CZ309435B6

CZ309435B6 - Akustická přepážka

Info

Publication number: CZ309435B6
Application number: CZ2021-108A
Authority: CZ
Inventors: Michael VALÁŠEK; DrSc. Valášek Michael prof. Ing.; Tomáš VAMPOLA; Tomáš prof. Dr. Ing. Vampola
Original assignee: České vysoké učení technické v Praze
Priority date: 2021-03-08
Filing date: 2021-03-08
Publication date: 2023-01-11
Also published as: CZ2021108A3; WO2022188901A1; EP4327321A1

Abstract

Řešení se týká akustické přepážky (1) mezi prostorem (4) se zdrojem (2) hluku a prostorem (5) pro příjem hluku. Přepážka (1) je tvořena tenkou deskou s oběma poloměry (R1, R2) křivosti konečné velikosti a shodného znaménka. Přepážka (1) je opatřena alespoň jedním žebrem (10) uzavřeného nebo otevřeného tvaru. Žebra (10) jsou tvořena tenkými deskami s oběma poloměry křivosti konečné velikosti a shodného znaménka. Tloušťka (td) přepážky (1) je rovna nebo menší než tloušťka (tz) žeber (10).

Description

Vynález se týká akustické přepážky mezi prostorem se zdrojem hluku a prostorem pro příjem hluku.

Dosavadní stav techniky

Dnešní přepážky mezi prostory, kde je zdroj hluku, a prostory, kde jsou lidé s potřebou sníženého hluku, se konstruují převážně volbou různě pohltivého materiálu. Jejich tvar není systematicky volen. V mnoha případech je vnější tvar prostor válcový, což na povrchových přímkách zvyšuje vyzařování akustické energie. Pokud přepážky jsou tvořeny tenkými deskami a jsou vyztuženy žebry, pak z výrobních důvodů mají žebra rovinné přechody, což zvyšuje vyzařování akustické energie.

Cílem tohoto vynálezu je zařízení pro snížení přenosu hluku přes přepážku, jejíž konstrukce je založená na konstrukčních prvcích s menším vyzařováním akustické energie použitelných pro jakýkoliv materiál.

Podstata vynálezu

Podstata akustické přepážky mezi prostorem se zdrojem hluku a prostorem pro příjem hluku podle vynálezu spočívá v tom, že akustická přepážka je tvořena tenkou deskou s oběma poloměry křivosti konečné velikosti a shodného znaménka. Akustická přepážka je opatřena alespoň jedním žebrem uzavřeného nebo otevřeného tvaru. Zebra jsou tvořena tenkými deskami s oběma poloměry křivosti konečné velikosti a shodného znaménka. Zebra mohou být oválná a uspořádána vedle sebe nebo soustředně, nebo jsou uspořádána nad sebou ve vrstvách, mohou být opatřena otvory mezi prostorami sousedních žeber nebo prostorami žeber a přídavných žeber. Tloušťka akustické přepážky je rovna nebo menší než tloušťka žeber. Uvnitř žeber a/nebo přídavných žeber je zvukově izolační materiál.

Objasnění výkresů

Podstata akustické přepážky mezi prostorem se zdrojem hluku a prostorem pro příjem hluku je schematicky zobrazena na přiložených obrázcích, kde znázorňuje:

obr. 1 obecné uspořádání přepážky hluku mezi dvěma prostory;

obr. 2 konkrétní přepážka, resp. její část;

obr. 3 až 12 alternativní podoby přepážky opatřené žebry;

obr. 13a, b až 18a,b řez a půdorys dalších alternativních podob přepážky opatřené žebry;

obr. 19 alternativní podoba přepážka s průchody mezi prostorami jednotlivých žeber;

obr. 20a, b podélný a příčný řez další alternativní podoby přepážky se žebry;

- 1 CZ 309435 B6

Příklady uskutečnění vynálezu

Na obr. 1 je znázorněno obecné typické uspořádání přenosu hluku (akustické energie) mezi dvěma prostory. Hlukem jsou rovněž vibrace a rázy (NVH = noise, vibration, harshness) a zvuk. Prostor 4 se zdrojem 2 hluku je oddělen akustickou přepážkou 1 od prostoru 5 s příjemcem 3 hluku. Cílem akustické přepážky 1 je snížit přenos hluku z prostoru 4 do prostoru 5. Příkladem zdroje 2 hluku je, např. spalovací motor v automobilu nebo letadlu a příjemcem 3 hluku je řidič nebo cestující. Akustickou přepážkou 1 je palubní deska automobilu nebo trup letadla. Zdrojem 2 hluku může být také válec spalovacího motoru a příjemcem 3 hluku je motorový prostor automobilu a akustickou přepážkou 1 je kryt hlavy motoru.

Řešení akustické přepážky podle tohoto vynálezu je založeno na poznatcích, že rovinné plochy (mají nekonečné poloměry křivosti) vyzařují akustickou energii více než zakřivené plochy (poloměr křivosti konečný) a plochy obsahující přímky (jeden poloměr nekonečný nebo poloměry křivosti rozdílného znaménka) vyzařují akustickou energii více než plochy neobsahující přímky (poloměry křivosti shodného znaménka). Tedy nevhodné jsou válcové, kuželové a přímkové plochy. Tenkostěnné konstrukce vyzařují akustickou energii méně než tlustostěnné, protože jsou lehčí a obsahují hmotné body (dané myšleným výřezem z konstrukce) s menší hmotností. Tenkostěnná konstrukce může mít problémy se strukturní stabilitou a deformací pod zatížením, proto je vybavována žebry na zpevnění.

Na obr. 2 je znázorněno řešení akustické přepážky spočívající v tom, že akustickou přepážku 1 tvoří tenká deska s tloušťkou td, jejíž hraniční plocha má obě hlavní křivosti s poloměry RI a R2. Křivost o poloměru R1 a křivost o poloměru R2 jsou konečné velikosti shodného znaménka. Přenos hluku je snížen, když je akustická přepážka 1 co nejtenčí, tedy co nejmenší tloušťka td a akustická přepážka 1 není rovinná, tedy má obě křivosti konečné velikosti, a neobsahuje přímky, tedy obě křivosti shodného znaménka. Akustická přepážka 1 je tenká, když její tloušťka td je nejvýše 0,1 rozměru desky (délka nebo šířka) nebo 0,1 poloměru R1 nebo R2. Akustická přepážka 1 představuje tenkou „bombírovanou“ desku. Deska je materiální objekt mezi dvěma (přesně nebo přibližně) ekvidistantními plochami a křivost desky je křivost hraniční plochy desky.

Na obr. 3 je znázorněno, že tenká deska podle obr. 1, aby pevnostně a strukturní stabilitou vydržela tenkost, musí být vybavena žebrem (žebry) 10 o tloušťce tz.

Na obr. 4 je znázorněn příklad, kdy akustická přepážka 1 je vybavena dvěma žebry 10.

Na obr. 5 a dalších obr. 6 až 12 jsou schematicky znázorněna různá uspořádání různého počtu žeber 10. Na obr. 5 dvě pravoúhlá žebra 10. na obr. 6 více pravoúhlých žeber 10. na obr. 7 šikmá žebra 10, na obr. 8 mnohoúhleníková žebra 10, v daném případě hexagonální, na obr. 9 oválná (eliptická) žebra JO a na obr. 10 křivočará žebra 10 jako uzavřená křivka, na obr. 11 křivočará žebra 10 z více neuzavřených křivek. Na obr. 12 jsou žebra 10 oválná (eliptická), vzájemně vnořená. Protože žebra 10 jsou akusticky také buzena, tak mohou vyzařovat hluk. Proto je vhodné, aby i žebra 10 byla tenká a měla obě hlavní křivosti konečné velikosti shodného znaménka.

Ideální řešení žeber JO je na obr. 9 a obr. 12, protože žebra 10 v průmětu mají křivost shodného znaménka. Na obr. 13 a 14 je znázorněna druhá křivost žeber 10 shodného znaménka. V průmětu vpravo na obrázku 13 a 14 mají žebra 10 křivost jednoho znaménka a kolmo na desku akustické přepážky 1 v průmětu vlevo na obrázku mají křivost shodného znaménka jako v průmětu vpravo.

Na obr. 15 je znázorněno řešení akustické přepážky 1 s žebrem 10. které je uzavřené a má křivosti konečné velikosti a shodného znaménka. Jestliže je žebro 10 uzavřeno, je strukturně stabilnější a může být tenčí. Tenčí žebro JO vyzařuje méně akustické energie.

-2CZ 309435 B6

Na obr. 16 je znázorněno řešení akustické přepážky 1 s žebry 10. které je uzavřené a má křivosti konečné velikosti a shodného znaménka. Zebra 10 pokrývají celou nebo velkou část akustické přepážky 1. Je to obdoba řešení z obr. 8, ale žebra 10 jsou uzavřená a mají křivosti konečné velikosti a shodného znaménka.

Na obr. 17 je znázorněno řešení akustické přepážky 1 s žebry 10, která jsou překryta přídavnými žebry 12. Přídavná žebra 12 jsou spojena s žebrem/y 10 nebo jiným/i přídavným žebrem/y 12.

V daném případě jsou žebra 10 odděleně připojena na akustickou přepážku 1 a na akustickou přepážku 1 nejsou připojena přídavná žebra 12. Výhoda je, že žebra 10 nebo přídavná žebra 12 mohou být jednak tenkostěnná, a tak vyzařovat méně akustické energie, a jednak tvořit další přepážky pro zamezení dalšího šíření hluku.

Na obr. 18 je znázorněna obdoba řešení akustické přepážky z obr. 17. Přídavná žebra 12 zde spojují akustickou přepážku 1 s žebrem 10. Teprve následující vrstva přídavných žeber 12 ie spojena jen s předchozími přídavnými žebry 12. Dále uvnitř uzavřeného přídavného žebra 12 je výplň z akusticky izolačního materiálu 6, kterým může být např. pěna, vata, sypký materiál, granule, částice. Tato výplň se může vyskytovat uvnitř dalších nebo všech nebo jen některých žeber 10 a/nebo 12. Tato výplň se může vyplňovat celý prostor žebra nebo jen část.

Na obr. 19 je znázorněno obdoba řešení z obr. 18 spočívající v tom, že žebro 10 a/nebo přídavná žebra 12 obsahují různý počet otvorů 13. Otvory 13 jsou vedle sebe nebo jsou oddělena upevněními dalších žeber 10 nebo 12. Výhodou je, že otvory 13 propustí zvuk, ale ten se utlumí interakcí s vnitřním prostorem uvnitř dalšího přídavného žebra 12. Uvnitř žeber 10 nebo 12 mohou být i další neuzavřená žebra, například podle obr. 13 a 14.

Na obr. 20 je znázorněno řešení akustické přepážky 1, která je uzavřená, například trup letadla, kabina posádky nebo naopak motorový prostor. Je znázorněn pohled na podélný a příčný řez. Akustická přepážka 1 je tenká a má křivosti konečné velikosti a shodného znaménka. Uzavřená akustická přepážka 1 na obr. 20 má tvar významně odlišný od válce. Vyztužena může být žebry 10 a přídavnými žebry 12. Tato žebra mohou pokrývat celou akustickou přepážku L

Zebra 10 a 12 představují v určitých provedeních obrazce „hmyzí (včelí) plástve“.

Výhodou popisovaného vynálezu je možnost snížit přenos hluku mezi dvěma prostory přepážkou. Podstata je vytvořit tenkostěnnou akustickou přepážku ve tvaru tenké desky s křivostmi konečné velikosti a shodného znaménka. Deska je co nejtenčí a její pevnost a strukturní stabilita je řešena žebry. Zebra jsou tenká a mají také křivosti konečné velikosti a shodného znaménka. Plocha každého žebra 10. 12 je významně menší než plocha akustické přepážky 1.

Čím větší křivost a menší tloušťka a menší plocha, tím méně vyzařované akustické energie přepážkou nebo žebrem projde.

Uvnitř uzavřených žeber 10 nebo 12 se může vyskytovat výplň z akusticky izolačního materiálu 6, kterým může být např. pěna, vata, sypký materiál, granule, částice. Sypký materiál, který ještě navíc nevyplňuje úplně prostor žebra, se působením akustické energie začne pohybovat a vzájemným třením částeček o sebe akustickou energii utlumí. Příkladem je i písek.

Všechny popsané varianty se mohou v různém počtu vzájemně kombinovat. Zařízení lze vytvořit z libovolného materiálu. Vhodnou technologií výroby je 3D tisk, který umožňuje vytvářet žebra s konečnými křivostmi a uzavřená žebra.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Akustická přepážka mezi prostorem (4) se zdrojem (2) hluku a prostorem (5) pro příjem hluku, vyznačená tím, že přepážka (1) je tvořena tenkou deskou s oběma poloměry (RI, R2) křivosti konečné velikosti a shodného znaménka.
2. Akustická přepážka podle nároku 1, vyznačená tím, že přepážka (1) je opatřena alespoň jedním žebrem (10) uzavřeného nebo otevřeného tvaru.
3. Akustická přepážka podle nároku 2, vyznačená tím, že žebra (10) a/nebo přídavná žebra (12) jsou tvořena tenkými deskami s oběma poloměry křivosti konečné velikosti a shodného znaménka.
4. Akustická přepážka podle nároku 2 a 3, vyzn ačen á tím, že žebra (10) j sou oválná a uspořádána vedle sebe nebo soustředně.
5. Akustická přepážka podle nároku 2 a 3, vyznačená tím, že žebra (10) a/nebo přídavná žebra (12) jsou uspořádána nad sebou ve vrstvách.
6. Akustická přepážka podle nároku 5, vyznačená tím, že žebra (10) a/nebo přídavná žebra (12) jsou opatřena otvory (13) propojující prostory uzavřené žebry (10) a/nebo přídavnými žebry (12).
7. Akustická přepážka podle nároku 2 a 3, vyznačená tím, že tloušťka (td) přepážky (1) je rovna nebo menší než tloušťka (tz) žeber (10).
8. Akustická přepážka podle nároku 2 a 3, vyznačená tím, že uvnitř žeber (10) a/nebo přídavných žeber (12) je zvukově izolační materiál (6).