RU2440470C1

RU2440470C1 - Acoustic structure by kochetov

Info

Publication number: RU2440470C1
Application number: RU2010134726/03A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева (RU); Мария Олеговна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2012-01-20

Abstract

FIELD: construction. ^ SUBSTANCE: acoustic structure comprises a shop carcass, window openings and acoustic barriers in the form of acoustic sound-absorbing panels assembled into sections. Window openings comprise vacuum sound-insulating glasing units. Acoustic sound-absorbing panels consist of a frame made in the form of a parallelepiped formed by front and rear walls of the panel, every of which is ""-shaped. The floor is made on an elastic base and comprises a bearing ceiling slab joined to the building wall, a base plate made of concrete reinforced with vibration damping material, which is installed on a basic plate of a floor slab with cavities via layers of vibration damping material and hydraulic insulation material installed with a gap relative to bearing walls of a production room, which are made with flanging that tightly adjoins bearing structures of the walls and the basic bearing wall. Cavities of the basic plate are filled with vibration damping material, for instance, with a foamed polymer. A link sound absorber comprises a rigid frame suspended at hooks by ropes to the production building ceiling with sound-absorbing material installed inside the frame and wrapped by a meshy capron tissue. An expanded steel sheet is fixed to the frame. The frame is arranged in its shape as a rectangular parallelepiped with dimensions of ribs dùhùb, ratio of which is in the optimal range of values d:h:b=2:1:0.5, or a cube with rib dimensions kùL, where min L=100 mm, k - coefficient of proportionality within the range from 1 to 10 with the pitch of 2. All types of bracket arrangement observe optimal ratios of dimensions: m - from a point of frame suspension on a guide to the ceiling and c - distance between axes of neighbouring frames. Ratio of these dimensions must be in the optimal range of dimensions: m:c=1:1Ç0.5:1. ^ EFFECT: invention makes it possible to improve efficiency of noise attenuation. ^ 6 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.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.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является акустическая конструкция производственного помещения по патенту РФ № 2366785, 2007 [прототип], содержащая каркас цеха, оконные проемы и акустические ограждения в виде собранных в секции акустических шумопоглощающих панелей.The closest technical solution to the technical nature and the achieved result is the acoustic design of the production room according to the patent of the Russian Federation No. 2366785, 2007 [prototype], containing the workshop frame, window openings and acoustic fences in the form of acoustic noise absorbing panels assembled in a section.

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 помещения.The technical result is an increase in sound attenuation efficiency by increasing the sound absorption coefficient by increasing the sound absorption surfaces while maintaining the overall dimensions of the room.

Это достигается тем, что в акустической конструкции, содержащей каркас цеха, оконные проемы и акустические ограждения в виде собранных в секции акустических шумопоглощающих панелей, оконные проемы содержат вакуумные звукоизолирующие стеклопакеты, а акустические шумопоглощающие панели состоят из каркаса, который выполнен в виде параллелепипеда, образованного передней и задней стенками панели, каждая из которых имеет П-образную форму, причем на передней стенке имеется щелевая перфорация, коэффициент перфорации которой принимается равным или более 0,25, а 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 an acoustic structure containing a workshop frame, window openings and acoustic fences in the form of acoustic noise absorbing panels assembled in a section, window openings contain vacuum soundproof glass units, and acoustic soundproof panels consist of a frame that is made in the form of a parallelepiped formed by the front and the rear walls of the panel, each of which has a U-shape, and on the front wall there is slotted perforation, the perforation coefficient of which is taken to be or more than 0.25, and the panel walls are fixed between themselves by vibration damping covers, and as sound-absorbing material of the sound-absorbing element, slabs made of rockwool mineral wool or Rockwool type mineral wool or URSA type mineral wool or P-type basalt wool are used 75, or glass wool lined with glass wool, or foamed polymer, for example polyethylene or polypropylene, the sound-absorbing element over its entire surface lined with an acoustically transparent material, for example fiberglass type EZ-100 and and polymer type "Poviden".

На фиг.1 изображен общий вид акустической конструкции производственного помещения, на фиг.2 - конструкция пола помещения на упругом основании, на фиг.3 - общий вид составного кулисного штучного звукопоглотителя, на фиг.4 - общий вид кулисного штучного звукопоглотителя с обрамлением каркасом, на фиг.5 - схема варианта подвеса каркаса на уголке, на фиг.6 - схема варианта подвеса каркаса на деревянном брусе.In Fig.1 shows a General view of the acoustic structure of the production room, Fig.2 is a construction of the floor of the room on an elastic base, Fig.3 is a General view of a composite rocker piece sound absorber, Fig.4 is a General view of a rocker piece sound absorber with a frame, figure 5 is a diagram of a variant of the suspension of the frame at the corner, figure 6 is a diagram of a variant of the suspension of the frame on a wooden beam.

Акустическая конструкция производственного помещения (фиг.1) содержит каркас здания, выполненный в виде упругого основания 1, являющегося полом помещения (фиг.2), теплозвукоизолирующих ограждений 2, жестко связанных с колоннами 3, которые в свою очередь соединены с металлоконструкцией 4, например в виде фермы. Акустический подвесной потолок 5 размещен в зоне ферм 4 и выполнен в виде установленных с определенным шагом кулисных звукопоглотителей, нижняя часть которых выступает за нижнюю часть ферм 4 в сторону основания 1. На ограждениях 2 закреплены акустические стеновые панели 6. На упругом основании 1 помещения установлено виброакустическое оборудование 7 и 8 с различными спектральными характеристиками уровней звуковой мощности. Рабочее место оператора 15, включающее в себя пульты управления 16 и 17 оборудованием 7 и 8, расположено между акустическими экранами 9 и 11, причем в одном из них, например 9-ом, выполнен смотровой звукоизолирующий люк 10 для контроля визуализации наблюдения за технологическим процессом. Каркас здания сверху закрыт звукоизолирующим покрытием 12, выполняющим также функцию кровли, в котором расположены вертикальные 13 и наклонные 14 оконные проемы в виде вакуумных звукоизолирующих стеклопакетов.The acoustic structure of the production room (figure 1) contains the building frame made in the form of an elastic base 1, which is the floor of the room (figure 2), heat and sound insulating fences 2, rigidly connected to the columns 3, which in turn are connected to the metal structure 4, for example, kind of farm. An acoustic suspended ceiling 5 is located in the zone of the trusses 4 and is made in the form of rocker sound absorbers installed with a certain pitch, the lower part of which protrudes from the lower part of the trusses 4 towards the base 1. Acoustic wall panels are fixed on the fences 2. A vibroacoustic is installed on the elastic base 1 of the room equipment 7 and 8 with different spectral characteristics of sound power levels. The operator’s workstation 15, including control panels 16 and 17 of equipment 7 and 8, is located between the acoustic screens 9 and 11, and in one of them, for example, the 9th, a soundproof inspection hatch 10 is made to control visualization of observation of the process. The building frame is closed from above with a soundproof coating 12, which also functions as a roof, in which there are vertical 13 and inclined 14 window openings in the form of vacuum soundproofed double-glazed windows.

Конструкция пола на упругом основании (фиг.2) содержит установочную плиту 18, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая устанавливается на базовой плите 19 межэтажного перекрытия с полостями 20 через слои вибродемпфирующего материала 21 и гидроизоляционного материала 22, установленных с зазором относительно несущих стен 23 производственного помещения. Чтобы обеспечить эффективную виброизоляцию установочной плиты 18 по всем направлениям, слои вибродемпфирующего материала 21 и гидроизоляционного материала 22 выполнены с отбортовкой, плотно прилегающей к несущим конструкциям стен 7 и базовой несущей плите 19 перекрытия. Для повышения эффективности звукоизоляции и звукопоглощения в цехах, находящихся под межэтажным перекрытием, полости 20 заполнены вибродемпфирующим материалом, например вспененным полимером, или полиэтиленом, или полипропиленом.The floor structure on an elastic base (Fig. 2) contains a mounting plate 18 made of concrete reinforced with vibration damping material, which is installed on the base plate 19 of the floor with cavities 20 through layers of vibration damping material 21 and waterproofing material 22 installed with a gap relative to the bearing walls 23 production premises. To ensure effective vibration isolation of the mounting plate 18 in all directions, the layers of vibration damping material 21 and waterproofing material 22 are made with a flange that is tightly adjacent to the supporting structures of the walls 7 and the base supporting plate 19 of the floor. To increase the efficiency of sound insulation and sound absorption in the workshops located under the floor, the cavities 20 are filled with vibration damping material, for example, foamed polymer, or polyethylene, or polypropylene.

Кулисный штучный звукопоглотитель составной (фиг.3-6) состоит по крайней мере из двух частей 27 жесткого каркаса, стягиваемого хомутами 24 и подвешиваемого за крючья 25 на направляющих 29 либо непосредственно крепящегося к потолку производственного здания. Внутри каркаса расположен звукопоглощающий материал, обернутый сетчатой капроновой тканью 26 или стеклотканью. В некоторых случаях поверх стеклоткани 26 к каркасу может быть прикреплен просечно-вытяжной стальной лист (не показан). Каркас может быть выполнен по форме в виде прямоугольного параллелепипеда (фиг.3-4) с размерами ребер d×h×b, отношение которых лежит в оптимальном интервале величин d:h:b = 2:1:0,5 или куба с размером ребра k×L, где min L=100 мм; k - коэффициент пропорциональности, лежащий в пределах от 1 до 10 с шагом 2. Внутри кулис 32 могут быть выполнены полости 33, не заполненные звукопоглощающим материалом. При всех схемах подвеса должны соблюдаться оптимальные соотношения размеров: m - от точки подвеса каркаса на направляющей 29 до потолка и с - расстояние между осями соседних каркасов, причем отношение этих размеров должно находиться в оптимальном интервале величин: m:с=1:1…0,5:1. Заполнение осуществляют звукопоглощающим негорючим материалом (например, винипором, стекловолокном) с защитным слоем 3 из стеклоткани, предотвращающим выпадение звукопоглотителя.Composite rocker absorber (Fig.3-6) consists of at least two parts 27 of a rigid frame, pulled together by clamps 24 and suspended by hooks 25 on guides 29 or directly attached to the ceiling of a production building. Inside the frame is a sound-absorbing material wrapped in a mesh nylon fabric 26 or fiberglass. In some cases, expanded glass sheet (not shown) may be attached over the glass fabric 26 to the frame. The frame can be made in the form of a rectangular parallelepiped (Fig.3-4) with the dimensions of the edges d × h × b, the ratio of which lies in the optimal range of values d: h: b = 2: 1: 0.5 or a cube with a size ribs k × L, where min L = 100 mm; k is a proportionality coefficient ranging from 1 to 10 in steps of 2. Inside the wings 32, cavities 33 can be made that are not filled with sound-absorbing material. For all suspension schemes, the optimum size ratios must be observed: m - from the point of suspension of the frame on the guide 29 to the ceiling and c - the distance between the axes of adjacent frames, and the ratio of these sizes should be in the optimal range of values: m: s = 1: 1 ... 0 5: 1. The filling is carried out with a sound-absorbing non-combustible material (for example, vinipore, fiberglass) with a protective layer 3 of fiberglass, preventing the sound absorber from falling out.

Взаимодействие звуковых волн с активными полостями, заполненными негорючим звукопоглотителем, приводит к шумоглушению в высокочастотном диапазоне, причем за счет наличия полостей увеличивается поверхность звукопоглощения, и, как следствие, повышается коэффициент звукопоглощения.The interaction of sound waves with active cavities filled with a non-combustible sound absorber leads to sound attenuation in the high-frequency range, and due to the presence of cavities, the sound absorption surface increases, and, as a result, the sound absorption coefficient increases.

Акустическая конструкция производственных помещений работает следующим образом.The acoustic design of production facilities works as follows.

Звуковая энергия от оборудования 7 и 8, находящегося в помещении, пройдя через перфорированную стенку акустических стеновых панелей 6, попадает на слои звукопоглощающего материала (который может быть как мягким, например из базальтового или стеклянного волокна, так и жестким, например камня-ракушечника). 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. При этом акустический подвесной потолок 5, размещенный в верхней зоне помещения (зоне ферм 4), снижает уровни звуковых волн, исходящих от оборудования 7 и 8, а рабочее место оператора 15, расположенное между акустическими экранами 9 и 11, надежно защищено как от акустической нагрузки на оператора, так и от механических факторов производственной среды, таких, например, как витающая в цехе стружка, или движущиеся части оборудования.Sound energy from equipment 7 and 8 located in the room, passing through the perforated wall of the acoustic wall panels 6, enters the layers of sound-absorbing material (which can be either soft, such as basalt or glass fiber, or hard, such as shell rock). 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. In this case, the acoustic suspended ceiling 5, located in the upper zone of the room (farms zone 4), reduces the levels of sound waves emanating from equipment 7 and 8, and the operator’s workstation 15, located between the acoustic screens 9 and 11, is reliably protected as from acoustic load on the operator, and on the mechanical factors of the production environment, such as, for example, shavings in the workshop, or moving parts of the equipment.

Конструкция пола на упругом основании работает следующим образом. При установке виброактивного оборудования 7 и 8 на плиту 18 происходит двухкаскадная виброзащита за счет вибродемпфирующих вкраплений в саму массу плиты 18, а также за счет слоя вибродемпфирующего материала 21, в качестве которого могут быть использованы: иглопробивные маты типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, материал из твердых вибродемпфирующих материалов, например пластиката, из звукоизоляционных плит на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м³.The floor structure on an elastic base works as follows. When installing vibroactive equipment 7 and 8 on plate 18, two-stage vibration protection occurs due to vibration damping inclusions in the mass of plate 18 itself, and also due to a layer of vibration damping material 21, which can be used as: Vibrosil needle-punched mats based on silica or aluminoborosilicate fibers, material from solid vibration-damping materials, for example plastic compound, from soundproof plates based on glass staple fibers of the “Shumostop” type with a material density of 60 ÷ 80 kg / m ³ .

Кулисный звукопоглотитель работает следующим образом.Rocker sound absorber works as follows.

Подвешивание кулисного звукопоглотителя осуществляют на направляющих 29, которые крепятся к уголку 28, который закреплен на потолке здания с помощью анкерных винтов 30 (фиг.5). В некоторых случаях используется крепление с помощью деревянного бруса 31 (фиг.6). В кулисе 32 могут быть выполнены полости 33.Suspension of the rocker sound absorber is carried out on guides 29, which are attached to the corner 28, which is mounted on the ceiling of the building using anchor screws 30 (Fig. 5). In some cases, a mount using a wooden beam 31 is used (FIG. 6). In the wings 32, cavities 33 can be made.

Звуковые волны, распространяясь в производственном помещении, взаимодействуют с заполненными звукопоглотителем полостями 32. Звукопоглощение на низких и средних частотах происходит за счет акустического эффекта, построенного по принципу резонаторов Гельмгольца, образованных полостями 33. Различные объемы резонансных полостей служат для подавления звуковых колебаний в требуемом звуковом диапазоне частот, как правило большие объемы для подавления шума в низкочастотном диапазоне, а малые - в области средних и высоких частот.Sound waves propagating in a production room interact with cavities filled with sound absorber 32. Sound absorption at low and medium frequencies occurs due to the acoustic effect constructed on the principle of Helmholtz resonators formed by cavities 33. Different volumes of resonant cavities serve to suppress sound vibrations in the required sound range frequencies, as a rule, large volumes to suppress noise in the low-frequency range, and small ones in the medium and high frequencies.

Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглощающего материала, 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 шумопоглощающего материала. Причем иглопробивные маты состоят из волокон, имеющих диаметр не ниже предельно допустимого гигиенического значения, не содержат канцерогенных асбестовых и керамических волокон, а в их состав не входят такие вредные связующие, как фенол. Поэтому с уверенностью их можно отнести к классу теплозвукоизоляционных материалов, соответствующих высоким гигиеническим и противопожарным требованиям. Добавим, что стекловолокнистые материалы имеют низкую теплопроводность, не поддаются влиянию пара, масла, воды, обладают высокой температурной стабильностью.The transition of sound energy into thermal energy (dissipation, energy dissipation) occurs in the pores of sound-absorbing material, which is a 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 walls of the mouth itself, having the form branched pore network of sound-absorbing material. Moreover, needle-punched mats consist of fibers having a diameter not lower than the maximum permissible hygienic value, do not contain carcinogenic asbestos and ceramic fibers, and such harmful binders as phenol are not included in their composition. Therefore, with confidence they can be attributed to the class of heat and sound insulating materials that meet high hygienic and fire safety requirements. We add that fiberglass materials have low thermal conductivity, are not influenced by steam, oil, water, and have high temperature stability.

Преимуществом предлагаемого изобретения является его универсальность применения для различных производственных помещений, имеющих самые разнообразные шумовые характеристики. При этом следует отметить относительную легкость настройки штучного звукопоглотителя на требуемый частотный диапазон шумоподавления и его экономически обоснованную эффективность (имеется в виду снижение шума до санитарно-гигиенических норм). Кроме того, выполнение звукопоглотителя из негорючих материалов делает конструкцию пожаробезопасной.An advantage of the invention is its versatility of application for various production facilities having a wide variety of noise characteristics. At the same time, it should be noted the relative ease of tuning a piece of sound absorber to the required frequency range of noise reduction and its economically feasible effectiveness (meaning reducing noise to sanitary standards). In addition, the implementation of the sound absorber of non-combustible materials makes the design fireproof.

Предложенная акустическая конструкция является эффективным способом борьбы с производственными шумами.The proposed acoustic design is an effective way to combat industrial noise.

Claims

An acoustic structure containing a workshop frame, window openings and acoustic fences in the form of acoustic noise absorbing panels assembled in a section, window openings contain vacuum soundproofing glass units, and acoustic soundproofing panels consist of a frame made in the form of a parallelepiped formed by the front and rear walls of the panel, each of which has a U-shape, the floor is made on an elastic base and contains a supporting floor slab connected with the wall of the building, a mounting plate, made of concrete reinforced with vibration damping material, which is installed on the base plate of the interfloor overlap with cavities through layers of vibration damping material and waterproofing material with a gap relative to the bearing walls of the production room, which are made with a flange that is tightly adjacent to the supporting wall structures and the base bearing plate, and the cavity of the base plates are filled with vibration damping material, for example, foamed polymer, characterized in that the rocker absorber with it is made of a rigid frame suspended by hooks on cables to the ceiling of the industrial building, with sound-absorbing material located inside the frame wrapped in a mesh nylon fabric, expanded metal sheet is attached to the frame, and the frame is made in the form of a rectangular parallelepiped with dimensions of ribs d × h × b, the ratio of which lies in the optimal range of d: h: b = 2: 1: 0.5, or a cube with the edge size k × L, where min L = 100 mm, k is the proportionality coefficient, which lies within from 1 to 10 in increments of 2, and for all the scheme suspension ratios must be respected optimum sizes: m - suspension point of the carcass rail to ceiling and - the distance between the axes of adjacent frames, the ratio of these dimensions should be in the range of optimal values of m: c = 1: 1 ... 0.5: 1.