RU2507338C1 - Protective acoustic-electric screen for roadside noise absorption - Google Patents

Protective acoustic-electric screen for roadside noise absorption Download PDF

Info

Publication number
RU2507338C1
RU2507338C1 RU2012135426/03A RU2012135426A RU2507338C1 RU 2507338 C1 RU2507338 C1 RU 2507338C1 RU 2012135426/03 A RU2012135426/03 A RU 2012135426/03A RU 2012135426 A RU2012135426 A RU 2012135426A RU 2507338 C1 RU2507338 C1 RU 2507338C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bridge
layer
sound
input
rectifier
Prior art date
Application number
RU2012135426/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгения Александровна Алисевич
Нина Владимировна Панкова
Геннадий Юрьевич Стародубцев
Юрий Иванович Стародубцев
Георгий Александрович Терентьев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный торгово-экономический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный торгово-экономический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный торгово-экономический университет"
Priority to RU2012135426/03A priority Critical patent/RU2507338C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2507338C1 publication Critical patent/RU2507338C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: protective acoustic-electric screen for roadside noise absorption includes a body formed by a rectangular frame, rear flat and protective face walls, and boards of sound-insulating and sound-absorbing materials built into the body and board separators. The face wall (the first layer) is made in the form of a movable polymer film with inbuilt permanent magnets, the intermediate (second layer) is made of sound-absorbing materials with minimum residual deformation. The following components are built into the fixed rear wall (the third layer): inductance coils, semiconductor diodes, rectifying switching devices (comparators), bridge semiconductor rectifiers and accumulating batteries. The first outputs of inductance coils are connected with the first input of the rectifying bridge, the second outputs of inductance coils are connected with the cathode of the rectifying diode, anodes of which are connected to inputs of the switching device (comparators), outlets of which are connected with the second input of the rectifying bridge, the control input of the switching devices (comparators) is connected with the negative output of the rectifying bridge and the accumulating battery, and the positive output of the rectifying bridge - with the positive output of the battery.
EFFECT: improved screen.
5 dwg

Description

Изобретение относится к шумозащитным ограждениям, предназначенным для защиты жителей придорожных застроек от шума и устанавливаемым вдоль автомобильных и железнодорожных магистралей, вокруг строительных площадок, промышленных объектов и других источников шума.The invention relates to noise barriers designed to protect residents of roadside buildings from noise and installed along highways and railways, around construction sites, industrial facilities and other noise sources.

Существует несколько основных вариантов решения поставленной задачи:There are several main options for solving the problem:

1. Отражение (изменение направления) акустической энергии (шума) за счет введения различных отражающих экранов.1. Reflection (change of direction) of acoustic energy (noise) due to the introduction of various reflective screens.

2. Преобразование акустической (шумовой) энергии в другие виды энергии, в известных аналогах и прототипе исключительно в тепловую. При этом происходит сжимание вещества с пористой структурой (вата, поролон, вспененная резина и т.д.) за счет энергетического воздействия и последующее восстановление формы при отсутствии аналогичного воздействия (шума), распрямление при этом за счет трения волокон осуществляется преобразованием акустической энергии в тепловую.2. The conversion of acoustic (noise) energy into other types of energy, in the known analogues and prototype, exclusively in heat. In this case, a substance with a porous structure is compressed (cotton wool, foam rubber, foamed rubber, etc.) due to energy exposure and subsequent shape restoration in the absence of a similar effect (noise), while straightening due to friction of the fibers is carried out by converting acoustic energy into heat .

Известна панель для поглощения акустической энергии в области низких, средних и высоких частот в диапазоне 400-3000 Гц, состоящая из пластины полужесткого пеноматериала с открытыми и сообщающимися порами и слоя связанных волокон или мягкого пористого материала (РФ №94028651/25, 20.06.1996, США №5493081, 02.20.1996).Known panel for the absorption of acoustic energy in the low, medium and high frequencies in the range of 400-3000 Hz, consisting of a plate of semi-rigid foam with open and communicating pores and a layer of bound fibers or soft porous material (RF No. 94028651/25, 06/20/1996, US No. 5493081, 02.20.1996).

Недостатком данного аналога является низкая эффективность подавления, поглощения звуковых волн.The disadvantage of this analogue is the low efficiency of the suppression, absorption of sound waves.

Известен шумозащитный экран, установленный на фундаменте и состоящий из набора акустических панелей, внутренних параллелепипедных полостей, заполненных разнообразными звукопоглощающими модулями. Панели объединены вертикальными и горизонтальными профилями, соединение осуществляется посредством вибродемпфирующих прокладок (патент РФ №2209874, 2001 г.).Known noise shield mounted on a foundation and consisting of a set of acoustic panels, internal parallelepiped cavities filled with a variety of sound-absorbing modules. The panels are combined by vertical and horizontal profiles, the connection is carried out by means of vibration damping gaskets (RF patent No. 2209874, 2001).

Недостатком устройства является недостаточная эффективность и использование специальных прокладок, что существенно затрудняет изготовление подобных шумозащитыых устройств.The disadvantage of this device is the lack of efficiency and the use of special gaskets, which greatly complicates the manufacture of such noise protection devices.

Наиболее близким по технической сущности является акустическая панель по патенту РФ №2173372 «Акустическая панель шумозащитного экрана», класс E01F 8/00, заявл. 20.10.1999. Устройство-прототип содержит корпус, образованный прямоугольной рамой, задней плоской и защитной лицевой стенками, и встроенные в корпус плиты звукоизолирующих и звукопоглощающих материалов и разделители плит, причем корпус акустической панели: прямоугольная рама, задняя и лицевая стенки - выполнены из базальтополимерпластика (полиэтилен высокого давления+базальтопластик), а встроенные в корпус плиты звукопоглощающих материалов - из стекловолокна или базальтового волокна, в оболочке из стеклоткани или базальтовой ткани, а плиты звукоизолирующих материалов - из базальтопластика или стеклопластика.The closest in technical essence is the acoustic panel according to the patent of the Russian Federation No. 2173372 "Acoustic panel of a noise protection screen", class E01F 8/00, decl. 10/20/1999. The prototype device includes a housing formed by a rectangular frame, a rear flat and protective front walls, and soundproofing and sound-absorbing materials plates and plate dividers embedded in the housing, the acoustic panel housing: a rectangular frame, rear and front walls - made of basalt-polymer plastic (high-pressure polyethylene + basalt plastic), and the sound-absorbing materials plates built into the body are made of fiberglass or basalt fiber, in the shell of fiberglass or basalt fabric, and the sound of the plate insulating materials - from basalt or fiberglass.

Недостатками прототипа являются отсутствие возможности подавления и поглощения всего спектра звуковых волн и преобразование акустической энергии только в тепловую энергию.The disadvantages of the prototype are the lack of suppression and absorption of the entire spectrum of sound waves and the conversion of acoustic energy only into thermal energy.

Техническим результатом изобретения является расширение возможностей прототипа, минимизация затрат на строительство, повышение звукопоглощающих свойств защитного экрана за счет преобразования акустической и аэродинамической энергии в тепловую и электрическую.The technical result of the invention is to expand the capabilities of the prototype, minimize construction costs, increase the sound-absorbing properties of the protective screen due to the conversion of acoustic and aerodynamic energy into heat and electricity.

Технический результат в предлагаемом устройстве достигается тем, что содержит корпус, образованный прямоугольной рамой, задней плоской и защитной лицевой стенками, и встроенные в корпус плиты звукоизолирующих и звукопоглощающих материалов и разделители плит, лицевая стенка (первый слой) выполнена в виде подвижной полимерной пленки со встроенными любым способом постоянными магнитами, промежуточный (второй слой) выполнен из звукопоглощающих материалов с минимальной остаточной деформацией, в неподвижную заднюю стенку (третий слой) встроены: катушки индуктивности, полупроводниковые диоды, выпрямительные коммутирующие устройства (компараторы), мостовые полупроводниковые выпрямители и накопительные аккумуляторы, при этом первые выходы катушек индуктивности соединены с первым входом выпрямительного моста, вторые выходы катушек индуктивности соединены с катодом выпрямительного диода, аноды которого соединены с входами коммутирующего устройства (компараторами), выходы которого соединены с вторым входом выпрямительного моста, управляющий вход коммутирующих устройств (компараторов) соединен с отрицательным выходом выпрямительного моста и накопительного аккумулятора, а положительный выход выпрямительного моста - с положительным выходом аккумулятора.The technical result in the proposed device is achieved in that it contains a housing formed by a rectangular frame, a rear flat and protective front walls, and soundproofing and sound-absorbing materials plates and plate dividers integrated in the housing, the front wall (first layer) is made in the form of a movable polymer film with built-in in any way with permanent magnets, the intermediate (second layer) is made of sound-absorbing materials with minimal residual deformation, into the fixed rear wall (third layer) Inductors: inductors, semiconductor diodes, rectifier switching devices (comparators), bridge semiconductor rectifiers and storage batteries, while the first outputs of the inductors are connected to the first input of the rectifier bridge, the second outputs of the inductors are connected to the cathode of the rectifier diode, the anodes of which are connected to the inputs switching device (comparators), the outputs of which are connected to the second input of the rectifier bridge, the control input of the switching devices (comparators) is connected to the negative output of the rectifier bridge and the storage battery, and the positive output of the rectifier bridge is connected to the positive output of the battery.

Технический результат - расширение возможностей прототипа, повышение звукопоглощающих свойств защитного экрана, минимизация затрат на строительство - достигается за счет суммирования следующих эффектов:The technical result - expanding the capabilities of the prototype, increasing the sound-absorbing properties of the protective screen, minimizing construction costs - is achieved by summing the following effects:

снижение уровня общего шума на прилегающей к обратной стороне экрана территории;reduction of the general noise level on the territory adjacent to the back side of the screen;

преобразование акустической и аэродинамической энергии в электрическую с соответствующим коэффициентом полезного действия (КПД);the conversion of acoustic and aerodynamic energy into electrical energy with an appropriate coefficient of performance (COP);

минимизация затрат на строительство за счет модернизации имеющейся конструкции;minimization of construction costs due to the modernization of the existing structure;

сохранение имеющегося дизайна.preservation of the existing design.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного устройства, отсутствуют. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна».The analysis of the prior art made it possible to establish that analogues, characterized by sets of features that are identical to all the features of the claimed device, are absent. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "novelty."

«Промышленная применимость» способа обусловлена наличием элементной базы, на основе которой может быть выполнено заявленное устройство."Industrial applicability" of the method is due to the presence of the element base, on the basis of which the claimed device can be made.

Возможность преобразования акустической (шумовой) и аэродинамической энергии, создаваемой движущимся транспортным средством, в электрическую с соответствующим КПД поясняется следующим образом.The possibility of converting acoustic (noise) and aerodynamic energy generated by a moving vehicle into electrical energy with the corresponding efficiency is explained as follows.

Суммарная сила, воздействующая на защитный акустоэлектрический экран, определяется по формуле:The total force acting on the protective acoustoelectric screen is determined by the formula:

Fобщ=Fакуст+Faэродин, F total = F acoust + F aerodin,

где Fобщ - общая сила, воздействующая на защитный экран;where F total - the total force acting on the protective shield;

Fакуст - акустическая сила;F acoust - acoustic force;

Faэродин - аэродинамическая сила.F aerodin - aerodynamic force.

АКУСТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ: Выхлопные газы, совместно с шумовой энергией газового потока, при реализации рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания (ДВС), подводятся к глушителю по трубопроводной магистрали системы выпуска, распространяются по впускному трубопроводу и поступают в полость впускной камеры глушителя. При этом газы создают акустическое давление за счет столкновения со стенками глушителя (V1), за счет чего происходят его поперечные колебания, которые являются источником акустического шума. Вторым источником шума является разность давления газов на выходе глушителя и атмосферным давлением (V2) (фиг.16):ACOUSTIC ENERGY: Exhaust gases, together with the noise energy of the gas stream, when implementing the working process of an internal combustion engine (ICE), are supplied to the muffler via the exhaust pipe, distributed through the intake pipe and into the cavity of the intake silencer chamber. In this case, the gases create acoustic pressure due to a collision with the walls of the silencer (V 1 ), due to which its transverse vibrations occur, which are the source of acoustic noise. The second noise source is the difference in gas pressure at the outlet of the muffler and atmospheric pressure (V 2 ) (Fig. 16):

V=V1+V2 V = V 1 + V 2

АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ. Аэродинамическое сопротивление транспортных средств обусловлено движением последних с некоторой относительной скоростью в окружающей воздушной среде. Среди всех сил, составляющих сопротивление движению автомобиля, эта представляет наибольший интерес в свете всевозрастающих скоростей передвижения транспортных средств. Дело все в том, что уже при скорости движения 50-60 км/час она превышает любую другую силу сопротивления движению автомобиля, а в районе 100-120 км/час превосходит всех их вместе взятых.AERODYNAMIC ENERGY. The aerodynamic drag of vehicles is due to the movement of the latter at a certain relative speed in the surrounding air. Among all the forces that make up the movement of the vehicle, this is of greatest interest in light of the ever-increasing speeds of vehicles. The thing is that even at a speed of 50-60 km / h, it exceeds any other force of resistance to the movement of the car, and in the region of 100-120 km / h exceeds all of them combined.

Взаимодействие воздуха и автомобиля можно представить как сумму сопротивлений: профильного, индуктивного, внутреннего, а также сопротивлений трения и выступов. Наибольший «вклад» (около 58%) приходится на профильное. Оно обусловлено самой формой кузова. Воздух, обтекающий автомобиль, как бы сжимается впереди него, создавая значительное положительное давление. Поток, идущий по верхней части кузова, неоднократно отрывается от его поверхности, что создает в этих местах области пониженного давления. В задней же части поток окончательно отрывается от кузова. Там образуется мощный вихревой след и область больших отрицательных давлений. Положительное давление впереди автомобиля и отрицательное сзади препятствуют движению, создавая сопротивление давлений, или профильное сопротивление воздуха.The interaction of air and the car can be represented as the sum of the resistances: profile, inductive, internal, as well as friction and protrusions. The largest “contribution” (about 58%) falls on the profile. It is due to the very shape of the body. The air flowing around the car, as it were, is compressed in front of it, creating significant positive pressure. The flow going along the upper part of the body repeatedly breaks away from its surface, which creates areas of reduced pressure in these places. In the rear, the flow finally breaks away from the body. A powerful vortex wake and a region of large negative pressures are formed there. Positive pressure in front of the car and negative pressure in the rear impede movement, creating pressure resistance, or profile air resistance.

Для количественной характеристики аэродинамического сопротивления используют следующую зависимость:To quantify the aerodynamic drag, use the following relationship:

FX=CX·P·V2·Fmid/2,F X = C X · P · V 2 · F mid / 2,

где Р - плотность воздуха;where P is the density of air;

V - скорость относительного движения воздуха и машины;V is the speed of the relative movement of air and the machine;

Fmid - площадь наибольшего поперечного сечения автомобиля (лобовая площадь);F mid - the area of the largest cross section of the car (frontal area);

СX - коэффициент лобового сопротивления воздуха (коэффициент обтекаемости).С X - drag coefficient of air (streamlining coefficient).

При движении автомобиля в городском потоке аэродинамическое сопротивление автомобиля мало, на трассе же его значение достигает больших величин. В таких условиях практически вся вырабатываемая двигателем мощность тратится на преодоление сопротивления воздуха. Причем за каждый лишний км/ч прироста максимальной скорости автомобиля приходится платить существенным увеличением его мощности.When a car moves in a city stream, the aerodynamic drag of a car is small, while on the highway its value reaches large values. In such conditions, almost all the power generated by the engine is spent on overcoming air resistance. And for every extra km / h increase in maximum vehicle speed you have to pay a significant increase in its power.

Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых показаны:The claimed device is illustrated by drawings, which show:

фиг.1 поясняет роль и место защитного акустоэлектрического экрана в дорожной инфраструктуре;figure 1 explains the role and place of the protective acoustoelectric screen in the road infrastructure;

фиг.2 поясняет состав элементарной панели (элемента) защитного акустоэлектрического экрана;figure 2 explains the composition of the elementary panel (element) of the protective acoustoelectric screen;

фиг.3 показывает форму переменного напряжения на зажимах (выходах) катушки индуктивности;figure 3 shows the shape of the alternating voltage at the terminals (outputs) of the inductor;

фиг.4 показывает форму напряжения на выходе предварительного выпрямителя (входе компаратора);figure 4 shows the voltage shape at the output of the preliminary rectifier (input of the comparator);

фиг.5 поясняет устройство защитного акустоэлектрического экрана.5 illustrates a protective acoustoelectric shield device.

Заявленное устройство реализуется следующим образом.The claimed device is implemented as follows.

На защитный экран со стороны магистрали движения действует набегающий шумовой поток работающего и движущегося транспорта, взаимодействующего с покрытием магистрали, обтекающим потоком воздуха, его порывами. Шумовой поток имеет различную частоту и дисперсность колебаний, амплитуду и в конечном счете некоторую мощность, зависящую от характеристик транспортных средств, их количества и интенсивности движения.On the protective screen from the side of the highway affects the incoming noise flow of working and moving vehicles, interacting with the coating of the highway, a stream of air, its gusts. Noise flow has a different frequency and dispersion of oscillations, amplitude and ultimately some power, depending on the characteristics of vehicles, their number and intensity of movement.

На фиг.1 схематично показана роль и место защитного акустоэлектрического экрана в дорожной инфраструктуре, где:Figure 1 schematically shows the role and place of the protective acoustoelectric screen in the road infrastructure, where:

1 - защитный акустоэлектрический экран;1 - protective acoustoelectric screen;

2 - элементарная акустоэлектрическая панель;2 - elementary acoustoelectric panel;

3 - дорога;3 - road;

4 - транспортные средства.4 - vehicles.

Предлагаемый защитный акустоэлектрический экран представляет собой рамную конструкцию, которая состоит из трех слоев (элементов) (фиг.2): первый слой (1, фиг.5) - полимерная пленка со встроенными любым способом (вклейка, впайка, прессовка и т.д.) постоянными магнитами (М); второй слой (2, фиг.5) - распределенная пружина с минимальной остаточной деформацией, работающей на сжатие и реализованной в виде листов звукоизолирующих (звукопоглощающих) материалов (вспененная резина, поролон и т.д.); третий слой (3, фиг.5) выполнен из любого жесткого материала, в (на) который встроены любым способом катушки индуктивности L (свитый в катушку проводник), выпрямители переменного тока, управляющие устройства, соединительные линии (шины) и клеммы для подключения буферного аккумулятора.The proposed protective acoustoelectric screen is a frame structure, which consists of three layers (elements) (figure 2): the first layer (1, figure 5) is a polymer film with any built-in method (gluing, soldering, pressing, etc. ) permanent magnets (M); the second layer (2, Fig. 5) is a distributed spring with minimal residual deformation, working in compression and realized in the form of sheets of soundproofing (sound-absorbing) materials (foamed rubber, foam rubber, etc.); the third layer (3, Fig. 5) is made of any rigid material, in (on) which are in any way inductors L (twisted conductor), AC rectifiers, control devices, connecting lines (buses) and terminals for connecting the buffer battery.

Количество постоянных магнитов в первом слое и количество катушек индуктивности в третьем слое идентично. Общее количество катушек индуктивности определяется по формуле:The number of permanent magnets in the first layer and the number of inductors in the third layer are identical. The total number of inductors is determined by the formula:

L = j = 1 k i = 1 N L j i

Figure 00000001
L = j = one k i = one N L j i
Figure 00000001

где k - количество рядов,where k is the number of rows

N - количество катушек индуктивности в ряду.N is the number of inductors in a row.

На первый слой защитного экрана действуют две силы. Во-первых, сила упругости Fупр распределенной пружины, т.е. второго слоя защитного экрана. Во-вторых, периодическое, знакопеременное воздействие акустической и аэродинамической силы Fупр, порождаемой транспортным потоком. В результате воздействия двух сил постоянные магниты (встроенные в первый слой экрана) будут перемещаться относительно соответствующих катушек индуктивности (встроенных в третий слой).Two forces act on the first layer of the shield. Firstly, the elastic force F control distributed spring, i.e. second layer of the protective screen. Secondly, the periodic, alternating effect of the acoustic and aerodynamic forces F control generated by the traffic flow. As a result of the action of two forces, permanent magnets (built into the first layer of the screen) will move relative to the corresponding inductors (built into the third layer).

Согласно теории Максвелла переменные электрическое и магнитное поля взаимосвязаны и одновременно существуют в пространстве. Там, где есть одно из этих полей, непременно есть и другое поле. При относительных колебаниях постоянных магнитов в сторону катушек индуктивности возникает переменное магнитное поле и соответствующее переменное напряжение на зажимах катушки (Uпер, фиг.3,4). В катушке, находящейся в переменном магнитном поле, возникает переменная электродвижущая сила (ЭДС). Это явление описано в опытах Фарадея в «Кратком справочнике по физике», Н.И.Карякин, К.Н.Быстров, П.С.Киреев, Высшая школа, М. - 1962 г., стр.227-234.According to Maxwell's theory, the variable electric and magnetic fields are interconnected and simultaneously exist in space. Where there is one of these fields, there is certainly another field. With relative oscillations of the permanent magnets in the direction of the inductors, an alternating magnetic field and a corresponding alternating voltage occur at the terminals of the coil (U per , Fig. 3.4). In a coil located in an alternating magnetic field, an alternating electromotive force (EMF) occurs. This phenomenon is described in the experiments of Faraday in the "Quick Reference to Physics", N. I. Karyakin, K. N. Bystrov, P. S. Kireev, Higher School, M. - 1962, pp. 227-234.

Таким образом, при воздействии противоположных сил Fynp и Fобщ пара (постоянный магнит и катушка индуктивности) является элементарным электромагнитным генератором переменного напряжения (11, фиг.5), а в совокупности с выпрямительным устройством, электромагнитным генератором постоянного напряжения.Thus, when the opposite forces F ynp and F are applied , the total pair (permanent magnet and inductor) is an elementary electromagnetic alternating voltage generator (11, Fig. 5), and in conjunction with a rectifier device, an electromagnetic constant voltage generator.

При подключении нагрузки к электромагнитному генератору постоянного тока возникает сила, противодействующая свободному перемещению постоянного магнита относительно катушки индуктивности, что приводит к преобразованию акустической и аэродинамической энергии в электрическую, а следовательно, снижает уровень шума. Подключение осуществляется с помощью коммутирующего устройства, которое, в частности, реализовано в виде компаратора.When a load is connected to an electromagnetic DC generator, a force arises that counteracts the free movement of the permanent magnet relative to the inductor, which leads to the conversion of acoustic and aerodynamic energy into electrical energy and, therefore, reduces the noise level. The connection is carried out using a switching device, which, in particular, is implemented as a comparator.

Таким образом, предлагаемый защитный акустоэлектрический экран обеспечивает:Thus, the proposed protective acoustoelectric screen provides:

отражение части акустической и аэродинамической энергии, создаваемой транспортным потоком, за счет первого слоя;reflection of part of the acoustic and aerodynamic energy generated by the traffic stream due to the first layer;

преобразование части акустической и аэродинамической энергии в тепловую за счет второго слоя;the conversion of part of the acoustic and aerodynamic energy into heat due to the second layer;

преобразование части акустической и аэродинамической энергии в электрическую за счет согласованного взаимодействия элементов всех (первого, второго, третьего) слоев экрана.the conversion of part of the acoustic and aerodynamic energy into electric due to the coordinated interaction of the elements of all (first, second, third) layers of the screen.

В соответствии с известными законами существует возможность параллельного и последовательного соединения выходов элементарных электромагнитных генераторов постоянного тока для получения требуемых напряжений и токов, в зависимости от параметров выбранного буферного аккумулятора, как в рамках одной панели защитного акустоэлектрического экрана, так и совокупности панелей, составляющих защитное ограждение.In accordance with the well-known laws, it is possible to parallelly and serially connect the outputs of elementary electromagnetic direct current generators to obtain the required voltages and currents, depending on the parameters of the selected buffer battery, both within the framework of a single panel of a protective acoustoelectric screen and of a combination of panels constituting a protective enclosure.

Характеристика и примеры реализации элементов защитного акустоэлектрического экрана:Characteristics and examples of implementation of the elements of a protective acoustoelectric screen:

постоянный магнит изготавливается из ферромагнитных материалов;a permanent magnet is made of ferromagnetic materials;

катушка индуктивности L реализуется в виде свитого в катушку проводника, при этом амплитуда генерируемого переменного напряжения зависит от диаметра, длины катушки и количества витков; the inductor L is implemented as a conductor twisted into a coil, while the amplitude of the generated alternating voltage depends on the diameter, length of the coil and the number of turns;

предварительное выпрямительное устройство (Di) реализовано в виде полупроводникового диода (однополупериодный выпрямитель);preliminary rectifier device (D i ) is implemented as a semiconductor diode (half-wave rectifier);

коммутирующее (управляющее) устройство {Ki) реализуется в виде компаратора; switching (control) device {K i ) is implemented as a comparator;

компаратор может иметь «n» входов, «m» выходов и «k» управляющих входов, а также входы напряжения питания. В конкретном случае компаратор имеет один вход и один выход, а также один управляющий вход. Логика работы компаратора заключается в следующем. Если напряжение на входе больше либо равно напряжению на управляющем входе, то вход соединяется с выходом, в противном случае разъединяется. В конкретном примере на управляющий вход подается нулевой потенциал, т.е. Uупр равно нулю. Компараторы массово выпускаются в виде интегральных микросхем;the comparator can have “n” inputs, “m” outputs and “k” control inputs, as well as power voltage inputs. In a specific case, the comparator has one input and one output, as well as one control input. The logic of the comparator is as follows. If the input voltage is greater than or equal to the voltage at the control input, then the input is connected to the output, otherwise it is disconnected. In a specific example, a zero potential is applied to the control input, i.e. U control is equal to zero. Comparators are mass-produced in the form of integrated circuits;

выпрямительное устройство реализовано в виде классической мостовой схемы, включающей четыре полупроводниковых диода;the rectifier device is implemented in the form of a classic bridge circuit, including four semiconductor diodes;

аккумулятор любого типа.battery of any type.

Схема электрического соединения элементов защитного акустоэлектрического экрана представлена на фиг.5. Нижние (на схеме) выводы катушек индуктивности (5) соединяются с первым входом мостового выпрямителя (8). Верхние (по схеме) выводы катушек индуктивности (5) соединяются с катодом выпрямительного диода (Di) (6), а анод выпрямительного диода (Di) (6) соединен с входом компаратора (7). Управляющий вход компаратора (7) соединен с минусовым выводом аккумулятора (9). Выход компаратора (7) соединен со вторым входом мостового выпрямителя (8). Положительный и отрицательный выводы мостового выпрямителя (8) соединены с соответствующими клеммами накопительного аккумулятора (9).The electrical connection diagram of the elements of the protective acoustoelectric screen is shown in Fig.5. The lower (in the diagram) leads of the inductors (5) are connected to the first input of the bridge rectifier (8). The upper (according to the diagram) outputs of the inductors (5) are connected to the cathode of the rectifier diode (D i ) (6), and the anode of the rectifier diode (D i ) (6) is connected to the input of the comparator (7). The control input of the comparator (7) is connected to the negative terminal of the battery (9). The output of the comparator (7) is connected to the second input of the bridge rectifier (8). The positive and negative terminals of the bridge rectifier (8) are connected to the corresponding terminals of the storage battery (9).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При перемещении постоянных магнитов (4, фиг.5) относительно соответствующих катушек индуктивности. На выходах последней образуется переменное напряжение. Предварительный выпрямитель (Di) пропускает на вход компаратора только положительную или отрицательную полуволну в зависимости от полярности включения. В качестве примера представлен вариант получения положительной полуволны (фиг.3, 4). С учетом логики работы коммутирующего (управляющего) устройства, управляющий вход которого имеет нулевой потенциал, то положительная полуволна переменного напряжения проключается на выход, который соединен со вторым входом мостового выпрямителя. С положительного и отрицательного выхода мостового выпрямителя постоянное напряжение прикладывается к накопительному аккумулятору. Для обеспечения заряда накопительного аккумулятора должно обеспечиваться условие:When moving permanent magnets (4, Fig. 5) relative to the respective inductors. The outputs of the latter form an alternating voltage. The preliminary rectifier (D i ) passes to the input of the comparator only a positive or negative half-wave depending on the polarity of the inclusion. As an example, an embodiment of producing a positive half-wave is presented (Figs. 3, 4). Given the logic of the switching (control) device, the control input of which has zero potential, the positive half-wave of the alternating voltage is connected to the output, which is connected to the second input of the bridge rectifier. From the positive and negative output of the bridge rectifier, a constant voltage is applied to the storage battery. To ensure the charge of the storage battery, the condition must be provided:

Uпост > Uaкк Ufast> Uakk

Условие выполняется за счет последовательного или параллельного соединения необходимого количества параллельных линеек элементарных электромагнитных генераторов. На схеме (фиг.5) приведен вариант параллельного соединения линеек (10) элементарных электромагнитных генераторов (11).The condition is satisfied due to the serial or parallel connection of the required number of parallel lines of elementary electromagnetic generators. The diagram (figure 5) shows a parallel connection of the lines (10) of elementary electromagnetic generators (11).

Технико-экономический эффект состоит в том, что за счет использования законов акустических и электромагнитных полей, законов аэродинамики не только расширяются возможности прототипа, минимизируются затраты на его строительство, но и существенно повышаются звукопоглощающие свойства защитного экрана, достигается преобразование акустической и аэродинамической энергии в электрическую.The technical and economic effect consists in the fact that through the use of the laws of acoustic and electromagnetic fields, the laws of aerodynamics, not only the capabilities of the prototype are expanded, the costs of its construction are minimized, but also the sound-absorbing properties of the protective screen are significantly increased, and the conversion of acoustic and aerodynamic energy into electrical energy is achieved.

Могут быть различные варианты выполнения защитного экрана в отношении формы, размеров и расположения отдельных элементов и их комбинации. Иллюстративный материал характеризует только предпочтительность форм его осуществления.There may be various embodiments of the protective shield in relation to the shape, size and location of the individual elements and their combinations. Illustrative material characterizes only the preference of the forms of its implementation.

Claims (1)

Защитный акустоэлектрический экран для придорожного шумопоглощения, включающий корпус, образованный прямоугольной рамой, задней плоской и защитной лицевой стенками, и встроенные в корпус плиты звукоизолирующих и звукопоглощающих материалов и разделители плит, отличающийся тем, что лицевая стенка (первый слой) выполнена в виде подвижной полимерной пленки со встроенными любым способом постоянными магнитами, промежуточный (второй слой) выполнен из звукопоглощающих материалов с минимальной остаточной деформацией, в неподвижную заднюю стенку (третий слой) встроены: катушки индуктивности, полупроводниковые диоды, выпрямительные коммутирующие устройства (компараторы), мостовые полупроводниковые выпрямители и накопительные аккумуляторы, при этом первые выходы катушек индуктивности соединены с первым входом выпрямительного моста, вторые выходы катушек индуктивности соединены с катодом выпрямительного диода, аноды которого соединены со входами коммутирующего устройства (компараторами), выходы которого соединены со вторым входом выпрямительного моста, управляющий вход коммутирующих устройств (компараторов) соединен с отрицательным выходом выпрямительного моста и накопительного аккумулятора, а положительный выход выпрямительного моста - с положительным выходом аккумулятора. A protective acoustoelectric screen for roadside sound absorption, including a housing formed by a rectangular frame, a rear flat and protective front walls, and soundproofing and sound-absorbing materials plates and plate dividers integrated in the housing, characterized in that the front wall (first layer) is made in the form of a movable polymer film with permanent magnets built in any way, the intermediate (second layer) is made of sound-absorbing materials with minimal residual deformation, into a fixed back with Tenku (third layer) are integrated: inductors, semiconductor diodes, rectifier switching devices (comparators), bridge semiconductor rectifiers and storage batteries, while the first outputs of the inductors are connected to the first input of the rectifier bridge, the second outputs of the inductors are connected to the cathode of the rectifier diode, the anodes of which are connected to the inputs of the switching device (comparators), the outputs of which are connected to the second input of the rectifier bridge, which controls the input switching devices (comparator) is connected to the negative output of the bridge rectifier and the storage battery, and the positive output of the rectifier bridge - to the positive battery output.
RU2012135426/03A 2012-08-16 2012-08-16 Protective acoustic-electric screen for roadside noise absorption RU2507338C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012135426/03A RU2507338C1 (en) 2012-08-16 2012-08-16 Protective acoustic-electric screen for roadside noise absorption

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012135426/03A RU2507338C1 (en) 2012-08-16 2012-08-16 Protective acoustic-electric screen for roadside noise absorption

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2507338C1 true RU2507338C1 (en) 2014-02-20

Family

ID=50113311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012135426/03A RU2507338C1 (en) 2012-08-16 2012-08-16 Protective acoustic-electric screen for roadside noise absorption

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2507338C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004088897A (en) * 2002-08-27 2004-03-18 Mn Engineering Kk Power generating mechanism using vibration of sound-proof wall
RU2385391C2 (en) * 2007-05-22 2010-03-27 Эл Джи Кем,Лтд Installed and detachable panel construction for internal walls
KR20100074451A (en) * 2008-12-24 2010-07-02 재단법인 포항산업과학연구원 Ventilating sound barrier
RU2011102076A (en) * 2011-01-20 2012-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (RU) NOISE DOWN SCREEN

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004088897A (en) * 2002-08-27 2004-03-18 Mn Engineering Kk Power generating mechanism using vibration of sound-proof wall
RU2385391C2 (en) * 2007-05-22 2010-03-27 Эл Джи Кем,Лтд Installed and detachable panel construction for internal walls
KR20100074451A (en) * 2008-12-24 2010-07-02 재단법인 포항산업과학연구원 Ventilating sound barrier
RU2011102076A (en) * 2011-01-20 2012-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (RU) NOISE DOWN SCREEN

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhu et al. Linear electromagnetic devices for vibration damping and energy harvesting: Modeling and testing
CN103299534B (en) On-bladed wind-driven generator
CN104022617B (en) Noise power generator
CN202524326U (en) Noise reduction and power generation device by means of noise
KR101448467B1 (en) Resonance linear gengrator using vibration of a road surface
US20140062223A1 (en) Linear generator and method for generating power using the same
US10790765B2 (en) Electrostatic energy collector and electrostatic energy collecting method
WO2010064742A1 (en) Sound wave resonance generator
Memon et al. Portable and pico-scale linear generator for wave energy conversion
KR100902920B1 (en) Vibration generator
RU2507338C1 (en) Protective acoustic-electric screen for roadside noise absorption
CN105356568A (en) Highway sound insulation plate capable of generating electric energy and application method thereof
CN203352410U (en) Spring type dynamo-electric conversion module
CN104901584B (en) A kind of air-flow resonant electrical generation device
CN105391344A (en) Noise generator
CN205116044U (en) Novel highway acoustic celotex board
CN204795539U (en) Power generation facility and applied this power generation facility's audio amplifier
Tang et al. Improved design of linear electromagnetic transducers for large-scale vibration energy harvesting
KR20190057831A (en) Energy harvesting technology that converts abandoned noise into energy source
KR102294085B1 (en) Structure-Attached Energy Harvesting Device Using Fluid Transformation Pressure
CN209658985U (en) Sound can collect power generator
CN108258876B (en) Closed magnetic circuit cantilever beam two-dimensional vibration energy collecting device
Gopalakannan et al. Design, fabrication and testing of regenerative shock absorber (linear alternator type)
CN108631537A (en) Free end magnetic circuit adjusts cantilever beam energy gathering apparatus
CN106998124B (en) A kind of machinery-air cavity-electronics joint generalized resonance formula pneumatic electric generator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140817

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20160220

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160817