Петров Сергей Константинович. Снижение шума при испытаниях жидкостных ракетных двигателей

Короткий опис

Петров Сергей Константинович. Снижение шума при испытаниях жидкостных ракетных двигателей : диссертация ... кандидата технических наук : 01.04.06.- Санкт-Петербург, 2002.- 158 с.: ил. РГБ ОД, 61 02-5/2439-6

БАЛТИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ “ВОЕНМЕХ”

На правах рукописи

ПЕТРОВ
СЕРГЕЙ КОНСТАНТИНОВИЧ
СНИЖЕНИЕ ШУМА ПРИ ИСПЫТАНИЯХ
ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Специальность: 01.04.06 - Акустика.
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Н. И. Иванов
г. Санкт - Петербург
2002 г.
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА
ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 9
1Л. Жидкостные ракетные двигатели, особенности их испытаний и эксплуатации 9
1.2. Влияние шума на человека и нормирование шума на рабочих мес¬тах и в окружающей среде 26
1.3. Шум и особенности его образования при испытаниях ЖРД 31
1.4. Распространение шума ракетных двигателей в окружающее про-странство 35
1.5. Средства и методы защиты от шума при испытаниях ЖРД 42
1.6. Оценка эффективности средств защиты
от шума ЖРД и ТРД 51
1.7. Постановка задач исследования 53
Выводы по главе 54
ГЛАВА II. ИССЛЕДОВАНИЯ ШУМА НА ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСАХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И РАЗРАБОТКА ТРЕБОВАНИЙ К СИСТЕМАМ ШУМОЗАЩИТЫ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СТЕНДОВ 56
2.1. Шум на рабочих местах и в окружающей среде
от работы ЖРД на стенде 56
2.2. Расчет шума струи работающего ЖРД на выходе
из ГДТ в окружающей среде 59
2.3. Особенности распространения шума в окружающую
среду на территории испытательного комплекса 66
2.4. Проверка предложенной формулы расчета и
разработка требований по пгумоглушению 72
Выводы по главе 76
ГЛАВА III. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 77
3.1. Основные задачи эксперимента 77
3.2. Определение характеристик шума работающего
на испытательном стенде ЖРД двигателя 78
3.3. Методика определения затухания звука 81
3.4. Методика испытаний разрабатываемой шумозащиты
на экспериментальной установке 84
3.5. Обработка результатов измерений 91
Выводы по главе 92
ГЛАВА IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЛУШИТЕЛЕЙ ШУМА 93
4.1. Описание установки для испытания абсорбционных
глушителей 93
4.2. Расчет абсорбционных глушителей шума струи ЖРД
на выходе из ГДТ испытательного стенда 97
4.3. Экспериментальные исследования глушителей 103
Выводы по главе 122
ГЛАВА V. РАЗРАБОТКА ШУМОЗАЩИТЫ НА ВЫХОДЕ ИЗ ГДТ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СТЕНДОВ ЖРД 124
5.1. Рекомендации по снижению шума 124
5.2. Конструктивное исполнение шумозащитного устройства для стенда испытательной станции РКК «Энергия»
в г.Королев Московской области 125
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 132
ЛИТЕРАТУРА 135
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ФОТОМАТЕРИАЛЫ, ИЛЛЮСТРИРУЮЩИЕ ЭТАП ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ШУМОЗАЩИТНЫХ УСТРОЙСТВ НА МОДЕЛЬНОЙ СТЕНДОВОЙ УСТАНОВКЕ В ПРИМОРСКОМ НТЦ 141
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Акт внедрения конструкции шумозащиты 150
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Конструкторская документация на шумозащитное устройство комплексного испытательного стенда РКК «Энергия» в г.Королев Московской области 15

Список літератури

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) являются одним из наиболее шум¬ных источников загрязнения окружающей среды, используемых современ¬ной цивилизацией. Проблема защиты от шума ракетных двигателей стоит как при запусках ракет-носителей, так и при стендовых испытаниях двига¬телей и ракетных блоков. Распространение звука от ЖРД характеризуется сложной картиной с наличием ближнего звукового поля. Требуют специ¬ального изучения вопросы распространения шума в окружающем про¬странстве, особенно в застройке и в лесных массивах.
2. Предложена формула для расчета шума в окружающей среде от струи ЖРД на выходе из ГДТ испытательного стенда с учетом затухания на расстоя¬нии, затухания при прохождении звука через различные сооружения, зеле¬ные насаждения и пр. Выполнено экспериментальное и теоретическое оп¬ределение затухания звука в реальных условиях окружающих испытатель¬ные стенды ЖРД. Получены поправки в расчетные формулы на лесные массивы, рельеф местности и застройку на основании выполненных иссле¬дований и расчетов. Разработаны требования к дополнительным величинам шумоглушения звука струи на выходе из ГДТ испытательных стендов ЖРД, которые составляют не менее 15 дБА.
3. Определены характеристики шума для реального испытательного стенда ЖРД на рабочих местах и в окружающей среде в инфразвуковом, звуковом и ультразвуковом диапазоне частот. Отмечено превышение во всех облас¬тях частот на 10-25 дБ.
4. Разработана методика проведения измерений шума, инфра - и ультразвука на испытательных стендах ЖРД, в которой приведены точки измерений, условия измерений, виброакустическая аппаратура и методы обработки по¬лученных данных. Для измерений использовалась самая современная пре¬цизионная аппаратура.
5. Для выполнения исследований абсорбционных глушителей разработана экспериментальная установка. Испытания проводились на моделях в мае¬
штабе 1:10. Установка адекватно отображает условия реального испыта¬тельного стенда ЖРД. Для испытаний была разработана серия абсорбцион¬ных глушителей трех типов: камерных, пластинчатых и сотовых различно¬го исполнения (всего 6 конструкций). Каждый из испытанных глушителей наращивался в процессе испытаний от одного до трех одинаковых модулей. Всего проведено 20 испытаний в виде одной серии.
6. Предложена формула расчета эффективности абсорбционных глушителей, в которой основной эффект предложено учитывать в зависимости от пло¬щади ЗПМ. Так увеличение площади звукопоглощения в 3 - 4 раза увели¬чивает эффективность глушителя не менее, чем на 6 - 7 дБА. С введением в формулу значений скорости потока и температуры учитываются все основ¬ные параметры, влияющие на шумоглушение. Проверка этой формулы по¬казала, что она обеспечивает достаточную точность расчетов эффективно¬сти абсорбционных глушителей.
7. Выполнены сравнительные испытания трех типов абсорбционных глуши¬телей: камерного, пластинчатых и сотовых в сравнении с необлицованными ЗПМ модулями. Необлицованные ЗПМ глушители снижают УЗД (до 3 - 10 дБ) только на низких частотах (31,5 - 125 Гц), но практически не эффек¬тивны в средне - высокочастотном диапазонах. Камерные глушители имеют наименьшую площадь облицовки ЗПМ из всех испытанных глушителей. Абсолютная максимальная эффективность таких глушителей составляет 12 дБА (6 - 20 дБ в средне - высокочастотном диапазонах), что недостаточно для снижения шума в ОС от выхлопа ЖРД. Пластинчатые глушители более эффективны, чем камерные на 3- 7 дБА в зависимости от числа испытывае¬мых модулей. Дальнейшее увеличение площади ЗПМ этих типов глушите¬лей позволяет увеличить эффективность до 15 - 28 дБ и 27 дБА. Эффектив¬ность сотовых глушителей несколько выше, чем камерных, т.к. они имеют большую площадь ЗПМ.
8. Результаты измерения эффективности, полученные при нахождении изме-рительных точек в ближнем звуковом поле, как минимум, на 3 - 5 дБ (дБА)
выше, чем при измерении в дальнем звуковом поле. При нахождении изме-рительной точки в дальнем звуковом поле, а также при достижении макси-мальных значений эффективности, на процессы шумообразования начина¬ют влиять обходные пути звука и реальная эффективность глушителей ни¬же.
Разработаны рекомендации по снижению шума в окружающей среде от струи на выходе из ГДТ испытательного стенда ЖРД. Дано описание кон¬струкции шумозащитного устройства, разработанного в соответствии с приведенными рекомендациями, на конструкцию получен акт о внедрении.