но и уменьшить уровни подводного шума судов, обусловленные, например, работающими на них механизмами,

Формула изобретения Способ создания звукопоглощения металлической пластиной в жидкости путем образования вдоль ее поверхности слоя газовых пузырьков, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности звукопоглощения, слой газовых пузырьков образуют путем электролиза.

Использование: в гидроакустике, в частности звукопоглощение металлическими пластинами в жидкости. Сущность изобретения: способ заключается в образовании звукопоглощающего слоя газовых пузырьков путем электролиза. 2 ил.

фиг. i

фиг. 2