Visoka pouzdanost brodskog dojavnog zvukovoda uvjetuje njegovu obaveznu primjenu poglavito na brodovima posebne namjene. U radu je provedena analiza akustičkih svojstava standardnog dojavnog zvukovoda. Teoretska razmatranja simulirana su računalom

Bojan Ivančević

Siniša Fajt

HRČAK - Portal of Croatian Scientific and Professional Journals

BRODSKI DOJAVNI ZVUKOVOD   Siniša Fajt, suradnik Akademije tehničkih znanosti Hrvatske, Fakultet elektrotehnike i računarstva Sveučilišta u Zagrebu, sinisa.fajt@fer.hr Bojan Ivančević, Fakultet elektrotehnike i računarstva Sveučilišta u Zagrebu,  bojan.ivancevic@fer.hr   Sažetak: Visoka pouzdanost brodskog dojavnog zvukovoda uvjetuje njegovu obaveznu primjenu poglavito na brodovima posebne namjene. U radu je provedena analiza akustičkih svojstava standardnog dojavnog zvukovoda. Teoretska razmatranja simulirana su računalom.   1. Uvod Usprkos postojanju suvremenih sredstava veze kao što su radio veza i telefonska veza, na brodovima posebne namjene (posebito na vojnim brodovima) zadržava se komunikacija dojavnim zvukovodom. Zadržavanje kao opcije, dojavnog zvukovoda posljedica je njegove neovisnosti o napajanju energijom, neosjetljivosti na elektromagnetska zračenja (uslijed ometanja i atomskog udara), jednostavnosti i brzine pri rukovanju. Objašnjenje pouzdanosti dojavnog zvukovoda slijedi iz analize karakteristika izmjerenih u laboratorijskim uvjetima i simuliranih računalom. Mjerenja su provedena na modelima koji su imali duljine primjerene za mjerenje u gluhoj komori Elektrotehničkog fakulteta u Zagrebu i korištena su u praksi pri projektiranju zvukovoda. Izmjerene karakteristike uspoređivane su sa simuliranim karakteristikama na računalu korištenjem PSPICE programske podrške. Nakon usporedbe stvarnih i simuliranih karakteristika izvršena je simulacija zvukovoda većih duljina da bi se utvrdilo kako utječe promjena duljine zvukovoda na njegove karakteristike.   2. Opis inovacije - usporedba mjerenih i simuliranih karakteristika brodskog dojavnog zvukovoda Uzorci na kojima su provedena mjerenja odabrani su tako da približno odgovaraju stvarnim karakteristikama brodskog dojavnog zvukovoda. Izgled sa stvarnim mjerama brodskog dojavnog zvukovoda prikazane su na slici 1. Kod mjerenja u laboratorijskim uvjetima bilo je ograničenje duljine cijevi. Prilikom mjerenja provedeno je akustičko odvajanje prijemne i odašiljačke strane tako da je omogućeno registriranje zvuka koji se širio samo kroz zvukovod. Kod odabira uzoraka vodilo se računa o promjeru cijevi i vrsti materijala koji su od praktične vrijednosti za primjenu u stvarnim uvjetima. Izmjerene amplitudne i fazne frekvencijske karakteristike prikazane su na slici 2. i 3. U tablici 1. dane su vrijednosti 10 prvih frekvencija rezonantnih uzvišenja očitanih na izmjerenoj amplitudnoj frekvencijskoj karakteristici.    Sl. 1 Izgled brodskog dojavnog zvukovoda    Sl. 2 Izmjerena amplitudna i fazna frekvencijska karakteristika l = 1.33 m 2r = 0.029 m Sl. 3  Izmjerena amplitudna i fazna frekvencijska karakteristika l = 0.81 m 2r = 0.041 m   Tab. 1: Očitane vrijednosti frekvencija rezonantnih uzvišenja iz izmjerenih frekvencijskih karakteristika  l [m] 2r [m] f1 [Hz] f2 [Hz] f3 [Hz] f4 [Hz] f5 [Hz] f6 [Hz] f7 [Hz] f8 [Hz] f9 [Hz] f10 [Hz] 1.33 0.029 127.711 251.440 378.885 503.946 635.381 759.376 891.533 1010.030 1144.270 1273.450 0.81 0.041 203.015 406.890 613.125 815.504 1010.030 1207.140 1417.220 1634.460 1818.980 2024.340  U tablici 2. prikazan je proračun parametara zvukovoda za duljine uzoraka i veće duljine da bi se vidjelo ponašanje zvukovoda u ovisnosti o povećanju duljine.  Tab. 2: Proračunati parametri zvukovoda l [m] 1.33 0.816 10 10 20 20 2r [m] 0.029 0.041 0.029 0.041 0.029 0.041 La 2442.457 749.711 18.364.340 9.187.631 36.728.680 18.375.260 Ca 6,18E-03 7,58E-03 4,65E-02 9,29E-02 9.300251-8 1,86E+13 Za 628427.8 314400.8 628427.8 314400.8 628427.8 314400.8 td [s] 3,89E+03 2,38E+02 2,92E+04 2,92E+04 5,84E+04 5,84E+04 f1 128.647 209.681 17.110 17.110 8.555 8.555 f2 257.293 419.363 34.220 34.220 17.110 17.110 f3 385.940 629.044 51.330 51.330 25.665 25.665 f4 514.587 838.726 68.440 68.440 34.220 34.220 f5 643.233 1.048.407 85.550 85.550 42.775 42.775 f6 771.880 1.258.088 102.660 102.660 51.330 51.330 f7 900.526 1.467.770 119.770 119.770 59.885 59.885 f8 1.029.173 1.677.451 136.880 136.880 68.440 68.440 f9 1.157.820 1.887.132 153.990 153.990 76.995 76.995 f10 1.286.466 2.096.814 171.100 171.100 85.550 85.550   Frekvencije rezonantnih izdizanja računane su prema izrazu za proračun rezonantnih frekvencija cijevi otvorene s oba kraja: lcnfn2      (1) Akustički induktivitet definiran je kao: 40/ mkgAlLa        (2) Akustički kapacitet definiran je kao: NmcVCa /520      (3) Specifični akustički otpor definiran je kao: )18(/415 030 CmNscZc         (4) Brzina zvuka u ovisnosti o temperaturi definirana je kao:  )18(/2,3426,04.331 0CsmTc       (5) Valna impedancija cijevi definirana je kao: aaaCLZ        (6) Vrijeme kašnjenja definirano je kao: cltd        (7)  Na slikama 4, 6, 8 (za 2r = 0.029 m i l = 1.33, 10, 20 m) i 5, 7, 9 (za 2r = 0.041m i l = 0.816, 10, 20 m) prikazani su rezultati simuliranja amplitudne i fazne frekvencijske karakteristike brodskog dojavnog zvukovoda metodom raspodijeljenih parametara uz korištenje PSPICE napudbine.      Sl.4 Simulirana amplitudna i fazna frekvencijska karakteristika zvukovoda   Sl.5 Simulirana amplitudna i fazna frekvencijska karakteristika zvukovoda      Sl.6 Simulirana amplitudna i fazna frekvencijska karakteristika zvukovoda   Sl.7 Simulirana amplitudna i fazna frekvencijska karakteristika zvukovoda       Sl.8 Simulirana amplitudna i fazna frekvencijska karakteristika zvukovoda Sl.9 Simulirana amplitudna i fazna frekvencijska karakteristika zvukovoda    3. Zaključak       Usporedbom izmjerenih karakteristika uzoraka brodskog dojavnog zvukovoda, proračunatih i simuliranih karakteristika uz korištenje akustičko-električnih analogija s primjenom metode raspodijeljenih parametara utvrđeno je da do minimalnih i zanemarivih odstupanja dolazi uslijed različite razlučivosti mjerne opreme i njezinog prikaza od razlučivosti proračuna (koraka proračuna) i njegovog prikaza. Ustanovljeno je da se ta razlika može po volji smanjiti povećanjem razlučivosti što bitno povećava vrijeme proračuna. Povećanjem dužine zvukovoda pomiče se donja granična frekvencija prema ničim frekvencijama i dolazi do zgušnjavanja rezonantnih uzvišenja koja su ovisna samo o dužini zvukovoda, a neovisna su o njegovom promjeru. Izdizanjem vrlo niskih frekvencija dolazi do pojave neprirodnog zvuka, ali zbog dobrog prijenosa srednjih frekvencija uzrokovanog zgušnjavanjem rezonantnih uzvišenja postiže se visoka razumljivost govora. Prikazani model se koristi pri projektiranju zvukovoda.   Literatura:  [1] L. L. Beranek, Acoustics, New York, Toronto, London, McGraw-Hill Book Company, 1954, 481 str. [2] H. F. Olson, Elements of Acoustical Engineering, Toronto, London, New York, Princeton, New Jersey, D. Van Nostrand Company, Inc., 1955, 539 str. 

Croatian

Brodski dojavni zvukovod

Hrčak - Portal of scientific journals of Croatia

BRODSKI DOJAVNI ZVUKOVOD   Siniša Fajt, suradnik Akademije tehničkih znanosti Hrvatske, Fakultet elektrotehnike i računarstva Sveučilišta u Zagrebu, sinisa.fajt@fer.hr Bojan Ivančević, Fakultet elektrotehnike i računarstva Sveučilišta u Zagrebu,  bojan.ivancevic@fer.hr   Sažetak: Visoka pouzdanost brodskog dojavnog zvukovoda uvjetuje njegovu obaveznu primjenu poglavito na brodovima posebne namjene. U radu je provedena analiza akustičkih svojstava standardnog dojavnog zvukovoda. Teoretska razmatranja simulirana su računalom.   1. Uvod Usprkos postojanju suvremenih sredstava veze kao što su radio veza i telefonska veza, na brodovima posebne namjene (posebito na vojnim brodovima) zadržava se komunikacija dojavnim zvukovodom. Zadržavanje kao opcije, dojavnog zvukovoda posljedica je njegove neovisnosti o napajanju energijom, neosjetljivosti na elektromagnetska zračenja (uslijed ometanja i atomskog udara), jednostavnosti i brzine pri rukovanju. Objašnjenje pouzdanosti dojavnog zvukovoda slijedi iz analize karakteristika izmjerenih u laboratorijskim uvjetima i simuliranih računalom. Mjerenja su provedena na modelima koji su imali duljine primjerene za mjerenje u gluhoj komori Elektrotehničkog fakulteta u Zagrebu i korištena su u praksi pri projektiranju zvukovoda. Izmjerene karakteristike uspoređivane su sa simuliranim karakteristikama na računalu korištenjem PSPICE programske podrške. Nakon usporedbe stvarnih i simuliranih karakteristika izvršena je simulacija zvukovoda većih duljina da bi se utvrdilo kako utječe promjena duljine zvukovoda na njegove karakteristike.   2. Opis inovacije - usporedba mjerenih i simuliranih karakteristika brodskog dojavnog zvukovoda Uzorci na kojima su provedena mjerenja odabrani su tako da približno odgovaraju stvarnim karakteristikama brodskog dojavnog zvukovoda. Izgled sa stvarnim mjerama brodskog dojavnog zvukovoda prikazane su na slici 1. Kod mjerenja u laboratorijskim uvjetima bilo je ograničenje duljine cijevi. Prilikom mjerenja provedeno je akustičko odvajanje prijemne i odašiljačke strane tako da je omogućeno registriranje zvuka koji se širio samo kroz zvukovod. Kod odabira uzoraka vodilo se računa o promjeru cijevi i vrsti materijala koji su od praktične vrijednosti za primjenu u stvarnim uvjetima. Izmjerene amplitudne i fazne frekvencijske karakteristike prikazane su na slici 2. i 3. U tablici 1. dane su vrijednosti 10 prvih frekvencija rezonantnih uzvišenja očitanih na izmjerenoj amplitudnoj frekvencijskoj karakteristici.    Sl. 1 Izgled brodskog dojavnog zvukovoda    Sl. 2 Izmjerena amplitudna i fazna frekvencijska karakteristika l = 1.33 m 2r = 0.029 m Sl. 3  Izmjerena amplitudna i fazna frekvencijska karakteristika l = 0.81 m 2r = 0.041 m   Tab. 1: Očitane vrijednosti frekvencija rezonantnih uzvišenja iz izmjerenih frekvencijskih karakteristika  l [m] 2r [m] f1 [Hz] f2 [Hz] f3 [Hz] f4 [Hz] f5 [Hz] f6 [Hz] f7 [Hz] f8 [Hz] f9 [Hz] f10 [Hz] 1.33 0.029 127.711 251.440 378.885 503.946 635.381 759.376 891.533 1010.030 1144.270 1273.450 0.81 0.041 203.015 406.890 613.125 815.504 1010.030 1207.140 1417.220 1634.460 1818.980 2024.340  U tablici 2. prikazan je proračun parametara zvukovoda za duljine uzoraka i veće duljine da bi se vidjelo ponašanje zvukovoda u ovisnosti o povećanju duljine.  Tab. 2: Proračunati parametri zvukovoda l [m] 1.33 0.816 10 10 20 20 2r [m] 0.029 0.041 0.029 0.041 0.029 0.041 La 2442.457 749.711 18.364.340 9.187.631 36.728.680 18.375.260 Ca 6,18E-03 7,58E-03 4,65E-02 9,29E-02 9.300251-8 1,86E+13 Za 628427.8 314400.8 628427.8 314400.8 628427.8 314400.8 td [s] 3,89E+03 2,38E+02 2,92E+04 2,92E+04 5,84E+04 5,84E+04 f1 128.647 209.681 17.110 17.110 8.555 8.555 f2 257.293 419.363 34.220 34.220 17.110 17.110 f3 385.940 629.044 51.330 51.330 25.665 25.665 f4 514.587 838.726 68.440 68.440 34.220 34.220 f5 643.233 1.048.407 85.550 85.550 42.775 42.775 f6 771.880 1.258.088 102.660 102.660 51.330 51.330 f7 900.526 1.467.770 119.770 119.770 59.885 59.885 f8 1.029.173 1.677.451 136.880 136.880 68.440 68.440 f9 1.157.820 1.887.132 153.990 153.990 76.995 76.995 f10 1.286.466 2.096.814 171.100 171.100 85.550 85.550   Frekvencije rezonantnih izdizanja računane su prema izrazu za proračun rezonantnih frekvencija cijevi otvorene s oba kraja: lcnfn2      (1) Akustički induktivitet definiran je kao: 40/mkgAlLa        (2) Akustički kapacitet definiran je kao: NmcVCa /520      (3) Specifični akustički otpor definiran je kao: )18(/415 030 CmNscZc         (4) Brzina zvuka u ovisnosti o temperaturi definirana je kao:  )18(/2,3426,04.331 0CsmTc       (5) Valna impedancija cijevi definirana je kao: aaaCLZ        (6) Vrijeme kašnjenja definirano je kao: cltd        (7)  Na slikama 4, 6, 8 (za 2r = 0.029 m i l = 1.33, 10, 20 m) i 5, 7, 9 (za 2r = 0.041m i l = 0.816, 10, 20 m) prikazani su rezultati simuliranja amplitudne i fazne frekvencijske karakteristike brodskog dojavnog zvukovoda metodom raspodijeljenih parametara uz korištenje PSPICE napudbine.      Sl.4 Simulirana amplitudna i fazna frekvencijska karakteristika zvukovoda   Sl.5 Simulirana amplitudna i fazna frekvencijska karakteristika zvukovoda      Sl.6 Simulirana amplitudna i fazna frekvencijska karakteristika zvukovoda   Sl.7 Simulirana amplitudna i fazna frekvencijska karakteristika zvukovoda       Sl.8 Simulirana amplitudna i fazna frekvencijska karakteristika zvukovoda Sl.9 Simulirana amplitudna i fazna frekvencijska karakteristika zvukovoda    3. Zaključak       Usporedbom izmjerenih karakteristika uzoraka brodskog dojavnog zvukovoda, proračunatih i simuliranih karakteristika uz korištenje akustičko-električnih analogija s primjenom metode raspodijeljenih parametara utvrđeno je da do minimalnih i zanemarivih odstupanja dolazi uslijed različite razlučivosti mjerne opreme i njezinog prikaza od razlučivosti proračuna (koraka proračuna) i njegovog prikaza. Ustanovljeno je da se ta razlika može po volji smanjiti povećanjem razlučivosti što bitno povećava vrijeme proračuna. Povećanjem dužine zvukovoda pomiče se donja granična frekvencija prema ničim frekvencijama i dolazi do zgušnjavanja rezonantnih uzvišenja koja su ovisna samo o dužini zvukovoda, a neovisna su o njegovom promjeru. Izdizanjem vrlo niskih frekvencija dolazi do pojave neprirodnog zvuka, ali zbog dobrog prijenosa srednjih frekvencija uzrokovanog zgušnjavanjem rezonantnih uzvišenja postiže se visoka razumljivost govora. Prikazani model se koristi pri projektiranju zvukovoda.   Literatura:  [1] L. L. Beranek, Acoustics, New York, Toronto, London, McGraw-Hill Book Company, 1954, 481 str. [2] H. F. Olson, Elements of Acoustical Engineering, Toronto, London, New York, Princeton, New Jersey, D. Van Nostrand Company, Inc., 1955, 539 str. 

Brodski dojavni zvukovod

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

HRČAK - Portal of Croatian Scientific and Professional Journals

Hrčak - Portal of scientific journals of Croatia