RU2228412C1

RU2228412C1 - Sound-absorbing cellular structure

Info

Publication number: RU2228412C1
Application number: RU2002128408/03A
Authority: RU
Inventors: Ю.И. Белоусов; В.Ю. Мачнев; В.Б. Степанов
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "Акустический институт им. акад. Н.Н. Андреева"
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2004-05-10

Abstract

FIELD: production of building units for additional sound absorbing into rooms with increased acoustic requirements and for noise reduction into channels, air ducts and wells. SUBSTANCE: building structure has frame formed of square cells. More than half of each cell is filled with sound-absorbing material alternately from front and rear structure surfaces which is flushed with structure surfaces. EFFECT: increased sound absorption coefficient in low-frequency area, providing absorption of sound energy emitted in any direction, decreased amplitude of reflected sound wave. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области производства строительных изделий и предназначено для использования при строительстве промышленных и гражданских зданий с внутренними источниками шума и для внесения добавочного звукопоглощения в помещения с повышенными требованиями по акустике. Изобретение также может быть использовано в каналах, воздуховодах, шахтах для снижения шума, распространяющегося по ним.The invention relates to the field of production of building products and is intended for use in the construction of industrial and civil buildings with internal sources of noise and for making additional sound absorption in rooms with increased acoustic requirements. The invention can also be used in channels, ducts, mines 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 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 building envelopes does not have the necessary sound-absorbing properties in the low frequency region (USSR copyright certificate No. 344087, IPC E 04 C 2/46, published. 1972, bull. No. 21).

Известны 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).Known designs based on fibrous sound-absorbing materials (II Bogolepov. Industrial soundproofing. L .: Sudostroenie, 1986, pp. 301-303; Reference on technical acoustics. L .: Sudostroenie 1980, p. 320).

Недостатком таких звукопоглощающих конструкций является необходимость их расположения на некотором расстоянии от акустически жесткой стенки, что требует дополнительных крепежных элементов, а также оптимального подбора этого расстояния.The disadvantage of such sound-absorbing structures is the need for their location at a certain distance from the acoustically rigid wall, which requires additional fasteners, as well as the optimal 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 insulation. L .: Shipbuilding, 1986, S. 336, Fig. 9.14).

Недостатком данной звукопоглощающей панели является сложность изготовления поверхности в виде клиньев и большая толщина конструкции.The disadvantage of this sound-absorbing panel is the difficulty of manufacturing the surface in the form of wedges and the large thickness of the structure.

Известна звукопоглощающая конструкция, содержащая многоячеистую раму с ребрами и поперечинами (Авторское свидетельство СССР № 787589, МПК Е 04 В 1/82, опублик. 1980, бюл. № 46, прототип).Known sound-absorbing structure containing a multi-cell frame with ribs and crossbars (USSR Author's Certificate No. 787589, IPC E 04 B 1/82, published. 1980, bull. No. 46, prototype).

Недостатком этой конструкции является ее громоздкость и узость применения, т.к. она предназначена для использования только при известном направлении шума и практически не пригодна для промышленных и гражданских зданий.The disadvantage of this design is its bulkiness and narrowness of use, because it is intended for use only with 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, снижение амплитуды отраженной звуковой волны.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, reducing the amplitude of the reflected sound wave.

Технический результат достигается тем, что звукопоглощающая конструкция содержит многоячеистый каркас с ребрами и поперечинами, каждая ячейка каркаса изготовлена в виде прямоугольного параллелепипеда, фронтальная проекция которого выполнена в виде квадрата с одинаковой толщиной ребер и поперечин, ячейки в шахматном порядке заполнены звукопоглощающим материалом на глубину, не превышающую половины толщины каркаса, заподлицо только с одной поверхностью каркаса (лицевой или тыльной). Размеры ячейки каркаса удовлетворяют условиям:The technical result is achieved by the fact that the sound-absorbing structure contains a multi-cell frame with ribs and cross-pieces, each cell of the frame is made in the form of a rectangular parallelepiped, the frontal projection of which is made in the form of a square with the same thickness of the ribs and cross-pieces, the cells are staggered filled with sound-absorbing material to a depth that is not exceeding half the thickness of the frame, flush with only one surface of the frame (front or back). The cell dimensions of the frame satisfy the conditions:

где Н - толщина каркаса,where H is the thickness of the frame,

L - поперечный размер ячеек каркаса,L is the transverse cell size of the frame,

h - глубина заполнения ячейки звукопоглощающим материалом,h is the depth of the cell with sound-absorbing material,

δ - толщина ребер и поперечин каркаса.δ is the thickness of the ribs and cross members of the frame.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1-3.The invention is illustrated in figures 1-3.

На фиг.1 представлена фронтальная поверхность звукопоглощающей ячеистой конструкции, где: 1 - ячейка, заполненная звукопоглощающим материалом заподлицо с тыльной стороной каркаса, 2 - ячейка, заполненная звукопоглощающим материалом заподлицо с лицевой стороной, 3 - ребра и поперечины каркаса одинаковой толщины δ (обозначение на фиг.1 не приведено, т.к. поперечины и ребра изображены в виде линий), L - поперечный размер ячеек (сторона квадрата).Figure 1 shows the front surface of a sound-absorbing cellular structure, where: 1 - a cell filled with sound-absorbing material flush with the back of the frame, 2 - a cell filled with sound-absorbing material flush with the front side, 3 - ribs and cross-sections of the same thickness δ (designation on figure 1 is not shown, because the cross-members and ribs are shown as lines), L is the transverse cell size (side of the square).

На фиг.2 представлен разрез каркаса звукопоглощающей ячеистой конструкции, где 1, 2, 3 - те же элементы, что и на фиг.1, 4 - слой звукопоглощающего материала, h - глубина заполнения ячейки звукопоглощающим материалом, Н - толщина каркаса (глубина ячейки).In Fig.2 shows a section of the frame of the sound-absorbing cellular structure, where 1, 2, 3 are the same elements as in Fig.1, 4 is the layer of sound-absorbing material, h is the depth of the cell with sound-absorbing material, N is the thickness of the frame (cell depth )

На фиг.3 представлена зависимость коэффициента звукопоглощения ячеистой конструкции от частоты при различном заполнении ячеек звукопоглощающим материалом.Figure 3 shows the dependence of the sound absorption coefficient of the cellular structure on frequency with different filling of the cells with sound-absorbing material.

Вариант 1, кривая 5 - изменение коэффициента звукопоглощения при заполнении ячеек звукопоглощающим материалом только с тыльной стороны каркаса.Option 1, curve 5 - change in the sound absorption coefficient when filling the cells with sound-absorbing material only from the back of the frame.

Вариант 2, кривая 6 - изменение коэффициента звукопоглощения при заполнении ячеек только с лицевой стороны каркаса.Option 2, curve 6 - change in sound absorption coefficient when filling the cells only from the front side of the frame.

Кривая 7 - изменение коэффициента звукопоглощения при заполнении ячеек в шахматном порядке (поочередно заподлицо с тыльной и лицевой сторонами звукопоглощающим материалом) на глубину h, не превышающую половины толщины каркаса (глубины ячейки H).Curve 7 - change in the sound absorption coefficient when filling the cells in a checkerboard pattern (alternately flush with the back and front sides with sound absorbing material) to a depth h not exceeding half the thickness of the frame (cell depth H).

Звукопоглощающая конструкция толщиной H состоит из ячеек 1, 2, образующих каркас, и заполняющего эти ячейки звукопоглощающего материала 4 толщиной h<H/2. Каждая ячейка заполняется звукопоглощающим материалом 4 только с одной стороны заподлицо с поверхностью конструкции. Лицевая 2 и тыльная 1 сторона каркаса заполняются звукопоглощающим материалом в шахматном порядке таким образом, что в смежных ячейках 1, 2 звукопоглощающий материал 4 находится с разных сторон конструкции (лицевой и тыльной). Благодаря этому имеет место разность фаз коэффициента отражения от смежных ячеек конструкции и при условии, что данная разность фаз заключена в интервале от π/2 до 3π/2, эффект звукопоглощения дополняется пассивной взаимной компенсацией амплитуды отраженной звуковой волны, что эквивалентно увеличению звукопоглощения.A sound-absorbing structure of thickness H consists of cells 1, 2, forming a frame, and filling these cells with sound-absorbing material 4 of thickness h <H / 2. Each cell is filled with sound-absorbing material 4 only on one side flush with the surface of the structure. The front 2 and back 1 sides of the frame are filled with sound-absorbing material in a checkerboard pattern so that in adjacent cells 1, 2, sound-absorbing material 4 is located on different sides of the structure (front and back). Due to this, there is a phase difference of the reflection coefficient from adjacent structural cells and provided that this phase difference is in the range from π / 2 to 3π / 2, the sound absorption effect is supplemented by passive mutual compensation of the amplitude of the reflected sound wave, which is equivalent to an increase in sound absorption.

Поперечный размер ячеек L должен быть порядка толщины конструкции Н.The transverse size of the cells L should be of the order of the thickness of the structure N.

Толщина каркаса (глубина ячейки) Н для звукового диапазона частот составляет 10-15 см.The thickness of the frame (cell depth) N for the sound frequency range is 10-15 cm.

Толщина стенок каркаса 3 составляет от 1 до 5% поперечника ячейки L.The wall thickness of the frame 3 is from 1 to 5% of the diameter of the cell L.

Изменение толщины стенок каркаса и изменение (глубины ячейки) толщины каркаса Н сверх пределов, указанных выше, приводит к уменьшению коэффициента звукопоглощения ячеистой конструкции.A change in the wall thickness of the frame and a change (depth of the cell) in the thickness of the frame H in excess of the limits indicated above leads to a decrease in the sound absorption coefficient of the cellular structure.

Claims

1. Sound-absorbing cellular structure containing a multi-cell frame with ribs and cross-members, characterized in that each cell of the frame is made in the form of a rectangular parallelepiped, the frontal projection of which is made in the form of a square with the same thickness of the ribs and cross-members, the cells are staggered filled with sound-absorbing material to a depth not exceeding half the thickness of the frame, flush with only one surface of the frame, alternately with the front and back.

2. Sound-absorbing cellular structure according to claim 1, characterized in that the cell dimensions of the frame satisfy the conditions:

where H is the thickness of the frame, i.e. cell depth;

L is the transverse cell size of the frame;

h is the depth of the cell with sound-absorbing material;

δ is the thickness of the ribs and cross members of the frame.