RU2225484C1 - Sound-absorbing structure - Google Patents
Sound-absorbing structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2225484C1 RU2225484C1 RU2002117880/03A RU2002117880A RU2225484C1 RU 2225484 C1 RU2225484 C1 RU 2225484C1 RU 2002117880/03 A RU2002117880/03 A RU 2002117880/03A RU 2002117880 A RU2002117880 A RU 2002117880A RU 2225484 C1 RU2225484 C1 RU 2225484C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sound
- channel
- length
- panel
- cross
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Building Environments (AREA)
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства строительных изделий и предназначено для использования при строительстве промышленных и гражданских зданий с внутренними источниками шума. Изобретение также может быть использовано для внесения добавочного звукопоглощения в помещении с повышенными требованиями по акустике, а также в каналах, воздуховодах, шахтах для снижения шума, распространяющегося по ним.The invention relates to the production of building products and is intended for use in the construction of industrial and civil buildings with internal noise sources. The invention can also be used to make additional sound absorption in a room with increased requirements for acoustics, as well as in channels, ducts, shafts to reduce noise propagating through them.
Известная звукопоглощающая панель из пористого материала преимущественно для обшивки внутренней поверхности ограждающих конструкций не обладает необходимыми звукопоглощающими свойствами в области низких и высоких частот. (Авторское свидетельство СССР №344087, МПК: Е 04 С 2/46, опублик. 1972, Бюл. №21).Known sound-absorbing panel made of porous material mainly for sheathing the inner surface of walling does not have the necessary sound-absorbing properties in the low and high frequencies. (USSR author's certificate No. 344087, IPC: E 04
Известны звукопоглощающие конструкции на основе волокнистых звукопоглощающих материалов (И.И. Боголепов, Промышленная звукоизоляция, - Л.: Судостроение, 1986, с.301-303; Справочник по технической акустике, - Л.: Судостроение, 1980, с.320).Sound-absorbing structures based on fibrous sound-absorbing materials are known (I.I. Bogolepov, Industrial soundproofing, - L .: Sudostroenie, 1986, p. 301-303; Handbook of technical acoustics, - L .: Sudostroenie, 1980, p. 320).
Недостатком таких звукопоглощающих конструкций является малая эффективность в области низких частот, а также необходимость их расположения на некотором расстоянии от акустически жесткой стенки, что требует дополнительных крепежных элементов и подбора этого расстояния.The disadvantage of such sound-absorbing structures is their low efficiency in the low-frequency range, as well as the need for their location at some distance from the acoustically rigid wall, which requires additional fasteners and the selection of this distance.
Вторым существенным недостатком таких звукопоглощающих конструкций при их расположении непосредственно на стенке является необходимость исполнения панели из нескольких слоев с разной плотностью набивки.The second significant drawback of such sound-absorbing structures when they are located directly on the wall is the need to design panels of several layers with different packing densities.
Известна звукопоглощающая панель, поверхность которой выполнена в виде клиньев (треугольных призм) из звукопоглощающих материалов. (И.И. Боголепов, Промышленная изоляция, - Л.: Судостроение, 1986, с.336, рис. 9.14).Known sound-absorbing panel, the surface of which is made in the form of wedges (triangular prisms) of sound-absorbing materials. (II Bogolepov, Industrial isolation, - L .: Shipbuilding, 1986, p.336, Fig. 9.14).
Недостатком данной звукопоглощающей панели является ее большая толщина, а также сложность изготовления поверхности в виде клиньев и необходимость оптимизации размеров этих клиньев.The disadvantage of this sound-absorbing panel is its large thickness, as well as the complexity of manufacturing the surface in the form of wedges and the need to optimize the size of these wedges.
Известна звукопоглощающая конструкция, содержащая многоячеистую раму с ребрами и поперечинами. (Авторское свидетельство СССР №787589, МПК: Е 04 В 1/82, опублик. 1980, Бюл. №46).Known sound-absorbing structure containing a multi-cell frame with ribs and cross members. (USSR author's certificate No. 787589, IPC: E 04
Недостатком этой конструкции является ее громоздкость и узость применения, т.к. она предназначена для использования при известном направлении шума и практически непригодна для промышленных и гражданских зданий.The disadvantage of this design is its bulkiness and narrowness of use, because it is intended for use in a known direction of noise and is practically unsuitable for industrial and civil buildings.
Данное изобретение устраняет указанные недостатки аналогов и прототипа.This invention eliminates these disadvantages of analogues and prototype.
Техническим результатом изобретения является повышение коэффициента звукопоглощения в области низких частот, технологичность изготовления, возможность звукопоглощения при любом направлении потока звуковой энергии, согласование акустического входного импеданса с волновым сопротивлением среды.The technical result of the invention is to increase the absorption coefficient in the low frequency region, manufacturability, the possibility of sound absorption in any direction of the flow of sound energy, matching the acoustic input impedance with the wave impedance of the medium.
Технический результат достигается тем, что звукопоглощающая конструкция, содержащая многоячеистую раму с ребрами и поперечинами, содержит набор прямоугольных панелей, в каждой панели выполнены ячейки с каналами, входным отверстием каждого канала служат ребра и поперечины ячейки, причем высота и длина каждого канала выбрана из условийThe technical result is achieved by the fact that the sound-absorbing structure containing a multi-cell frame with ribs and cross-pieces contains a set of rectangular panels, cells with channels are made in each panel, the edges and cross-sections of the cell serve as the inlet of each channel, and the height and length of each channel are selected from the conditions
h(x)=h·e-δx; ;L=ln[h(eδA0-1)/0,1A0]/δ,h (x) = h · e -δx ; ; L = ln [h (eδ A0 -1) / 0,1A 0 ] / δ,
где h - толщина панели, δ - коэффициент крутизны канала, А0 - входной размер ребра ячейки, L - длина канала, h(x) - текущая высота канала, х - текущая координата.where h is the panel thickness, δ is the channel slope coefficient, A 0 is the input cell edge size, L is the channel length, h (x) is the current channel height, x is the current coordinate.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1-8.The invention is illustrated in figures 1-8.
На фиг.1 представлен фрагмент панели, где 1 - канал, 2 - стенки из звукопоглощающего материала, 3 - стена помещения, А0 - входной размер ребра ячейки, В0 - входной размер поперечины ячейки, d - поперечный размер ребер и поперечины ячейки (стенок канала).Figure 1 shows a fragment of the panel, where 1 is the channel, 2 is the wall of sound-absorbing material, 3 is the wall of the room, A 0 is the input size of the cell edge, B 0 is the input size of the cell cross member, d is the transverse size of the cell edges and cross ( channel walls).
На фиг.2 представлена геометрия каналов звукопоглощающей конструкции, где h - толщина панели (высота канала), х - текущая координата от начала канала, L - длина канала, 6 - коэффициент крутизны канала.Figure 2 shows the geometry of the channels of the sound-absorbing structure, where h is the panel thickness (channel height), x is the current coordinate from the beginning of the channel, L is the channel length, 6 is the channel slope coefficient.
На фиг.3 представлена зависимость коэффициента звукопоглощения α конструкции от протяженности канала L. Кривые соответствуют L=0,2; 0,3; 0,4 м, А0 В0=0,1м; h=01м; d=0,01м.Figure 3 shows the dependence of the sound absorption coefficient α of the structure on the length of the channel L. The curves correspond to L = 0.2; 0.3; 0.4 m, A 0 B 0 = 0.1 m; h = 01m; d = 0.01m.
На фиг.4 представлена зависимость коэффициента звукопоглощения конструкции от ее толщины h. Кривые соответствуют А0=0,05 м; В=0,1 м; L=0,3 м при h=0,1 м; h=0,15 м и h=0,2 м.Figure 4 shows the dependence of the sound absorption coefficient of the structure on its thickness h. The curves correspond to A 0 = 0.05 m; B = 0.1 m; L = 0.3 m at h = 0.1 m; h = 0.15 m and h = 0.2 m
На фиг.5 представлена зависимость коэффициента звукопоглощения α конструкции от А0 - входного размера ребра ячейки при h=0,1 м; L=0,2 м; d=0,01 м; В0=0,1 м. Кривые соответствуют А0=0,025; 0,05 и 0,075 м.Figure 5 shows the dependence of the sound absorption coefficient α of the structure from A 0 - the input size of the cell edge at h = 0.1 m; L = 0.2 m; d = 0.01 m; At 0 = 0.1 m. The curves correspond to A 0 = 0.025; 0.05 and 0.075 m.
На фиг.6 представлена зависимость коэффициента звукопоглощения α конструкции от входного размера поперечины ячейки Во. Входной размер ребра ячейки А0=0,1 м; h=0,1 м; d=0,01 м; L=0,2 м при В0=0,025; 0,05 м; 0,075 м.Figure 6 shows the dependence of the sound absorption coefficient α of the structure on the input size of the cell cross member B about . The input size of the cell edge A 0 = 0.1 m; h = 0.1 m; d = 0.01 m; L = 0.2 m at B 0 = 0.025; 0.05 m; 0.075 m.
На фиг.7 представлена зависимость коэффициента звукопоглощения α конструкции с параметрами А0=В0=0,1 м; L=0,4 м от коэффициента звукопоглощения αст на стенках канала. Кривые соответствуют значениям αст=0,01; 0,05 и 0,1.7 shows the dependence of the sound absorption coefficient α of the structure with parameters A 0 = B 0 = 0.1 m; L = 0.4 m from the sound absorption coefficient α st on the channel walls. The curves correspond to the values of α article = 0.01; 0.05 and 0.1.
На фиг.8 приведены кривые для сопоставления эффективности изобретения (кривая 4) с конструкцией, равной ей по массе слоя звукопоглощающего материала толщиной 0,02 м, прилегающего к жесткой стенке (кривая 5) и отстоящей от стенки на расстоянии 0,08 м (кривая 6).Fig. 8 shows curves for comparing the effectiveness of the invention (curve 4) with a structure equal to it by the mass of a layer of sound-absorbing material with a thickness of 0.02 m adjacent to a rigid wall (curve 5) and spaced from the wall at a distance of 0.08 m (curve 6).
Рассмотрим работу и принцип действия звукопоглощающей конструкции.Consider the operation and principle of operation of the sound-absorbing structure.
Для того чтобы звукопоглощающая конструкция была высокоэффективной, необходимо выполнение двух условий: она должна обладать высоким внутренним поглощением звуковой энергии, и входной импеданс конструкции должен быть согласован с волновым сопротивлением среды. Для конструкции на основе волокнистых звукопоглощающих материалов (ЗПМ) такое согласование обычно достигается либо за счет дистанцирования слоя ЗПМ от жесткой стенки, на которую эта конструкция укрепляется, либо путем построения конструкции из большого количества слоев ЗПМ с плотностью набивки, незначительной для внешнего слоя и равномерно возрастающей по мере приближения к жесткой стенке. Переменная средняя плотность заполнения пространства звукопоглощающим материалом реализуется также при помощи треугольных призм (клиньев) из ЗПМ постоянной плотности, установленных на стену помещения вплотную друг к другу своими основаниями и обращенных острыми концами в сторону падающей звуковой волны. Такая конструкция, в частности, общепринята при обработке стен, потолка и пола заглушенных измерительных камер.In order for a sound-absorbing structure to be highly efficient, two conditions must be met: it must have high internal absorption of sound energy, and the input impedance of the structure must be consistent with the medium wave impedance. For a design based on fibrous sound-absorbing materials (ZPM), such coordination is usually achieved either by spacing the ZPM layer from the rigid wall onto which this structure is fixed, or by constructing a structure from a large number of ZPM layers with a packing density that is insignificant for the outer layer and increases uniformly as you approach the hard wall. A variable average density of space filling with sound-absorbing material is also realized with the help of triangular prisms (wedges) from ZPM of constant density installed on the wall of the room close to each other with their bases and turned with sharp ends towards the incident sound wave. This design, in particular, is generally accepted in the processing of walls, ceilings and floors of damped measuring chambers.
Осуществить эффективное звукопоглощение и согласование акустических импедансов позволяет данное изобретение с внутренними каналами ячеек, в которых происходит плавное нарастание акустического импеданса по мере продвижения звуковой волны от широкой части канала 1 к узкой части с одновременным поглощением звуковой энергии на его стенках 2, выполненных из тонкого слоя ЗПМ, конструкция расположена на стенке помещения 3 (фиг.1).Effective sound absorption and matching of acoustic impedances allows the present invention with the internal channels of the cells in which the acoustic impedance gradually increases as the sound wave moves from the wide part of the
Входное отверстие канала имеет размеры А0·В0, причем входной размер поперечины ячейки Во не изменяется по длине канала. Толщина стенок канала, выполненных из ЗПМ, составляет d, полная толщина конструкции равна h. При этом стенки искривляются по закону h(x)=he-δx (фиг.2).The inlet of the channel has dimensions A 0 · B 0 , and the input dimension of the cell cross-section B about does not change along the length of the channel. The thickness of the channel walls made of ZPM is d, the total thickness of the structure is equal to h. In this case, the walls are curved according to the law h (x) = he -δx (Fig. 2).
При условии А0, В0 ≤ λ0/6, где λ0 - длина звуковой волны в воздухе, фронт волны, распространяющейся вдоль канала, плоский и на всем протяжении перпендикулярен оси. Практически целесообразную протяженность канала 1 определяют из условия, что к концу его сечение уменьшается в 10 раз. Это условие позволяет определить длину канала 1 (фиг.2) из условияProvided A 0, B 0 0 ≤ λ / 6, wherein λ 0 - sound wavelength in the air, the wave front propagating along the channel, and flat throughout the perpendicular axis. The practically appropriate length of
L=ln[h(e-δA0-1)/0,1A0]/δ,L = ln [h (e -δA0 -1) / 0,1A 0 ] / δ,
где h - толщина панели, δ - коэффициент крутизны канала, А0 -входной размер ребра ячейки, L - длина канала, h(x) - текущая высота канала, х - текущая координата.where h is the panel thickness, δ is the channel slope coefficient, A 0 is the input cell edge size, L is the channel length, h (x) is the current channel height, x is the current coordinate.
Например, в случае А0=0,1 м; h=0,15 м; L≈0,4 м при δ=6 м-1, L≈0,3 м при δ=10 м-1 и 1≈0,2 м при δ=25 м-1.For example, in the case of A 0 = 0.1 m; h = 0.15 m; L≈0.4 m at δ = 6 m -1 , L≈0.3 m at δ = 10 m -1 and 1≈0.2 m at δ = 25 m -1 .
Длина изогнутой стенки каналов L при указанных значениях δ получается равной 0,43 м; 0,35 м; 0,28 м вместо L=0,4 м; 0,3 м; 0,2 м соответственно.The length of the curved wall of the channels L at the indicated values of δ is equal to 0.43 m; 0.35 m; 0.28 m instead of L = 0.4 m; 0.3 m; 0.2 m respectively.
На фиг.3 показаны частотные характеристики величины коэффициента звукопоглощения α в зависимости от геометрических параметров конструкции. Видно, что к заметному понижению частоты первого максимума эффективности конструкции, начиная с которой величина α приближается к предельному значению α≈1, приводит только увеличение длины L канала (фиг.3). Это обусловлено тем, что набег фазы звуковой волны на длине канала, необходимый для акустического согласования его входного импеданса, имеет место при большей длине звуковой волны. Незначительное понижение частоты дает также увеличение толщины h конструкции (фиг.4), приводящее при заданной длине L канала к увеличению его реальной протяженности Lp. Сама же эффективность возрастает при уменьшении размера А0, входного отверстия каналов (фиг.3) и мало зависит от размера В0 (фиг.6), поскольку в первом случае на длине L происходит более плавное изменение сечения канала, влекущее за собой уменьшение коэффициента отражения звуковой волны от конструкции. Некоторое увеличение эффективности наблюдается также при уменьшении толщины стенок d (без изменения на них коэффициента звукопоглощения αст), поскольку канал имеет большую величину локального коэффициента звукопоглощения, чем торцы стенок.Figure 3 shows the frequency characteristics of the sound absorption coefficient α depending on the geometric parameters of the structure. It can be seen that to a noticeable decrease in the frequency of the first maximum of the design efficiency, starting from which the value of α approaches the limiting value of α≈1, only the increase in the channel length L leads (Fig. 3). This is due to the fact that the phase incursion of the sound wave over the channel length, necessary for acoustic matching of its input impedance, takes place at a longer sound wavelength. A slight decrease in the frequency also gives an increase in the thickness h of the structure (Fig. 4), leading for a given length L of the channel to increase its real length L p . The efficiency itself increases with decreasing size A 0 , the channel inlet (Fig. 3) and little depends on the size B 0 (Fig. 6), since in the first case a smoother change in the channel cross-section occurs, entailing a decrease in the coefficient reflections of a sound wave from a design. A certain increase in efficiency is also observed with a decrease in the wall thickness d (without changing the sound absorption coefficient α st on them), since the channel has a larger value of the local sound absorption coefficient than the ends of the walls.
Кроме того, чрезмерное уменьшение величины коэффициента звукопоглощения αст на стенках канала (фиг.7), наряду с возрастанием максимальных (резонансных) значений общего коэффициента потерь α, приводит к уменьшению его среднего значения из-за антирезонансных провалов эффективности. Увеличение αст сглаживает частотную характеристику величины α, обусловливая тем самым возрастание ее среднего значения при снижении максимальных.In addition, an excessive decrease in the sound absorption coefficient α st on the channel walls (Fig. 7), along with an increase in the maximum (resonance) values of the total loss coefficient α, leads to a decrease in its average value due to antiresonance efficiency dips. An increase in α st smooths the frequency response of α, thereby increasing its average value while decreasing the maximum.
Плавное сужение каналов 1 существенно уменьшает отражение звуковых волн от конструкции с одновременной концентрацией звуковой энергии в узкой части каналов 1, где энергия интенсивно поглощается на стенках 2, т.к. они выполнены из звукопоглощающего материала, а также в звукопоглощающем материале, размещенном в концевой части канала 1. Изогнутая форма каналов 1 позволяет увеличить их длину, что повышает эффективность конструкции при ее малой толщине h.Smooth narrowing of the
На фиг.8 сопоставлена эффективность данной конструкции и равного ей по массе слоя звукопоглощающего материала, непосредственно прилегающего к жесткой стенке и отстоящего от нее на расстоянии 0,08 м. Предлагаемая конструкция обеспечивает величину коэффициента звукопоглощения, близкую к α≈1, начиная с существенно более низких частот. Таким образом, предложенная конструкция с согласованным акустическим импедансом обладает в области низких частот гораздо лучшим звукопоглощением. Это является ее основным преимуществом перед звукопоглотителями, имеющими слоистую структуру.Fig. 8 compares the effectiveness of this design and its equal in weight layer of sound-absorbing material directly adjacent to the rigid wall and spaced from it at a distance of 0.08 m. The proposed design provides a sound absorption coefficient close to α≈1, starting with significantly more low frequencies. Thus, the proposed design with matched acoustic impedance has much better sound absorption in the low-frequency region. This is its main advantage over sound absorbers having a layered structure.
Поскольку направление потока звуковой энергии заранее не известно, звукопоглощающую конструкцию набирают из панелей (фрагмент панели приведен на фиг.1), ориентируемых в различных направлениях. Для вертикальной стенки это будут, например, направления вверх, влево, вниз, вправо. Меняя ориентацию панелей или рядов, получают максимальный коэффициент звукопоглощения. Такое исполнение звукопоглощающей конструкции приводит к согласованному акустическому импедансу и позволяет эффективно гасить шумы в области низких частот при любом направлении потока звуковой энергии.Since the direction of the flow of sound energy is not known in advance, the sound-absorbing structure is assembled from panels (a fragment of the panel is shown in Fig. 1) oriented in different directions. For a vertical wall, these will be, for example, directions up, left, down, right. By changing the orientation of the panels or rows, get the maximum coefficient of sound absorption. This design of the sound-absorbing structure leads to a consistent acoustic impedance and allows you to effectively suppress noise in the low-frequency region for any direction of the flow of sound energy.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002117880/03A RU2225484C1 (en) | 2002-07-04 | 2002-07-04 | Sound-absorbing structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002117880/03A RU2225484C1 (en) | 2002-07-04 | 2002-07-04 | Sound-absorbing structure |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002117880A RU2002117880A (en) | 2004-01-20 |
RU2225484C1 true RU2225484C1 (en) | 2004-03-10 |
Family
ID=32390531
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002117880/03A RU2225484C1 (en) | 2002-07-04 | 2002-07-04 | Sound-absorbing structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2225484C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2593843C2 (en) * | 2011-04-04 | 2016-08-10 | Юэсджи Интериорс, Ллс | Corrugated acoustic panel and method of making |
-
2002
- 2002-07-04 RU RU2002117880/03A patent/RU2225484C1/en active IP Right Revival
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2593843C2 (en) * | 2011-04-04 | 2016-08-10 | Юэсджи Интериорс, Ллс | Corrugated acoustic panel and method of making |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002117880A (en) | 2004-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5252699B2 (en) | Broadband sound absorbing structure and sound absorbing material | |
RU2495500C2 (en) | Sound-absorbing structure | |
KR101881096B1 (en) | Sound absorbing and insulating structures by tailoring sound velocities, and method of designing the sound absorbing and insulating structures | |
JP7042579B2 (en) | Sound insulation louver | |
EP2402936B1 (en) | Acoustic structure | |
US3275101A (en) | Acoustic structural unit | |
Gulia et al. | Sound attenuation in triple panel using locally resonant sonic crystal and porous material | |
RU171794U1 (en) | Sound absorbing panel for soundproofing construction | |
US3018840A (en) | Acoustic duct and panel construction therefor | |
RU2362855C1 (en) | Noise-attenuating panel | |
RU28502U1 (en) | Double-walled panel of modular type | |
RU2225484C1 (en) | Sound-absorbing structure | |
JP7453748B2 (en) | Louvers, double skin, noise reduction structure | |
RU27398U1 (en) | SOUND-ABSORBING DESIGN | |
RU2648726C1 (en) | Noise absorbing panel | |
JP7344665B2 (en) | Ventilation opening structure | |
JPH0740002Y2 (en) | Resonator type soundproof panel | |
RU2228412C1 (en) | Sound-absorbing cellular structure | |
RU62942U1 (en) | SOUND PANEL | |
US10087624B2 (en) | Drywall construction for resonance sound absorption | |
RU27399U1 (en) | SOUND-ABSORBING CELLULAR CONSTRUCTION | |
WO1997033051A1 (en) | Sound deadening panels | |
RU186420U1 (en) | LIGHTENED SOUND INSULATING PANEL | |
WO2023021916A1 (en) | Sound absorption member and sound absorption wall | |
JP2000148158A (en) | Slit structure sound absorbing panel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040705 |
|
NF4A | Reinstatement of patent | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150705 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160710 |