RU2325488C2

RU2325488C2 - Sound absorbing panel

Info

Publication number: RU2325488C2
Application number: RU2006120389/03A
Authority: RU
Inventors: нко Юрий Джанович Дерев (RU); Юрий Джанович Деревянко
Original assignee: Юрий Джанович Деревянко
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2008-05-27
Also published as: RU2006120389A

Abstract

FIELD: construction, superstructures.

SUBSTANCE: principle applies to construction, partly to facilities meant for protection from sound waves (noise), and other wave emission and its absorption and can be used in noise protection screens. A noise absorbing panel consists of a perforated panel, hollow panel, sound absorbing element between the above mentioned panels. The perforated panel is made with openings in the form of fissure traps with reflectors turned in the direction of the sound absorbing element. The perforated panel contains, at least, two fissure traps, whose reflectors are inclined at different angles to the panel plane. The noise absorbing element has a thickness from 30 mm to 100 mm and placed in a polyethylene sheath of thickness 0.1 mm to 3 mm. The technical result consists of increasing the absorption capability of the panel.

EFFECT: increasing the absorption capability of a panel.

3 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам, предназначенным для защиты от звуковых волн (шума), а также волн других излучений и их поглощения, и может быть использовано в экранах шумозащитных.The invention relates to construction, in particular to devices designed to protect against sound waves (noise), as well as waves of other radiation and their absorption, and can be used in noise screens.

Уровень техникиState of the art

Известны панели шумопоглощающие, состоящие из корпуса со щелевыми ловушками и элементов шумопоглощения, расположенными внутри корпуса. Механизм поглощения звука заключается в прохождении звуковых и других волн через щелевые ловушки внутрь корпуса, деформации элемента шумопоглощения из-за воздействия на него волн и рассеивания на элементе шумопоглощения энергии звуковых и других волн. К таким панелям относятся панели, описанные в патентах РФ №2266997, №2222662, №2176005 и др.Noise-absorbing panels are known, consisting of a housing with slotted traps and noise absorption elements located inside the housing. The sound absorption mechanism consists in the passage of sound and other waves through slot traps into the body, the deformation of the noise absorption element due to the action of waves on it and the dispersion of energy from sound and other waves on the noise absorption element. Such panels include those described in RF patents No. 2266997, No. 2222662, No. 2176005, etc.

Аналогом изобретения является «Акустическая панель шумозащитного экрана» по патенту РФ №2173372 от 10.09.2001 г., содержащая корпус, образованный прямоугольной рамой, задней и лицевой стенками и встроенных в корпус звукопоглощающих плит. Данная конструкция обладает недостатком, связанным с тем, что в ней отсутствует интерференция звуковых волн и волн других излучений внутри звукопоглощающего материала в связи с тем, что волны внутри звукопоглощающего материала двигаются параллельно друг другу.An analogue of the invention is the “Acoustic panel of a noise shield” according to the patent of the Russian Federation No. 2173372 of 09/10/2001, containing a housing formed by a rectangular frame, rear and front walls and sound-absorbing plates integrated into the housing. This design has the disadvantage that it does not interfere with sound waves and other radiation waves inside the sound-absorbing material due to the fact that the waves inside the sound-absorbing material move parallel to each other.

Наиболее близким аналогом (прототипом) к заявляемому изобретению является панель шумопоглощающая, описанная в патенте РФ №2155252 «Шумозащитный экран» от 27.08.2000 г. Прототип выполнен в виде параллелепипеда и содержит панель перфорированную, панель глухую, элемент шумопоглощения, расположенный между перфорированной и глухой панелями, крышки для соединения перфорированной и глухой панелей, причем перфорированная панель выполнена с отверстиями в виде щелевых ловушек с отражателями, повернутыми в сторону элемента шумопоглощения. Панели изготовлены из П-образных металлических листов. Панель снабжена в верхней и нижней частях вибродемпфирующими фиксаторами, выполненными в виде крышек с корытообразными поперечными сечениями, которые вставлены с натягом в полость каждой панели. Совокупность существенных признаков, схожих с заявленным изобретением, может быть сформулирована следующим образом: панель шумопоглощающая содержит панель перфорированную, панель глухую, элемент шумопоглощения, расположенный между перфорированной и глухой панелями, крышки для соединения перфорированной и глухой панелей, причем перфорированная панель выполнена с отверстиями в виде щелевых ловушек с отражателями, повернутыми в сторону элемента шумопоглощения. Недостатком прототипа является то, что в нем отсутствует интерференция звуковых волн и волн других излучений внутри элемента шумопоглощения в связи с тем, что волны внутри элемента шумопоглощения двигаются параллельно друг другу.The closest analogue (prototype) to the claimed invention is a sound-absorbing panel described in RF patent No. 2155252 “Soundproofing screen” dated 08.27.2000. The prototype is made in the form of a parallelepiped and contains a perforated panel, a blank panel, a noise absorption element located between the perforated and blank panel panels, covers for connecting perforated and dull panels, and the perforated panel is made with holes in the form of slotted traps with reflectors turned to the side of the noise absorption element. The panels are made of U-shaped metal sheets. The panel is equipped in the upper and lower parts with vibration damping clamps made in the form of covers with trough-like cross sections that are inserted with interference into the cavity of each panel. The set of essential features similar to the claimed invention can be formulated as follows: a sound-absorbing panel contains a perforated panel, a dull panel, a noise absorption element located between the perforated and dull panels, covers for connecting the perforated and dull panels, and the perforated panel is made with holes in the form slot traps with reflectors turned towards the noise absorption element. The disadvantage of the prototype is that it does not interfere with sound waves and waves of other radiation inside the noise absorption element due to the fact that the waves inside the noise absorption element move parallel to each other.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей изобретения является повышение поглощающей способности панели.The objective of the invention is to increase the absorption capacity of the panel.

Указанная задача решается за счет того, что панель шумопоглощающая содержит панель перфорированную, панель глухую, элемент шумопоглощения, расположенный между перфорированной и глухой панелями, крышки для соединения перфорированной и глухой панелей, причем перфорированная панель выполнена с отверстиями в виде щелевых ловушек с отражателями, повернутыми в сторону элемента шумопоглощения, отличающаяся тем, что перфорированная панель содержит, по крайней мере, две щелевые ловушки, у которых отражатели расположены под различными углами к плоскости перфорированной панели, при этом элемент шумопоглощения выполняют толщиной от 30 мм до 100 мм и располагают в полиэтиленовой оболочке толщиной от 0.1 мм до 3 мм.This problem is solved due to the fact that the noise-absorbing panel contains a perforated panel, a blind panel, a noise absorption element located between the perforated and deaf panels, covers for connecting the perforated and blind panels, and the perforated panel is made with holes in the form of slotted traps with reflectors turned in the side of the noise absorption element, characterized in that the perforated panel contains at least two slotted traps, in which the reflectors are located at different angles perforated panel plane, wherein the noise reduction element operate thickness from 30 mm to 100 mm and have a polyethylene sheath thickness of 0.1 mm to 3 mm.

От наиболее близкого аналога изобретение отличается следующими признаками:The invention differs from the closest analogue by the following features:

«...перфорированная панель содержит, по крайней мере, две щелевые ловушки, у которых отражатели расположены под различными углами к плоскости перфорированной панели, при этом элемент шумопоглощения выполняют толщиной от 30 мм до 100 мм и располагают в полиэтиленовой оболочке толщиной от 0.1 мм до 3 мм».“... the perforated panel contains at least two slit traps, in which the reflectors are located at different angles to the plane of the perforated panel, while the noise absorption element is made from 30 mm to 100 mm thick and placed in a polyethylene shell from 0.1 mm to 3 mm. "

При осуществлении изобретения будет достигнут следующий технический результат: интенсификация интерференции звуковых волн и волн других излучений внутри элемента шумопоглощения с ослаблением их амплитуд.When carrying out the invention, the following technical result will be achieved: intensification of the interference of sound waves and waves of other radiation inside the noise absorption element with attenuation of their amplitudes.

Посредством отражателей, наклоненных под различными углами к поверхности перфорированной панели, звуковые волны и волны других излучений, прошедшие через перфорацию внутрь панели, направляются в элемент шумопоглощения под различными углами, что вызывает интенсивную интерференцию звуковых волн и волн других излучений внутри элемента шумопоглощения с ослаблением их амплитуд. Таким образом, механизм поглощения звука заключается не только в деформации элемента шумопоглощения и рассеивания на нем энергии волн, но и во взаимном гашении вследствие интерференции отклоненных отражателями волн.By means of reflectors inclined at different angles to the surface of the perforated panel, sound waves and waves of other radiation passing through the perforation into the panel are guided to the noise absorption element at various angles, which causes intense interference of sound waves and waves of other radiation inside the noise absorption element with attenuation of their amplitudes . Thus, the mechanism of sound absorption consists not only in the deformation of the noise absorption element and the dissipation of wave energy on it, but also in the mutual cancellation due to the interference of the waves deflected by the reflectors.

Панель шумопоглощающая выполняется таким образом, что отношение суммарной площади перфорации к площади стенки панели перфорированной составляет величину от 0.2 до 0.4 (экспериментально подтверждено, что данный диапазон наиболее оптимален для решения задачи шумопоглощения и обеспечения прочности панели). Стенка панели глухой и стенка панели перфорированной обеспечивают отражение от своих поверхностей звуковых волн и волн других излучений и направление излучений вовнутрь элемента шумопоглощения.The noise-absorbing panel is made in such a way that the ratio of the total perforation area to the wall area of the perforated panel is from 0.2 to 0.4 (it has been experimentally confirmed that this range is most optimal for solving the problem of noise absorption and ensuring panel strength). The wall of the panel is blank and the wall of the perforated panel provides reflection from its surfaces of sound waves and waves of other radiation and the direction of radiation inside the noise absorption element.

Панель шумопоглощающая выполняется таким образом, что элемент шумопоглощения выполняют толщиной от 30 мм до 100 мм. Экспериментально подтверждено, что такая толщина элемента шумопоглощения, выполненного из минеральной ваты или пенопласта, обеспечивает наиболее эффективное шумопоглощение при небольших габаритах. Элемент шумопоглощения располагают в полиэтиленовой оболочке толщиной от 0.1 мм до 3 мм. Полиэтиленовая оболочка также участвует в процессе поглощения волн излучений малой длины и, кроме того, обеспечивает защиту элемента шумопоглощения от намокания и засорения, например пылью.The sound-absorbing panel is designed in such a way that the sound-absorbing element is made with a thickness of 30 mm to 100 mm. It has been experimentally confirmed that such a thickness of a noise absorption element made of mineral wool or foam provides the most effective noise absorption with small dimensions. The noise absorption element is placed in a polyethylene shell with a thickness of 0.1 mm to 3 mm. The polyethylene sheath also participates in the process of absorption of radiation waves of short lengths and, in addition, provides protection for the noise absorption element from getting wet and clogged, for example with dust.

Панель шумопоглощающая выполняется таким образом, что площадь стенки панели перфорированной составляет величину от 100000 мм² до 1000000 мм². Такой размер панели удобно изготавливать, перевозить, переносить и монтировать в шумопоглощающие экраны.The sound-absorbing panel is designed so that the wall area of the perforated panel is between 100,000 mm ² and 1,000,000 mm ² . This panel size is convenient to produce, transport, carry and mount in noise-absorbing screens.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1 изображена панель шумопоглощающая. На фиг.2 изображена схема механизма шумопоглощения за счет интерференции волн.In Fig.1 shows a sound absorbing panel. Figure 2 shows a diagram of the mechanism of noise absorption due to interference of waves.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Панель шумопоглощающая (см. фиг.1) содержит панель перфорированную 1, панель глухую 2, элемент шумопоглощения 3, расположенный между перфорированной и глухой панелями, крышки 4 и 5 для соединения перфорированной и глухой панелей, причем перфорированная панель выполнена с отверстиями в виде щелевых ловушек с отражателями 6, 7, 8 и 9, повернутыми внутрь корпуса в сторону элемента шумопоглощения 3. Перфорированная панель 1 содержит две щелевые ловушки, у которых отражатели 6 и 7 расположены под различными углами 10 и 11 (см. фиг.2) к плоскости перфорированной панели.The sound-absorbing panel (see Fig. 1) contains a perforated panel 1, a blind panel 2, a noise absorption element 3 located between the perforated and blind panels, covers 4 and 5 for connecting the perforated and blind panels, and the perforated panel is made with holes in the form of slotted traps with reflectors 6, 7, 8 and 9, turned inward of the housing towards the noise absorption element 3. Perforated panel 1 contains two slotted traps, in which reflectors 6 and 7 are located at different angles 10 and 11 (see figure 2) to the plane of the perforated panel.

Панель перфорированная выполнена в поперечном сечении (сечение А-А, фиг.1) в виде П-образного листа, содержащего стенку 15 и полки 16 и 17. Стенка и полки панели перфорированной сопряжены под углом 75°-100°. Конкретное значение этого угла при изготовлении опытной партии составило 90°. Панель глухая также выполнена в поперечном сечении в виде П-образного листа (сечение А-А, фиг.1), содержащего стенку 18 и полки 19 и 20. Стенка и полки панели глухой сопряжены под прямым углом. Полки стенок панели перфорированной и панели глухой расположены внахлест. Расстояние 21 между стенками панели перфорированной и панели глухой выполняют от 30 мм до 100 мм. Конкретное значение этого расстояния при изготовлении опытной партии составило 51.8 мм. Полки панели перфорированной выполняются одинаковой или различной длины. При изготовлении опытной партии длина каждой полки панели перфорированной выполнена одинаковой. Полки панели глухой также выполняются одинаковой или различной длины. При изготовлении опытной партии длина каждой полки панели глухой выполнена одинаковой.The perforated panel is made in cross section (section AA, FIG. 1) in the form of a U-shaped sheet containing wall 15 and shelves 16 and 17. The wall and shelves of the perforated panel are conjugated at an angle of 75 ° -100 °. The specific value of this angle in the manufacture of the experimental batch was 90 °. The dull panel is also made in cross section in the form of a U-shaped sheet (section AA, FIG. 1) comprising a wall 18 and shelves 19 and 20. The wall and shelves of the dull panel are joined at right angles. The shelves of the walls of the perforated panel and the blank panel are overlapped. The distance 21 between the walls of the perforated panel and the blind panel is from 30 mm to 100 mm. The specific value of this distance in the manufacture of the experimental batch was 51.8 mm. Perforated panel shelves are made of the same or different lengths. In the manufacture of the pilot batch, the length of each shelf of the perforated panel is the same. Shelves of the blind panel are also made of the same or different lengths. In the manufacture of the pilot batch, the length of each shelf of the dull panel is the same.

Элемент шумопоглощения выполняют из минеральной ваты URSA типа М-15Г ТУ 5763-002-00287-697-97, П-75 ГОСТ 9573-96 с водоотталкивающим покрытием в виде полиэтиленовой оболочки. Толщина элемента шумопоглощения 3 на фиг.1 обозначена позицией 21. Толщину элемента шумопоглощения выполняют от 30 мм до 100 мм. Конкретное значение этой толщины при изготовлении опытной партии панелей составило 51.8 мм. Элемент шумопоглощения могут выполнять из пенопласта ПСБ-С-25 ГОСТ 15588-86.The noise absorption element is made of URSA mineral wool of type M-15G TU 5763-002-00287-697-97, P-75 GOST 9573-96 with a water-repellent coating in the form of a polyethylene shell. The thickness of the sound absorption element 3 in FIG. 1 is indicated by 21. The thickness of the noise absorption element is from 30 mm to 100 mm. The specific value of this thickness in the manufacture of an experimental batch of panels was 51.8 mm. The noise absorption element can be made of polystyrene PSB-S-25 GOST 15588-86.

Панель шумопоглощающая выполняется таким образом, что отношение суммарной площади перфорации к площади стенки панели перфорированной составляет величину 0.29; элемент шумопоглощения выполняют слоистым толщиной 51.8 мм; элемент шумопоглощения располагают в полиэтиленовой оболочке толщиной от 0.15 мм; площадь стенки панели перфорированной составляет величину от 486000 мм².The sound-absorbing panel is made in such a way that the ratio of the total perforation area to the wall area of the perforated panel is 0.29; the noise reduction element is laminated with a thickness of 51.8 mm; the noise absorption element is placed in a polyethylene shell with a thickness of 0.15 mm; the wall area of the perforated panel is from 486,000 mm ² .

Перфорированная панель 1, показанная на фиг.1, содержит щелевые ловушки, у которых отражатели 6 и 7 в поперечном сечении выполнены прямолинейными и расположены под различными углами к поверхности 22 панели перфорированной, причем разница в углах составляет величину 30°. Эксперименты показали, что разницу в углах наклона отражателей целесообразно выбирать из диапазона значений от 0.1° до 35°. При этом углы наклона отражателей к поверхности панели перфорированной выбирают из диапазона от 10° до 70°. В опытной партии углы наклона составили 20° и 50°.The perforated panel 1 shown in FIG. 1 contains slot traps in which the reflectors 6 and 7 in the cross section are straight and arranged at different angles to the perforated panel surface 22, the difference in angles being 30 °. The experiments showed that it is advisable to choose the difference in the angles of inclination of the reflectors from a range of values from 0.1 ° to 35 °. In this case, the angles of inclination of the reflectors to the surface of the perforated panel are selected from the range from 10 ° to 70 °. In the experimental batch, the tilt angles were 20 ° and 50 °.

Указанная конструкция панели используется для поглощения излучений в диапазоне частот от 40 Гц до 10¹⁵Гц. Проводились эксперименты по шумопоглощению с панелями, у которых отражатели 6 и 7 в поперечном сечении выполнены скругленными с радиусом округления 10 мм (целесообразно, чтобы радиус округления был выполнен величиной от 5 мм до 15 мм). Отраженные от такого отражателя волны расходятся под разными углами, что способствует интерференции волн.The indicated panel design is used to absorb radiation in the frequency range from 40 Hz to 10 ¹⁵ Hz. Noise absorption experiments were carried out with panels in which the reflectors 6 and 7 in the cross section were rounded with a rounding radius of 10 mm (it is advisable that the rounding radius be made between 5 mm and 15 mm). The waves reflected from such a reflector diverge at different angles, which contributes to the interference of the waves.

Панель шумопоглощающая работает следующим образом.The sound-absorbing panel operates as follows.

Панель ориентируют к источнику излучения таким образом, чтобы излучение падало на панель перфорированную. Посредством отражателей, наклоненных под различными углами к поверхности перфорированной панели, звуковые волны и волны других излучений, прошедшие через перфорацию внутрь панели, направляются в элемент шумопоглощения под различными углами, что вызывает интенсивную интерференцию звуковых волн и волн других излучений внутри элемента шумопоглощения с ослаблением амплитуд волн излучений. Волны направляются в элемент поглощения, как показано на фиг.2 (не поперек, а в основном вдоль элемента шумопоглощения). Амплитуды волн различных излучений ослабляются также за счет деформации элемента шумопоглощения и полиэтиленовой оболочки. Таким образом, механизм поглощения звука в заявленном устройстве заключается в деформации элемента шумопоглощения и полиэтиленовой оболочки, рассеивании на них энергии волн, а также во взаимном гашении волн вследствие интерференции отклоненных отражателями волн.The panel is oriented towards the radiation source so that the radiation falls on the perforated panel. By means of reflectors inclined at different angles to the surface of the perforated panel, sound waves and waves of other radiation passing through the perforation into the panel are guided to the noise absorption element at different angles, which causes intense interference of sound waves and waves of other radiation inside the noise absorption element with attenuation of wave amplitudes radiation. The waves are directed into the absorption element, as shown in figure 2 (not across, but mainly along the noise absorption element). The wave amplitudes of various radiation are also attenuated due to the deformation of the noise absorption element and the polyethylene sheath. Thus, the sound absorption mechanism in the claimed device consists in the deformation of the noise absorption element and the polyethylene sheath, the dissipation of wave energy on them, and also in the mutual cancellation of the waves due to the interference of the waves deflected by the reflectors.

Снабжение панели шумопоглощающей в верхней и нижней ее частях крышками 4 и 5, выполненными из полиэтилена, позволяет демпфировать акустические вибрации конструкции, вызванные действием звукового фронта источника звука, и тем самым устранить возможность превращения панели шумопоглощающей в источник нежелательных акустических колебаний. С устранением акустических вибраций повышается надежность шумозащитного экрана (уменьшаются механические нагрузки на экран), состоящего из панелей шумопоглощающих.Providing the panel with noise absorption in its upper and lower parts with covers 4 and 5 made of polyethylene, it is possible to dampen acoustic vibrations of the structure caused by the action of the sound front of the sound source, and thereby eliminate the possibility of turning the panel noise-absorbing into a source of unwanted acoustic vibrations. With the elimination of acoustic vibrations, the reliability of the noise protection screen is increased (mechanical stresses on the screen are reduced), consisting of noise-absorbing panels.

Кроме того, полиэтиленовые крышки 4 и 5, фиксирующие перфорированную и глухую панели, играют важную роль демпфера, гасящего колебания панели шумопоглощающей, вызванные ветровой нагрузкой, и препятствуют их передаче на стойки. Особенно это важно при установке экранов на мостах и эстакадах. В случае, если панель изготавливается из алюминия, крышки также несут функцию изолятора панели от стального профиля, тем самым предотвращая электрохимическую коррозию. Таким образом достигается дополнительная коррозионная стойкость конструкции.In addition, the polyethylene covers 4 and 5, which fix the perforated and blank panels, play an important role as a damper that dampens the vibration of the panel by noise absorption caused by wind load and impedes their transfer to the racks. This is especially important when installing screens on bridges and overpasses. If the panel is made of aluminum, the covers also carry the function of insulating the panel from the steel profile, thereby preventing electrochemical corrosion. Thus, additional corrosion resistance of the structure is achieved.

Количество щелевых ловушек (отверстий перфорации) выбирают из диапазона от 100 до 250 шт. На практике по данному изобретению выполняют щелевые ловушки с различными площадями щелей (площадями отверстий перфорации). Площади щелей и соответственно площади отражателей выбирают из диапазона значений от 500 мм² до 1000 мм². Например, малую щель выбирают площадью 700 мм², большую щель выбирают площадью 750 мм². Таким образом, достигается поставленная задача и технический результат изобретения.The number of slot traps (perforation holes) is selected from the range from 100 to 250 pcs. In practice, slotted traps with various areas of slots (areas of perforation holes) are performed according to the invention. The area of the slits and, accordingly, the area of the reflectors is selected from a range of values from 500 mm ² to 1000 mm ² . For example, a small gap is chosen with an area of 700 mm ² , a large gap is chosen with an area of 750 mm ² . Thus, the task and the technical result of the invention are achieved.

Claims

The sound-absorbing panel, comprising a perforated panel, a blank panel, a noise absorption element located between the perforated and blank panels, covers for connecting the perforated and blank panels, the perforated panel made with holes in the form of slotted traps with reflectors turned to the side of the noise absorption element, characterized in that that the perforated panel contains at least two slotted traps, in which the reflectors are located at different angles to the plane of the perforated panel, when The noise absorption element is made with a thickness of 30 to 100 mm and is placed in a polyethylene shell with a thickness of 0.1 to 3 mm.