3 И, и, Клюкин 65

меньше, чем у стали. А вот сжимаемость, характери­зующаяся уменьшением объема при сжатии, у ре­зины (разумеется, мы говорим о сплошной резине, без внутренних пор) ничтожна, то есть ее деформа­ция происходит не за счет изменения объема, а лишь за счет изменения формы. Боковые поверхности рези­нового виброизолирующего элемента при колебаниях, как говорят, «выпучиваются». Если же эти поверх­ности закрыты металлической арматурой, возмож­ность боковых смещений исключается, и жесткость прокладки увеличивается в десять и более раз (см. график на с. 239 книги И. И. Клюкина «Борьба с шу­мом и звуковой вибрацией на судах». Изд. 1-е. Л., Судпромгиз, 1961). Резина буквально превращается в дерево, виброизоляция ее падает.

Это обстоятельство, а также необходимость обес­печить надежное крепление механизмов в любом по­ложении, под произвольным углом к горизонту были учтены при разработке резинометаллических аморти­заторов для судов. Амортизаторы сварные — так в ре­зинотехническом производстве именуют изделия, в которых резиновый массив присоединен к металли­ческой крепежной арматуре в процессе вулканиза­ции, происходящей при достаточно высокой темпе­ратуре.

Осваивал призводство амортизаторов ленинград­ский завод «Красный треугольник». Вспоминается мо­мент, когда после долгих исканий «производство по­шло»; из пресс-форм одно за другим начали появ­ляться аккуратные гладкие и прочные изделия с заданными акустическими характеристиками. Было это ровно тридцать лет назад. С тех пор освоены многие значительно более сложные типы амортиза­торов— пружинно-резиновые, пневматические и дру­гие. Многие конструкции не выдержали «испытания практикой», но первые образцы амортизаторов и сей­час являются одним из самых ходовых изделий этого вида. Их выпущено уже более миллиона, они исполь­зуются не только на судах, но и на других видах транспорта, в промышленности, жилищном строитель­стве. Группа амортизаторов различных размеров, по­ставленных рядом, напоминает семейство слоников*

ее

Бывают и такие экзотические амортизирующие устройства. У построенного в США буксира, служащего для подведения кораблей к пирсу, носовая часть во избежание повреждений по­крыта упругими резиновыми прокладками.

которые когда-то можно было видеть на мещанских комодах. Самые маленькие амортизаторы служат для защиты легких хрупких приборов от сотрясений, са­мые большие — для звукоизоляции довольно тяжелых виброактивных механизмов.

Уместно вспомнить теперь о явлениях отражения колебаний на границах сред или конструкций. Глав-•ное условие для такого отражения — скачок механи­ческого или акустического сопротивления, независимо от того, в какую сторону —уменьшения или увеличе­ния. Виброизолирующие прокладки и амортизаторы 'являют собой пример отражающей конструкции, дей­ствующей вследствие резкого уменьшения сопротив­ления в месте перехода от металлического вибро-. провода к резине или иному весьма податливому

Я* < 67

материалу. Можно применить и другое виброзаДёр-живающее средство, использующее эффект отраже­ния колебаний из-за местного увеличения сопротив­ления. Это — локальные массы, те же массы, с кото­рых мы начали рассказ о борьбе с вибрацией и уда­рами.

Весьма часто шум в судовых помещениях обус­ловлен звуковой вибрацией их ограждений, приходя­щей из машинного отделения. Судовые акустики на танкере «София» сделали такой опыт. По периметру пола одной из кают были уложены массивные метал­лические брусья. Симметричная каюта по другому борту была оставлена без изменений. Громкость шу­ма в первой каюте оказалась в полтора раза меньше, чем во второй. Однако при использовании подобных виброзадерживающих масс не удается добиться та­кого абсолютного скачка сопротивления, а следова­тельно, и акустического эффекта, как с помощью амортизаторов. Действие местных виброзадерживаю­щих масс и различные аспекты их применения были подвергнуты обстоятельному анализу Л. Кремером и А. С. Никифоровым.

В некоторых случаях скачок сопротивления можно получить, введя линии и цепочки местных упругоинер-ционных систем — антивибраторов. Максимумы ви­броизолирующего эффекта этих резонансных систем, как ни странно, оказались не на частоте резонанса, а по обе стороны от нее. В данном случае резонансная система вела себя как более или менее широкополос­ное виброзадерживающее средство. Результаты тео­рии и эксперимента сходились, а вот физический смысл явления оставался неясным.

...Конференции круглого стола бывают не только у дипломатов, но и на собраниях ученых. В 1971 го­ду на такой конференции, входившей в программу VII Международного конгресса по акустике в Буда­пеште, автор этой книги делал доклад о виброизоли­рующем (и вибропоглощающем) эффекте антивибра^ торов на пластинах. В перерыве к членам советской делегации подошел высокий полнеющий брюнет и лаконично представился: Манфред Хекль; имя этого человека, выполнившего много интереснейших работ, известно каждому акустику. Насколько позволяли

68

и !ыновые барьеры, завязалась содержательная ди-

1 МЧ'СИЯ.

Встречи с иностранными коллегами — это всегда < п.пьнейший психологический штурм. Мозг предельно напряжен, нельзя ударить лицом в грязь. И в этот мо­мент внезапно пришло понимание, почему резонансные нпГфоизолирующие системы на пластинах являются широкополосными...

«Целина» в области виброизоляции постепенно ис­чезает. Значительные эффекты в борьбе с вибрацией получать все труднее, нужны новые, более сложные системы' и приемы. Советские ученые М. Д. Генкин, Д. П. Коузов, B.C. Иванов, В.Т. Ляпунов, А.В. Рим-( кий-Корсаков, С. А. Рыбак, Б. Д. Тартаковский и их сотрудники в последние годы-анализируют виброза-дсрживающие и фильтрационные свойства простран­ственных систем из расположенных определенным образом элементов массы и упругости. В борьбе с ппбрацией строительные акустики и строительные механики целенаправленно используют все «три ки­та», на которых покоятся эти науки: массу, упругость и трение.

И трение...

КОЛЕБАНИЯ

ВСТРЕЧАЮТСЯ

С ТРЕНИЕМ

Геплота есть завершение звука.

Г. Гегель. Философия природы

Газогреваются (при игре)

at- только музыканты, но и

инструменты.

Там же

Итак, «три кита» в области

борьбы с шумами были известны в строительной .чкустике достаточно давно. Составим табличку (или, как сейчас модно писать по всякому поводу,

69

матрицу) этих^средств:

Очевидно, ощущалась пустота одной клетки этой таблички, чувствовалось, что раз есть звукопоглоще­ние, то должно, видимо, быть и вибропоглощение. Ведь недаром в ряде стран звуковую вибрацию, то есть колебания звуковой частоты в твердых телах, именуют структурным или телесным звуком.

— Позвольте, — возможно, скажет кто-нибудь из читателей, имеющих отношение к строительной меха­нике или к различного рода механизмам,— но ослаб­ление вибрации механизмов с помощью виброгаси-

4\V

телей, предложенных и исследованных ,ТимощенЩ|, Ден-Гартогом и другими, тоже известно довольно давно.

Да, действительно, виброгасители для механиз­мов, различные демпферы применялись и ранее. Но эти гасители использовались (и используются) для ослабления колебаний механизмов или их частей лишь на отдельных резонансных частотах, не превы­шающих десятков герц, причем масса таких гасите­лей достигает иногда нескольких сот килограммов. Речь же шла о создании легкого и удобного средства поглощения вибрации строительных конструкций од­новременно во всем диапазоне слышимых частот. Из этих конструкций следует упомянуть прежде всего корпуса, палубы, переборки судов. Строительство различного рода судов началось после Великой Оте­чественной войны бурными темпами, и сразу же об­наружилось, что во внутренних помещениях судов

Сколь убедительным может быть удар деревянного молотка покрытие (даже не со стороны удара), уровень неприятного звука,

шумомёром, заметно

и стальной лист! Когда на листе имелось вибродемфирующее

излучаемого листом в окружающее пространство и- фиксируемого

уменьшался.

71

очень шумно — ведь, металл хорошо проводит звуков вую вибрацию. Требуемое средство было найдено, причем можно уверенно говорить здесь о приоритете отечественной науки и техники. В 1945 году автором этой книги было обнаружено, что нанесение на ме­таллические листы резин и пластмасс сильно увели­чивает затухание колебаний листов в широком диа­пазоне частот.

Уже через несколько лет демпфирование метал­лических конструкций стало обычным явлением, но тогда оно еще не успело получить признания, дока­зательством тего явилась полемика автора предло­жения с вышестоящими организациями при попытке запатентовать его.

Вначале пришел отказ. Мотивировка: облицовка корпусных конструкций резинами и пластмассами из­вестна из ряда зарубежных патентов. Что ж, беремся за изучение этих патентов. Оказывается, в одном случае применение полимерных материалов имело целью защиту от скольжения при хождении по палу­бе, в другом — защиту стенок танков судов, перево­зящих кислоты, от их действия и т. д. и т. п. Нане­сение же подобных материалов с целью увеличения механических потерь в конструкциях не предлагал ранее никто.

Свидетельство на изобретение было выдано (№ 119084 с приоритетом от 2 августа 1947 г.)*, но до внедрения этого средства на судах было еще да­леко. Требовалась «наглядная агитация». В лабора­тории были подвешены на тонких нитях две сталь­ные пластины, вырезанные из обшивки судового кор­пуса. Одна пластина — в «натуральном» виде, другая облицована вибропоглотителем. Тут же висел дере­вянный молоток.

Заказчику предлагалось стукнуть последователь­но по обеим пластинам. Удар по первой пластине—• в воздухе разливается «малиновый звон», не хуже ростовских и суздальских колоколов. Теперь ударя­ем по пластине с вибропоглотителем (со стороны не­покрытого металла). Что это? Как будто бьют по ли­сту дерева или толстого картона. Введенное в конст*

Опубликовано в «Бюллетене изобретений», 1959, № 7,

72

рукцию трение «спилило» гребенку резонансов конст­рукции. И шумомер показывает уровень шума на 10—15 единиц меньше (об этих единицах — децибе­лах и фонах'—мы еще поговорим во второй части книги).

Простой опыт убеждал больше, чем расчеты^ тон­кие лабораторные исследования, прогнозы. Моряки и судостроители стали склоняться к применению средств вибродемпфирования в судостроении.

Через несколько лет, в начале 50-х годов, в ино­странной печати начали появляться первые публика­ции по вибродемпфированию. Насколько помнится, это были статьи Минке, Шш-Иттербека о глушении шума бетономешалок и камнедробилок с помощью демпфирующих слоев. Весьма эффективные синтети­ческие вибропоглощающие покрытия были созданы Оберстом (ФРГ).

На III Международном конгрессе по акустике, проходившем в сентябре 1959 года в Штутгарте (ФРГ), внимание участников привлекло объявление, в котором предлагалось записываться -на экскурсию

Советская делегация совершает поездку на первом виброзвуко-^глушенном поезде (III Международный конгресс по акустике, Штутгарт, 1959).

из Штутгарта в Мюнхен на специальном виброзвукоза-глушенном поезде, в кото­ром были широко примене­ны вибродемпфирующие по­крытия.

Малошумные шестерни

с зубьями из текстолита.

Да, поезд был заглушен хорошо. В вагонах можно было разговаривать вполго­лоса. Автор этих строк смотрел на проносившиеся мимо поля цветущей- Бава­рии, и в памяти всплывали лица суровых судовых за­казчиков, десять лет назад недоверчиво рассматривав­ших в лаборатории первые вибродемпфирующие. по­крытия для металлических конструкций. В соседнем вагоне ехали американец Кервин, немцы Хекль и Куртце, советский ученый Б. Тартаковский, сделав­шие накануне на Конгрессе доклады о вибропогло-щающих покрытиях. Впоследствии ряд вопросов тео­рии вибропоглощения разработал А. Никифоров.

В наше время вибропоглощающнс покрытия при­меняются в транспортных средствах и в машинах исключительно широко. Уже на одном из голланд­ских пассажирских судов постройки 1967 года вибро-поглощающими покрытиями было облицовано более 2000 кв. метров корпусных конструкций. Этот год с точки ,зрения виброакустики был знаменателен тем, что в г. Лёвене (Бельгия) собрался первый Между­народный симпозиум по вибропоглощающим слоям и покрытиям.

Теперь вопросы вибропоглощения в конструкциях являются непременным предметом обсуждения на всех акустических конференциях, конгрессах, семина­рах, симпозиумах. И хоть растет энергонапряжен­ность машин и механизмов — главных источников раздражающей вибрации и шума — этим шумам уда­ется ставить заслон, в частности, в виде материалов и конструкций с весьма большим внутренним тре­нием.

74