RU2561944C1 - Звукопоглощающий элемент кочетова - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к промышленной акустике. Звукопоглощающая конструкция включает третий звукопоглощающий слой, выполненный из вспененного звукопоглощающего материала в виде строительной герметизирующей пены и расположенный в пустотах, образованных между первым слоем и вторым слоем. Внешняя перфорированная стенка жестко связана со вторым слоем посредством перпендикулярных к ней вертикальных крепежных элементов в виде пластин, один конец которых жестко закреплен на внешней перфорированной стенке, а второй конец выполнен в виде хомута, охватывающего стержень, и стягивающего его винта. Технический результат заключается в повышении эффективности шумоглушения на низких и средних частотах. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к промышленной акустике.

Известны звукопоглощающие конструкции [1, 2, 3], содержащие жесткую стенку, на которой расположен звукопоглощающий элемент, выполненный из жесткого звукопоглотителя, например пенобетона.

Недостатком такого вида звукопоглощающих конструкций является относительно невысокая степень шумоглушения на средних и низких частотах спектра.

Известны звукопоглощающие конструкции [4, 5, 6], содержащие жесткую и перфорированную стенки, между которыми расположен мягкий звукопоглощающий элемент, выполненный, например, из пенополиуретана.

Недостатком такого вида звукопоглощающих конструкций является относительно невысокая степень шумоглушения на высоких и низких частотах спектра.

Известны звукопоглощающие конструкции [7, 8], содержащие жесткую и перфорированную стенки, между которыми расположен звукопоглощающий элемент, выполненный из звукопоглотителя с относом от жесткой стенки.

Недостатком такого вида звукопоглощающих конструкций является относительно невысокая степень шумоглушения на средних частотах спектра.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является звукопоглощающий элемент, применяемый в качестве облицовки производственных помещений, известный из патента РФ №2463412 (прототип [9]).

Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет наличия пустот между слоями, где отсутствует поглощение звука между слоями звукопоглотителя.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения на низких и средних частотах.

Это достигается тем, что в звукопоглощающем элементе, выполненном в виде внешней и внутренней перфорированных стенок, между которыми размещен звукопоглотитель, состоящий из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на внешней поверхности, второй слой, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя, при этом первый слой, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным, а второй слой, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя, а третий слой звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, и расположен между первым, более жестким слоем, и перфорированной поверхностью звукопоглощающего элемента, прерывистый звукопоглощающий слой, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя выполнен в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения, и крепится с помощью стержней, параллельных перфорированным поверхностям, которые жестко связанны между собой посредством вертикальных, перпендикулярных к ним крепежных элементов, например в виде пластин, один конец которых жестко закреплен на гладкой поверхности, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержень и стягивающего его винтом.

На чертеже представлен общий вид звукопоглощающего элемента.

Звукопоглощающий элемент выполнен в виде внешней 1 и внутренней 2 перфорированных поверхностей, между которыми размещен звукопоглотитель, состоящий из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой 3, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на внешней поверхности 1, второй слой 4, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя 3.

Прерывистый звукопоглощающий слой 4, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 3, выполнен в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения, и крепится с помощью стержней 6 (на чертеже показано сечение с одним стержнем 6), параллельных перфорированным поверхностям 1 и 2, которые жестко связанны между собой посредством вертикальных, перпендикулярных к ним, крепежных элементов, например в виде пластин 7, один конец которых жестко закреплен на внешней поверхности 1, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержень 6 и стягивающего его винтом (на чертеже не показано).

Сплошной профилированный слой 3 звукопоглощающего элемента выполнен из более жесткого звукопоглощающего материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения, причем профили 5 образованы сферическими поверхностями, соединенными между собой таким образом, что в целом каждый из профилей 5 образует цельный куполообразный профиль, фокусирующий отраженный звук на один и тот же мягкий прерывистый звукопоглощающий слой 4.

Третий слой 8 звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, который повышает звукоизолирующие свойства конструкции в целом, за счет заполнения пустот, образованных слоями 1 и 2, а также увеличивает надежность конструкции в целом при установке ее на оборудовании, работающем в условиях с повышенными ударными и вибрационными нагрузками. Третий слой 8 расположен между первым, более жестким слоем 3 и перфорированной поверхностью 2 звукопоглощающего элемента.

В качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого слоя 3 применен материал 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, например пеноалюминия.

В качестве звукопоглощающего материала второго, более мягкого слоя может быть применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая ваты типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена.

Материал перфорированных поверхностей 1 и 2 может быть выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности 6, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкции, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».

Элемент глушителя шума работает следующим образом.

Звуковая энергия, пройдя через слой внешней перфорированной поверхности 1 и третий слой 4 звукопоглощающего элемента, выполненного из вспененного звукопоглощающего материала, падает на прерывистый звукопоглощающий слой, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 3, где происходит первичное рассеивание звуковой энергии. Затем звуковая энергия попадает на сплошной профилированный слой 3 из звукопоглощающего материала, образованного сферическими поверхностями, образующими цельный куполообразный профиль, и фокусирующий отраженный звук на мягкий звукопоглотитель. Здесь осуществляется переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии), т.е. в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца", имеют место потери энергии за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети микропор звукопоглотителя.

Низкочастотное звукопоглощение осуществляется за счет мембранного возбуждения стенок корпуса и, косвенно, внутренних объемов воздуха. За счет большого декремента затухания в материале возникает поглощение звуковой энергии при диссипации. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца", где потери энергии происходят за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети пор звукопоглотителя.

Источники библиографии

1. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Звукопоглощающая панель // Заявка на изобретение №2004115479 A. Опубликовано 10.11.2005. Бюллетень изобретений №31.

2. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Шумопоглощающая панель // Заявка на изобретение №2004115481 A. Опубликовано 10.11.2005. Бюллетень изобретений №31.

3. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Акустическая панель // Заявка на изобретение №2005101161 A. Опубликовано 27.06.2006. Бюллетень изобретений №18.

4. 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. 3.9, стр. 54)

5. 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).

6. 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).

7. Кочетов О.С., Голубева М.В., Зубова И.Ю., Костылева А.В., Боброва Е.О., Горнушкина Н.И., Павлова Д.О., Духанина Е.В., Колаева Л.В., Шевченко Н.В., Соколова Т.В. Звукопоглощающее акустическое ограждение // Патент на изобретение РФ №2344488 C2. Опубликовано 20.01.2009. Бюллетень изобретений №2.

8. Кочетов О.С., Голубева М.В., Зубова И.Ю., Костылева А.В., Боброва Е.О., Горнушкина Н.И., Павлова Д.О., Духанина Е.В., Колаева Л.В., Шевченко Н.В., Соколова Т.В. Звукопоглощающая конструкция // Патент на изобретение РФ №2344490 C2. Опубликовано 20.01.2009. Бюллетень изобретений №2.

9. Кочетов О.С., Стареева М.О. Звукопоглощающая конструкция производственного помещения // Патент на изобретение РФ №2463412 C2. Опубликовано 10.10.2012. Бюллетень изобретений №28.

Claims (4)

1. Звукопоглощающая конструкция, выполненная в виде внешней и внутренней перфорированных стенок, между которыми размещены слои звукопоглощающего материала, при этом более жесткий первый слой выполнен сплошным, профилированным и закреплен на внешней перфорированной стенке, второй слой, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым, расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя и имеет форму тел вращения в виде шаров и эллипсоидов вращения, при этом первый слой выполнен из материала с коэффициентом отражения звука, большим, чем его коэффициент звукопоглощения в виде профилей сферических поверхностей, соединенных между собой с образованием цельного куполообразного профиля, фокусирующего отраженный звук на второй слой, причем второй слой закреплен с помощью стержней, параллельных перфорированным стенкам, отличающаяся тем, что она содержит третий звукопоглощающий слой, выполненный из вспененного звукопоглощающего материала в виде строительной герметизирующей пены и расположенный в пустотах, образованных между первым слоем и вторым слоем, при этом внешняя перфорированная стенка жестко связана со вторым слоем посредством перпендикулярных к ней вертикальных крепежных элементов в виде пластин, один конец которых жестко закреплен на внешней перфорированной стенке, а второй конец выполнен в виде хомута, охватывающего стержень, и стягивающего его винта.

2. Звукопоглощающая конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что первый слой выполнен из звукопоглощающего материала на основе алюминиесодержащих сплавов, наполненных гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м³, прочностью на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочностью на изгиб в пределах 10…20 МПа, например из пеноалюминия.

3. Звукопоглощающая конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что второй слой выполнен 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.

4. Звукопоглощающая конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что перфорированные стенки выполнены из твердых декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной стенки, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкции, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».