Проблемой излишне громкого шума люди были обеспокоены еще до наступления технологической эры. В свое время именно это стало причиной запрета движения повозок в Древнем Риме ночью. Хотя, говорят историки, проблема выросла уже в XVIII—XIX веках, когда маховик прогресса стал увеличивать амплитуду своих колебаний. И с тех самых пор она продолжает расти. Впрочем, были и есть те, кто борются с излишним акустическим давлением на наши ушные перепонки. Например, коллектив Института механики металлополимерных систем имени В.А. Белого НАН. Недавно цикл работ «Разработка и внедрение новых методов, композитных материалов и технологий, обеспечивающих снижение шума и вибрации в транспортных машинах и технологическом оборудовании» был удостоен премии НАН — 2018. О проблеме шума и новых разработках корреспонденту «Рэспублікі» рассказал один из авторов работы — заведующий отделом фрикционного материаловедения Владимир СЕРГИЕНКО.
Бесшумно и конкурентоспособно
— Владимир Петрович, насколько для нас сегодня вообще актуальна проблема шума? Речь, конечно, не о нас с вами, а о нашей промышленности и ее возможностях.
— Для того чтобы наша техника была конкурентоспособной, она должна выдерживать ряд международных требований по шумовым характеристикам. Иначе и выход на экспорт для нее будет закрыт. Например, было время, когда из-за высокого уровня шума российскую авиацию перестали пускать в западные аэропорты. Некоторые тогда говорили о недобросовестной конкуренции. Но на самом деле причиной действительно был излишний шум, который издавали Ту-154 и другие пассажирские борты. Сам лично в свое время я наблюдал подобные измерения в аэропорту Копенгагена. Они отмечались на мониторах зеленым, желтым и красным светом. Так вот тогда все российские самолеты садились на красный. С подобной проблемой в свое время столкнулись не только российские, но и белорусские машиностроители, производители бытовой техники.
Материалы решают не все, но многое
— Так мы можем точно определить будущий уровень шума?
— Конечно, акустика наравне с математикой — одна из древнейших наук. Но слишком много факторов внешних и расчетного характера, которые не позволяют нам строить точные прогностические модели. Тем не менее с какой-то долей вероятности сказать мы можем, что будет лучше, а что хуже и в каком направлении двигаться.
До сих пор проблема шумов решалась изменением конструкции либо внесением дополнительных элементов. Например, демпферов, специальных защитных покрытий. Каждый автомобилист сталкивался с наличием в тормозной системе специальных дополнительных прокладок. Мы же, и этому посвящен цикл наших работ, попытались решить эту проблему через создание новых материалов, которые бы позволяли снижать виброакустическую активность источников шума, в первую очередь узлов трения. С точки зрения классической механики, теории машин и механизмов, колебаний, это задача спорная. Там привыкли оперировать конструкциями. Создание материалов с такими свойствами – новое слово. Я говорю об узлах трения, поскольку проблема демпфирования для других узлов решается более успешно. Узлы трения – а это, например, и коленный сустав человека — зачастую подвергаются сложным нагрузкам и неблагоприятным внешним воздействиям.
— Новые материалы – это пока еще только теория или уже практика? И насколько наши ноу-хау востребованы в мире?
— По этой теме нашим коллективом, а это помимо меня директор нашего института Андрей Григорьев и один из самых молодых лауреатов премии, завсектором виброакустики материалов и узлов трения машин Сергей Бухаров, создано более полусотни научных работ, пять монографий. Оформлено 28 патентов на такие материалы и конструкции. За рубежом продано около 11 тысяч экземпляров одной из наших монографий, что принесло издательству более 1,5 миллиона долларов. Для научной литературы, поверьте, это очень хороший показатель.
Что касается практического применения, уже лет пять-семь мы выпускаем ряд видов продукции с улучшенными виброакустическими характеристиками, в том числе для закрытых помещений, что важно в связи с существующими санитарными нормами. У нас нет серийного производства, тем не менее мы создаем ноу-хау для уникального оборудования, начиная с российских Ту-204СМ, заканчивая машинами для пищевой промышленности.
— Как вы считаете, будущее — за шумопоглощающими материалами или за технологиями?
— Попытка решить проблему шумов за счет создания менее шумной техники не увенчалась успехом. Тем более что перечни машин, их разнообразие растут с огромной скоростью. Говоря простым языком, железо гремит сильнее, чем некоторые композитные материалы. Углепластики, например. Поэтому все же будущее — за новыми материалами. К слову, для узлов трения сегодня мы получили снижение шумов от 3 до 8 децибел. С другой стороны, проблема решается и с помощью усовершенствования конструкций, пониманием процессов возникновения вибраций, распространения структурных шумов и звукоизлучения.
В числе потребителей наших новых материалов такие промышленные гиганты, как МТЗ, «Белоруснефть». Например, комплектуем нефтедобывающие установки итальянской фирмы материалами для тормозных устройств. Получили на это одобрение производителя. Суть в том, чтобы снизить акустическую нагрузку на оператора, который на этой установке работает. Особую гордость вызывают наши поставки на БМЗ — один из европейских лидеров в производстве продукции, в частности машин, производящих металлокорд, использует наши разработки. В каждом из таких агрегатов — десятки узлов трения. Это более полусотни наименований нашей продукции, улучшающей акустические характеристики оборудования.
Здесь прибавить, там убавить?
— Можно сказать, что сокращение уровня шумов, которого вы достигли, — это потолок?
— Конечно же, нет. Жизнь постоянно подбрасывает нам новые задачи. Например, сейчас мы решаем проблему для БелЖД, которая нуждается в доработке горочных вагонных замедлителей. Это тормозные шины длиной в три метра, которые с двух сторон зажимают колесо при торможении. Но при этом они ужасно шумят, особенно по ночам. Можете представить себе 130 децибел при норме в 80? Неудивительно, что поступает множество жалоб от людей, живущих близ железной дороги. Такая проблема существует в Гомеле, вблизи которого, как сложилось исторически, есть сортировочная станция. Так что нам есть над чем работать.
— А вот электромобилям сегодня, наоборот, планируют добавить шумов. И некоторые производители это делают сознательно…
— Это ошибочное мнение, что электромобиль полностью бесшумен. Он тоже имеет узлы трения, а значит, и акустику. Вы помните только о работе двигателя. Но ведь есть тормозная система, шины. Да, здесь существенно снижены шумы гидравлической системы, двигателя, но и электромобиль шумит. Там тоже есть потенциал для работы.
— Владимир Петрович, хорошо, когда автомобиль не шумит не только снаружи, но и изнутри. Работаете над этим?
— На это была направлена работа в рамках программы Союзного государства. Речь шла о звукопоглощающих материалах на основе природных компонентов. Делалось это для наших гигантов машиностроения. Мы создали материалы с улучшенными характеристиками на основе белорусского льна. Кстати, если сравнивать с ценой непереработанного сырья, наш материал стоит почти в восемь раз дороже. То есть мы теряем значительные средства, добавленную стоимость, экспортируя сырье.
Возможно, наши материалы несколько дороже аналогов, которые есть на рынке и производятся в Беларуси, но интерес к ним и со стороны европейских, и со стороны российских потребителей уже есть. Например, к нам обращались ростовские комбайностроители. Материал это легкий, нетоксичный, не выделяющий вредных веществ, не образующий острых углов при аварии. Им оборудуют кабины и салоны машин.
arteaga@sb.by
