Mục đích nghiên cứu của Luận án nhằm nắm được cơ sở lý thuyết truyền âm và xác định được tổn thất truyền âm qua các kết cấu tấm composite sandwich cốt sợi thủy tinh nền polyester, lõi là vật liệu xốp (foam - PU) chịu các liên kết động học khác nhau. Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào việc giảm ồn buồng máy tàu khách vỏ composite được chế tạo tại Viện nghiên cứu chế tạo Tàu thủy, Trường Đại học Nha Trang. Mời các bạn cùng tham khảo!
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ĐINH ĐỨC TIẾN NGHIÊN CỨU TỔN THẤT TRUYỀN ÂM QUA TẤM COMPOSITE SANDWICH VÀ ỨNG DỤNG VÀO GIẢM ỒN TÀU THỦY Ngành đào tạo: Kỹ thuật khí động lực Mã số: 9520116 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHÁNH HỊA – 2019 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Nha Trang Người hướng dẫn khoa học: GS TS Trần Ích Thịnh TS Nguyễn Văn Đạt Phản biện 1: GS.TS Nguyễn Thái Chung Phản biện 2: PGS TS Bùi Xuân Lâm Phản biện 3: PGS TS Ngô Như Khoa Luận án bảo vệ Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp Trường Đại học Nha Trang vào hồi giờ, ngày tháng năm 2019 Có thể tìm hiểu luận án tai: Thư Viện Quốc Gia Thư viện Trường Đại học Nha Trang MỞ ĐẦU LÝ DO THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Trong lĩnh vực tàu thuyền, vật liệu composite (cốt sợi thủy tinh, nhựa hữu cơ) sử dụng ngày nhiều, đặc biệt chế tạo ca nô du lịch, loại tàu cao tốc, tàu cá, loại tàu quét mìn dùng cho quân đội, dùng bọc tàu vỏ gỗ, kiến trúc thượng tầng, cột buồm, ống khói,…Do mơ đun đàn hồi thấp, nên vật liệu composite thường bị biến dạng lớn chịu tải, đặc biệt tải có chu kỳ (lực qn tính từ chi tiết quay máy chính, máy phụ, lực từ chân vịt, ) dễ xảy tượng cộng hưởng, điều vừa gây ồn, vừa gây rung động, ảnh hưởng đến độ bền hiệu sử dụng trang thiết bị, đến sức khỏe người tàu,… Khi độ ồn vượt giới hạn cho phép (lớn 80dB [8]), với tàu làm vật liệu composite gây nên rung động mức Tác động tượng ồn gây rung động, ảnh hưởng đến sức khỏe hành khách, nhân viên tàu Từ lý trên, luận án tập trung vào “Nghiên cứu tổn thất truyền âm qua composite sandwich ứng dụng vào giảm ồn tàu thủy”, làm sở để lựa chọn chế tạo kết cấu tàu thủy vỏ composite có lợi phương diện giảm ồn MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - Nắm sở lý thuyết truyền âm xác định tổn thất truyền âm qua kết cấu composite sandwich cốt sợi thủy tinh polyester lõi foam chịu liên kết động học khác nhau; - Hiểu thực quy trình nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định tổn thất truyền âm qua kết cấu composite sandwich ứng dụng tàu thủy Việt Nam; - Ứng dụng kết nghiên cứu vào việc giảm ồn buồng máy tàu khách vỏ composite chế tạo Viện nghiên cứu chế tạo Tàu thủy, Trường Đại học Nha Trang ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng nghiên cứu - Tấm composite sandwich đối xứng; - Dầm composite sandwich cắt từ tấm; - Tàu khách vỏ composite cỡ nhỏ; - Buồng máy tàu khách vỏ composite cỡ nhỏ 3.2 Phạm vi nghiên cứu Về lý thuyết Nghiên cứu lý thuyết tổn thất truyền âm qua kết cấu composite sandwich Về thực nghiệm - Nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định tổn thất truyền âm qua số kết cấu composite sandwich; - Nghiên cứu ứng dụng giảm ồn buồng máy tàu khách vỏ composite cỡ nhỏ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 4.1 Nghiên cứu thực nghiệm xác định tổn thất truyền âm qua kết cấu composite sandwich; 4.2 Nghiên cứu tính toán tổn thất truyền âm qua composite sandwich; 4.3 Nghiên cứu ứng dụng giảm ồn buồng máy tàu khách vỏ composite PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN 6.1 Ý nghĩa khoa học Cho đến nay, vấn đề cách âm, giảm ồn lĩnh vực hàng không, vũ trụ, ô tô, tàu hỏa, tàu thủy v.v nhiều nhà khoa học ngồi nước quan tâm nghiên cứu, cịn số vấn đề tổn thất truyền âm qua kết cấu composite sandwich chưa giải cách thấu đáo triệt để Vì thế, nội dung luận án đặt thực có ý nghĩa khoa học 6.2 Ý nghĩa thực tiễn Các kết nghiên cứu đạt mặt lý thuyết thực nghiệm luận án sở khoa học để lựa chọn ứng dụng chế tạo kết cấu tàu thủy vỏ composite Viện nghiên cứu chế tạo Tàu thủy, Trường Đại học Nha Trang có khả giảm ồn tốt CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN Luận án có cấu trúc gồm: chương, kết luận khuyến nghị Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương 2: Nghiên cứu thực nghiệm xác định tổn thất truyền âm composite sandwich Chương 3: Nghiên cứu tính tốn tổn thất truyền âm qua composite sandwich dung chế tạo kết cấu tàu thủy Chương 4: Nghiên cứu ứng dụng giảm ồn buồng máy tàu khách vỏ composite Kết luận khuyến nghị HẠN CHẾ CỦA LUẬN ÁN Luận án chưa nghiên cứu tổn thất truyền âm qua kết cấu composite sandwich có vật liệu lõi tổ ong, Divinycell – H, Sphere – core,… loại lõi thường sử dụng kết cấu tàu thủy vỏ composite chịu tác động nguồn âm có tần số biến thiên CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Các phương pháp xác định tổn thất truyền âm 1.1.1 Phương pháp phân tích trở kháng sóng (Wave impedance analysis) Piana [48], Nilsson [88], nghiên cứu tổn thất truyền âm qua composite sandwich có lớp da Nhơm, lõi loại vật liệu xốp tổ ong, Nomex, foam phương pháp phân tích sóng Kết thiết lập phương trình dao động uốn dầm, phần thực nghiệm để xác định tám tần số dao động riêng dầm, tác giả sử dụng phương pháp đo, từ tần số dao động riêng tiến hành xác định độ cứng uốn biểu kiến dầm xác định tổn thất truyền âm Pellicier Trompette [91], nghiên cứu, đánh giá phân vùng tổn thất truyền âm sandwich Nhôm dựa vào phương pháp phân tích sóng Kết phù hợp cho việc mơ hình hóa phân vùng đơn đôi Tuy nhiên, phương pháp áp dụng cho phân vùng đơn giản, với phân vùng phức tạp phương pháp không thành công Kurtze Watters [69], nghiên cứu tổn thất truyền âm sandwich phương pháp trở kháng sóng Kết chứng minh khu vực tiếp tuyến, tổn thất truyền âm sandwich ngang với tổn thất truyền âm lớp lõi khu vực tần số trung bình 1.1.2 Phương pháp phân tích phần tử biên (Boundary element alanysis) Phương pháp phần tử biên nghiên cứu Mariem Hamdi [78], sử dụng phân tích phần tử hữu hạn để tính tốn tổn thất truyền âm có vách ngăn Kết số cho thấy nguồn lượng xạ lớn lượng tới từ vài tần số cộng hưởng Trừ tần số gần, kết tính toán phù hợp với giá trị thực nghiệm Tuy nhiên, có số sai sót biểu thức cho tổng tải Barisciano [24], nghiên cứu tổn thất truyền âm sandwich lõi tổ ong cách sử dụng mơ hình phần tử biên Kết không phù hợp cho sandwich với lõi foam Thamburaj Sun [116], nghiên cứu ảnh hưởng đặc tính vật liệu đến tổn thất truyền âm dầm sandwich Các phương trình áp dụng cho dầm sandwich theo nguyên lý Lagrange Với giả thiết tải bên dầm thành phần áp suất gây ra, kết không phù hợp với sandwich 1.1.3 Phương pháp phân tích thống kê lượng Phân tích thống kê lượng (Statistical energy analysis – SEA), phương pháp sử dụng mối quan hệ lượng để tính lý thuyết cấp độ phản ứng rung tiếng ồn xạ từ cấu trúc chuyển động cộng hưởng Lyon Maidanik [74], tính lương hai dịng chảy kích thích, dao động tuyến tính ngẫu nhiên với liên kết nhỏ chúng Kết đưa biểu thức phản xạ âm Smith [111], tính toán phản ứng xạ âm cho chế độ cộng hưởng tuyến tính cấu trúc kích thích âm điệu túy Kết cho thấy rung động theo phương thức chủ yếu bị cản trở xạ âm thanh, nghĩa vận tốc vng góc tỷ lệ nghịch với độ cứng trung bình Maidanik [76], mở rộng kết trình bày hai báo thảo luận trên, tới từ đơn âm thành đa âm hai giả định Nghiên cứu dự đốn giá trị trung bình trở kháng xạ đơn lớp đồng thời so sánh giá trị dự đoán với kết thực nghiệm 1.2 Kết luận chương Chương luận án giới thiệu phương pháp xác định tổn thất truyền âm qua kết cấu composite sandwich, bao gồm: - Phương pháp phân tích sóng; - Phương pháp phân tích phần tử biên; - Phương pháp phân tích thống kê lượng; - Phương pháp thực nghiệm - Trong phạm vi nghiên cứu đề tài, luận án phát triển phương pháp phân tích sóng, phương pháp phân tích thống kê lượng phương pháp thực nghiệm để xác định tổn thất truyền âm qua kết cấu composite sandwich với lớp da composite cốt sợi thủy tinh/nền polyester không no lõi vật liệu xốp (foam PU) CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH TỔN THẤT TRUYỀN ÂM QUA TẤM COMPOSITE SANDWICH 2.1 Khai triển công thức thực nghiệm theo phương pháp phân tích thống kê lượng 2.1.1 Giới thiệu Phương pháp phân tích thống kê lượng (Statistic Energy Analysis-SEA), đời vào năm 60 ký trước, từ việc nghiên cứu dòng lượng hai nguồn dao động gây kích thích tuyến tính Hình 2.1 Sơ đồ dịng lượng kết cấu trường vang [74] Xét mơ hình truyền nối tiếp gồm hệ tương tác với Hình 2.2 Hình 2.2 Sơ đồ khối cho dòng lượng kết cấu với hai phịng vang [74] 2.1.2 Cơng thức thực nghiệm xác định tổn thất truyền âm Có thể xác định thực nghiệm tổn thất truyền âm qua vách ngăn phương pháp hai phòng Năng lượng âm Π12 từ phòng phát tới phòng thu phải lượng 3.2.2 Tổn thất truyền âm composite sandwich Hệ số truyền âm miền khuếch tán tất góc tới φ góc phương vị θ tính [96]: 2 L , , f sin cosdd d 0 2 L sin cosdd 0 (3.1) Hệ số truyền âm (3.33) tính bằng phương pháp tích phân số theo quy tắc 1/3 Simpson với gia số góc 150 φ θ; đó, θL góc giới hạn âm tới lấy 780 [96] Cuối cùng, tổn thất truyền âm qua composite sandwich xác định bởi: 1 STL 10log10 d (3.2) 3.2.3 Xác định độ cứng uốn biểu kiến composite sandwich Theo Nilsson [88], độ cứng uốn composite sandwich xác định độ cứng uốn dầm có tính chất động giống kết cấu tần số xác định Dầm Ax(A0) Ay(A90) cắt từ A theo phương x y tương ứng thực tương tự dầm lại Dầm A0 có kích thước l x b = 1200mm x 50mm; dầm A90 có kích thước l x b = 1100mm x 45mm [88] Hình 3.5 Tấm composite sandwich Dầm Ax(A0), Ay(A90) 3.2.3.1 Kết tính tần số dao động riêng Mười tần số dao động riêng dầm composite sandwich (từ A0, A90 B0, B90) hai đầu tự trình bày bảng 3.1 14 Bảng 3.1 Mười tần số tự dầm A, B Mode 10 A0 - f(Hz) 82,3340 173,5900 267,0700 356,8700 445,4100 532,3200 619,1800 705,5400 792,5200 879,5600 A90 - f(Hz) 95,6430 196,2600 298,1000 395,3000 491,5900 586,0400 680,9300 775,2400 870,7200 966,2000 B0 - f(Hz) 100,1300 192,8500 285,7400 373,2600 461,4400 547,5900 635,5800 722,6400 812,3300 901,3900 B90 - f(Hz) 115,0300 215,6000 316,7100 411,4000 507,8200 601,6600 698,4800 793,8500 893,2200 991,1300 Một số mode dao động tự dầm A0 tương ứng với tần số thể hình 3.3 Mode Mode Mode Hình 3.3 Một số mode dao động tự dầm Ax(A0) 15 Các mode dao động dầm khác thể phụ lục luận án 3.2.3.2 Xác định độ cứng uốn biểu kiến Độ cứng uốn biểu kiến dầm hai đầu tự xác định công thức [88]: Dxn 4 f xn2 m* L4x / n4 ; D yn 4 f yn2 m* L4y / n4 (3.3) đó: fn tần số tự nhiên mode dao động thứ n; m* khối lượng bề mặt tấm; Lx, Ly chiều dài dầm; hệ số αn xác định theo [88]: Số mode n Hai đầu tự hai đầu kẹp αn 4,73 7,85 n>5 11,00 14,14 17,28 nπ + π/2 Thay thông số biết vào công thức (3.3), ta thu giá trị độ cứng uốn biểu kiến cho dầm A B (bảng 3.2) Bảng 3.2 Độ cứng uốn biểu kiến dầm A, B Mode Dx (A0 - Nm) Dy (A90 - Nm) Dx (B0 - Nm) Dy (B90 - Nm) 10523,8140 10026,9043 20736,1221 19322,6686 6166,3771 5565,3184 10139,2150 8947,6361 3799,4326 3342,2446 5794,2200 5025,9968 2482,6228 2150,7505 3618,2446 3103,4829 1733,0451 1490,5336 2478,0200 2119,0426 1268,9159 1085,8943 1788,8860 1524,8239 968,5666 827,0778 1359,6292 1159,4012 762,2690 649,8051 1065,3526 907,7621 616,4058 525,3504 862,7712 736,5348 10 508,7617 433,4743 711,8580 607,6799 3.3 Xác định tổn thất truyền âm A – K Từ kết xác định Dx Dy dầm từ A đến K, thay vào phương trình (3.1) Sử dụng chương trình tính tốn mơi trường Matlab R14 [138], ta có kết tính tổn thất truyền âm qua từ A đến K Kết thể bảng 3.3 16 Bảng 3.3 Giá trị tính tốn STL qua từ A đến K f( Hz) 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000 10000 A 27,76 24,86 11,58 17,79 15,53 16,87 16,44 18,55 22,79 25,06 25,32 27,73 26,52 31,99 32,46 32,66 34,30 37,91 40,22 39,91 44,71 47,45 51,23 52,55 B 26,23 23,68 11,07 18,87 19,15 17,29 21,93 21,75 23,98 28,69 28,02 28,51 32,41 33,39 33,24 36,42 39,77 41,51 43,68 44,69 47,34 51,58 52,62 54,42 C 26,75 22,43 11,96 18,68 16,95 17,91 20,10 21,52 23,13 28,39 27,73 28,21 32,08 33,05 32,90 36,04 36,46 40,18 43,23 44,23 46,85 48,05 52,08 53,86 Tổn thất truyền âm STL (dB) D F G E 25,82 25,75 26,76 27,64 23,57 22,43 23,23 24,05 10,58 10,86 11,26 11,25 18,98 16,48 16,59 17,17 18,29 14,95 14,76 16,45 16,51 17,91 17,52 17,56 20,95 18,10 18,11 17,27 20,77 21,02 20,43 19,09 23,86 23,33 21,34 22,35 27,40 27,29 25,30 23,14 26,76 26,93 24,93 22,85 27,23 28,41 29,72 25,95 30,96 31,38 31,18 26,91 31,90 33,55 33,56 29,91 34,71 32,80 33,40 31,76 37,65 35,84 36,75 37,58 37,99 36,46 37,17 37,09 39,65 41,08 41,89 40,15 41,72 42,23 42,74 42,36 42,68 45,23 45,64 44,08 45,22 47,25 47,56 46,07 49,26 48,05 48,45 49,38 51,22 50,58 51,28 50,44 51,98 51,86 52,76 52,06 H 26,33 22,78 11,52 16,98 16,27 17,56 17,08 18,87 20,10 23,18 22,60 26,16 26,61 29,88 31,40 37,16 36,67 40,70 41,38 43,59 45,55 48,82 50,87 51,88 I 26,29 22,25 11,51 16,96 15,24 16,54 17,06 20,85 22,78 23,15 22,57 26,13 26,58 31,34 31,66 35,11 36,63 40,65 41,13 43,53 45,50 49,76 50,81 53,81 K 27,60 23,20 11,51 18,44 16,58 18,99 19,05 22,68 24,77 25,17 25,84 28,41 28,91 33,78 34,43 38,19 39,83 41,21 44,73 45,34 47,48 50,12 52,25 55,53 Từ giá trị tính tốn bảng 3.3, ta dựng đồ thị tổn thất truyền âm (f – STL) qua A B Hình 3.7 Tổn thất truyền âm qua A 17 Hình 3.8 Tổn thất truyền âm qua B 3.4 Kết luận chương Trong chương 3, luận án thiết lập phương trình dao động âm chủ đạo cho composite sandwich đối xứng với lớp da vật liệu composite thủy tinh/nền polyester không no lớp lõi vật liệu xốp (polyurethane-PU) Xác định mười (10) tần số dao động riêng cho dầm composite sandwich cắt từ kết cấu nghiên cứu Từ đó, xây dựng đường cong hồi quy làm sở để tính độ cứng uốn biểu kiến dải tần số 1/3 Octave Một chương trình máy tính viết mơi trường Matlab xây dựng Kết tính tốn số tổn thất truyền âm qua composite sandwich (được ký hiệu từ A đến K) tương đồng với kết thực nghiệm 18 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIẢM ỒN BUỒNG MÁY TÀU KHÁCH VỎ COMPOSITE 4.1 Tiếng ồn từ động Theo Man B&W 77, tàu thủy, động diesel làm việc, ma sát va đập chi tiết chuyển động lực mơ men qn tính gây tiếng ồn học; rung động động xuất phát từ áp suất cháy cực đại tốc độ tăng áp suất cháy lớn, lan truyền bề mặt gây nên phát xạ tiếng ồn khơng khí có nguồn gốc học Tại cửa hút cửa xả động diesel xuất rối loạn khơng khí gây chênh lệch áp suất, chèn khí dẫn đến gây ồn khí động Hình 4.1 Một số khu vực phát sinh nguồn ồn động [77] Theo Man B&W [77], động làm việc nguồn âm phát vị trí chính: Tiếng ồn khí xả; Tiếng ồn khơng gian buồng máy; Tiếng ồn rung động khu vực chân máy Hình 4.2 Các khu vực tập trung tiếng ồn động diesel tàu thủy [77] 4.2 Ứng dụng giảm ồn buồng máy tàu khách vỏ composite 4.2.1 Giới thiệu chung tàu nghiên cứu [14], [15] - Chiều dài thiết kế Ltk = 11,68 m - Chiều rộng thiết kế Btk = 2,68 m 19 - Hiệu máy : YANMAR 4LM-HT - Công suất: 72 HP - Số vòng quay : 3000 v/p - Nhiên liệu: Diesel 4.2.2 Bố trí chung tồn tàu Hình 4.3 Tàu GW01 [14] Hình 4.4 Tàu VQGNC [15] 4.2.3 Nắp buồng máy Hình 4.5 Bố trí chung nắp buồng máy 02 tàu [14], [15] - Cấu hình nắp buồng máy tàu GW01, [14]: [WR800/WR800/WR800/PU1/WR800/WR800/WR800] 4.3 Kết đo độ ồn tàu GW01 hoạt động 4.3.1 Phương pháp, thiết bị, vị trí đo quy trình đo 4.3.1.1 Thiết bị đo Sử dụng máy đo độ ồn 2310 SL phòng Lab Viện Nghiên cứu chế tạo tàu thủy, thiết bị kiểm chuẩn Phòng quy phạm, Cục Đăng kiểm Việt Nam Hình 4.6 Thiết bị đo độ ồn 20 4.3.1.2 Vị trí đo Hình 4.7 Vị trí đo 4.3.1.3 Quy trình đo xử lý số liệu a/ Các bước quy trình Bước 1: Chuẩn bị tàu thiết bị đo Bước 2: Đánh dấu vị trí cần đo Bước 3: Đo độ ồn b/ Tiêu chuẩn áp dụng [62],[63]: ISO 140 – 4(1998); ISO 3740 (2000) 4.3.2 Kết đo tàu GW 01 Trong buồng máy Ngoài buồng máy Hình 4.8 Hình ảnh đo xung độ ồn tàu GW 01 n = 1500v/ph Nhận xét: Kết thực nghiệm cho thấy, khu vực tần số ƒ = 32 – 4000 (Hz), độ ồn trung bình bên nắp buồng máy cao (L2 > 80dB), [8] 4.4 Xử lý độ ồn Cấu hình kết cấu nắp buồng máy tàu Tàu VQGNC sau [15]: [WR800/WR800/WR800/PU2/WR800/WR800/WR800] Với PU2: loại Foam có khối lượng riêng 57,87Kg/m3 4.4.1 Kết đo độ ồn tàu VQGNC hoạt động 21 Quy trình đo thực tương tự tàu GW01 Trong buồng máy Ngoài buồng máy Hình 4.9 Hình ảnh đo xung độ ồn tàu VQGNC n = 15000v/ph 4.4.2 So sánh kết đo độ ồn hai tàu Bảng 4.1 So sánh độ ồn phía bên ngồi buồng máy hai tàu Tần số n = 1000 (v/ph) n=1500 (v/ph) n = 1800 (v/ph) n = 2000 (v/ph) n = 2350 (v/ph) ƒ(Hz) Tàu GW01 (dB) Tàu VQGNC (dB) Tàu GW01 (dB) Tàu VQGNC (dB) Tàu GW01 (dB) Tàu VQGNC (dB) Tàu GW01 (dB) Tàu VQGNC (dB) Tàu GW01 (dB) Tàu VQGNC (dB) 32 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 16000 96,90 99,80 82,00 79,70 72,60 77,00 75,30 71,30 60,80 50,90 92,20 82,50 80,10 76,80 70,70 73,40 74,70 67,60 55,00 45,30 78,50 80,90 86,80 81,10 75,90 81,80 76,10 70,00 70,10 52,90 76,10 76,10 79,60 74,00 74,10 77,70 75,50 69,50 66,80 49,50 78,30 82,90 85,60 82,60 76,60 79,10 78,70 74,80 64,40 54,00 76,30 79,10 84,40 78,80 73,10 78,50 78,50 71,30 64,20 51,80 92,10 99,30 87,20 83,90 78,30 83,50 78,40 76,30 68,50 54,20 83,20 93,90 86,60 79,60 75,50 81,00 78,20 74,30 65,50 51,90 77,80 89,30 93,70 89,40 82,60 84,90 82,40 80,50 68,60 56,80 76,80 77,80 85,60 86,10 74,00 80,70 79,50 77,10 66,30 55,40 Hình 4.10 So sánh độ ồn tàu n = 1000(v/ph) 22 Hình 4.11 So sánh độ ồn tàu n = 1500(v/ph) Hình 4.12 So sánh độ ồn tàu n = 1800(v/ph) Hình 4.13 So sánh độ ồn tàu n = 2000(v/ph) Hình 4.14 So sánh độ ồn tàu n = 2350(v/ph) 4.4.3 Nhận xét Khi n = 1000v/ph, độ ồn tàu VGQNC giảm trung bình 6,2% Khi n = 1500v/ph, độ ồn tàu VGQNC giảm trung bình 4,6% Khi n = 1800v/ph, độ ồn tàu VGQNC giảm trung bình 2,8% Khi n = 2000v/ph, độ ồn tàu VGQNC giảm trung bình 3,9% Khi n = 2350v/ph, độ ồn tàu VGQNC giảm trung bình 5,5% 23 Độ ồn tàu VGQNC giảm trung bình 4,6% tương ứng với tất chế độ vòng quay khai thác tần số âm động diesel 4.5 Kết luận chương Chương giải số vấn đề theo mục tiêu luận án Bao gồm: Ứng dụng kết nghiên cứu lý thuyết để tính tốn giảm ồn cho buồng máy tàu khách cỡ nhỏ Đã lựa chọn kết cấu composite sandwich nắp buồng máy hợp lý Bằng phương pháp chế tạo đo đạc thực nghiệm trường, kết cấu composite sandwich có cấu hình lớp da da giống hệt (đối xứng), thay đổi khối lượng riêng lớp lõi độ ồn thay đổi, tăng khối lượng riêng lớp lõi độ ồn giảm Từ kết nghiên cứu ứng dụng, luận án phát triển áp dụng giảm ồn cho kết cấu buồng máy tàu đánh cá, tàu tuần tra, tàu khách cỡ lớn 24 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu trình bày chương luận án, số kết luận rút sau: Đưa cách tiếp cận lý thuyết lẫn thực nghiệm cách tin cậy khoa học để xác định tổn thất truyền âm qua composite sandwich nhằm giảm ồn tàu thủy Chế tạo mẫu xây dựng thực nghiệm đo tổn thất truyền âm qua composite sandwich thông qua số liệu đo mức áp suất âm Thiết lập mơ hình phương trình dao động âm chủ đạo cho composite sandwich với lớp da vật liệu composite trực hướng lớp lõi vật liệu xốp đẳng hướng Từ đó, xây dựng cơng thức tường minh, quy trình chương trình máy tính viết mơi trường Matlab R14 để tính số tổn thất truyền âm qua kết cấu composite sandwich ngàm cạnh Một sáng kiến đáng ý việc xác định độ cứng uốn biểu kiến composite sandwich thực thông qua độ cứng uốn dầm sandwich, xác định phương pháp phần tử hữu hạn mà không cần tiến hành thí nghiệm tốn Các số liệu thực nghiệm kết tính tốn lý thuyết trình bày luận án đảm bảo độ tin cậy có giá trị thực tiễn Các kết nghiên cứu ứng dụng vào chế tạo kết cấu giảm ồn cho buồng máy tàu thủy điển hình Viện NCCT Tàu thủy - Trường Đại học Nha Trang KHUYẾN NGHỊ Để giải trọn vẹn toán xác định tổn thất truyền âm qua kết cấu composite sandwich, cần tiếp tục nghiên cứu vấn đề sau: Nghiên cứu ảnh hưởng máy phụ trang thiết bị tàu đến tổn thất truyền âm qua kết cấu composite sandwich Nghiên cứu tổn thất truyền âm qua kết cấu composite sandwich có vật liệu lõi tổ ong, Divinycell – H, Sphere – core,… loại lõi thường sử dụng kết cấu tàu thủy vỏ composite chịu tác động nguồn âm có tần số biến thiên Nghiên cứu xác định tổn thất truyền âm qua kết cấu composite sandwich có cấu hình phương pháp số phương pháp giải tích 25 TĨM TẮT NHỮNG ĐĨNG GĨP MỚI CỦA LUẬN ÁN Tên luận án: “Nghiên cứu tổn thất truyền âm qua composite sandwich ứng dụng vào giảm ồn tàu thủy” Ngành/chuyên ngành: Kỹ thuật khí động lực Mã số: 9520116 Nghiên cứu sinh: Đinh Đức Tiến Khóa: 2013 Người hướng dẫn: GS TS Trần Ích Thịnh T.S Nguyễn Văn Đạt Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Nha Trang Nội dung: Đưa cách tiếp cận lý thuyết lẫn thực nghiệm cách tin cậy khoa học việc xác định tổn thất truyền âm, từ đến việc giảm tiếng ồn phương tiện thủy Chế tạo mẫu xây dựng thực nghiệm tổn thất truyền âm composite sandwich thông qua số liệu đo mức áp suất âm Thiết lập mơ hình tính tốn dao động âm cho sandwich có lớp bề mặt vật liệu composite sandwich cốt sợi thủy tinh đồng phương polymer, lớp lõi foam - PU ngàm bốn cạnh Một sáng kiến đáng ý việc xác định độ cứng uốn biểu kiến composite sandwich xác định qua độ cứng uốn dầm nhờ phương pháp phần tử hữu hạn mà khơng cần tiến hành thí nghiệm tốn Trên sở xác định cơng thức tính tổn thất truyền âm qua composite sandwich Các số liệu thực nghiệm kết tính tốn lý thuyết trình bày luận án đảm bảo độ tin cậy, có giá trị thực tiễn Các kết nghiên cứu ứng dụng vào chế tạo kết cấu giảm ồn cho buồng máy tàu thủy điển hình Viện nghiên cứu chế tạo Tàu thủy – Trường Đại học Nha Trang Nghiên cứu sinh (Ký ghi rõ họ tên) Người hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) GS.TS Trần Ích Thịnh; TS Nguyễn Văn Đạt 26 Đinh Đức Tiến Thesis title: “Study on sound transmission loss through composite sandwich plates and application to noise reduction in ships” Major : Mechanical Dynamics Engineering Major code : 9520116 PhD Student : Dinh Duc Tien Course : 2013 Supervisor : Prof PhD Tran Ich Thinh; PhD Nguyen Van Dat Education Institution: Nha Trang University Key Findings: Provided both theoretical and experimental approaches in a reliable and scientific manner to determine sound transmission losses across composite sandwich plates in order to reduce noise in ships Fabricated samples and carried out the experiment to measure sound transmission losses across composite sandwich plates using the sound pressure levels Established the computational model and governing vibro-acoustic equation for composite sandwich plates with fiberglass/polyester orthotropic face sheets and polyurethane - PU foam isotopic core On that basis, developed an explicit formula, procedure and computer program in Matlab R14 to calculate sound transmission losses across clamped composite sandwich plates A noticeable achievement is the determination of the apparent bending stiffness of the composite sandwich plates by applying the finite element method on the sandwich beams cut out from the plates instead of costly experiments Experimental data and numerical results presented in the thesis ensure reliability and practical implications The research results have been applied to manufacture the noise reduction structure of a typical ship’s engine room at Institute of Ship Research and Development, Nha Trang University PhD Student Dinh Duc Tien 27 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Đinh Đức Tiến, Nguyễn Văn Đạt, Trần Ích Thịnh, Xác định tổn thất truyền âm qua kết cấu composite sandwich buồng máy tàu thủy, Tuyển tập cơng trình hội nghị Khoa học tồn quốc Cơ học Vật rắn biến dạng lần thứ XII, Đại học Duy Tân Đà Nẵng 6-7/8/2015 Đinh Đức Tiến, Nguyễn Văn Đạt, Trần Ích Thịnh Phạm Ngọc Thành, Nghiên cứu thực nghiệm tổn thất truyền âm qua kết cấu composite sandwich dùng tàu thủy, Tuyển tập cơng trình hội nghị Khoa học tồn quốc “Vật liệu kết cấu composite Cơ học, Công nghệ Ứng dụng”, Đại học Nha Trang 28-29/7/2016 Đinh Đức Tiến, Nguyễn Văn Đạt, Trần Ích Thịnh, Nghiên cứu thực nghiệm tổn thất truyền âm qua buồng máy tàu khách vỏ composite, Tuyển tập cơng trình hội nghị Khoa học tồn quốc “Vật liệu kết cấu composite Cơ học, Công nghệ Ứng dụng”, Đại học Nha Trang 28-29/7/2016 Đinh Đức Tiến, Nguyễn Văn Đạt, Trần Ích Thịnh, Ảnh hưởng khối lượng riêng lớp lõi đến tổn thất truyền âm composite sandwich dùng buồng máy tàu thủy, Kỷ yếu hội nghị Khoa học công nghệ tồn quốc Cơ khí – Động lực 2016, Đại học Bách Khoa Hà Nội 13/10/2016 Đinh Đức Tiến, Nguyễn Văn Đạt, Trần Ích Thịnh, Xác định tổn thất truyền âm qua sandwich dùng kết cấu tàu thủy phương pháp phân tích thống kê lượng, Tuyển tập cơng trình hội nghị Khoa học tồn quốc Cơ học Vật rắn biến dạng lần thứ XIV, Đại học Trần Đại Nghĩa, TP Hồ Chí Minh 19-20/7/2018 Tran Ich Thinh, Pham Ngoc Thanh and Dinh Duc Tien, Prediction and Measurement of Sound Transmission Loss for Finite Composite Sandwich Plates, ACCMS-Theme Meeting on Multiscale Modelling of Materials for Sustainable Development, September 7-9, 2018, Sunwah Cultural Center, Vietnam National University, Hanoi, Vietnam 28 ... nhân viên tàu Từ lý trên, luận án tập trung vào ? ?Nghiên cứu tổn thất truyền âm qua composite sandwich ứng dụng vào giảm ồn tàu thủy? ??, làm sở để lựa chọn chế tạo kết cấu tàu thủy vỏ composite. .. xác định tổn thất truyền âm qua kết cấu composite sandwich; 4.2 Nghiên cứu tính tốn tổn thất truyền âm qua composite sandwich; 4.3 Nghiên cứu ứng dụng giảm ồn buồng máy tàu khách vỏ composite. .. trình nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định tổn thất truyền âm qua kết cấu composite sandwich ứng dụng tàu thủy Việt Nam; - Ứng dụng kết nghiên cứu vào việc giảm ồn buồng máy tàu khách vỏ composite