RU2324795C2

RU2324795C2 - Kochetov acoustical barrier

Info

Publication number: RU2324795C2
Application number: RU2005139032/03A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов; Мари Олеговна Кочетова (RU); Мария Олеговна Кочетова
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2008-05-20
Also published as: RU2005139032A

Abstract

FIELD: construction, acoustics.

SUBSTANCE: invention pertains to industrial acoustics, in particular to wideband sound control, and can be used in all fields of the local industry as equipment for protection from noise. The acoustical barrier is specifically designed for installation along automobile and railway through-ways, construction sites and other noise sources, with the aim of protecting apartment blocks from loud noise sources. The acoustic barrier consists of acoustical boards, frame made in the form of supporting poles and horizontal profiles, on which are fixed the acoustical boards made from sound absorbing material. The acoustic boards can be translucent or sound absorbing non-transparent. They are assembled in the acoustic shield in combinations of vertical and horizontal rows. The translucent sound reflecting panel is made from a solid rectangular sheet of polycarbonate plastic, with the ratios of the lengths of the rectangle to its height lying in the interval 2...3, and the ratio of the thickness of the sheet to its height lying in the interval 0.006...0.008. The panel can also be made from a cellular sheet of extruded polycarbonate plastic with the ratio of the length of the rectangle to its height lying in the optimum interval 2.0...3.0, and ratio of the thickness of the cellular sheet of extruded polycarbonate plastic to its height in the optimum interval 0.016...0.02. The horizontal profiles are fixed in vertical grooves whose width is adjustable, on each supporting pole. The frame of sound absorbing board is in the form of a parallelepiped, formed by the front and rear walls of the barrier. The walls of the barrier are fixed by vibration dampening covers. On the walls of the barrier, there is a slatted perforation in the form of rows of rectangles. Adjacent rows are located with displacement, and the number of the slits in one row is even and odd in the other. The ratio of the width of odd rows b₁ to the width of even rows b₂ lies in the optimum range b₁/b₂ 0.7...0.9. The sound absorbing material used is in the form of plates made from mineral wool on a basalt base, the whole surface of which is clad in acoustically transparent fibreglass material of the "ЭЗ - 100" type. The technical outcome is the increased effectiveness of sound suppression.

EFFECT: increased effectiveness of sound suppression.

4 dwg

Description

Изобретение относится к промышленной акустике, в частности к широкополосному шумоглушению, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в качестве средства защиты от шума, в частности акустический экран предназначен для установки вдоль автомобильных и железнодорожных магистралей, строительных площадок и других источников шума с целью защиты жилой застройки от источников повышенного шума.The invention relates to industrial acoustics, in particular to broadband sound attenuation, and can be used in all sectors of the economy as a means of protection against noise, in particular, an acoustic screen is designed to be installed along highways and railways, construction sites and other noise sources for the purpose of protection residential buildings from sources of increased noise.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является акустический экран по а.с. СССР № 348755, кл. F01N 1/04, 1970 г. [прототип], содержащий перфорированную стенку и звукопоглощающий слой.The closest technical solution to the technical nature and the achieved result is an acoustic screen according to as USSR No. 348755, cl. F01N 1/04, 1970 [prototype], comprising a perforated wall and a sound-absorbing layer.

Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет сравнительно невысокого коэффициента звукопоглощения.The disadvantage of the technical solution adopted as a prototype is the relatively low efficiency of sound attenuation due to the relatively low coefficient of sound absorption.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения за счет повышения коэффициента звукопоглощения путем увеличения поверхностей звукопоглощения при сохранении габаритных размеров экрана.The technical result is an increase in the efficiency of sound attenuation by increasing the sound absorption coefficient by increasing the sound absorption surfaces while maintaining the overall dimensions of the screen.

Это достигается тем, что в акустическом экране, содержащем каркас и акустическое полотно, каркас выполнен в виде опорных стоек и горизонтальных профилей, на которых крепятся акустические панели, причем горизонтальные профили устанавливаются и фиксируются в регулируемом по ширине вертикальном пазе опорной стойки, причем акустические панели могут быть как шумоотражающими светопрозрачными, так и непрозрачными шумопоглощающими, при этом компоновка их в акустическом экране может быть в любом сочетании вертикальных и горизонтальных рядов, причем компоновка экрана выполнена так, что верхний горизонтальный ряд акустических панелей расположен под углом в пределах 20...45°, а опорные стойки выполнены соответственно в верхней части с наклоном под углом в пределах 20...45°, или компоновка экрана выполнена на опорных стойках любой конфигурации, например в виде дуги окружности большого радиуса, а шумопоглощающая панель содержит каркас в виде параллелепипеда, образованного передней и задней перфорированными стенками с коэффициентом перфорации, равным или более 0,25, каждая из которых имеет П-образную форму с боковыми ребрами, при этом перфорация выполнена щелевой в виде расположенных рядами прямоугольников, а смежные ряды расположены со смещением, причем количество щелей в одном ряду четное, а в другом - нечетное, при этом отношение ширины нечетных рядов b₁ к ширине четных рядов b₂ находится в оптимальном интервале величин b₁/b₂=0,7...0,9, а отношение расстояний между рядами h₁ и h₂ равно h₁/h₂=2,0, причем стенки панели фиксируются между собой вибродемпфирующими крышками, а в качестве звукопоглощающего материала звукопоглощающего элемента используются плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа "Rockwool", или минеральной ваты типа "URSA", или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа "Повиден".This is achieved by the fact that in the acoustic screen containing the frame and the acoustic canvas, the frame is made in the form of support stands and horizontal profiles on which the acoustic panels are mounted, and horizontal profiles are mounted and fixed in a width-adjustable vertical groove of the support rack, and the acoustic panels can to be both reflective translucent and opaque sound absorbing, while their arrangement in the acoustic screen can be in any combination of vertical and horizontal rows, moreover, the layout of the screen is made so that the upper horizontal row of acoustic panels is located at an angle within 20 ... 45 °, and the support stands are made respectively in the upper part with an inclination at an angle within 20 ... 45 °, or the layout of the screen is made on supporting racks of any configuration, for example in the form of an arc of a circle of large radius, and the sound-absorbing panel contains a frame in the form of a parallelepiped formed by the front and rear perforated walls with a perforation coefficient equal to or more than 0.25, each of which EET U-shaped with side edges, wherein the perforation is formed a slit in the form of spaced rectangles rows, and adjacent rows are offset, and the number of slots in a row is even, and in the other - is odd, wherein the ratio of the width of odd rows b ₁ to the the width of even rows b ₂ is in the optimal range of values b ₁ / b ₂ = 0.7 ... 0.9, and the ratio of the distances between rows h ₁ and h ₂ is h ₁ / h ₂ = 2.0, and the panel walls are fixed among themselves by vibration damping covers, and as sound-absorbing material, sound-absorbing This element uses slabs made of rockwool basalt mineral wool or URSA mineral wool or P-75 basalt wool or glass wool lined with glass wool or foamed polymer, such as polyethylene or polypropylene, moreover, the sound-absorbing element Its entire surface is lined with an acoustically transparent material, such as fiberglass type EZ-100 or polymer type "Poviden."

На фиг.1 изображен общий вид акустического экрана, на фиг.2-4 - его варианты.Figure 1 shows a General view of the acoustic screen, figure 2-4 - its options.

Акустический экран (фиг.1) является сборно-разборной конструкцией, состоящей из опорных стоек 3 и акустического полотна, состоящего из горизонтальных профилей 1, 2, 6 и акустических панелей, которые при монтаже устанавливаются в горизонтальные профили 1, 2, 6, которые, в свою очередь, устанавливаются и фиксируются в регулируемом по ширине вертикальном пазе опорной стойки 3. Стойка 3 состоит из двутавровой балки и крепежных уголков, которые служат для фиксации акустического полотна экрана. Размер двутавра определяется в зависимости от высоты акустического экрана (до 6 метров) и действующих ветровых нагрузок. Стойка имеет опорный фланец для болтового крепления к фундаменту. В опорном фланце крепежные отверстия выполнены овальными, что позволяет компенсировать погрешность установки закладных элементов в фундаменте опор. Горизонтальный профиль служит для фиксации акустических панелей при монтаже акустического экрана и изготавливается из холоднокатаной стали толщиной 2 мм. Максимальная длина горизонтального профиля - до 4 метров с шагом 500 мм. Защита от коррозии - горячий цинк с толщиной покрытия 80-120 мкм. Акустические панели могут быть как шумоотражающими светопрозрачными 7, так и непрозрачными шумопоглощающими 5, причем компоновка их в акустическом экране может быть в любом сочетании вертикальных и горизонтальных рядов (см. Фиг.1). Возможна компоновка экрана акустическими панелями с чередованием рядов шумоотражающими светопрозрачными и непрозрачными шумопоглощающими акустическими панелями (см. Фиг.2 и 4). Возможна компоновка экрана, когда верхний горизонтальный ряд акустических панелей расположен под углом в пределах 20...45° (см. Фиг.2 и 3), что позволяет повысить его эффективность за счет возврата потока акустической энергии на источник шума, например движущийся поезд в зимнее время, когда снег является дополнительным звукопоглотителем. При этом опорные стойки 3 выполняются соответственно в верхней части с наклоном под углом в пределах 20...45°. Возможна компоновка поверхности экрана на опорных стойках 3 любой конфигурации, например в виде дуги окружности большого радиуса, как это показано на Фиг.4.The acoustic screen (Fig. 1) is a collapsible structure consisting of support posts 3 and an acoustic sheet consisting of horizontal profiles 1, 2, 6 and acoustic panels, which are installed in horizontal profiles 1, 2, 6 during installation, which in turn, they are installed and fixed in the vertical groove of the support column 3, which is adjustable in width. The rack 3 consists of an I-beam and fixing angles, which serve to fix the acoustic screen canvas. The size of the I-beam is determined depending on the height of the acoustic screen (up to 6 meters) and the current wind loads. The stand has a support flange for bolting to the foundation. In the supporting flange, the mounting holes are oval, which makes it possible to compensate for the error in the installation of embedded elements in the foundation of the supports. The horizontal profile serves to fix the acoustic panels during the installation of the acoustic screen and is made of cold-rolled steel 2 mm thick. The maximum length of the horizontal profile is up to 4 meters in increments of 500 mm. Corrosion protection - hot zinc with a coating thickness of 80-120 microns. Acoustic panels can be both reflective translucent 7 and opaque sound-absorbing 5, and their arrangement in the acoustic screen can be in any combination of vertical and horizontal rows (see Figure 1). It is possible to arrange the screen with acoustic panels with alternating rows of noise-reflecting translucent and opaque sound-absorbing acoustic panels (see Fig. 2 and 4). It is possible to arrange the screen when the upper horizontal row of acoustic panels is located at an angle within 20 ... 45 ° (see Figs. 2 and 3), which makes it possible to increase its efficiency by returning the flow of acoustic energy to a noise source, for example, a moving train in winter time when snow is an additional sound absorber. In this case, the supporting posts 3 are performed respectively in the upper part with an inclination at an angle within 20 ... 45 °. It is possible to arrange the surface of the screen on the support posts 3 of any configuration, for example, in the form of an arc of a circle of large radius, as shown in FIG.

Панель шумопоглощающая 5 содержит каркас в виде параллелепипеда, образованного передней и задней перфорированными стенками (на чертеже не показано) с коэффициентом перфораций, равным или более 0,25, каждая из которых имеет П-образную форму с боковыми ребрами, причем перфорация выполнена щелевой в виде расположенных рядами прямоугольников, а смежные ряды расположены со смещением, причем количество щелей в одном ряду четное, а в другом - нечетное, при этом отношение ширины нечетных рядов b₁ к ширине четных рядов b₂ находится в оптимальном интервале величин b₁/b₂=0,7...0,9, а отношение расстояний между рядами h₁ и h₂ равно h₁/h₂=2,0, причем стенки панели фиксируются между собой вибродемпфирующими крышками, а в качестве звукопоглощающего материала звукопоглощающего элемента используются плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа "Rockwool", или минеральной ваты типа "URSA", или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, при этом звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа "Повиден". Панель 5 шумопоглощающая может быть выполнена в виде параллелепипеда, образованного передней и задней стенками панели, каждая из которых имеет П-образную форму (на чертеже не показано), причем на передней стенке имеется щелевая перфорация, коэффициент перфорации которой принимается равным или более 0,25, а стенки панели фиксируются между собой вибродемпфирующими крышками, в качестве звукопоглощающего материала звукопоглощающего элемента используются плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа "Rockwool", или минеральной ваты типа "URSA", или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа "Повиден".The sound-absorbing panel 5 contains a frame in the form of a parallelepiped formed by the front and rear perforated walls (not shown in the drawing) with a perforation coefficient equal to or more than 0.25, each of which has a U-shape with side ribs, and the perforation is made in the form of a slit rectangles arranged in rows, and adjacent rows are offset, and the number of slots in a row is even, and in the other - is odd, wherein the ratio of the width b ₁ of odd rows to even rows of the width b ₂ is in an optimal integral shaft quantities b ₁ / b ₂ = 0.7 ... 0.9, and the ratio of the distances between the rows h ₁ and h ₂ is equal to h ₁ / h ₂ = 2.0, wherein the wall panels are fixed between a vibration damping lids, and as sound-absorbing material of the sound-absorbing element, slabs made of rockwool basalt type mineral wool or URSA type mineral wool or P-75 basalt wool or glass wool lined with glass wool or foamed polymer, for example polyethylene or polypropylene are used when the sound-absorbing element is lined over its entire surface acoustically transparent material, such as fiberglass type EZ-100 or polymer type "Poviden." Sound-absorbing panel 5 can be made in the form of a parallelepiped formed by the front and rear walls of the panel, each of which has a U-shape (not shown in the drawing), and there is slotted perforation on the front wall, the perforation coefficient of which is taken to be equal to or more than 0.25 , and the panel walls are fixed between each other by vibration damping covers; as a sound-absorbing material of a sound-absorbing element, slabs made of rockwool basalt mineral wool or UR mineral wool are used SA ", or basalt wool of type P-75, or glass wool with glass fiber lining, or foamed polymer, for example polyethylene or polypropylene, the sound-absorbing element over its entire surface lining with an acoustically transparent material, for example fiberglass type EZ-100 or polymer like Poviden .

Панель 7 шумоотражающая содержит каркас (на чертеже не показано) в виде многоугольника, например прямоугольника, образованного П-образной формы ребрами, выполненными из вибродемпфирующего материала, а в качестве щумоотражающего светопрозрачного элемента используется панель из сплошного листа экструдированного поликарбонатного пластика, причем отношение длины прямоугольника к его высоте лежит в интервале от 2 до 3, а отношение толщины сплошного листа экструдированного поликарбонатного пластика к его высоте находится в оптимальном интервале величин 0,006...0,008, при этом в качестве шумоотражающего светопрозрачного элемента используется панель из ячеистого листа экструдированного поликарбонатного пластика с отношением длины прямоугольника к его высоте, находящимся в оптимальном отношении величин 2,0...3,0, а отношение толщины ячеистого листа экструдированного поликарбонатного пластика к его высоте находится в оптимальном интервале величии 0,016...0,02.The noise-reflecting panel 7 contains a frame (not shown in the drawing) in the form of a polygon, for example, a rectangle formed by a U-shaped ribs made of vibration-damping material, and a panel made of a continuous sheet of extruded polycarbonate plastic is used as a noise-reflecting translucent element, the ratio of the length of the rectangle to its height lies in the range from 2 to 3, and the ratio of the thickness of a continuous sheet of extruded polycarbonate plastic to its height is in optimal int the range of values is 0.006 ... 0.008, while a panel made of a cellular sheet of extruded polycarbonate plastic with a ratio of the length of the rectangle to its height, which is in the optimal ratio of values of 2.0 ... 3.0, and the ratio of the thickness of the mesh, is used as a noise-reflecting translucent element. sheet of extruded polycarbonate plastic to its height is in the optimal range of magnitude 0.016 ... 0.02.

Акустический экран работает следующим образом.The acoustic screen works as follows.

Звуковая энергия, пройдя через перфорированную стенку шумопоглощающей панели 5, попадает на стенки звукопоглощающего слоя (который может быть как мягким, например из базальтового или стеклянного волокна, так и жестким, например типа "акмигран" и т.п.). Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца", где потери энергии происходят за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети пор звукопоглотителя. Коэффициент перфорации перфорированной стенки шумопоглощающей панели 5 принимается равным или более 0,25. Для предотвращения высыпания мягкого звукопоглотителя предусмотрена стеклоткань, например типа ЭЗ-100, расположенная между звукопоглотителем и перфорированной стенкой (на чертеже не показано). Звуковая энергия, пройдя через сплошные или ячеистые листы шумоотражающей панели 7 из экструдированного поликарбонатного пластика, существенно ослабевает, причем изоляция шума составляет порядка 20...40 дБ и зависит от толщины листа. Вибродемпфирующие ребра 2-5, фиксирующие шумоотражающий светопрозрачный элемент, выполнены из эластомера, что позволяет демпфировать колебания каркаса и другие источники вибраций.Sound energy, passing through the perforated wall of the sound-absorbing panel 5, enters the walls of the sound-absorbing layer (which can be either soft, for example from basalt or glass fiber, or hard, for example, like an acigranum, etc.). The transition of sound energy into heat (dissipation, energy dissipation) occurs in the pores of the sound absorber, which are the Helmholtz resonator model, where energy losses occur due to friction of the mass of air in the resonator neck oscillating with the excitation frequency against the neck wall, which has the form of a branched sound absorber pore network. The perforation coefficient of the perforated wall of the sound-absorbing panel 5 is taken to be equal to or more than 0.25. To prevent the eruption of a soft sound absorber, a fiberglass fabric, for example, EZ-100 type, is located between the sound absorber and the perforated wall (not shown in the drawing). Sound energy, passing through solid or cellular sheets of the sound-reflecting panel 7 from extruded polycarbonate plastic, is significantly weakened, and the noise isolation is about 20 ... 40 dB and depends on the thickness of the sheet. Vibration-damping ribs 2-5, fixing the reflective translucent element, are made of elastomer, which allows you to damp the vibrations of the frame and other sources of vibration.

Предложенный авторами акустический экран является эффективным способом борьбы с производственными шумами.The acoustic screen proposed by the authors is an effective way to combat industrial noise.

Claims

An acoustic screen consisting of acoustic panels, a frame made in the form of support stands and horizontal profiles on which acoustic panels of sound-absorbing material are mounted, and the acoustic panels can be translucent and sound-absorbing opaque and arranged in an acoustic screen in a combination of vertical and horizontal rows, characterized the fact that the translucent reflective panel is made of a solid rectangular sheet of polycarbonate plastic with a ratio of the length of the rectangle and to its height in the range of 2 ... 3 and the ratio of sheet thickness to its height in the range of 0.006 ... 0.008 or from a cellular sheet of extruded polycarbonate plastic with a ratio of the length of the rectangle to its height, which is in the optimal ratio of 2.0 .. .3.0, and the ratio of the thickness of the cellular sheet of the extruded polycarbonate plastic to its height is in the optimal range of 0.016 ... 0.02, horizontal profiles are installed and fixed in a width-adjustable vertical groove of each support column, and the frame of each sound-absorbing the panel is made in the form of a parallelepiped formed by the front and rear walls of the panel, the panel walls are fixed with vibration damping covers, there are slotted perforations on the panel walls in the form of rectangles arranged in rows; , with respect to the width b ₁ of odd rows to even rows of the width b ₂ is placed in the optimal range of values b ₁ / b ₂ 0.7 ... 0.9, and as a noise absorbing material is a slab of mineral oh basalt wool on the basis lined over the entire surface of acoustically transparent material - glass fiber type E3-100.