Лучевая оценка ослабления с расстоянием уровня гидроакустического поля воздушного источника в слоистой модели волновода Текст научной статьи по специальности «Физика»

практически не изменится. При снижении входного напряжения на 20% можно снизить нагрузку на 18%, при этом температура АД в статоре останется постоянной. Повышение входного напряжения в короткозамкнутом АД не приводит к росту температур в обмотках статора.

Т аблица 4

U=0.8UH U=0.9UH U=Uh U=1.1UH

Коэффициент нагрузки ß 0j = const 0,822 0,9 1 1,03

02 = const 0,818 0,9 1 1,05

Приведенные выше результаты исследований позволяют сделать вывод о значительном влиянии напряжения сети на тепловые характеристики АД. При понижении напряжения сети имеет место существенное увеличение тепловых нагрузок.

ЛИТЕРАТУРА

1. Счастливый Г. Г. Нагревание закрытых асинхронных электродвигателей. Киев, Наукова думка, 1966. 196с.

2. Федоров М. М., Алексеев Е. Р., Горелов М. В. Пусковые и рабочие характеристики асинхронных двигателей при различных напряжениях сети // Труды Донецкого государственного технического университета. Серия Электротехника и энергетика. Вып. 4. Донецк, 1999. С. 123 -126.

А.В. Аграновский, А.Н.Горбанёв, А.В.Розенберг, В.А. Сборщиков ЛУЧЕВАЯ ОЦЕНКА ОСЛАБЛЕНИЯ С РАССТОЯНИЕМ УРОВНЯ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО ПОЛЯ ВОЗДУШНОГО ИСТОЧНИКА В СЛОИСТОЙ МОДЕЛИ ВОЛНОВОДА

Известно, что средний уровень гидроакустического сигнала водного источника убывает с расстоянием как г-3/2 при осреднении по глубине положения источника и приемника [1]. При фиксированных горизонтах излучения и приема средний уровень гидроакустического поля водного источника убывает с расстоянием как г-5/2 , если один из звуковых преобразователей (источник или приемник) располагается вблизи какой-либо граничной поверхности волновода, либо как г-7/2, если оба звуковых преобразователя расположены вблизи граничных поверхностей водного слоя, а закон г"3/2 выполняется только тогда, когда оба звуковых преобразователя расположены в глубине водного слоя [2]

В работе [3] сравнивается поведение звукового поля в случае водного и воздушного источника. При этом поле рассчитывается как сумма мод плюс боковая волна. В данной работе аналогичное исследование проводится в лучевом приближении. Лучевое приближение поля в слоистом волноводе имеет ряд преимуществ. Оно удобно для расчётов в ближней зоне, тогда как модовое приближение является асимптотикой поля при больших расстояниях, лучевой метод позволяет легко учесть любую слоистую структуру дна, в том числе легко учесть упругость донных слоев, тогда как в модовом приближении в этом случае необходимо решать сложное дисперсионное уравнение в комплексной области.

Приведём описание лучевого подхода в случае воздушного источника. Рассмотрим сначала более простую задачу. Пусть имеется среда, состоящая из двух полупространств: воздух-вода. Точечный гармонический источник расположен в верхнем полупространстве (в воздухе), а приёмник - в нижнем (в воде). Согласно работе [1] интегральное представление для поля в нижнем полупространстве в этом случае имеет вид

p .

■ k 2 p(x, y, z) =— • ff f(xaojysj)sinQkoaBQ*lcos<Q + V) sinQdQj 2pm '

0 0 (1) Здесь V( )-коэффициент отражения от границы раздела воздух-вода. Оценивая этот интеграл; по методу перевала, получим выражение, описывающее вклад прямого луча:

10______

cos© cos©,

/ \_ cos ©J sin © • e ПТ/ ¡ГЛ\\

p(r, z) = —, , • (1+F0(©))

m.\r(z0cos 30+1 z■ cos 301

У n , (2)

где г -горизонтальное расстояние от источника до приёмника; z0 -высота источника над границей раздела; z-глубина приёмника; n-отношение скорости звука в воздухе к скорости звука в воде; m-отношение плотности воды к плотности воздуха; 0 -угол падения луча; 01-угол его преломления. Характерными значениями являются n, близкое к 0,22, m=770. При этих значениях n угол 0 не превышает 13 градусов [1].

Лучевое приближение поля в волноводе может быть найдено по методу “мнимых приёмников”, с учётом формулы (2).

Значение поля в точке равно сумме вкладов прямого луча, приходящего в истинный приёмник, и прямых лучей, приходящих в мнимые приёмники, расположенные в жидком полупространстве на том же горизонтальном расстоянии от источника, что и истинный приёмник, но на разных глубинах.

Счётное множество мнимых приёмников можно разбить на две группы : первой отвечают приходящие в приёмник лучи в волноводе, у которых последнее отражение происходит от дна, они расположены на глубинах 2H(q+l)-z ,вторая группа отвечает тем лучам, которые последний раз отразились от границы раздела вода-воздух , их глубины- 2Hq+z. Здесь H-толщина водного слоя, z-глубина истинного приёмника, q номер мнимого приёмника в соответствующей группе. В соответствии с числом отражений от дна и границы вода-воздух амплитуда каждого луча умножается на V1(q)(0i) ■V2q+1(0i) для первой группы и на

V\ (0q) V/ (0q) для второй, где V1 -коэффициент отражения от границы вода-воздух, а V2-коэффициент отражения от дна. Расчёты показали, что на практике можно положить V1(0,.) = -1. Значения V2(0;) находятся в соответствии с работой [1]. Таким образом, потенциал звукового поля создаваемого воздушным источником в водной среде, можно представить в виде

(1 + ^(0*)) ’ (3)

гчі= 2Щ + z , zq2= 2Н^+1) - z.

Ниже приведенні два рисунка, на которых сравниваются поведение амплитуд звукового поля и их усреднённых значений на различных горизонтах волновода для источников, находящихся в воде и в воздухе. Расчёты проводились лучевым методом, среда - однородный водный слой, лежащий на однородном жидком поглощающем полупространстве и ограниченный сверху воздушным полупространством. Значения параметров среды принимались следующими : ско-

рость звука в воздухе С0=330 м/сек, скорость звука в воде С1=1500 м/сек , в дне С2= 1800 м/сек ,плотность воздуха 0,013, плотность дна 1.8 , затухание в дне 0,01, толщина водного слоя Н=200 метров. Частота источников - 50 Гц. Источники в каждом расчёте располагаются симметрично границе раздела вода-воздух. Поле рассчитывалось на различных горизонтах на трассе 5-55 км. Кривые вверху отвечают источнику в воде, нижние кривые - воздушному источнику. Приведённые расчёты показывают, что в лучевом приближении поле воздушного источника всегда спадает быстрее, чем поле от источника в воде. Из приведенных результатов видно, что в лучевом приближении, как и в модовом, уровень сигнала воздушного источника на ~ 20 дБ ниже уровня сигнала водного источника той же амплитуды. Это объясняется тем, что когда источник расположен в воздухе, то вклад в поле вносит только узкий пучок лучей шириной около 13 градусов.

Рис. 1

Глубина (высота) источников 5 м. Глубина трассы 100 м.

Рис. 2

Глубина (высота) источников 100 м. Глубина трассы 5 м.

Средний уровень поля от источника, расположенного в воздухе, не зависит от его высоты, а вне приповерхностного и придонного слоев не зависит от

- X

глубины приемного горизонта и имеет порядок убывания r . В приповерхност-

-7/

ном и в придонном слоях среднее поле ведет себя как r 2 [3]. Таким образом, ос-редненный по апертуре вертикальной антенны квадрат звукового давления поля

А -%

воздушного источника имеет порядок убывания r , а не r как для водного источника, что может служить хорошим индикатором типа источника и позволит отличать воздушную цель от водной.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. Москва: Изд-во АН СССР, 1957. С. 210 -325

2. Грачев Г.А. Особенности затухания сигналов в мелком море. Акустический журнал, 1983. Т.269. N 2. С.275-277.

3. Аграновский А.В., Грудская О.Н., Грудский С.М., Розенберг А.В., Сборщиков В.А. Об особенностях среднего уровня звукового поля в гидроакустическом волноводе от источника, расположенного в воздухе// В сборнике трудов VI МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ «СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ». ЧАСТЬ 1, М.: ИОРАН, 2000. С. 264-273.

И.В.Белоусов, А.В.Кашуба ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СРОКОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТОНКОСТЕННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

В настоящее время за пределами гарантийных сроков в авиационной и ракетной технике эксплуатируется значительное количество объектов, построенных с использованием тонкостенных цилиндрических оболочек.

Длительная эксплуатации таких изделий связана с возникновением деформации ползучести, приводящей к некоторому увеличению диаметра тонкостенной цилиндрической оболочки. Торцевые сечения вместе со шпангоутами под действием распорных сил получают перемещения вовнутрь оболочки, что ведет к снижению надежности конструкции и безопасности системы.

Существующий научно-методический аппарат расчёта тонкостенной цилиндрической оболочки ориентирован на определение требуемых параметров изделия в пределах гарантийного срока и не учитывает конкретных условий эксплуатации и состояния изделия.

Исходя из этого поиск методов оценки предельных сроков эксплуатации изделий по их фактическому техническому состоянию (ФТС) с обеспечением заданного уровня надёжности и безопасности является актуальной научной и практической задачей.

В настоящее время существует ряд методов определения ФТС таких изделий на основе применения неразрушающего контроля (НК), результаты которого