RU2645381C1

RU2645381C1 - Sound absorption element with resonant inserts

Info

Publication number: RU2645381C1
Application number: RU2017108329A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2018-02-21

Abstract

FIELD: acoustics.

SUBSTANCE: invention relates to a sound-absorbing element with resonant inserts. Sound-absorbing element with resonant inserts contains a smooth and perforated surface, between which is a layer of sound-absorbing material of complex shape. Sound-absorbing element with resonant inserts is an alternation of solid sections and hollow sections. Hollow sections are formed by prismatic surfaces with cross-sections parallel to plane of drawing, parallelogram shape, which inner surface have toothed or wavy structure. Teeth tops face inside prismatic surfaces. Ribs of prismatic surfaces are secured on smooth and perforated walls respectfully. Cavities of hollow sections formed by prismatic surfaces are filled with a sound absorber. Between a smooth surface and solid sections of the layer of sound-absorbing material of complex shape, as well as between the perforated surface and solid sections, there are resonant plates with resonant inserts performing the functions of the neck of Helmholtz resonators. As a sound-absorbing material of continuous areas, mineral wool on a basalt basis of the Rockwool type, or mineral wool of the URSA type, or basalt wool of type P-75, or glass wool with glass fiber lining, or foamed polymer, for example polyethylene or polypropylene, is applied.

EFFECT: technical result is the improvement in the efficiency of acoustic suppression.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к промышленной акустике и может быть использовано для снижения шума привода машин, облицовки производственных помещений, и других звукопоглощающих конструкциях.The invention relates to industrial acoustics and can be used to reduce the noise of the drive machines, facing industrial premises, and other sound-absorbing structures.

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).The closest technical solution to the technical nature and the achieved result is a sound-absorbing element used as a facing of industrial premises, known from the RF patent No. 2463412 (prototype).

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.The disadvantage of the technical solution adopted as a prototype is the relatively low noise reduction due to the presence of voids between the layers, where there is no sound absorption between the layers of the sound absorber.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения и надежности конструкции в целом.The technical result is an increase in the efficiency of sound attenuation and reliability of the structure as a whole.

Это достигается тем, что в звукопоглощающем элементе с резонансными вставками, содержащим гладкую и перфорированную поверхности, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, слой сложной формы представляет собой чередование сплошных участков и пустотелых участков, причем пустотелые участки образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа, форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру, при этом вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей, а ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой и перфорированной стенках, причем полости пустотелых участков, образованные призматическими поверхностями, заполнены звукопоглотителем, а между гладкой поверхностью и сплошными участками слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной поверхностью и сплошными участками расположены резонансные пластины с резонансными вставками, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца».This is achieved by the fact that in a sound-absorbing element with resonant inserts containing a smooth and perforated surface, between which there is a layer of sound-absorbing material of complex shape, the layer of complex shape is an alternation of solid sections and hollow sections, and the hollow sections are formed by prismatic surfaces having a section, parallel to the plane of the drawing, the shape of a parallelogram, the inner surfaces of which have a toothed structure, with the tops of the teeth facing inward prismatic surfaces, and the edges of the prismatic surfaces are mounted respectively on the smooth and perforated walls, and the cavities of the hollow sections formed by the prismatic surfaces are filled with a sound absorber, and resonant plates with resonant inserts that serve as the necks of Helmholtz resonators.

На чертеже изображена схема звукопоглощающего элемента с резонансными вставками.The drawing shows a diagram of a sound-absorbing element with resonant inserts.

Звукопоглощающий элемент с резонансными вставками содержит гладкую 1 и перфорированную 2 поверхности, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, представляющий собой чередование сплошных участков 3 и пустотелых участков 5, причем пустотелые участки 5 образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа, форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру 6, или волнистую, или со сферическими поверхностями (на чертеже не показано). Полости 4, образованные гладкой 1 и перфорированной 2 поверхностями, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, заполнены звукопоглотителем. При этом вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей, а ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой 1 и перфорированной 2 стенках. Полости 7 пустотелых участков 5, образованные призматическими поверхностями, заполнены строительно-монтажной пеной. Между гладкой 1 поверхностью и сплошными участками 3 слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной 2 поверхностью и сплошными участками 3 расположены резонансные пластины 8 и 9 с резонансными вставками 10, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца».The sound-absorbing element with resonant inserts contains a smooth 1 and perforated 2 surfaces, between which there is a layer of sound-absorbing material of complex shape, which is an alternation of solid sections 3 and hollow sections 5, and the hollow sections 5 are formed by prismatic surfaces having a section parallel to the plane of the drawing in shape a parallelogram whose inner surfaces have a gear structure 6, either wavy or with spherical surfaces (not shown in the drawing). The cavities 4 formed by the smooth 1 and perforated 2 surfaces, between which a layer of sound-absorbing material of complex shape is located, are filled with a sound absorber. In this case, the tops of the teeth face the inside of the prismatic surfaces, and the edges of the prismatic surfaces are fixed respectively on a smooth 1 and perforated 2 walls. The cavities 7 of the hollow sections 5 formed by prismatic surfaces are filled with construction foam. Between a smooth 1 surface and solid sections 3 of a layer of sound-absorbing material of complex shape, as well as between a perforated 2 surface and solid sections 3 there are resonant plates 8 and 9 with resonant inserts 10, which serve as the neck of Helmholtz resonators.

В качестве звукопоглощающего материала сплошных участков 3 применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененный полимер, например полиэтилен или полипропилен.As sound-absorbing material of continuous sections 3, rockwool-type mineral wool or URSA-type mineral wool, or P-75-type basalt wool or glass wool lined with glass wool, or foamed polymer, such as polyethylene or polypropylene, are used.

Материал перфорированной поверхности выполнен из твердых декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкции, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».The material of the perforated surface is made of solid decorative vibration-damping materials, for example, plastic compound such as Agate, Anti-Vibrate, Shvim, and the inner surface of the perforated surface facing the sound-absorbing structure is lined with an acoustically transparent material, such as fiberglass type EZ-100 or polymer like "Shaped".

Звукопоглощающий элемент с резонансными вставками работает следующим образом. Звуковая энергия, пройдя через слой перфорированной поверхности 2 и комбинированный звукопоглощающий слой сложной формы, уменьшается, так как 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. Между гладкой 1 поверхностью и сплошными участками 3 слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной 2 поверхностью и сплошными участками 3 расположены резонансные пластины 8 и 9 с резонансными вставками 10, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца».Sound-absorbing element with resonant inserts works as follows. Sound energy, passing through a layer of perforated surface 2 and a combined sound-absorbing layer of complex shape, decreases, since the transition of sound energy into thermal energy (dissipation, energy dissipation) occurs, i.e. in the pores of the sound absorber, representing the Helmholtz resonator model, there are energy losses due to friction, which fluctuates with the excitation frequency of the mass of air in the mouth of the resonator, against the wall of the neck itself, which has the form of a branched network of micropores of the sound absorber. Between a smooth 1 surface and solid sections 3 of a layer of sound-absorbing material of complex shape, as well as between a perforated 2 surface and solid sections 3 there are resonant plates 8 and 9 with resonant inserts 10, which serve as the neck of Helmholtz resonators.

Резонансные отверстия 10 (вставки), расположенные в резонансных пластинах 8 и 9, выполняют функции горловин резонаторов "Гельмгольца", частотная полоса гашения звуковой энергии которых определяется диаметром и количеством резонансных отверстий 10.Resonance holes 10 (inserts) located in the resonant plates 8 and 9, serve as the neck of the Helmholtz resonators, the frequency band of the damping of sound energy of which is determined by the diameter and number of resonant holes 10.

Возможен вариант, когда внутри пустотелых участков 5, внутренние поверхности которых имеют зубчатую структуру 6, расположены дополнительные резонансные элементы 11, выполненные по форме в виде сферических оболочек, внутренняя поверхность которых соединена резонансными вставками 12 с полостями, расположенными между перфорированной 2 поверхностью и сплошными участками 3 звукопоглощающего элемента.It is possible that inside the hollow sections 5, the inner surfaces of which have a toothed structure 6, there are additional resonant elements 11 made in the form of spherical shells, the inner surface of which is connected by the resonant inserts 12 with cavities located between the perforated 2 surface and the solid sections 3 sound-absorbing element.

Возможен вариант, когда в качестве материала дополнительных резонансных элементов 11, выполненных по форме в виде сферических оболочек, внутренняя поверхность которых соединена резонансными вставками 12 с полостями, расположенными между перфорированной 2 поверхностью и сплошными участками 3 звукопоглощающего элемента, 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 пеноалюминий.It is possible that, as the material of the additional resonant elements 11, made in the form of spherical shells, the inner surface of which is connected by resonant inserts 12 with cavities located between the perforated 2 surface and the solid sections 3 of the sound-absorbing element, material based on aluminum-containing alloys is 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, bending strength in the range of 10 ... 20 MPa, for example foam aluminum.

Claims

1. A sound-absorbing element with resonant inserts containing smooth and perforated surfaces, between which is a layer of sound-absorbing material of complex shape, characterized in that the sound-absorbing material is an alternation of solid sections and hollow sections, and the hollow sections are formed by prismatic surfaces having a parallel section in cross section the plane of the drawing, the shape of a parallelogram, the inner surfaces of which have a toothed structure, with the tops of the teeth facing inward three prismatic surfaces, and the edges of the prismatic surfaces are fixed respectively on the smooth and perforated walls, and the cavities of the hollow sections formed by the prismatic surfaces are filled with a sound absorber, and between the smooth surface and the continuous sections of the layer of sound-absorbing material of complex shape, as well as between the perforated surface and the continuous sections resonant plates with resonant inserts that serve as the neck of the Helmholtz resonators, and as ve portions of continuous sound absorbing material applied to the mineral wool of basalt basis of «Rockwool», or mineral wool type «URSA», or basalt wool type P-75, or glass lined steklovoylokom or foamed polymer, such as polyethylene or polypropylene.

2. A sound-absorbing element with resonant inserts according to claim 1, characterized in that inside the hollow sections, the inner surfaces of which have a toothed structure, there are additional resonant elements made in the form of spherical shells, the inner surface of which is connected by resonant inserts with cavities located between the perforated surface and the solid sections of the sound-absorbing element.

3. A sound-absorbing element with resonant inserts according to claim 2, characterized in that as the material of the additional resonant elements made in the form of spherical shells, the inner surface of which is connected by resonant inserts with cavities located between the perforated surface and the solid sections of the sound-absorbing element, a material based on aluminum-containing alloys was 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 firmly properties: compressive strength in the range of 5 ... 10 MPa, bending strength in the range of 10 ... 20 MPa, for example foam aluminum.