ему жизнь. Главное,  нужно
было  лишь выдержать ее вес, да еще незаметное на глаз перемещение  в момент
удара.
     Это  небольшое динамическое перемещение достойно того, чтобы  сказать о
нем  чуть больше.  Ведь  если бы не  было его,  а объект -- в данном  случае
костяк груди человека -- был весьма жестким, то не проявились бы инерционные
свойства массы наковальни, и практически вся сила удара  передалась бы этому
лежащему объекту.
     Ни один  атлет, пожалуй, не перенес бы прямого  удара тяжелым молотом в
грудь.
     Массивная   наковальня,  поставленная   на  грудь   циркового  артиста,
позволяет ему выдержать любой удар молота.
     Разложение любого  ударного  импульса  в  интеграл  Фурье указывает  на
наличие   весьма   большого   количества    частотных   составляющих   силы,
расположенных сколь угодно близко друг к другу. Применив же к колебательному
движению второй закон Ньютона, нетрудно  убедиться,  что сопротивление массы
перемещению  пропорционально  квадрату   частоты  колебаний.  Следовательно,
виброзадерживающий  эффект массы будет  особенно проявляться по отношению  к
высокочастотным возмущающим  силам. На низких  же  частотах  ее эффект может
быть недостаточным.
     Ну к чему, кажется,  "тянуть резину"?  Каждому  ребенку ясно,  что если
подложить  эту самую  резину или пружинку -- все будет  в  порядке, вибрация
исчезнет  на всех частотах. Но... механизм действия любого упругого элемента
не  столь уж  прост, как может казаться. Начать с того, что пружина передает
следующему  за  ней объекту или  конструкции всю  колебательную  силу, хотя,
правда, амплитуда  колебаний этой конструкции будет зависеть от  соотношения
ее сопротивления и жесткости пружины.
     Сочетание массы и упругости -- это уже лучше, чем одна  пружина.  Но  и
тут,  как  говорил роллановский Кола  Брюньон  (правда,  совсем  по  другому
поводу),  взяв  зверя,  получаешь  и  рога.  При  низких частотах  возникает
резонанс, и колебания даже усиливаются по сравнению с тем, какими они  были,
когда пружина отсутствовала, Классическая теория




     А   теперь   источником   возмущающей   силы   является   механизм    с
неуравновешенным  ротором. Масса, поставленная под механизм на  сравнительно
жесткое  основание,  как это  ни странно, почти не  уменьшает  передачу  ему
колебательной силы.
     Установленные между массой и основанием  амортизационные пружины  ведут
себя подобно податливой груди атлета под наковальней. Проявляющиеся при этом
инерционные  силы массы содействуют ослаблению  передачи колебательной  силы
основанию.
     виброизоляции, развитая С.  П.  Тимошенко,  Д. Ден-Гартогом и  другими,
показывает, что виброизолирующий эффект  системы проявляется  лишь начиная с
частоты, примерно в полтора раза превышающей резонансную.
     Масса,  пружина,  виброизоляция...  Какая  же это  акустика,  возможно,
усомнится  иной читатель; это  просто теория колебаний,  часть теоретической
механики? Прежде всего, не будем создавать какой-то искусственный водораздел
между  механикой и акустикой.  Ньютон  гордился,  что он перевел акустику из
области  музыки,  где она давно преуспевала, в лоно  механики. Колебательные
явления  в  твердых телах отличаются от  колебаний в газах и  жидкостях лишь
многообразием типов  упругих волн, не более.  И в английском,  и  в немецком
языке для  колебаний  в  твердых  телах  существует  термин,  который  можно
перевести как "структурный, телесный звук" и  который  прямо  указывает, что
динамика и акустика твердых тел различаются, по существу, лишь названиями. И
недаром дальнейший
     прогресс в области изоляции




     При  жестком основании (фундаменте) отдельно взятые  масса и  упругость
передают основанию всю  колебательную  силу  вне зависимости от ее  частоты.

     Установка  массы  на  упругий элемент  позволяет  существенно  ослабить
передачу колебательной  силы  фундаменту (кроме узкой  области  резонанса на
низких частотах, где колебания могут усилиться).
     колебаний  в  твердых телах  осуществили  акустики,  в  первую  очередь
советские, немецкие и американские.
     Виброизолированной  системе  --  например,  установленному  на  упругие
опоры-амортизаторы  виброактивному  механизму  -- свойственно  шесть  частот
свободных колебаний, сообразно числу степеней свободы.  При  совпадении их с
частотами  возмущающих сил  или  моментов возможны  интенсивные  резонансные
колебания. В нашей стране в области расчета  резонансных  частот и  амплитуд
колебаний самых различных  систем  виброизолирующей  амортизации  механизмов
(колебаний, которые  в  различных  степенях  свободы  еще  и связаны друг  с
другом) много сделали Н. Г. Беляковский, О. К. Найденко, В. И. Попков.
     Шесть резонансных  частот...  Частокол их  может занимать  на частотной
шкале опасный  промежуток в  несколько  десятков герц. Исследуя  возможность
предельного  сужения  этого  промежутка,  автор  пришел  к выводу,  что  при
наклонах  амортизаторов под некоторыми углами  можно не только ликвидировать
связь  колебаний в различных степенях  свободы (это было уже ранее  показано
авиастроителями), но, что самое главное, свести резонансные частоты в весьма
узкий диапазон  и значительно  уменьшить  тем самым опасность  как колебаний
механизма,   так   и   усиленной   вибропередачи   фундаменту.  Одновременно
уменьшаются отклонения механизмов на  упругих опорах при наклоне фундамента,
что особенно ценно  для  судовой амортизации.  Когда статья на эту тему была
принесена в  редакцию  журнала  "Судостроение",  академик  Ю.  А. Шиманский,
бывший тогда редактором журнала, спросил:
     -- А чем, кроме формул, вы можете это доказать?
     Пришлось делать  модель  механизма на наклонных амортизаторах. Академик
довольно   долго   дергал   за  тросики,  привязанные  в   различных  частях
"механизма", и,  убедившись в  правильности  утверждений, подписал статью  в
печать. Наклонная амортизация стала применяться на судах.
     Конечно,   разработка   методов   расчета   колебаний  амортизированных
механизмов на  низких частотах--  это лишь один,  в  общем, достаточно узкий
аспект   проблемы   виброизоляции.  Магистральное   направление--   изучение
вибропередачи на средних и высоких  звуковых частотах, где процесс принимает
волновой характер. Были исследованы особенности прохождения колебаний  через
сложные структуры, содержащие до семи и более элементов (механизм, несколько
каскадов виброизоляторов, промежуточные рамы и блоки, фундамент, конструкция
за  ним).  Удалось  показать,  что   на  некоторых   частотах,  при  наличии
интерференционных явлений в механизме или его частях, вибрация фундамента от
действия силы, приложенной на  границе  упругой прокладки и механизма, может
быть меньше, чем от силы, действующей в удаленной от прокладки верхней части
механизма (хотя,  на первый  взгляд, можно  ожидать обратного). Впервые было
установлено, что ослабление вибрации на фундаменте механизма после установки
его  на  виброизоляторы  (а это ослабление  служит и мерой  снижения шума  в
соседнем помещении), как правило, меньше, чем передаточная функция (перепад)
колебательных  уровней  на  амортизаторах,  наиболее  просто  измеряемых  на
готовой установке амортизации.
     В. И. Попков впервые рассчитал и измерил в  широком  диапазоне звуковых
частот колебательную энергию, передаваемую через виброизолирующие крепления.
     Выдающийся  немецкий акустик  Л.  Кремер, о  котором  мы уже  говорили,
показал разницу  в виброизоляции  упругими прокладками продольных и изгибных
волн.  В США  интересные работы  по  виброизоляции  были  выполнены  Кридом,
Сноудоном и другими.
     Автор  перечитал написанное, и ему вдруг подумалось: а  не покажутся ли
некоторым  читателям,  особенно  молодым,  слишком уж  "будничными"  вопросы
вибрации? Ведь нет здесь лучей  лазеров, прожигающих на расстоянии  стальные
листы, миллионноградусных плазменных шнуров, бьющихся в чудовищных магнитных
полях. Читатель  должен поверить,  однако, что радость от обнаружения нового
явления или закономерности, игра ума при этом одинаковы, независимо от того,
участвуют ли здесь тысячи киловатт мощности,  миллионы  эрстед, атмосфер или
только колебательные движения  с  амплитудами в доли микрона, сопровождается
ли это явление броскими внешними аксессуарами или нет.
     Вернемся,  однако,   к  предмету  нашего  повествования.  При  создании
массовых амортизаторов для машин встал вопрос о  виброизолирующем материале.
Еще  в  40-е годы  в  разных  странах в качестве  амортизационных материалов
рекомендовались  пробка,  фетр  и  резина.  Исследование  их  на  специально
созданных установках склонило чашу весов в пользу последней.
     Тут следует учесть одно интересное свойство резины. Дело в том, что она
практически... несжимаема,  во всяком случае значительно менее сжимаема, чем
сталь. Что это -- мистификация  или, быть может, невежественная оговорка? Ни
то, ни другое. Часто отождествляют два понятия: модуль сжатия и сжимаемость.
Модуль  сжатия   (модуль  Юнга)  у  резиновых  стержней,  действительно,  на
несколько порядков меньше, чем у стали. А вот сжимаемость, характеризующаяся
уменьшением объема при сжатии, у  резины (разумеется,  мы говорим о сплошной
резине, без внутренних пор) ничтожна, то есть ее деформация происходит не за
счет изменения объема, а лишь  за  счет изменения формы. Боковые поверхности
резинового   виброизолирующего   элемента   при   колебаниях,  как  говорят,
"выпучиваются".  Если  же эти  поверхности  закрыты металлической арматурой,
возможность   боковых   смещений   исключается,   и   жесткость    прокладки
увеличивается в десять и более раз (см. график на с. 239 книги И. И. Клюкина
"Борьба с шумом и звуковой  вибрацией  на судах". Изд. 1-е.  Л., Судпромгиз,
1961). Резина буквально превращается в дерево, виброизоляция ее падает.
     Это обстоятельство, а также необходимость обеспечить надежное крепление
механизмов в любом положении, под произвольным углом к горизонту были учтены
при разработке  резинометаллических амортизаторов  для  судов.  Амортизаторы
сварные -- так  в резинотехническом  производстве именуют изделия, в которых
резиновый  массив присоединен к металлической крепежной  арматуре в процессе
вулканизации, происходящей при достаточно высокой температуре.
     Осваивал   производство  амортизаторов   ленинградский  завод  "Красный
треугольник". Вспоминается момент, когда после долгих  исканий "производство
пошло"; из пресс-форм  одно за другим начали появляться аккуратные гладкие и
прочные изделия с  заданными  акустическими характеристиками. Было это ровно
тридцать лет назад. С тех пор освоены многие значительно более  сложные типы
амортизаторов   --   пружинно-резиновые,  пневматические  и  другие.  Многие
конструкции   не  выдержали   "испытания   практикой",  но   первые  образцы
амортизаторов  и  сейчас являются одним из самых ходовых изделий этого вида.
Их выпущено уже более миллиона, они используются не только на судах, но и на
других видах  транспорта, в промышленности, жилищном  строительстве.  Группа
амортизаторов  различных  размеров, поставленных рядом, напоминает семейство
слоников, которые когда-то можно было видеть  на  мещанских  комодах.  Самые
маленькие  амортизаторы  служат  для  защиты  легких  хрупких  приборов   от
сотрясений,  самые   большие   --   для   звукоизоляции   довольно   тяжелых
виброактивных механизмов.
     Уместно вспомнить  теперь  о  явлениях отражения колебаний на  границах
сред  или  конструкций. Главное  условие  для  такого  отражения  --  скачок
механического или акустического сопротивления,  независимо от того, в  какую
сторону  --  уменьшения   или   увеличения.  Виброизолирующие   прокладки  и
амортизаторы   являют  собой   пример  отражающей  конструкции,  действующей
вследствие   резкого   уменьшения   сопротивления   в  месте   перехода   от
металлического вибропровода к резине или иному весьма податливому материалу.
Можно  применить и другое  виброзадерживающее  средство, использующее эффект
отражения  колебаний  из-за  местного  увеличения   сопротивления.  Это   --
локальные  массы,  те  же  массы,  с которых  мы начали рассказ  о  борьбе с
вибрацией и ударами.
     Весьма часто  шум в судовых помещениях обусловлен звуковой вибрацией их
ограждений,  приходящей  из машинного отделения. Судовые акустики на танкере
"София" сделали  такой опыт. По периметру  пола одной  из кают  были уложены
массивные  металлические  брусья.  Симметричная каюта по другому борту  была
оставлена без изменений. Громкость шума  в  первой каюте оказалась в полтора
раза   меньше,   чем   во   второй.  Однако   при   использовании   подобных
виброзадерживающих  масс  не  удается  добиться  такого  абсолютного  скачка
сопротивления,  а  следовательно, и  акустического  эффекта, как  с  помощью
амортизаторов. Действие местных виброзадерживающих масс и  различные аспекты
их применения были  подвергнуты обстоятельному анализу Л.  Кремером  и А. С.
Никифоровым.
     В некоторых случаях скачок  сопротивления можно получить, введя линии и
цепочки  местных  упругоинерционных  систем  --  антивибраторов.   Максимумы
виброизолирующего эффекта этих резонансных систем, как ни странно, оказались
не  на  частоте  резонанса,  а  по  обе  стороны  от  нее. В  данном  случае
резонансная   система   вела  себя  как  более   или   менее  широкополосное
виброзадерживающее средство. Результаты теории и  эксперимента сходились,  а
вот физический смысл явления оставался неясным.
     ...Конференции  круглого стола бывают  не только у дипломатов,  но и на
собраниях  ученых. В 1971  году на такой конференции, входившей  в программу
VII Международного конгресса по акустике в Будапеште, автор этой книги делал
доклад о  виброизолирующем  (и вибропоглощающем)  эффекте антивибраторов  на
пластинах.  В  перерыве  к  членам  советской  делегации,   подошел  высокий
полнеющий  брюнет  и  лаконично   представился:  Манфред  Хекль;  имя  этого
человека, выполнившего много интереснейших работ, известно каждому акустику.
Насколько позволяли языковые барьеры, завязалась содержательная дискуссия.
     Встречи   с   иностранными   коллегами   --   это   всегда   сильнейший
психологический  штурм.  Мозг  предельно напряжен,  нельзя ударить  лицом  в
грязь.  И  в  этот  момент  внезапно  пришло  понимание, почему  резонансные
виброизолирующие системы на пластинах являются широкополосными...
     "Целина"  в  области  виброизоляции  постепенно  исчезает. Значительные
эффекты в  борьбе  с  вибрацией  получать все труднее,  нужны  новые,  более
сложные системы и приемы. Советские ученые М. Д. Генкин, Ц. П. Коузов, В. С.
Иванов,  В.  Т.  Ляпунов,  А.  В.  Римский-Корсаков,  С.  А.  Рыбак,  Б.  Д.
Тартаковский и их сотрудники в последние годы анализируют виброзадерживающие
и  фильтрационные  свойства   пространственных   систем   из   расположенных
определенным  образом  элементов  массы  и  упругости.  В борьбе с вибрацией
строительные акустики и строительные механики целенаправленно используют все
"три кита", на которых покоятся эти науки: массу, упругость и трение.
     И трение...

КОЛЕБАНИЯ ВСТРЕЧАЮТСЯ
     С ТРЕНИЕМ
     Теплота есть завершение звука.
     Г. Гегель. Философия природы
     Разогреваются (при игре)не только музыканты, но и инструменты.
     Там же
     Итак, "три кита" в области
     борьбы с шумами были известны в строительной акустике достаточно давно.
Составим табличку (или, как сейчас  модно писать по всякому поводу, матрицу)
этих средств:
     Звукоизоляция
     Звукопоглощение
     Виброизоляция (амортизация)

     Очевидно, ощущалась пустота одной клетки  этой таблички, чувствовалось,
что  раз  есть  звукопоглощение, то должно, видимо, быть и  вибропоглощение.
Ведь недаром  в  ряде стран  звуковую вибрацию, то  есть  колебания звуковой
частоты в твердых телах, именуют структурным или телесным звуком.
     --  Позвольте, --  возможно, скажет  кто-нибудь из  читателей,  имеющих
отношение  к строительной механике  или  к  различного рода механизмам,-- но
ослабление  вибрации  механизмов  с  помощью  виброгасителей, предложенных и
исследованных  Тимошенко,  Ден-Гартогом и  другими, тоже  известно  довольно
давно.
     Сколь убедительным может быть удар деревянного молотка в стальной лист!
Когда  на листе  имелось  вибродемпфирующее  покрытие (даже  не  со  стороны
удара),   уровень   неприятного  звука,  излучаемого  листом  в   окружающее
пространство и фиксируемого шумомером, заметно уменьшался.

     Да,  действительно,  виброгасители  для механизмов,  различные демпферы
применялись и  ранее. Но эти гасители  использовались (и  используются)  для
ослабления колебаний  механизмов или их частей лишь на отдельных резонансных
частотах,  не  превышающих  десятков  герц,  причем  масса  таких  гасителей
достигает иногда нескольких сот килограммов.  Речь же шла о создании легкого
и   удобного   средства   поглощения   вибрации   строительных   конструкций
одновременно во всем диапазоне слышимых  частот. Из этих конструкций следует
упомянуть  прежде  всего  корпуса, палубы,  переборки  судов.  Строительство
различного рода  судов  началось после  Великой  Отечественной войны бурными
темпами, и  сразу же  обнаружилось, что во внутренних помещениях судов очень
шумно -- ведь металл хорошо проводит звуковую  вибрацию. Требуемое  средство
было  найдено,   причем  можно  уверенно   говорить   здесь   о   приоритете
отечественной  науки  и  техники.  В  1945  году  автором  этой  книги  было
обнаружено, что нанесение на металлические  листы резин и  пластмасс  сильно
увеличивает затухание колебаний листов в широком диапазоне частот.
     Уже через  несколько лет  демпфирование металлических конструкций стало
обычным  явлением,   но  тогда  оно  еще   не  успело  получить   признания,
доказательством  чего явилась полемика  автора  предложения  с  вышестоящими
организациями при попытке запатентовать его.
     Вначале  пришел  отказ. Мотивировка:  облицовка  корпусных  конструкций
резинами и пластмассами известна из ряда зарубежных патентов. Что ж, беремся
за изучение этих патентов. Оказывается, в одном случае применение полимерных
материалов имело целью защиту от скольжения при хождении по палубе, в другом
-- защиту стенок танков судов, перевозящих кислоты, от их действия и т. д. и
т. п.  Нанесение  же  подобных  материалов с целью  увеличения  механических
потерь в конструкциях не предлагал ранее никто.
     Свидетельство  на изобретение было выдано (No 119084 с приоритетом от 2
августа  1947 г.)*, но до внедрения этого средства на судах было еще далеко.
Требовалась  "наглядная агитация".  В  лаборатории были подвешены  на тонких
нитях  две "стальные пластины, вырезанные из обшивки судового корпуса.  Одна
пластина -- в "натуральном" виде,  другая  облицована вибропоглотителем. Тут
же висел деревянный молоток.
     Заказчику предлагалось  стукнуть последовательно  по  обеим  пластинам.
Удар по  первой  пластине-- в воздухе разливается "малиновый звон", не  хуже
ростовских   и   суздальских  колоколов.  Теперь   ударяем  по   пластине  с
вибропоглотителем (со стороны непокрытого металла).  Что это? Как будто бьют
по  листу  дерева  или  толстого картона.  Введенное  в  конструкцию  трение
"спилило" гребенку резонансов конструкции.
     * Опубликовано в "Бюллетене изобретений", 1959, No 7.
     И шумомер показывает уровень шума  на  10--15  единиц  меньше  (об этих
единицах -- децибелах и фонах -- мы еще поговорим во второй части книги).
     Простой   опыт  убеждал   больше,   чем  расчеты,  тонкие  лабораторные
исследования, прогнозы. Моряки и судостроители стали склоняться к применению
средств вибродемпфирования в судостроении.
     Через несколько лет, в начале 50-х  годов, в иностранной печати  начали
появляться первые  публикации по вибродемпфированию. Насколько помнит