Мельник В.Н., Карачун В.В.

Национальный технический университет Украины «КПИ»

ВЛИЯНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ШУМА ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ НА ПОДВЕС ГИРОСКОПА

Анализ механизма прохождения волны аэродинамического шума звуковой частоты показывает, что наиболее опасными с точки зрения влияния на динамику прибора являются упругие перемещения элементов поверхности цилиндрической части кожуха в плоскости шпангоута. В направлении образующей цилиндра они существенно меньше как по величине, так и по степени влияния на динамику гироскопа в целом. Поэтому достаточно ограничиться изучением двумерной задачи.

Определение состава звукового поля внутри оболочки, по обе стороны поверхности которой находятся различные акустические среды, проводилось Е.Л. Шендеровым [1]. Взаимодействие бесконечного кругового цилиндра, погруженного в сжимаемую жидкость, с плоской и цилиндрической нестационарными волнами рассмотрено, в частности, в работе [2]. Здесь использованы интегральные уравнения Вольтерра, позволившие эффективно провести числовой анализ всех форм колебаний на достаточно большом отрезке времени. Вопросы звукоизоляции оболочек в полях случайных акустических давлений рассмотрены, например, в работах [3], а многослойных – в работе [4]. С точки зрения приложений, более интересен случай, когда оболочки с параллельными осями охватывают друг друга [5]. Колебания коаксиальных оболочек при наличии протекающей в них жидкости изучались в работе [6]. В статье [6], в частности, определялись собственные частоты системы в неподвижной жидкости и подробно анализировалось влияние сжимаемости, а также установлены границы применимости различных моделей жидкости и теории оболочек. Монография [7] посвящена изучению влияния внешней и внутренней оболочек на критические скорости и присоединенные массы.

Представляет практический интерес изучение динамических свойств жесткого незакрепленного цилиндра (такие схемы используются, например, в поплавковых гироскопах) [8], а в общем случае – абсолютно твердого тела произвольной формы – под действием акустической волны давления [9].

Вопросы влияния ударных волн на бесконечную по протяженности цилиндрическую оболочку рассмотрены, например, в работе [10], а на систему двух коаксиальных оболочек, внутренняя из которых полая и погружена в жидкость, а наружная также находится в жидкости, - в работе [11]. Случай гладкого полубесконечного цилиндра, погруженного в безграничную идеальную сжимаемую жидкость, один торец которого закрыт плоской жесткой диафрагмой, со стороны которой воздействует плоская слабая ударная волна, рассмотрен в работе [12].

Приближенная теория основного напряженного состояния цилиндрической оболочки, подкрепленной упругими шпангоутами, рассмотрена в работе [13].

Численный расчет продольных резонансных волн в тонкой цилиндрической оболочке, погруженной в идеальную сжимаемую жидкость и подверженную действию акустической волны давления, бегущей вдоль оси оболочки, приводится в работе [14].

Создание стройной теории тонких оболочек, а также установление аналогий их с пластинами (кривыми пластинами) в достаточно полной мере, с точки зрения анализа и приложений, осуществлено, например, в работе [15].

Что же касается исследования свойств оболочек при акустическом нагружении, а также вопросов дифракции и интерференции звуковых волн , то одной из первых следует назвать монографию Л.М. Лямшева [16]. В дальнейшем эти задачи, в том числе рассеяние и излучение звука, получили развитие в других работах.

Литература

1. Шендеров Е. Л. Волновые задачи гидроакустики / ЛЭТИ. – Л.: Судостроение, 1972. – 352 с. – Библиогр.: с. 339-344.

2. Методы расчета оболочек: В 5 т. / НАН Украины. Ин-т механики им. С. П. Тимошенко. – К., 1982. – Т. 5: Теория нестационарной аэрогидроупругости оболочек / Гузь А. Н., КубенкоВ. Д. – Киев: Наук. думка, 1982 - 400 с.

3. Коненков Ю.К. Изоляция оболочек в случайных полях / Ю.К. Коненков, В.Т. Рахматулин, А.И. Станкевич; Моск. авиац. ин-т. – Москва, Наука, 1975. – 238с.: ил., табл. – Библиогр.: с. 236-237.

4. Бешенков С.Н., Голоскоков Е.Г., Ольшанский В.П. Исследование изоляционных свойств трехслойных конструкций // Акустический журнал. – 1974. – Т.20, Вып. 2. – С.43-46.

5. Буйвол В. Н. Колебания и устойчивость деформируемых систем в жидкости / Ин-т механики им. С. П. Тимошенко НАН Украины - К.: Наук. думка, 1975. – 187 с. – Библиогр.: с. 178-188.

6. Гидроупругость оболочек: (Монография) / Е. Н. Мнев, А. К. Перцев; Лен. гос. ун-т – Ленинград: Судостроение, 1970. – 356 с: ил., табл. – Библиогр.; с. 343-352.

7. Механика композитных материалов и элементов конструкций: В 3 т. / НАН Украины. Ин-т механики им. С. П. Тимошенко. – К., 1983. – Т. 2: Взаимодействие нестационарных волн с оболочками / Бабаев А. Э., Кубенко В. Д. – Киев: Наук. думка, 1983. – 275 с.

8. Галиев Ш. У. Динамика гидроупругопластических систем / Ин-т пробл. прочности НАН Украины: – К.: Наук. думка, 1981. – 276 с. – Библиогр.: с. 273-275.

9. Новожилов В. В. О перемещении абсолютно твердого тела под действием акустической волны давления // Прикл. матем. и мех. – 1959. – XXIIІ. – Вып. 4. – С. 794-797

10. Вольмир А. С., Герштейн М. С. Поведение упругих цилиндрических оболочек при действии плоской акустической волны // Инж. журн. –1965. – 5, №6. – С. 1127-1130.

11. Bopoненок Е. Я. Задачи нестационарной гидроупругости для системы двух цилиндрических оболочек // Теория пластин и оболочек. – М.: Наука, 1971. – С. 33-39.

12. Гузь А. Н. Введение в акустоупругость / А. Н. Гузь, Ф. Г. Махорт, О. И. Гуща; Ин-т механики им. С. П. Тимошенко НАН Украины. – Киев: Наук. думка. 1977. – 151 с: ил., табл. – Библиогр.: с. 149-150.

13. Балабух Л. И., Галкин С. И. Приближенная теория основного напряженного состояния цилиндрической оболочки, подкрепленной упругими шпангоутами // Тр. VI Всесоюзн. конф. по теории оболочек и пластин. Баку, 1966. – М.: Наука, 1966. – С. 94-102.

14. Айзенберг М. В. Расчет продольных резонансных волн в тонкой цилиндрической оболочке, погруженной в сжимаемую жидкость // Тр. VII Всесоюзн. конф. по теории оболочек и пластин. Днепропетровск, 1969. – С. 22-25.

15. Власов В. З. Общая теория оболочек и ее приложения в технике / Моск. гос. ун-т им. М. Ломоносова. – М. – Л.: Гостехтеоретиздат, 1949. – 784 с.

16. Лямшев Л. М. Отражение звука тонкими пластинами и оболочками в жидкости / АН СССР. – М.: Изд-во АН СССР, 1955. – 73 с. – Библиогр.: с.72.