RU223035U1 - Акустическая Рупорная Панель АРП - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к классу устройств, усиливающих прохождение звука в одном направлении и ограничивающих прохождение звука в противоположном направлении, методом применения в конструкции панели - множества рупоров, направленных в одну сторону. Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является еще большее усиление силы и амплитуды звуковой волны в широком диапазоне частот в одном направлении и снижение силы и амплитуды звуковой волны в противоположном направлении. Данная задача достигается за счет того, что устройство однонаправленного усиления звука, состоит из панели из материала, имеющего коэффициент поглощения звука в среднем диапазоне частот выше 0,11, с расположенными внутри рупорами, размещёнными вплотную друг к другу по всей плоскости панели и направленными в одну сторону. В панели применяется большое количество рупоров конической, экспоненциальной, гиперэкспоненциальной формы, расположенных в шахматном порядке или шахматном порядке со смещением на половину позиции в каждом следующем ряду - наподобие пчелиных сот в ульях, по всей плоскости панели и направленных в одну сторону. И также задача достигается за счет применения материалов с более высоким коэффициентом поглощения звука - пенополистирол, эластичный пенополиуретан (поролон) или дерево. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Полезная модель относится к классу устройств, усиливающих прохождение звука в одном направлении и ограничивающих прохождение звука в противоположном направлении, методом применения в конструкции панели множества рупоров, направленных в одну сторону.

Из предшествующего уровня техники известен источник RU 60101 U1, 10.01.2007 раскрывающий УСТРОЙСТВО КОРРЕКТИРОВКИ АКУСТИКИ ПОМЕЩЕНИЙ, которое включает устройство для однонаправленного усиления звука (см. стр. 6 описания 3 абзац сверху фиг. 3), состоящее из панели однородного материала, с расположенными внутри рупорами (коническими отверстиями см. фиг. 2, стр. 6 описания 3 абзац сверху, а также пункты 1 и 5 формулы), размещенных в шахматном порядке и направленных в одну сторону (фиг 9, см. стр. 5 описания, пункт 7 формулы).

Данный источник взят за прототип.

Сходство:

1. Конические отверстия.

2. Шахматный порядок размещения.

3. Направленны в одну сторону.

Принципиальные отличия:

1. Рупоры конической, экспоненциальной, гиперэкспоненциальной формы.

2. Шахматный порядок или шахматный порядок со смещением на половину позиции в каждом следующем ряду - на подобии пчелиных сот в ульях.

3. Материал, из которого изготавливается устройство, - пенополистирол (пенопласт), эластичный пенополиуретан (поролон), дерево. В прототипе применяется металл, сплавы металла и пластмасса.

4. Условия применения - Акустическая Рупорная Панель применяется в конструкциях стен и дверей, для усиления звука выходящего из комнат, помещений и ограничения (снижения) уровня звука, поступающего внутрь комнат, помещений.

Прототип же применяется внутри помещений для общего снижения отраженных звуковых волн, мешающих звукозаписи.

5. Второе назначение - Акустическая Рупорная Панель не используется как несущая поверхность, АРП вставляется в уже готовые несущие конструкции - стены, двери.

Прототип используется как несущая часть интерьера звуковых студий, удерживает на себе элементы электроники - микрофоны, микшерные пульты, устройства звукозаписи, как подставка, тумба, стол.

6. Акустическая Рупорная Панель усиливает звук в одну сторону и уменьшает в противоположную. Панель из прототипа усиливает в одну сторону, в обратную - нет. Панель с коническими отверстиями в прототипе по своему замыслу и реализации является частью конструкции и в назначении только усиление в одну сторону, затем звук уменьшается внутри самой конструкции. То есть у панели-прототипа нет задачи и возможности гасить звук в обратном направлении. Панель прототипа состоит из металла, сплава металлов или пластмассы. Эти материалы хорошо отражают звук, поглощают значительно хуже.

Когда звуковая волна, двигаясь по воздуху, достигает какой-то преграды, часть энергии этой волны отражается обратно, часть гасится благодаря массе и толщине ограждения - так как для того, чтобы передать звуковую волну из менее плотной в более плотную среду нужно затратить энергию, чтобы преодолеть эту плотную среду. И третья часть энергии звуковой волны, которая не отразилась от преграды и не поглотилась ее телом, может выйти (переизлучится) с обратной стороны стены. [1], [2], [3], [4]. Фиг. 1. Падающая (входящая) звуковая волна -1, отраженная звуковая волна -2, поглощенная звуковая волна-3, прошедшая (переизлученная) звуковая волна- 4.

Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение является еще большее усиление силы и амплитуды звуковой волны в широком диапазоне частот в одном направлении и снижение силы и амплитуды звуковой волны в противоположном направлении.

Данная задача достигается за счет того, что в устройстве Акустическая Рупорная Панель (АРП) применяется большое количество рупоров конической, экспоненциальной, гиперэкспоненциальной формы, расположенных в шахматном порядке или шахматном порядке со смещением на половину позиции в каждом следующем ряду - на подобии пчелиных сот в ульях, по всей плоскости панели и направленных в одну сторону. И также задача достигается за счет применения материалов с более высоким коэффициентом поглощения звука - пенополистирол, эластичный пенополиуретан (поролон) или дерево. Эти материалы не дороги и просты в обработке.

1. Форма рупоров.

Разная форма рупоров дает большее усиление в разном диапазоне звуковых частот.

Коническая форма рупора дает усиление в широком спектре звуковых частот.

Экспоненциальная форма рупоров считается самой эффективной формой для усиления звука в средней полосе частот.

Гиперэкспоненциальная форма дает большее усиление в среднем и низком диапазоне частот.[1], [2], [3], [5].

Поэтому в зависимости от задачи мы можем использовать разную форму рупоров, например для усиления среднего и низкого диапазона частот - гиперэкспоненциальную форму, среднего диапазона - экспоненциальную форму, весь диапазон звуковых частот - коническую форму.

2. Порядок расположения рупоров.

Акустическая Рупорная Панель не несет задачу по несению на себе каких-либо физических нагрузок (в отличие от прототипа). То есть не используется как несущая конструкция. Панель используется как вставной материал в конструкцию стен или дверей. Но тем не менее для удобства монтажа, транспортировки, необходима определенная прочность конструкции. Поэтому при выборе материала следует руководствоваться способом размещения рупоров в панели. Например, шахматный порядок со смещением на половину позиции в каждом следующем ряду является лучшим для размещения большего количества рупоров на площади. Но этот способ нельзя рекомендовать при использовании эластичного пенополиуретана (поролона), так как расстояние между рупорами будет слишком маленьким - конструкция не будет держать форму, и это создаст неудобство при монтаже и транспортировке. И может привести к нарушению целостности панели. Поэтому при использовании поролона применяется обычный шахматный порядок расположения. При использовании пенопласта или дерева конструкция более жесткая и применяются шахматный порядок или шахматный порядок со смещением на половину позиции в каждом следующем ряду.

3. Материал изготовления панели.

Пенополистирол (пенопласт) экструдированный или обычный, эластичный пенополиуретан (поролон), дерево - материалы с более высокими коэффициентами поглощения звуковых волн, являются распространенными и доступными материалами. В обработке эти материалы просты. Их коэффициент поглощения звука в среднем диапазоне частот - пенопласта (0,15-0,8), дерева (0,15-0,17), поролона (0,5-1,0), выше, чем у металла (0,05-0,11) и пластмассы(0,02-0,03) и достаточен для выполнения поставленной задачи. [4], [6], [7]

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является более эффективное усиление силы и амплитуды звуковых волн в широком диапазоне частот в одном направлении и отражение, поглощение, снижение силы и амплитуды звуковой волны в противоположном направлении.

Устройство поясняется фиг. 2, фиг. 2.1, фиг. 3, фиг. 3.1.

Устройство состоит из панели - 6, в которой в шахматном порядке и в шахматном порядке со смещением на половину позиции в каждом следующем ряду, вплотную к другу другу, расположены рупора конической, экспоненциальной, гиперэкспоненциальной формы - 7.

Процесс прохождения и усиления звуковой волны в одном направлении поясняется на фиг. 4, фиг. 4.1.

Падающая (входящая) звуковая волна - 1 входит в отверстие рупора. Часть волн отражается - 2. Часть волн поглощается - 3. Вследствие волновой природы звуковых волн, после прохождения отверстия, волны движутся сферически, отражаются от стенок рупора - 5, за счет чего мощность звука увеличивается. Отражая звуковые волны, рупор собирает их вблизи своей оси. Стенки рупора ослабляют эффект акустического короткого замыкания. [4], [5]. Звуковая волна усиливается. Прошедшая (переотраженная) и сфокусированная и усиленная звуковая волна - 4, 5.

На фиг. 5, фиг. 5.1 показано движение звуковых волн в обратном направлении. То есть «в лоб» рупору. Где 1 - это движущаяся в этом направлении падающая (входящая) звуковая волна, 2- отраженная звуковая волна от стен панели и поверхности рупора, 3- поглощенная звуковая волна, 4-прошедшая через отверстие панели и переотраженная звуковая волна. Звуковая волна ослабляется. [4], [5].

В итоге:

1. При применении рупоров конической, экспоненциальной, гиперэкспоненциальной формы

2. Расположении рупоров в шахматном, шахматном порядке со смещением на половину позиции в каждом следующем ряду (на подобии пчелиных сот в ульях)

3. Использовании в качестве материала изготовления пенополистирола, пенополиуретана, дерева

- заявленная задача на еще большее усиление силы и амплитуды звуковой волны в нужном диапазоне частот в одном направлении и снижение силы и амплитуды звуковой волны в противоположном направлении будет выполнена.

Рупоры экспоненциальной и гиперэкспоненциальной формы очень похожи. Различие только в пологости кривой. Рисунки экспоненциальной и гиперэкспенциальной формы показаны как общие - экспоненциальные.

Практическое применение таких акустических рупорных панелей возможно при использовании их в конструкции стен и дверей детских комнат в детских садах (яслях) и в простых жилых помещениях, чтобы усилить звук среднего диапазона частот (человеческая речь, детский плач) идущий из них и ослабить звук поступающий во внутрь.

В конструкции цехов штамповки заводов, где преобладают шумы низкой частоты и нужно усиление только среднего диапазона частот (человеческая речь) для быстрого оповещения в экстренных случаях.

Также возможно применение для оборудования помещений спецслужб МВД, ФСБ. Где необходимо постоянное усиление звука в одном направлении и ограничение в обратном направлении.

Литература:

1) Исакович М.А. Общая акустика. М.: Наука, 1973

2) Лэмб Г. Динамическая теория звука. М.: ГИФМЛ, 1960

3) Ржевкин С.Н. Задачи по теории звука. М.: МГУ, 1976

4) Звукоизоляция и звукопоглощение. Осипов Л.Г. (ред.). ACT. Астрель. Москва. 2004

5) Проектирование рупорных громкоговорителей Журнал «Мастер 12 Вольт»Дек./Январь 2005

6) Жигачева ГА., Беликина С.В. Руководство по измерению и расчету акустических характеристик звукопоглощающих материалов Москва НИИСФ Госстроя СССР, 1979

7) И.Г Трунова, А.Б. Елькин, В.М. Смирнова ВЫБОР И РАСЧЕТ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ОТ ШУМА И ВИБРАЦИИ Нижний Новгород, Нижегородский государственный технический университет им. РЕ. Алексеева.

Типография НГТУ 2012

Claims (4)

1. Устройство однонаправленного усиления звука, состоящее из панели из материала, имеющего коэффициент поглощения звука в среднем диапазоне частот выше 0,11, с расположенными внутри рупорами, размещёнными вплотную друг к другу по всей плоскости панели и направленными в одну сторону.

2. Устройство однонаправленного усиления звука по п.1, отличающееся тем, что панели выполнены из пенополистирола, пенополиуретана и/или дерева.

3. Устройство однонаправленного усиления звука по п.1, отличающееся тем, что рупоры выполнены в конической, экспоненциальной и/или гиперэкспоненциальной форме.

4. Устройство однонаправленного усиления звука по п.1, отличающееся тем, что рупоры расположены в шахматном порядке и/или шахматном порядке со смещением на половину позиции в каждом следующем ряду.