RU2451619C1

RU2451619C1 - Ship cabin acoustic surface finishing

Info

Publication number: RU2451619C1
Application number: RU2011110294/11A
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: 2011-03-18
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2012-05-27

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to machine building. Proposed cabin comprises metal built-up carcass consisting of bearing section structures accommodating sound-and-vibration insulating elements. Every said element includes layers of antivibration material on bitumen substrate, layer of sound absorbing material and perforated decorative panel. Air gap is formed between panel and said layer of porous sound absorbing material. Cabin carcass is jointed with ship bearing structures via antiviration system consisting of top and bottom suspensions. top suspension consists of two rubber bumpers. Bottom suspension consists of two bumpers made up of helical or conical springs. Sound absorbing material represents a plate from mineral cotton on basalt base stock faced by sound-transmitting material over its entire surface. Piece noise absorber is made up of rigid carcass secured to cabin ceiling by hooks or cables to comprises elements with sound absorbing material wrapped by said sound-transmitting material and arranged in perforated surface.

EFFECT: better antinoise and antivibration properties.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в качестве каюты на речных, морских судах и других объектах водного транспорта.The invention relates to transport engineering and can be used as a cabin on river, sea vessels and other objects of water transport.

Известна кабина транспортного средства по патенту РФ №2399548 (прототип), содержащая каркас с несущими элементами, закрепленные на нем пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов, каждый из которых включает слои вибродемпфирующего материала на битумной основе и, по крайней мере один, слой пористого звукопоглощающего материала и перфорированную декоративную панель, причем между панелью и слоем пористого звукопоглощающего материала образован воздушный зазор.A known vehicle cabin according to the patent of the Russian Federation No. 2399548 (prototype), containing a frame with load-bearing elements, packages of sound insulation and heat insulation elements, each of which includes layers of vibration-damping material on a bitumen basis and at least one layer of porous sound-absorbing material and perforated decorative a panel, wherein an air gap is formed between the panel and the layer of porous sound-absorbing material.

Недостатками этой кабины являются неудовлетворительное гашение структурного шума, неприспособленность к подавлению реверберации, неудовлетворительное качество интерьера кабины и неудовлетворительная теплоизоляция.The disadvantages of this cabin are unsatisfactory suppression of structural noise, inability to suppress reverberation, unsatisfactory quality of the interior of the cabin and poor heat insulation.

Технический результат - повышение комфортабельности каюты и улучшение условий труда оператора.The technical result is to increase the comfort of the cabin and improve the working conditions of the operator.

Это достигается тем, что в судовой каюте, содержащей металлический штампосварной каркас, состоящий из несущих профильных конструкций, внутри которых установлены пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов, каждый из звуковибротеплоизоляционных элементов включает слои вибродемпфирующего материала на битумной основе и, по крайней мере один, слой пористого звукопоглощающего материала и перфорированную декоративную панель, причем между панелью и слоем пористого звукопоглощающего материала образован воздушный зазор, при этом каркас каюты соединен с несущими конструкциями судна посредством виброизолирующей системы, состоящей из верхнего подвеса, включающего в себя, по крайней мере два, виброизолятора верхнего подвеса каюты, и по крайней мере два, виброизолятора нижнего подвеса каюты, выполненных в виде цилиндрических или конических винтовых пружин, причем пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов могут быть выполнены либо цельными, либо состоящими из элементов, вписанных в контур каркаса кабины, а звукопоглощающий материал звуковибротеплоизоляционных элементов выполнен в виде плиты из минеральной ваты на базальтовой основе и по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом.This is achieved by the fact that in a ship’s cabin containing a metal die-welded frame, consisting of supporting profile structures, inside which are installed packages of soundproofing elements, each soundproofing elements includes layers of vibration damping material on a bitumen basis and at least one layer of porous sound-absorbing material and perforated decorative panel, and between the panel and the layer of porous sound-absorbing material an air gap is formed, while the frame the cabin is connected to the supporting structures of the vessel by means of a vibration isolating system consisting of an upper suspension, including at least two vibration isolators of the upper suspension of the cabin, and at least two vibration isolators of the lower suspension of the cabin, made in the form of cylindrical or conical coil springs, and packages of sound insulation elements can be made either solid or consisting of elements inscribed in the outline of the cabin frame, and sound absorbing material of acoustic insulation elements s is in the form of a plate of mineral wool on the basis of basalt and its entire surface is lined with acoustically transparent material.

На фиг.1 изображен общий вид акустической отделки судовой каюты; на фиг.2 представлена схема крепления штучных звукопоглотителей к потолку, на фиг.3 - штучный звукопоглотитель каюты, на фиг.4 - его профильная проекция.Figure 1 shows a General view of the acoustic finish of the ship's cabin; figure 2 presents the mounting scheme of piece sound absorbers to the ceiling, figure 3 - piece sound absorber cabin, figure 4 - its profile projection.

Акустическая отделка судовой каюты (фиг.1) представляет собой металлический штампосварной каркас 6, состоящий из несущих профильных конструкций (не показано), внутри которых установлены пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов 10, каждый из которых включает слои вибродемпфирующего материала на битумной основе и, по крайней мере один, слой пористого звукопоглощающего материала и перфорированную декоративную панель, причем между панелью и слоем пористого звукопоглощающего материала образован воздушный зазор (не показано). Внутри каюты к потолку и стенам крепятся штучные звукопоглотители (фиг.2). Каркас 6 каюты соединен с несущими конструкциями 1 судна посредством виброизолирующей системы, состоящей из верхнего подвеса, включающего в себя, по крайней мере два, резиновых виброизолятора 2 и 3 верхнего подвеса каюты, и по крайней мере два, виброизолятора 4 и 5 нижнего подвеса каюты, выполненных в виде цилиндрических или конических винтовых пружин. Внутри каюты расположены стол 7, стул 8 и кровать 9 для обслуживающего судно персонала, причем крепление этих предметов к каркасу 6 каюты может осуществляться жестко, либо через вибродемпфирующие прокладки (не показано).The acoustic finish of the ship’s cabin (Fig. 1) is a metal die-welded frame 6, consisting of supporting profile structures (not shown), inside of which there are packages of soundproofing elements 10, each of which includes layers of vibration damping material on a bitumen basis and at least one a layer of porous sound-absorbing material and a perforated decorative panel, and an air gap (not shown) is formed between the panel and the layer of porous sound-absorbing material. Inside the cabin, piece sound absorbers are attached to the ceiling and walls (Fig. 2). The frame 6 of the cabin is connected to the supporting structures 1 of the vessel by means of a vibration isolation system consisting of an upper suspension, including at least two rubber vibration isolators 2 and 3 of the upper suspension of the cabin, and at least two vibration isolators 4 and 5 of the lower suspension of the cabin, made in the form of cylindrical or conical coil springs. Inside the cabin there is a table 7, a chair 8 and a bed 9 for personnel serving the vessel, and the fastening of these items to the frame 6 of the cabin can be carried out rigidly, or through vibration damping pads (not shown).

Пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов 10 могут быть выполнены либо цельными, либо состоящими из элементов (не показано), вписанных в контур каркаса 6 кабины, и состоящими из передней со щелевой перфорацией, и задней стенок из нержавеющей стали или оцинкованного листа толщиной 0,7 мм с полимерным защитно-декоративным покрытием типа «Пурал» толщиной 50 мкм или «Полиэстер» толщиной 25 мкм, или алюминиевого листа толщиной 1,0 мм и толщиной покрытия 25 мкм. При этом передняя и задняя стенки пакетов могут быть выполнены из конструкционных материалов, с нанесенными на их поверхности с одной или двух сторон слоя мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, или материала типа «Герлен-Д», а соотношение между толщиной облицовки и вибродемпфирующего покрытия лежит в оптимальном интервале величин - 1:(2,5…3,5).Packages of sound insulation elements 10 can be made either solid or consisting of elements (not shown) inscribed in the outline of the cabin 6, and consisting of a front with slotted perforation and a rear wall made of stainless steel or galvanized sheet with a thickness of 0.7 mm with a polymer protective and decorative coating of the Pural type with a thickness of 50 microns or Polyester with a thickness of 25 microns, or an aluminum sheet with a thickness of 1.0 mm and a coating thickness of 25 microns. In this case, the front and rear walls of the packages can be made of structural materials, with a layer of soft vibration-damping material, for example, VD-17 mastic or “Gerlen-D” type material deposited on their surface on one or two sides, and the ratio between the cladding thickness and vibration-damping coating lies in the optimal range of values - 1: (2.5 ... 3.5).

Звукопоглощающий материал звуковибротеплоизоляционных элементов 10 выполнен в виде 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». Звукопоглощающий материал также может быть выполнен из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например пеноалюминия или металлокерамики, или металлопоролона, или камня-ракушечника со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30…45% (не показан). Звукопоглощающий материал 6 может быть выполнен в виде крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3…2,5 мм (не показан).The sound-absorbing material of the acoustic insulation elements 10 is made in the form of a slab 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 over its entire surface is lined with an acoustically transparent material, for example, fiberglass type EZ-100 or polymer type "Poviden." Sound-absorbing material can also be made of rigid porous sound-absorbing material, for example, foam aluminum or cermets, or metal foam, or a shell rock with a degree of porosity in the range of optimal values: 30 ... 45% (not shown). Sound-absorbing material 6 can be made in the form of crumbs from solid vibration-damping materials, for example elastomer, polyurethane, or plastic compound such as Agate, Anti-Vibrate, Shvim, and the size of the fractions of the crumb lies in the optimal range of values: 0.3 ... 2, 5 mm (not shown).

Штучный звукопоглотитель (фиг.3 и 4) состоит из жесткого каркаса 11, закрепленного на потолке здания за крючья 14 или на тросах, и содержащий звукопоглощающие элементы 12, а весь каркас 11 с элементами 12 помещен в акустически прозрачную оболочку 13. Каркас выполнен ячеистым, причем в каждой из ячеек размещен элемент 12, который выполнен по форме в виде прямоугольной призмы с размерами ребер L×H×B, отношение которых лежит в оптимальном интервале величин L: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. При подвешивании каркаса 11 (фиг.2) должны соблюдаться оптимальные соотношения размеров: D - от центра каркаса до точки подвеса к потолку и С - расстояние между осями соседних каркасов, причем отношение этих размеров должно находиться в оптимальном интервале величин: C:D=1:1…4:1.The piece sound absorber (FIGS. 3 and 4) consists of a rigid frame 11, mounted on the ceiling of the building for hooks 14 or on cables, and containing sound-absorbing elements 12, and the entire frame 11 with elements 12 is placed in an acoustically transparent shell 13. The frame is made of cellular, moreover, in each of the cells there is an element 12, which is made in the form of a rectangular prism with the dimensions of the ribs L × H × B, the ratio of which lies in the optimal range of L: H: B = 2: 1: 0.5 or a cube with ribs k × L, where min L = 100 mm; k is the proportionality coefficient, ranging from 1 to 10 in steps of 2. When suspending the frame 11 (Fig. 2), the optimal size ratios must be observed: D - from the center of the frame to the point of suspension to the ceiling and C is the distance between the axes of adjacent frames, moreover, the ratio of these sizes should be in the optimal range of values: C: D = 1: 1 ... 4: 1.

Внешняя перфорированная объемная поверхность правильного многогранника каждого из элементов 12 имеет следующие параметры перфорации: диаметр отверстий 3…7 мм, коэффициент перфорации 30%…35%. Причем по форме отверстия могут быть выполнены в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного профиля (не показаны). В случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности.The external perforated volumetric surface of the regular polyhedron of each of the elements 12 has the following perforation parameters: hole diameter 3 ... 7 mm, perforation coefficient 30% ... 35%. Moreover, the shape of the holes can be made in the form of holes of a round, triangular, square, rectangular or rhomboid profile (not shown). In the case of non-circular holes, the maximum diameter of a circle inscribed in a polygon should be considered as a conditional diameter.

Внешняя перфорированная объемная поверхность правильного многогранника каждого из элементов 12 может быть выполнена со щелевой перфорацией (не показано), причем коэффициент перфорации выполнен равным или более 0,3, при этом лист выполнен из нержавеющей стали или оцинкованного листа толщиной 0,7 мм с полимерным защитно-декоративным покрытием типа «Пурал» толщиной 50 мкм или «Полиэстер» толщиной 25 мкм, или алюминиевого листа толщиной 1,0 мм и толщиной покрытия 25 мкм.The external perforated volumetric surface of the regular polyhedron of each of the elements 12 can be made with slotted perforation (not shown), and the perforation coefficient is equal to or more than 0.3, while the sheet is made of stainless steel or galvanized sheet 0.7 mm thick with a polymer protective - a decorative coating of the Pural type with a thickness of 50 microns or Polyester with a thickness of 25 microns, or an aluminum sheet with a thickness of 1.0 mm and a coating thickness of 25 microns.

В качестве звукопоглощающего материала 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, а в качестве акустически прозрачного материала, например стеклоткань типа ЭЗ-100 или полимер типа «Повиден».As sound-absorbing material, 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 are used, and as an acoustically transparent material, for example, fiberglass type EZ-100 or polymer type "Poviden."

В качестве звукопоглощающего материала используются плиты на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м³ со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа.As a sound-absorbing material, plates based on aluminum-containing alloys are used, followed by filling them with titanium hydride or air with a density in the range of 0.5 ... 0.9 kg / m ³ with the following strength properties: compressive strength in the range of 5 ... 10 MPa, tensile strength bending within 10 ... 20 MPa.

В качестве звукопоглощающего материала используются элементы из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например пеноалюминия или металлокерамики, или металлопоролона, или камня-ракушечника со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 40…50%.As sound-absorbing material, elements of rigid porous sound-absorbing material are used, for example, foam aluminum or cermets, or metal foam, or a shell rock with a porosity degree in the range of optimal values: 40 ... 50%.

В качестве звукопоглощающего материала используются элементы с послойной и перекрестной намоткой из пористых нитей, намотанных на акустически прозрачный каркас, например проволочный каркас.As sound-absorbing material, elements with layer and cross winding of porous threads wound on an acoustically transparent frame, such as a wire frame, are used.

В качестве звукопоглощающего материала используется крошка из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,5…2,0 мм.As a sound-absorbing material, crumbs of solid vibration-damping materials, for example, elastomer, polyurethane, or plastic compound such as Agate, Anti-Vibrate, Shvim, are used, and the size of the fractions of the crumb lies in the optimal range of values: 0.5 ... 2.0 mm.

Акустическая отделка судовой каюты работает следующим образом.The acoustic decoration of the ship cabin works as follows.

Пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов 10 снижают структурную и реверберационную составляющие шума. Прокладки из пенополиуретана эффективно гасят высокочастотные колебания воздуха, источником которых является энергия потока звукового давления. Пенополиуретан одновременно является надежным теплоизолятором благодаря высокой пористости, изолированной с двух сторон тонкой оплавленной пленкой пенополиуретана. Декоративная перфорированная древесно-волокнистая плита является хорошим гасителем колебаний. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собой 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. Для предотвращения высыпания мягкого звукопоглотителя предусмотрена стеклоткань, например типа ЭЗ-100, расположенная между звукопоглотителем и перфорированной стенкой.Packages of sound insulation elements 10 reduce the structural and reverberation components of noise. Polyurethane foam gaskets effectively dampen high-frequency air vibrations, the source of which is the sound pressure flow energy. Polyurethane foam is at the same time a reliable heat insulator due to its high porosity, insulated on both sides by a thin melted polyurethane foam film. Decorative perforated wood-fiber board is a good damper. The transition of sound energy into heat (dissipation, energy dissipation) occurs in the pores of a sound absorber, which are Helmholtz resonator models, 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, which has the form of a branched sound absorber pore network. To prevent the eruption of a soft sound absorber, a fiberglass fabric, for example, type EZ-100, is located between the sound absorber and the perforated wall.

Штучный звукопоглотитель работает следующим образом.Piece sound absorber works as follows.

Звукопоглощение на низких и средних частотах происходит за счет акустического эффекта, построенного по принципу резонаторов Гельмгольца, образованных микропорами звукопоглощающих элементов 12. 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. 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).Sound absorption at low and medium frequencies occurs due to the acoustic effect, built on the principle of Helmholtz resonators formed by micropores of sound-absorbing elements 12. Different volumes of resonant cavities serve to suppress sound vibrations in the required sound frequency range, as a rule large volumes to suppress noise in the low-frequency range, and small - in the field of medium and high frequencies. 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).

Claims

1. The acoustic finish of the ship’s cabin, containing a metal die-welded frame, consisting of supporting profile structures, inside which are installed packages of soundproofing elements, characterized in that each of the soundproofing elements includes layers of vibration damping material on a bitumen basis and at least one layer of porous sound-absorbing material and perforated decorative panel, with an air gap formed between the panel and the layer of porous sound-absorbing material wherein the cabin frame is connected to the supporting structures of the vessel by means of a vibration isolating system consisting of an upper suspension, including at least two rubber vibration isolators of the upper suspension of the cabin, and at least two vibration isolators of the lower suspension of the cabin, made in the form of coil or conical coil springs moreover, packages of sound insulation elements can be either solid or consisting of elements inscribed in the outline of the cabin frame, and sound-absorbing material is soundproof the heat-insulating elements are made in the form of a basalt-based mineral wool slab and lined with acoustically transparent material over their entire surface, and the piece sound absorber is made in the form of a rigid frame fixed to the cabin ceiling with hooks or cables, and contains elements with sound-absorbing material wrapped acoustically transparent material and placed on a perforated surface, and rockwool basalt-based mineral wool slabs are used as sound-absorbing material, whether mineral wool of the URSA type, or basalt wool of the P-75 type, or glass wool lined with glass wool, or foamed polymer, such as polyethylene or polypropylene, and as an acoustically transparent material, for example, fiberglass type EZ-100 or polymer like Poviden ".

2. The acoustic finish of the ship’s cabin according to claim 1, characterized in that each of the piece sound absorbers consists of a rigid frame mounted on the ceiling of the cabin for hooks or cables, and contains sound-absorbing elements, moreover, the frame is cellular, and in each of the cells is placed sound-absorbing element, which is made in the form of, for example, in the form of a rectangular prism with the dimensions of the ribs L × H × B, the ratio of which lies in the optimal range of values L: H: B = 2: 1: 0.5 or a cube with the size of the ribs k × L, where min L = 100 mm; k is the proportionality coefficient, ranging from 1 to 10 in increments of 2, and when installing the frame, the optimum size ratios must be observed: D - from the center of the frame to the point of suspension 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: C: D = 1: 1 ÷ 4: 1.