Ad
  Выхлопные системы ДВС | главная | школа | карта | поиск |  

Вернемся к глушителям шума (ГШ)

Как уже было сказано, любой глушитель шума снижает мощность двигателя в той, или иной мере. Задача конструктора и состоит в том, чтобы минимизировать потери глушения шума выхлопа, в идеале сведя их к нулю. Для успешного решения этой задачи следует понимать физический смысл процесса снижения уровня шума, и основных условий, оказывающих воздействие на сам процесс шумоподавления.

Напомню, что шум возникает из-за значительной разницы давлений в плоскости выхлопного окна цилиндра в момент его открытия: с одной стороны (внутри цилиндра) газы сжаты с давлением в несколько десятков атмосфер, и имеют температуру порядка сотен градусов, следовательно, скорость движения молекул этого газа еще выше за счет внутренней энергии. А с другой стороны (открытое пространство) - относительно "спокойный" и "холодный" газ, находящийся под существенно меньшим давлением. Процесс уравнивания давлений при истекании выхлопных газов и возбуждает в открытой атмосфере акустические колебания, которые мы воспринимаем как шум.

За счет того, что атмосферный газ имеет определенную "стабильность" - его давление уравновешено и одинаково по всему объему открытого пространства (разумеется, это некоторое упрощение модели атмосферы), он препятствует выходу отработанных газов из цилиндра ДВС, создает определенное аэродинамическое сопротивление, что изначально сказывается на мощностных характеристиках двигателя не в лучшую сторону. Но здесь, как говорится, "что выросло, то выросло", и именно эти условия являются для реального мотора нормирующими. А вот любое другое препятствие, возникающее на пути выхлопных газов, будь это ограниченный объем ГШ, или малое сечение труб выхлопного канала, приводит к дополнительным потерям мощности ДВС.

Следующим фактором, определяющим возникновение шума является периодический, пульсирующий характер процесса выхлопа. И основной частотной составляющей шума является частота акустических колебаний (в герцах), численно равная оборотам ДВС в секунду (об/мин/60). Уровень гармоник (и субгармоник) этой частоты обычно ниже уровня основной гармоники, однако следует иметь в виду, что любые выхлопные устройства и приспособления способны весьма значительно изменить спектральную картину шума в ту, или иную сторону. Кроме того, нужно помнить, что человеческое ухо имеет нелинейную частотную чувствительность - высокочастотные колебания (при равной амплитуде с низкочастотными) субъективно воспринимаются как более громкие. А с учетом того, что высокие акустические частоты гораздо лучше распространяются в открытом пространстве, очевидно, что высокочастотные составляющие шума выхлопа слышны на гораздо большем расстоянии от работающего двигателя.

Исходя из сказанного выше, можно определить основные пути снижения шума выхлопа:

1) Демпфирование пульсаций, неизбежно возникающих на срезе выхлопного окна, перед выходом выхлопных газов непосредственно в атмосферу.

2) Акустическая фильтрация высокочастотных составляющих шума выхлопа.

Как уже отмечалось, демпфирование пульсаций осуществляется при помощи n-камерных промежуточных ресиверов давления. Чем больше их число (n) в глушащей системе, тем эффективнее подавление шума. Так, ГШ автомобилей обычно состоят из трех-четырех последовательно включенных ресиверов (камер), которые не совсем верно называют "резонаторами", а чаще - "бочками". При построении таких систем следует стремиться к тому, чтобы объем каждого последующего ресивера превышал объем предыдущего - при этом возрастает эффективность глушения, при незначительном увеличении газодинамических потерь, и уменьшении мощности ДВС.

К сожалению, в модельных применениях крайне редко используются многокамерные ГШ. Это обусловлено конструктивными ограничениями самой модели. Только в последние годы стали серийно выпускаться двухкамерные глушители для ДВС относительно больших кубатур (от 10 см куб), совмещающие в себе РВС и ГШ, но о них мы поговорим несколько позже.

Первый из известных мне многокамерных глушителей был применен экс-чемпионом мира в классе радиоуправляемых пилотажных моделей Преттнером еще в начале 70-х годов прошлого века. Его модель была оснащена двигателем, имеющим заднее расположение выхлопного окна, за которым по всей длине фюзеляжа были размещены три цилиндрических глушащих ресивера. Выхлопная трубка этого ГШ выходила практически из самой задней точки фюзеляжа. В промежуточной, двухкамерной конструкции глушителя "Magic" ("Волшебник" - именно так называлась модель. Правда, имеется еще одно смысловое значение этого слова - "Очарование") было два резонатора, с выводом газов снизу фюзеляжа, в районе передней кромки стабилизатора. Полет этой модели действительно оставлял впечатление волшебного очарования, настолько четко и филигранно выполнялись пилотом все фигуры комплекса. Кроме того, практически не было слышно шума работающего мотора, факт для того времени очень необычный - ведь требования экологов по снижению шума модельных двигателей на уровне 96 дБ (действует до настоящего времени) только-только появились. У меня хранится авторская копия чертежей этой модели, переданная мне в те годы эстонским моделистом Гуннаром Алласом.

Акустическая фильтрация высокочастотных составляющих шума обычно осуществляется введением в глушащие камеры всевозможных приспособлений в виде перфорированных стенок или пористых заполнителей части объема камеры. В результате взаимодействия с этим преградами, фронт акустической волны выхлопа дробится, теряет энергию, как бы "размазывается" во времени, что и снижает в итоге общий уровень шума. Чем больше таких преград, тем эффективнее глушение шума, но тем значительнее потеря мощности двигателя. Именно из-за этого приходится увеличивать общий объем глушащих камер и площадь перфорированных и пористых перегородок.

Еще один вариант "перфорационного" уменьшения шума состоит в том, чтобы для соединения смежных камер использовать соединительные трубки достаточного диаметра, проходящие вдоль обеих соединяемых камер. Торцы этих трубок обычно заглушают, а перфорируют боковые поверхности трубок, находящиеся внутри одной и другой камеры. Общая площадь отверстий перфорации в каждой камере не должна быть меньше площади сечения соединительной трубки.

К сожалению, ничего более радикального до настоящего времени не придумано. Однако периодически возникают всевозможные экзотические конструкции ГШ, в которых умельцы пытаются применить другие технологии глушения шума - от вращающихся лопастных завихрителей, до жидкостных наполнителей. Правда, на мой взгляд, последний способ более приемлем и эффективен в табакокурении на восточный манер (имею в виду курительный кальян).

Все права на статьи принадлежат И.В. Карпунину (aka Glider).


Танколет ЛИСУ-152 - настоящий летающий танк (1671)

Модель импеллерного самолета-невидимки F-117 Stealth Fighter (4953)

Четырех-лопастная модель вертолета 'Gyrosaucer' (4950)

Самодельные модули расширения для RC аппаратуры (3656)

Знакомимся с бесколлекторными моторами (2556)






Рекомендуемое разрешение - 800х600 и выше
Copyright © SkyFlex Interactive 1997-2018
E-Mail: webmaster