Развитие направления на кафедре

Руководитель направления

Учеба

наука

конференции акустика среды обитания 

Научные труды
 

МЕЖДУНАРОДНАЯ АКУСТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ 100-ЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ Е.Я. ЮДИНА
 

контакты

Развитие направления на кафедре

История акустического направления исследований на кафедре. Часть 1.

В разное время деятельностью кафедры руководили выдающиеся представители разных научно-педагогических школ.
Научно-исследовательская работа в области технической акустики началась с темы по снижению вибраций в трубопроводах нагнетательных установок с приходом в 1959 г. на должность зав. кафедрой Э-9 Петра Андреевича Гладких (1959-1966). Под его руководством сотрудники кафедры набирали опыт научно-исследовательской работы в области вибрации и шума. Обобщением результатов их деятельности и достижений науки и техники в этой области стало издание в 1966 г. одного из первых учебников по дисциплине «Борьба с вибрацией и шумом в машиностроении».

Пришедший в 1967 году на должность заведующего кафедрой д.т.н., профессор Евгений Яковлевич Юдин поставил цель – создать на кафедре научную школу в области борьбы с шумом. Таким образом акустическое научное направление получило интенсивное развитие в 1967-75 гг. Под его руководством на кафедре сложилась научная школа акустиков в лице его бывших аспирантов – кандидатов технических наук А.С. Терехина, А.Ф. Козьякова, Э. П. Пышкиной, А.А. Строкина, В.В. Тупова.

В порядке реализации поставленных задач впервые была создана на кафедре под руководством Е.Я. Юдина и при активном участии его аспиранта к.т.н., доцента А.С. Терехина ведущая в стране виброакустическая лаборатория с уникальными стендами и прецизионной аппаратурой фирмы «Брюль и Къер», позволившая расширить и повысить качество проводимых НИР. На территории кафедры по инициативе Е.Я. Юдина под руководством А.С. Терехина и деятельном участии А.А. Строкина была создана акустическая реверберационная камера, которая позволяла проводить достаточно точные измерения шумовых характеристик машин. Наличие экспериментальной базы на кафедре, а также в организациях, с которыми проводились совместные научно-исследовательские работы, позволило выполнять как модельные, так и натуральные исследования изучаемых объектов, разработать эффективные средства шумоглушения, подготовить и успешно защитить кандидатские диссертации.

В результате исследований были разработаны и внедрены в промышленность высокоэффективные глушители шума вентиляторных установок, систем впуска и выпуска мотоциклетных двигателей, компрессоров, воздухораспределительных установок, воздушных кондиционеров, систем сброса сжатого воздуха, оборудования холодноштамповочных цехов и участков ударной обработки металлоконструкций, компрессоров бытовых холодильников. Эти результаты НИР внедрены в нашей стране, в ближнем и дальнем зарубежье: на заводе им. В.А. Дегтярева (г. Ковров), в НПО «Криогенмаш» (г. Балашиха), на заводе им. Хруничева (Москва),  в комплексе «Гостиный двор» (Москва), на Мелитопольском заводе (Украина), в фирме LG (прежняя Gold Star) (Республика Корея).

Впервые в технической акустике были разработаны методики расчета шума пульсирующих источников применительно к газодинамическим установкам, шума ударных процессов в металлообработке, расчета акустической эффективности резонансных глушителей при высоких уровнях шума и реактивных глушителей. За создание высокоэффективных глушителей шума ряд преподавателей кафедры (Е.Я. Юдин, А.С. Терехин, А.А. Строкин, В.В. Тупов) были награждены медалями ВДНХ СССР.

Для Мелитопольского компрессорного завода (ныне Мелком) к шестеренчатым компрессорам трех типоразмеров серии ВФ доцентом Смирновым С.Г. разработаны и внедрены в производство высокоэффективные глушители шума как на стороне нагнетания, так и на стороне всасывания.
Доцентами Терехиным А.С. и Смирновым С.Г. для войсковой части №52682 с целью снижения широкополосного шума при испытаниях мощных двигателей разработаны глушители оригинальной конструкции, защищенные Патентом РФ, а авторы награждены Почетной грамотой Министерства обороны, подписанной Главным маршалом бронетанковых войск А.Х. Бабаджаняном.

Дальнейшее развитие направления «Техническая акустика» получило в трудах А.И. Комкина и В.В. Тупова, направленных на разработку теоретических методов расчета и проектирования средств защиты от шума, в том числе глушителей для отечественного автомобилестроения (ГАЗ, ЗИЛ). По результатам НИР защищена докторская диссертация А.И. Комкиным и кандидатская Ю.Л. Ткаченко (руководитель – доцент В.В. Тупов), выполняются курсовые и дипломные проекты, НИРС, студенты выступают с научными докладами на конференциях, публикуют научные статьи.

Руководитель направления

Комкин Александр Иванович, доктор технических наук. В МВТУ им. Н.Э. Баумана работает с 1973 г. Окончил вечерний факультет МВТУ в 1978 г. по специальности "Системы автоматического управления". В 1989 г. защитил кандидатскую диссертацию на кафедре "Колесные машины" по специальности "Автомобили и тракторы". На кафедре "Экология и промышленная безопасность" работает с 1995 г. В 2012 г. защитил докторскую диссертацию на тему: «Разработка современных методов расчета и проектирования глушителей шума с заданными характеристиками».

Учебная деятельность

 
В акустической лаборатории проводятся лабораторные работы для студентов в рамках изучения курса «Промышленная акустика», а также работа над курсовым и дипломным проектированием.

научная деятельность

Ведется по трем основным направлениям:
1. Разработка теоретических основ расчета и методов проектирования глушителей шума;
2. Моделирование и расчет глушителей шума методом конечных элементов;
3. Исследование и разработка активных систем снижения шума машин.

Шум в окружающей среде оказывает на человека не меньшее влияние, чем разрушение озонового слоя или кислотные дожди. Широкое внедрение в промышленности новых интенсивных технологий, мощного и высокоскоростного оборудования, использование многочисленных и быстроходных средств наземного, воздушного и водного транспорта, применение разнообразных бытовых приборов – все это привело к тому, что человек на работе, в быту, на отдыхе, при передвижении подвергается многократному воздействию вредного шума.
Для оценки акустического загрязнения, а также подбора наиболее эффективных средств защиты от шума необходимо проводить акустические расчеты с созданием расчетных схем, решением акустических уравнений.
В основу инженерных расчетов положена статистическая теория акустики. Ее применение требует некоторых допущений и определенной степени идеализации. Главной задачей является разработка расчетной схемы, адекватно описывающей все акустические процессы (излучение, распространение, отражение, поглощение, дифракцию звука и пр.).


 

Анализ и оценка распространения звука в каналах и в открытом пространстве проводится численными методами расчета с созданием конечно-элементных моделей.Метод конечных элементов имеет преимущество, например, для расчета глушителей шума, так как позволяет моделировать глушители сложной конфигурации. В этом методе предусматривается разбиение объема глушителя на множество малых элементарных объемов — конечных элементов. Для каждого такого элемента записывается приближенное уравнение относительно неизвестной амплитуды звукового давления.
Сопрягая решения для всех конечных элементов на их границах, находят звуковые давления в каждом элементарном объеме глушителя. Число элементов зависит от конфигурации глушителя, его размеров по отношению к длинам волн в интересующем исследователя частотном диапазоне, от требуемой точности получаемых результатов.
Другим важным процессом рассматриваемого метода является задание граничных условий. Как правило, полагают, что поверхности глушителя являются  абсолютно жесткими. Для внутреннего объема глушителя задаются параметры среды, а также условия во входном и выходном сечениях.



Активный, или компенсационный метод снижения шума основан на эффекте одномерной, плоской или пространственной интерференции. Он позволяет уменьшить звуковое давление шума путем наложения на него дополнительного (компенсирующего) звукового поля, создаваемого излучателями. Термин "активный метод" означает, что для обеспечения компенсации расходуется энергия, обычно, электрическая, подводимая к излучателям.
При активном снижении шума вводится дополнительный источник звука для возбуждения акустического поля, которое в результате интерференции с полем первоначального акустического шума снижает его величину в заданной полосе частот. Первоначальный шум принимается микрофоном, его выходное напряжение усиливается и передается в контроллер, который вырабатывает напряжение для возбуждения компенсирующего шумового поля. Компенсирующее шумовое поле, возбуждаемое громкоговорителем, интерферирует с первоначальным и, в результате, происходит существенное снижение шума.

В лаборатории также собраны лабораторные установки, предназначенные для исследования звукопоглощающих свойств различных материалов. Звукопоглощающим называют такой материал, в котором твердое вещество занимает только часть общего объема. При этом частицы твердого вещества относительно равномерно распределены по всему объему, образуя многочисленные микроскопические полости, сообщающиеся между собой. Колебания воздуха, вызываемые действие звукового давления на поверхность материала, распространяются в этих полостях с затуханием, которое обусловлено вязкостью воздуха в парах и трением с поверхностью стенок пор.
По структурным признакам звукопоглощающие материалы подразделяют на волокнистые и пористые. Волокнистый материал представляет собой набор параллельных слоев с хаотическим переплетением волокон, получаемых фильерно-дутьевым способом из расплавленных пород, таких так кварц, базальт, доломит, а также из расплавленного стекла. Из волокнистого ковра производят изделия: маты, рулоны, холсты различной толщины либо жесткие и полужесткие плиты, изготавливаемые из той же волокнистой массы с добавлением небольшого количества связующего и последующим прессованием.
Эффективность поглощения звука материалами обусловлена наличием в них большого количества мелких открытых сквозных пор с большой удельной поверхностью. Применяя различные виды сырья и технологические режимы производства, создают материалы с определенными структурными характеристиками — минимальной плотностью, высокой пористостью, максимальной удельной поверхностью пор, а следовательно, с наиболее высокими показателями звукопоглощающих свойств.
Следует отметить, что научная деятельность на кафедре в области акутиски получает международное признание. Наши аспиранты, Л.С. Воробьева в 2013 г. и А.И. Быков в 2015 г., были награждены грантами Американского акустического общества.


 

Международная акустическая конференция, посвященная 100-летию со дня рождения Е.Я. Юдина

30 октября 2014 года на кафедре «Экология и промышленная безопасность» прошла Международная акустическая конференция, посвященная 100-летию со дня рождения Е.Я. Юдина. По результатам конференции издан сборник материалов под редакцией доктора технических наук, профессора А.И. Комкина, содержащий биографические и исторические сведения о выдающемся отечественном ученом, педагоге и организаторе науки Евгении Яковлевиче Юдине, воспоминания его учеников, а также доклады по различным направлениям технической акустики, представленные ведущими учеными и специалистами этой области.

Ванаев В.С., Комкин А.И. «Юдин Евгений Яковлевич, ученый и педагог» Материалы Международной акустической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Е.Я. Юдина, Москва, 30 окт., 2014, 17-62 (2014)
 

Всероссийская конференци молодых ученых и специалистов «Акустика Среды обитания»

Первая Всероссийская конференция молодых ученых и специалистов «Акустика среды обитания» Первая Всероссийская конференция молодых ученых и специалистов «Акустика среды обитания». В конференции приняли участие студенты и аспиранты различных вузов России, а также специалисты ведущих научных и технических организаций, занимающихся вопросами акустики. На конференции были представлены такие организации как: Акустический институт им. акад. Н.Н. Андреева», Москва; БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова, г. Санкт-Петербург; МГУ им. М.В. Ломоносова; НИИСФ РААСН; Московский комплекс ЦАГИ; МЭИ и др. С вступительной лекцией на конференции «Два акустических эффекта в окружающей среде» выступил М.А. Миронов. Помимо работ магистров нашей кафедры были представлены также несколько работ молодых специалистов ЦАГИ. С 2016 года конференция проводится ежегодно.

 

Список основных публикаций

1. Комкин А.И. Активное гашение шума. Проблемы и перспективы // Безопасность жизнедеятельности. 2001. № 4. С. 12–18.
2. Комкин А.И. Методы измерения  акустических  характеристик звукопоглощающих материалов // Измерительная техника. 2003. № 3. С. 47–50.
3. Комкин А.И., Никифоров Н.А. Акустические характеристики пористо-волокнистых  металлических материалов// Безопасность жизнедеятельности. 2004. № 6.  С. 10-12
4. Комкин А.И., Юдин С.И. Камерные глушители шума // Безопасность жизнедеятельности. Приложение. 2005. № 11. – 24 c.
5. Комкин А.И. Оптимизация реактивных глушителей шума // Акустический журнал. 2010. Т.56. № 3. С. 373–379.
6. Комкин А.И., Аграфонова А.А., Юдин С.И.  Оценка акустической эффективности автомобильных глушителей шума // Безопасность в техносфере. 2012. № 3. С. 61–65.
7. Тупов В.В. Структурный шум ДВС с воздушной системой охлаждения и методы его снижения // Безопасность в техносфере. 2012. № 6. С. 62–68
8. Комкин А.И., Миронов М.А., Юдин С.И. О присоединенной длине отверстий // Акустический журнал. 2012. Т.58. № 6. С. 677–682.
9. Комкин А.И., Миронов М.А., Импеданс излучения поршня на стенке прямоугольного канала // Акустический журнал. 2013. Т.59. №3. С.296–300
10. Воробьева Л.С., Комкин А.И. Расчет и проектирование диссипативных  глушителей шума методом конечных элементов // Известия вузов. Машиностроение. 2013.  № 11. С. 58–63.
11. Комкин А.И., Миронов М.А., Юдин С.И. Собственная частота резонатора Гельмгольца на стенке прямоугольного канала // Акустический журнал. 2014. Т.60. № 2. С.145–151.
12. Тупов В.В.,  Черешнева О.А. Расчет и исследование снижения шума автотранспортного потока шумозащитным  экраном // Безопасность в техносфере. 2014. № 5. С. 17–24.    
13. Комкин А.И., Миронов М.А. О диссипативной присоединенной длине отверстия перегородки в круглом канале // Акустический журнал. 2015. Т.61. №4. С.442–446.
14. Комкин А.И., Быков А.И. Инерционная присоединеная длина горла резонатора Гельмгольца // Акустический журнал. 2016. Т.62. №3. С.277–287.
15. Комкин А.И., Миронов М.А., Быков А.И. Поглощение звука резонатором Гельмгольца // Акустический журнал. 2017. Т.62. №4. С.356–363.
16. Комкин А.И., Львов В.А., Нестеров Н.С. Измерение сопротивления продуванию волокнистых звукопоглощающих материалов // Измерительная техника. 2017. № 7. С. 62–65.
17. Комкин А.И., Смирнов С.Г. Нормотворчество в области шума в России. Последние результаты // Безопасность жизнедеятельности. 2017. № 9.  С. 59–64.
18. Быков А.И., Комкин А.И., Миронов М.А. Исследование акустического импеданса отверстия при высоких уровнях звука // Ученые записки Физического факультета. 2017. №5. 1751403.
19. Комкин А.И., Быков А.И., Миронов М.А., Инерционная присоединенная длина отверстия при высоких уровнях звукового давления // Акустический журнал. 2018. Т. 64. № 3. С. 296–301.
20. Комкин А.И., Быков А.И., Миронов М.А., Акустическое сопротивление отверстия при высоких уровнях звукового давления // Акустический журнал. 2018. Т. 64. № 5. С. 562–565.
21. Комкин А.И., Быков А.И., Миронов М.А., Акустическое сопротивление отверстия при высоких уровнях звукового давления // Акустический журнал. 2018. Т. 64. № 5. С. 562–565.
22. Канев НГ., Комкин А.И. Акустика учебных аудиторий. Учебное пособие. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019.   64 с.
23. Bykov A., Komkin A., Moskolenko V. Measurements of acoustic flow parameters in the orifice on non-linear regimes // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2019. 589. 012015.
24. Komkin A.I., Bykov A.I., Mironov M.A. Experimental research of nonlinear impedance of the orifices // Proceedings of INTER-NOISE 2019.  Madrid. June 16-19, 2019. N. 1853.
25. Комкин А.И., Ванаев В.С., Девисилов В.А., Тупов В.В.  Акустика среды обитания в МГТУ им. Н.Э. Баумана: вчера, сегодня, завтра. Часть 1 // Безопасность в техносфере. 2020. № 3. С. 57–67
26. Нестеров Н.С., Комкин А.И. Оценка условий труда локомотивных бригад электровоза нового поколения // Безопасность жизнедеятельности. 2020. № 7.  С. 3–8.
27. Komkin A.I., Bykov A.I., Mironov M.A. Experimental study of nonlinear acoustic impedance of circular orifices // Journal of the Acoustical Society of America. 2020. V. 148. № 3. P. 1391–1403.
28. Быков А.И., Комкин А.И. Акустический импеданс круглых отверстий // Noise Theory and Practice. 2020. V. 6. No. 3. P.34-45.
29. Комкин А.И., Назаров Г.М. Особенности дифракции звука на звукопоглощающем экране // Акустический журнал. 2021. Т. 67. № 3. С. 303–307.
30. Карнаухова Л. С., Комкин А. И. Применение интегрального показателя акустической эффективности для оптимизации комбинированного глушителя шума для системы выпуска автомобиля // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. 2021. №.4 (82). С. 21–28.
31. Komkin A., Bykov A., Saulkina O. Evaluation of the oscillation velocity in the neck of the Helmholtz resonator in nonlinear regimes // Acoustics. 2022. N. 1685499.
32. Комкин А.И., Мусаева Р.Н. Особенности уменьшения уровня звука экранами Т-образного профиля // Акустический журнал. 2023. Т. 69. № 6. С. 756–764.

контакты

Лаборатория технической акустики
523э, 13-69