RU155726U1

RU155726U1 - SOUND CONSTRUCTION

Info

Publication number: RU155726U1
Application number: RU2015106644/03U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Георгиевич Меняшкин; Михаил Васильевич Пилягин
Original assignee: Дмитрий Георгиевич Меняшкин; Михаил Васильевич Пилягин
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2015-10-20

Abstract

Звукоизолирующая конструкция, содержащая звукоизолирующий воздухопроницаемый материал, отличающаяся тем, что звукоизолирующий воздухопроницаемый материал размещен в герметичной оболочке и заполнен газом или смесью газов, имеющих скорость звука, отличающуюся от скорости звука в воздухе.A soundproof structure comprising a soundproof breathable material, characterized in that the soundproof breathable material is housed in an airtight shell and is filled with a gas or mixture of gases having a sound speed different from the speed of sound in air.

Description

Полезная модель относится к средствам борьбы с шумом на пути его распространения путем его изоляции и может найти применение в качестве звукоизолирующих панелей в ограждающих конструкциях. Известен звукоизолирующий материал содержащий оболочку из не тканого материала, а внутренний слой выполнен из волокон растительного происхождения (патент РФ на полезную модель №148232. Экологический звукоизолирующий материал). Данный материал имеет недостатки в части его горючести и недостаточной степени звукоизоляции.The utility model relates to means of controlling noise along the path of its propagation by isolating it and can find application as soundproofing panels in building envelopes. Known soundproofing material containing a shell of non-woven material, and the inner layer is made of fibers of plant origin (RF patent for utility model No. 148232. Environmental soundproofing material). This material has drawbacks in terms of its flammability and insufficient degree of sound insulation.

Известна звукоизолирующая конструкция с сотовым заполнителем, включающая наружную и внутреннюю обшивки, между которыми размещен сотовый ячеистый заполнитель, содержащий гофрированные профили, соединенные между собой по пазам (патент РФ №2432259, Звукоизолирующая конструкция). Изобретение позволяет повысить гибкость и надежность конструкции при сохранении прочности. Недостатком данной конструкции является невысокая степень звукоизоляции.A sound insulating structure with a honeycomb core is known, including external and internal cladding, between which a cellular honeycomb core is placed containing corrugated profiles interconnected by grooves (RF patent No. 2432259, Sound insulating structure). The invention improves the flexibility and reliability of the design while maintaining strength. The disadvantage of this design is the low degree of sound insulation.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является патент РФ №2338844, Звукоизолирующая панель корпуса вентилятора. Она включает наружные металлические листы, внутренние поверхности которых жестко связаны с упругими прокладками, расположенными по периферии листов. Между листами размещен звукопоглощающий слой из воздухопроницаемого материала. При прохождении звука через звукоизоляционную панель происходит отражение и ослабление звука от металлических листов и в звукопоглощающем, воздухопроницаемом слое материала. Все это приводит к уменьшению звукового давления за звукоизоляционной панелью. Данная панель для ее изготовления требует многих материалов, металлических листов, прокладок из упругого материала, звукопоглощающий воздухопроницаемый материал, клей для соединения прокладок с листами и винты крепления. Основным недостатком данной панели является недостаточно высокая степень звукоизоляции.The closest in technical solution and the achieved result is RF patent No. 2338844, Soundproof panel of the fan housing. It includes outer metal sheets, the inner surfaces of which are rigidly connected with elastic gaskets located on the periphery of the sheets. A sound-absorbing layer of breathable material is placed between the sheets. As sound passes through the sound insulation panel, sound is reflected and attenuated from the metal sheets and in the sound-absorbing, breathable layer of the material. All this leads to a decrease in sound pressure behind the soundproof panel. This panel for its manufacture requires many materials, metal sheets, gaskets made of elastic material, sound-absorbing breathable material, glue for connecting gaskets to sheets and fastening screws. The main disadvantage of this panel is the insufficiently high degree of sound insulation.

Решаемая техническая задача - повышение степени звукоизоляции в звукоизолирующей конструкции.The technical task to be solved is to increase the degree of sound insulation in a soundproofing structure.

Решаемая техническая задача в звукоизолирующей конструкции, содержащей звукоизолирующий воздухопроницаемый материал, достигается тем, что звукоизолирующий воздухопроницаемый материал размещен в герметичную оболочку и заполнен газом или смесью газов, имеющих скорость звука, отличающуюся от скорости звука в воздухе.The technical problem to be solved in a soundproofing structure containing soundproofing breathable material is achieved by the fact that soundproofing breathable material is placed in a sealed enclosure and is filled with a gas or a mixture of gases having a speed of sound different from the speed of sound in air.

На фиг. 1 представлен общий вид звукоизолирующей конструкции с гелиевым заполнителем.In FIG. 1 shows a general view of a sound insulating helium-filled structure.

На фиг. 2 - общий вид звукоизолирующей конструкции с сотовым заполнителем в среде гексафторида серы.In FIG. 2 is a general view of a sound insulating structure with a honeycomb core in the environment of sulfur hexafluoride.

Звукоизолирующая конструкция содержит герметичную оболочку 1, внутри которой размещен звукоизолирующий воздухопроницаемый материал 2. Воздухопроницаемость материала может быть обеспечена наличием открытых пор и ячеек. Вся внутренняя полость герметичной оболочки 1, все поры и ячейки звукоизолирующего материала 2 заполнены газом 3 или смесью газов имеющих скорость звука, отличающуюся от скорости звука в воздухе. На фиг. 1 в качестве газа использован гелий. Звукоизолирующая конструкция имеет два отверстия, для подачи газа 4 и для отвода воздуха 5. В звукоизолирующей конструкции с сотовым заполнителем 6 использован газ гексафторид серы 7 (фиг. 2). Герметичная оболочка может быть изготовлена из металлической фольги, из полимерных пленок, полиамидных, жестких поливинилхлоридных, полиэтилентерефталатных и других или из металлической фольги ламинированной полимерными пленками. При этом газ, используемый в звукоизолирующей конструкции находится под давлением 1 атм. Если оболочка выполнена жесткой, когда давление внутри оболочки равно атмосферному, то можно обойтись и без заполнителя. В качестве звукоизолирующего материала можно использовать звукопроницаемые материалы, например, минеральноватную плиту, нетканые материалы, сотовые заполнители, минеральные заполнители, перлит, пемза, поликарбонатный сотовый заполнитель и другие.The soundproofing structure comprises an airtight shell 1, inside which a soundproofing breathable material 2 is placed. The breathability of the material can be ensured by the presence of open pores and cells. The entire internal cavity of the sealed shell 1, all the pores and cells of the soundproofing material 2 are filled with gas 3 or a mixture of gases having a speed of sound different from the speed of sound in air. In FIG. 1 helium was used as a gas. The soundproofing structure has two openings, for supplying gas 4 and for venting air 5. In the soundproofing structure with honeycomb core 6, sulfur hexafluoride gas 7 is used (Fig. 2). The hermetic shell can be made of metal foil, of polymer films, polyamide, rigid polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate and others, or of metal foil laminated with polymer films. At the same time, the gas used in the soundproofing structure is under a pressure of 1 atm. If the shell is made rigid when the pressure inside the shell is atmospheric, then you can do without filler. As soundproofing material, you can use soundproof materials, such as mineral wool, non-woven materials, honeycomb, mineral fillers, perlite, pumice, polycarbonate honeycomb and others.

Скорость звука зависит от упругости и плотности среды. Она взята за критерий оценки среды на пути распространения звука.The speed of sound depends on the elasticity and density of the medium. It is taken as a criterion for assessing the environment along the path of sound propagation.

В таблице 1 приведены значения плотностей, скоростей звуковых волн в газовых средах и волновые сопротивления, определяющие условия отражения и преломления волн на границе сред.Table 1 shows the values of densities, velocities of sound waves in gaseous media and wave impedances, which determine the conditions of reflection and refraction of waves at the boundary of media.

Газы, такие как азот, водород, гелий, метан, ксенон, криптон и другие, имеющие большую скорость звука по сравнению со скоростью звука в воздухе, смещают спектр звука в область более высоких частот. Тогда как газы, такие как углекислый газ, гексафторид серы, хлор и другие, имеющие меньшую скорость звука по сравнению со скоростью звука в воздухе, смещают спектр звука в область более низких частот.Gases, such as nitrogen, hydrogen, helium, methane, xenon, krypton and others, which have a higher speed of sound than the speed of sound in air, shift the spectrum of sound to higher frequencies. Whereas gases such as carbon dioxide, sulfur hexafluoride, chlorine and others, which have a lower speed of sound than the speed of sound in air, shift the spectrum of sound to lower frequencies.

Для удобства восприятия приведем известные данные об изменение голоса человека при вдыхании легкого инертного газа гелия, голос изменяется и становится более высоким. Меняется тембр голоса. Форманты изменяют свою частоту. Скорость звука связана с частотой f длиной волны V=f·L. В среде гелия скорость звука составляет 965 м/с, что приводит к изменению спектра звука, смещению в область более высоких частот. Волновое сопротивление R у гелия составляет 172,25, а у воздуха 426,99 кг/с·м². Волновое сопротивление гелия в 2,47 раз меньше чем у воздуха. Иная картина наблюдается при распространении звуковых волн в газах с меньшей скоростью, например, в среде гексафторида серы, где скорость составляет 136 м/с, а волновое сопротивление составляет 892,16 кг/с·м², тогда как у воздуха 427,91 кг/с м². Здесь волновое сопротивление у воздуха в 2,08 раз меньше чем у гексафторида серы. Распространение звуковых волн в среде гексафторида серы приводит к снижению частоты звуковых волн в область более низких частот и голос становится более низким. Приведенное выше имеет прямое отношение к звукоизоляции. Применение газов или их смесей, имеющих скорость распространения звука выше чем у воздуха, сдвигает спектр частот звуковых волн в область более высоких частот. Чем выше частота звуковых колебаний, тем больше потерь претерпевают на своем пути звуковые волны. Это и повышает звукоизоляцию во много раз. В газах и их смесях, имеющих скорость распространения звука меньше чем у воздуха, наблюдается сдвиг спектра частот звуковых волн в область более низких частот. Это позволяет низкие слышимые частоты звука перевести в неслышимые, например, частоты 20-25 Гц в неслышимые f<16 Гц.For ease of perception, we present known data on the change in a person’s voice when inhaling a light inert gas of helium, the voice changes and becomes higher. The timbre of the voice changes. Formants change their frequency. The speed of sound is related to the frequency f by the wavelength V = f · L. In helium, the speed of sound is 965 m / s, which leads to a change in the spectrum of sound, a shift to higher frequencies. Wave resistance R is 172.25 helium and air at 426.99 kg / s · m ^2. The wave resistance of helium is 2.47 times less than that of air. A different picture is observed when sound waves propagate in gases at a lower speed, for example, in sulfur hexafluoride, where the velocity is 136 m / s and the wave impedance is 892.16 kg / s · m ² , while in air it is 427.91 kg / s m ² . Here, the wave resistance of air is 2.08 times less than that of sulfur hexafluoride. The propagation of sound waves in the environment of sulfur hexafluoride leads to a decrease in the frequency of sound waves in the region of lower frequencies and the voice becomes lower. The above is directly related to sound insulation. The use of gases or mixtures thereof, having a sound propagation velocity higher than that of air, shifts the frequency spectrum of sound waves to higher frequencies. The higher the frequency of sound vibrations, the more losses sound waves undergo in their path. This improves sound insulation many times over. In gases and their mixtures having a sound propagation velocity lower than that of air, a shift in the frequency spectrum of sound waves to a region of lower frequencies is observed. This allows you to translate low audible frequencies of sound into inaudible ones, for example, frequencies of 20-25 Hz into inaudible f <16 Hz.

Для доказательства приведенного выше были проведены эксперименты. В пластиковую прозрачную емкость (бутыль) диаметром 25 см и высотой 35 см в центре подвесили активную акустическую колонку, на которую подавались заданной частоты звуковые колебания от электронного генератора частоты в компьютере. Мощность звуковых волн в децибелах и частота измерялись шумомером-виброметром, анализатором спектра ЭКОФИЗИКА-110А, который был установлен на расстоянии 60 см от емкости. В момент измерений емкость с воздухом и с гелием была герметичной.To prove the above, experiments were conducted. An active speaker was hung in a transparent plastic container (bottle) with a diameter of 25 cm and a height of 35 cm in the center, to which sound vibrations from an electronic frequency generator in a computer were applied at a given frequency. The power of sound waves in decibels and frequency were measured by a sound level meter-vibrometer, an ECO-PHYSICS-110A spectrum analyzer, which was installed at a distance of 60 cm from the tank. At the time of measurement, the container with air and with helium was airtight.

Результаты измерений представлены в Таблице 2.The measurement results are presented in Table 2.

Анализ спектров звуковых волн в гелии показал увеличение максимальных частот (Таблица 3).Analysis of the spectra of sound waves in helium showed an increase in the maximum frequencies (Table 3).

Таким образом, увеличение скорости звука в среде гелия (965 м/с) приводит к снижению излученной мощности (Таблица 2) и смещению частот в область их повышения, что и позволяет повысить эффективность звукоизоляции. При распространении звука в газовых средах, имеющих скорость распространения звука меньшую, чем у воздуха (гексафторид серы и другие), приведет к снижению частоты звуковых волн в область более низких частот, что позволяет слышимые звуки перевести в не слышимые. Это и обеспечивает эффективность борьбы с шумом в особо низких частотах.Thus, an increase in the speed of sound in a helium medium (965 m / s) leads to a decrease in the radiated power (Table 2) and a shift of frequencies to the region of their increase, which makes it possible to increase the efficiency of sound insulation. When sound propagates in gaseous media having a sound propagation speed lower than that of air (sulfur hexafluoride and others), it will lead to a decrease in the frequency of sound waves to lower frequencies, which allows audible sounds to be converted into inaudible ones. This ensures the effectiveness of noise control at especially low frequencies.

Изготовление звукоизолирующей конструкции производится следующим образом. В оболочку 1 размещают воздухопроницаемый заполнитель 2 и герметизируют ее, оставляя два отверстия 4, 5 для отвода воздуха и подачи соответствующего газа взамен воздуха. Заполнение газом, имеющим большую плотность, чем у воздуха, производят через отверстия 4,а через отверстие 5 производится отвод воздуха. При заполнении газом или смесью газов с меньшей плотностью, чем у воздуха, газ подают через отверстие 5, а выход воздуха происходит через отверстие 4. В отверстиях 4 и 5 установлены запорные устройства, исключающие утечку газов в процессе эксплуатации, на фигурах 4 и 5 не обозначены. В отдельных случаях можно использовать одновременное вакуумирование воздуха с заполнением газом. После заполнения газом или смесью газов и полной герметизации звукоизолирующей конструкции она готова к применению. Возможно одной звукоизолирующей конструкцией обеспечить звукоизоляцию сразу целой стены в помещении. Повышение звукоизоляции достигается суммой следующих факторов: поглощением и отражением звуковых волн самой оболочкой, снижением мощности звука газовой средой и поглощением звука звукоизолирующим газопроницаемым заполнителем.The manufacture of a soundproofing structure is as follows. A breathable aggregate 2 is placed in the shell 1 and sealed, leaving two openings 4, 5 for venting and supplying the corresponding gas instead of air. Filling with gas having a higher density than that of air is carried out through openings 4, and through opening 5, air is vented. When filling with a gas or a mixture of gases with a lower density than that of air, gas is supplied through hole 5, and the air flows through hole 4. In openings 4 and 5, shut-off devices are installed to prevent gas leakage during operation; in figures 4 and 5, marked. In some cases, you can use the simultaneous evacuation of air with gas filling. After filling with gas or a mixture of gases and completely sealing the soundproofing structure, it is ready for use. It is possible with one soundproofing construction to provide sound insulation of a whole wall in a room immediately. An increase in sound insulation is achieved by the sum of the following factors: absorption and reflection of sound waves by the shell itself, a decrease in the sound power of the gas medium, and absorption of sound by a soundproof gas permeable aggregate.

Звукоизолирующая конструкция прошла испытания и показала высокую эффективность. Производство данной конструкции позволит повысить эффективность звукоизоляции и найти ей широкое применение в строительной акустике и машиностроении.Soundproof design has been tested and shown to be highly effective. The production of this design will increase the efficiency of sound insulation and find it widely used in building acoustics and mechanical engineering.

Claims

A sound insulating structure comprising a sound insulating breathable material, characterized in that the sound insulating breathable material is housed in an airtight shell and is filled with a gas or a mixture of gases having a speed of sound different from the speed of sound in air.