RU2541669C1

RU2541669C1 - Kochetov's spherical acoustic absorber

Info

Publication number: RU2541669C1
Application number: RU2014107091/03A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева; Мария Михайловна Стареева; Анна Михайловна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева; Мария Михайловна Стареева; Анна Михайловна Стареева
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2015-02-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: framework of spherical acoustic absorber is made of two parts. Bottom reactive part is made in form of spherical structure with internal congruent spherical resonant cavity. The top active part is made in form of rigid perforated cylindrical shell with perforated cover and solid base. Around the perforated cylindrical shell there is at least one screw acoustic absorber in form of the cylindrical coil spring enclosing the shell.

EFFECT: improved efficiency of noise suppression at high frequencies.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к средствам снижения шума на промышленных и транспортных объектах.The invention relates to noise reduction in industrial and transport facilities.

Известны конструкции штучных звукопоглотителей, выполненных в виде объемных параллелепипедов, кубической формы, конические, полости которых заполнены звукопоглощающим материалом [1, 2, 3, 4]. В настоящее время волокнистые звукопоглотители являются наиболее употребительными в строительной практике.Known designs of piece sound absorbers made in the form of volumetric parallelepipeds, cubic, conical, the cavities of which are filled with sound-absorbing material [1, 2, 3, 4]. Currently, fibrous sound absorbers are the most common in construction practice.

Недостатками известных штучных звукопоглотителей являются сравнительно невысокая эффективность на низких и средних частотах, а также они не отвечают возросшим требованиям, предъявляемым к дизайну помещений.The disadvantages of the known piece sound absorbers are the relatively low efficiency at low and medium frequencies, and they do not meet the increased requirements for room design.

Известен конический штучный звукопоглотитель по патенту РФ №2282004 [5], состоящий из жесткого каркаса, подвешиваемого за крючья на тросах к потолку производственного здания с расположенным внутри каркаса звукопоглощающим материалом, обернутым сетчатой капроновой тканью, каркас выполнен по форме в виде конуса с прикрепленной к его нижнему фланцу полусферой, также содержащей звукопоглощающий материал, обернутый сетчатой капроновой тканью или стеклотканью, причем заполнение звукопоглощающим материалом может быть как с воздушными полостями, расположенными на периферии полусферы, так и внутри ее в шахматном порядке по трем координатным плоскостям.Known conical piece sound absorber according to the patent of the Russian Federation No. 22822004 [5], consisting 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 with mesh nylon fabric, the frame is made in the form of a cone attached to it the lower flange with a hemisphere also containing sound-absorbing material wrapped in a mesh nylon fabric or fiberglass, and filling with sound-absorbing material can be as with air cavities and located on the periphery of the hemisphere, as well as within it in a checkerboard pattern on the three coordinate planes.

Недостатком его является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения на высоких частотах из-за отсутствия звукоотражающих слоев, выполняющих функции звукоизоляции на высоких частотах.Its disadvantage is the relatively low efficiency of sound attenuation at high frequencies due to the lack of sound-reflecting layers that perform sound insulation functions at high frequencies.

Известен цилиндрический резонансный штучный звукопоглотитель по патенту РФ №2303679 [6], состоящий из жесткого каркаса, подвешиваемого за крючья на тросах к потолку производственного здания с расположенным внутри каркаса звукопоглощающим материалом, обернутым сетчатой капроновой тканью, каркас выполнен цилиндрическим в виде перфорированного стакана и перфорированной круглой крышки, внутри которого расположен жестко закрепленный на оси стакана центральный стержень, на котором установлены с возможностью их фиксации круглые перегородки, внутри одной из которых расположен звукопоглощающий материал, обернутый сетчатой капроновой тканью.Known cylindrical resonant piece sound absorber according to the patent of the Russian Federation No. 23033679 [6], consisting of a rigid frame suspended by hooks on cables to the ceiling of the industrial building with a sound-absorbing material located inside the frame wrapped in a mesh nylon fabric, the frame is made cylindrical in the form of a perforated round glass and lids, inside of which is located a central rod rigidly fixed to the axis of the glass, on which round partitions are mounted with the possibility of their fixation, inside one of which is a sound-absorbing material wrapped in a mesh nylon fabric.

Недостаток - сравнительно невысокая эффективность шумоглушения на низких частотах из-за стесненных габаритов для размещения резонансных камер.The disadvantage is the relatively low noise attenuation efficiency at low frequencies due to the cramped dimensions for placing resonant cameras.

Известен кубический штучный звукопоглотитель по патенту РФ №2334062 [7], состоящий из жесткого каркаса, подвешиваемого за крючья на тросах к потолку производственного здания с расположенным внутри каркаса звукопоглощающим материалом, обернутым сетчатой капроновой тканью, каркас выполнен по форме в виде двух кубических поверхностей, одна из которых - внешняя выполнена перфорированной, а другая - внутренняя - акустически прозрачной, причем звукопоглощающий материал, обернутый сетчатой капроновой тканью расположен в промежутке между каркасами, которые соединены между собой посредством резонансных вставок разного диаметра, а внутренняя полость разделена перегородкой на две резонансные полости, одна из которых заполнена звукопоглотителем.Known cubic piece sound absorber according to the patent of the Russian Federation No. 2334062 [7], consisting of a rigid frame suspended by hooks on cables to the ceiling of the industrial building with a sound-absorbing material located inside the frame wrapped in mesh nylon fabric, the frame is made in the form of two cubic surfaces, one of which the outer one is perforated and the other inner one is acoustically transparent, and the sound-absorbing material wrapped in a mesh nylon fabric is located in the gap between the frame mi, which are interconnected by means of resonant inserts of different diameters, and the internal cavity is divided by a partition into two resonant cavities, one of which is filled with a sound absorber.

Недостаток - сравнительно невысокая эффективность шумоглушения на высоких частотах из-за отсутствия звукоотражающих слоев, выполняющих функции звукоизоляции на высоких частотах.The disadvantage is the relatively low efficiency of sound attenuation at high frequencies due to the lack of sound-reflecting layers that perform the functions of sound insulation at high frequencies.

Известны объемные штучные звукопоглотители по патенту РФ №2354786 [8] и РФ №2485256 [9], состоящие из жесткого каркаса, подвешиваемого на крепежном элементе к потолку производственного здания, каркас выполнен со звукопоглощающим материалом, обернутый акустически прозрачным материалом.Known volumetric piece sound absorbers according to the patent of the Russian Federation No. 2354786 [8] and the Russian Federation No. 2485256 [9], consisting of a rigid frame suspended on a fastener to the ceiling of an industrial building, the frame is made with sound-absorbing material wrapped in an acoustically transparent material.

Их недостаток - сравнительно невысокая эффективность шумоглушения на высоких частотах из-за отсутствия резонаторов Гельмгольца.Their disadvantage is the relatively low noise attenuation efficiency at high frequencies due to the lack of Helmholtz resonators.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является штучный звукопоглотитель по патенту РФ №2485256 [10], содержащий жесткий перфорированный каркас, внутри которого размещен звукопоглощающий материал, каркас выполнен из нижней части конической формы с крышкой, и верхней части цилиндрической формы, которая крепится к крышке нижней части перфорированного каркаса посредством вибродемпфирующей прокладки, позволяющей демпфировать высокочастотные колебания, при этом к верхней части цилиндрического перфорированного каркаса шарнирно закреплен элемент, при помощи которого каркас крепится к требуемому объекту, например потолку производственного помещения, а полости нижней и верхней частей перфорированного каркаса заполнены звукопоглощающими материалами различной плотности, причем вокруг верхней части цилиндрической формы перфорированного каркаса расположен, по крайней мере один, винтовой звукопоглощающий элемент штучного поглотителя, выполненный в виде цилиндрической винтовой пружины из плотного негорючего звукопоглощающего материала.The closest technical solution to the technical nature and the achieved result is a piece sound absorber according to the patent of the Russian Federation No. 2485256 [10], containing a rigid perforated frame, inside of which a sound-absorbing material is placed, the frame is made of the lower part of the conical shape with a cover, and the upper part of the cylindrical shape, which attached to the cover of the lower part of the perforated frame by means of a vibration damping pad, which allows damping high-frequency vibrations, while to the upper part is cylindrical of the perforated frame, the element is pivotally fixed by means of which the frame is attached to the desired object, for example, the ceiling of the production room, and the cavities of the lower and upper parts of the perforated frame are filled with sound-absorbing materials of different densities, with at least one around the upper part of the cylindrical shape of the perforated frame a screw sound-absorbing element of a piece absorber, made in the form of a cylindrical helical spring from a dense non-combustible sound-absorbing of material.

Недостатками этого штучного звукопоглотителя является сравнительно невысокая эффективность шумоподавления на низких и средних частотах из-за отсутствия объемных полостей для резонаторов Гельмгольца и полостей, заполненных звукопоглотителем, т.е. поглотителей различной плотности.The disadvantages of this piece of sound absorber is the relatively low noise reduction efficiency at low and medium frequencies due to the lack of volume cavities for Helmholtz resonators and cavities filled with a sound absorber, i.e. absorbers of various densities.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения на высоких частотах путем введения в штучный звукопоглотитель объемных полостей для резонаторов Гельмгольца, которые повышают эффективность на высоких частотах.EFFECT: increased efficiency of sound attenuation at high frequencies by introducing volume cavities for Helmholtz resonators into a piece sound absorber, which increase efficiency at high frequencies.

Это достигается тем, что в сферическом звукопоглотителе, содержащем звукопоглотители активного и реактивного типов, размещенные на жестком каркасе, каркас выполнен из двух частей, при этом нижняя, реактивная, часть выполнена в виде конструкции сферической формы с внутренней конгруэнтной сферической резонансной полостью, образованной жесткой сплошной сферической оболочкой, эквидистантной внешней перфорированной сферической оболочке, соединенной с верхней, активной, частью, которая выполнена в виде жесткой перфорированной цилиндрической обечайки с перфорированной крышкой и сплошным основанием, причем полость цилиндрической обечайки заполнена звукопоглощающим материалом, а соединение верхней и нижней частей звукопоглотителя выполнено посредством упругодемпфирующего элемента, позволяющего демпфировать высокочастотные колебания, при этом к перфорированной крышке перфорированной цилиндрической обечайки шарнирно закреплен элемент, при помощи которого каркас крепится к требуемому объекту, например потолку производственного помещения, а сферическая резонансная полость реактивной части каркаса жестко соединена, по крайней мере, одной втулкой с осевым отверстием, выполняющим функцию горловины резонатора Гельмгольца, с внешней перфорированной сферической оболочкой, а пространство между ними заполнено звукопоглотителем, при этом вокруг перфорированной цилиндрической обечайки расположен, по крайней мере один, винтовой звукопоглощающий элемент, выполненный по форме в виде цилиндрической винтовой пружины, охватывающей обечайку.This is achieved by the fact that in a spherical sound absorber containing active and reactive sound absorbers placed on a rigid frame, the frame is made of two parts, while the lower, reactive part is made in the form of a spherical shape with an internal congruent spherical resonant cavity formed by a solid solid a spherical shell, an equidistant external perforated spherical shell connected to the upper, active part, which is made in the form of a rigid perforated cylindrical a shell with a perforated cover and a solid base, and the cavity of the cylindrical shell is filled with sound-absorbing material, and the upper and lower parts of the sound absorber are connected by means of an elastic damping element that allows damping high-frequency vibrations, while the element is pivotally fixed to the perforated cover of the perforated cylindrical shell attached to the desired object, such as the ceiling of the production room, and a spherical resonance the cavity of the reactive part of the frame is rigidly connected by at least one sleeve with an axial hole that serves as the neck of the Helmholtz resonator, with an external perforated spherical shell, and the space between them is filled with a sound absorber, at least one screw located around the perforated cylindrical shell a sound-absorbing element made in the form of a cylindrical helical spring spanning the shell.

На чертеже показана схема сферического звукопоглотителя.The drawing shows a diagram of a spherical sound absorber.

Сферический звукопоглотитель содержит звукопоглотители активного и реактивного типов, размещенные на жестком каркасе. Каркас выполнен из двух частей, при этом нижняя, реактивная, часть 7 выполнена в виде конструкции сферической формы с внутренней конгруэнтной сферической резонансной полостью 8, образованной жесткой сплошной сферической оболочкой 6, эквидистантной внешней перфорированной сферической оболочке 4, соединенной с верхней, активной, частью 1, которая выполнена в виде жесткой перфорированной цилиндрической обечайки 2 с перфорированной крышкой и сплошным основанием, причем полость цилиндрической обечайки заполнена звукопоглощающим материалом, а соединение верхней 1 и нижней 7 частей звукопоглотителя выполнено посредством упругодемпфирующего элемента 5, позволяющего демпфировать высокочастотные колебания, при этом к перфорированной крышке перфорированной цилиндрической обечайки шарнирно закреплен элемент, при помощи которого каркас крепится к требуемому объекту, например потолку производственного помещения.The spherical sound absorber contains active and reactive sound absorbers located on a rigid frame. The frame is made of two parts, while the lower, reactive, part 7 is made in the form of a spherical shape with an internal congruent spherical resonant cavity 8 formed by a rigid continuous spherical shell 6, an equidistant external perforated spherical shell 4 connected to the upper, active, part 1 , which is made in the form of a rigid perforated cylindrical shell 2 with a perforated lid and a solid base, and the cavity of the cylindrical shell is filled with sound-absorbing material, and the connection of the upper 1 and lower 7 parts of the sound absorber is made by means of an elastic damping element 5, which allows damping high-frequency vibrations, while an element is pivotally fixed to the perforated cover of the perforated cylindrical shell, by which the frame is attached to the desired object, for example, the ceiling of the production room.

Сферическая резонансная полость 8 реактивной части 7 каркаса жестко соединена, по крайней мере, одной втулкой 9 с осевым отверстием, выполняющим функцию горловины резонатора Гельмгольца, с внешней перфорированной сферической оболочкой 4, а пространство между ними заполнено звукопоглотителем. Вокруг перфорированной цилиндрической обечайки 2 расположен, по крайней мере, один винтовой звукопоглощающий элемент 3, выполненный по форме в виде цилиндрической винтовой пружины, охватывающей обечайку 2.The spherical resonance cavity 8 of the reactive part 7 of the frame is rigidly connected by at least one sleeve 9 to the axial hole, which serves as the neck of the Helmholtz resonator, with an external perforated spherical shell 4, and the space between them is filled with a sound absorber. Around the perforated cylindrical shell 2 is located at least one screw sound-absorbing element 3, made in the form of a cylindrical helical spring, covering the shell 2.

Винтовой звукопоглощающий элемент 3 может быть выполнен в виде полого винтового звукопоглощающего элемента, образованного внешней и внутренней винтовыми поверхностями, образующими полость, при этом пространство, образованное внешней и внутренней винтовыми поверхностями, заполнено звукопоглощающим материалом с плотностью меньшей, чем у винтового звукопоглощающего элемента.The screw sound-absorbing element 3 can be made in the form of a hollow screw sound-absorbing element formed by the external and internal screw surfaces forming the cavity, while the space formed by the external and internal screw surfaces is filled with sound-absorbing material with a density lower than that of the screw sound-absorbing element.

Сферический звукопоглотитель работает следующим образом.Spherical sound absorber operates as follows.

Звуковые волны, распространяясь на промышленном или транспортном объектах, взаимодействуют со звукопоглощающим материалом, расположенным в полости, образованной жесткой сплошной сферической оболочкой 6, эквидистантной внешней перфорированной сферической оболочке 4, соединенной с верхней, активной, частью 1, а также в перфорированной цилиндрической обечайке 2 и винтовом звукопоглощающим элементе 3 верхней 1 части, подавляющим шумы на низких, средних и высоких частотах соответственно.Sound waves propagating on an industrial or transport facility interact with a sound-absorbing material located in a cavity formed by a rigid continuous spherical shell 6, an equidistant external perforated spherical shell 4 connected to the upper, active, part 1, as well as in a perforated cylindrical shell 2 and screw sound-absorbing element 3 of the upper 1 part, suppressing noise at low, medium and high frequencies, respectively.

Соединение верхней 1 и нижней 7 частей каркаса посредством упругодемпфирующего элемента 5 позволяет демпфировать высокочастотные колебания, которые могут излучаться жестким каркасом, что позволяет его использовать для снижения шума на транспортных объектах. Звукопоглощение на средних и высоких частотах происходит за счет акустического эффекта, построенного по принципу резонатора Гельмгольца, образованного воздушной сферической полостью 8 и горловиной резонатора 9, диаметр которой для гашения шума в заданной полосе частот подбирают в требуемом звуковом диапазоне частот, как правило, так: большие объемы для подавления шума в низкочастотном диапазоне, а малые - в области средних и высоких частот. Взаимодействие звуковых волн с винтовым звукопоглощающим элементом 3 приводит к шумоглушению в высокочастотном диапазоне, а выполнение звукопоглотителя из негорючих материалов делает конструкцию пожаробезопасной.The connection of the upper 1 and lower 7 parts of the frame by means of an elastic damping element 5 allows you to damp high-frequency vibrations that can be emitted by a rigid frame, which allows it to be used to reduce noise on transport objects. Sound absorption at medium and high frequencies occurs due to the acoustic effect, built on the principle of the Helmholtz resonator, formed by an air spherical cavity 8 and the neck of the resonator 9, the diameter of which is selected in the required sound frequency range for damping noise in a given frequency band, as a rule: large volumes for noise suppression in the low-frequency range, and small - in the medium and high frequencies. The interaction of sound waves with a screw sound-absorbing element 3 leads to noise attenuation in the high frequency range, and the implementation of a sound absorber from non-combustible materials makes the design fireproof.

Источники информации:Information sources:

1. Кочетов О.С., Сажин Б.С. Снижение шума и вибраций в производстве: теория, расчет, технические решения. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2001. - 319 с. (рис.П. III.10, стр.263).1. Kochetov O.S., Sazhin B.S. Noise and vibration reduction in production: theory, calculation, technical solutions. M .: MSTU im. A.N. Kosygina, 2001 .-- 319 p. (Fig. P. III.10, p. 263).

2. Кочетов О.С. Текстильная виброакустика. Учебное пособие для вузов. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, группа «Совьяж Бево» 2003. - 191 с. (рис.П.2, стр.176).2. Kochetov O.S. Textile vibroacoustics. Textbook for universities. M .: MSTU im. A.N. Kosygina, the group "Sauvage Bevo" 2003. - 191 p. (Fig. A.2, p. 176).

3. Кочетов О.С. Лабораторный практикум по производственной санитарии. Учебное пособие для вузов. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, группа «Совьяж Бево» 2004. - 168 с. (рис.6.6, стр.120).3. Kochetov OS Laboratory workshop on industrial sanitation. Textbook for universities. M .: MSTU im. A.N. Kosygina, the group "Sovezh Bevo" 2004. - 168 p. (Fig.6.6, p. 120).

4. Кочетов О.С. Звукопоглощающие конструкции для снижения шума на рабочих местах производственных помещений. Журнал «Безопасность труда в промышленности», №11, 2010, стр.46-50. (рис.1; стр.48 и рис.2; стр.48).4. Kochetov O.S. Sound-absorbing structures to reduce noise in the workplace of industrial premises. The journal "Occupational Safety in Industry", No. 11, 2010, pp. 46-50. (fig. 1; p. 48 and fig. 2; p. 48).

5. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Елин A.M. Конический штучный звукопоглотитель // Патент на изобретение №2282004. Опубликовано 20.08.2006. Бюллетень изобретений №23.5. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova T.D., Elin A.M. Conical piece sound absorber // Patent for invention No. 2282004. Published on August 20, 2006. Bulletin of inventions No. 23.

6. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Цилиндрический резонансный штучный звукопоглотитель // Патент на изобретение №2303679. Опубликовано 27.07.2007. Бюллетень изобретений №21.6. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova T.D. Cylindrical resonant piece sound absorber // Patent for invention No. 2303679. Published on July 27th, 2007. Bulletin of inventions No. 21.

7. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Кубический штучный звукопоглотитель // Патент на изобретение №2334062. Опубликовано 20.09.2008. Бюллетень изобретений №26.7. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Khodakova T.D. Cubic piece sound absorber // Patent for invention No. 2334062. Published on September 20, 2008. Bulletin of inventions No. 26.

8. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Кочетов С.С. Объемный штучный звукопоглотитель// Патент на изобретение №2354786. Опубликовано 10.05.2009. Бюллетень изобретений №13.8. Kochetov O.S., Kochetova M.O., Kochetov S.S. Volumetric piece sound absorber // Patent for invention No. 2354786. Published on May 10th, 2009. Bulletin of inventions No. 13.

9. Кочетов О.С. Штучный звукопоглотитель // Патент на изобретение №2485256. Опубликовано 20.06.2013. Бюллетень изобретений №17.9. Kochetov O.S. Piece sound absorber // Patent for invention No. 2485256. Published 06/20/2013. Bulletin of inventions No. 17.

10. Кочетов О.С., Стареева М.О. Штучный звукопоглотитель // Патент РФ на изобретение №2495202. Опубликовано 10.10.2013. Бюллетень изобретений №28.10. Kochetov O.S., Stareeva M.O. Piece sound absorber // RF patent for the invention No. 2495202. Published 10/10/2013. Bulletin of inventions No. 28.

Claims

1. A spherical sound absorber containing active and reactive type sound absorbers placed on a rigid frame, characterized in that the frame is made of two parts, while the lower, reactive part is made in the form of a spherical shape with an internal congruent spherical resonant cavity formed by a solid solid a spherical shell, an equidistant external perforated spherical shell connected to the upper, active part, which is made in the form of a rigid perforated cylindrical shell with a perforated cover and a solid base, and the cavity of the cylindrical shell is filled with sound-absorbing material, and the upper and lower parts of the sound absorber are connected by means of an elastic damping element that allows damping high-frequency vibrations, while the element is pivotally fixed to the perforated cover of the perforated cylindrical shell attached to the desired object, such as the ceiling of a production building, and a spherical resonant the core of the reactive part of the frame is rigidly connected by at least one sleeve with an axial hole that serves as the neck of the Helmholtz resonator, with an external perforated spherical shell, and the space between them is filled with a sound absorber, at least one screw located around the perforated cylindrical shell a sound-absorbing element made in the form of a cylindrical helical spring spanning the shell.

2. The spherical sound absorber according to claim 1, characterized in that the screw sound-absorbing element is made in the form of a hollow screw sound-absorbing element formed by external and internal screw surfaces forming a cavity, while the space formed by the external and internal screw surfaces is filled with sound-absorbing material with a density of less than a screw sound absorbing element.