RU2652845C1

RU2652845C1 - Sound absorbing structure

Info

Publication number: RU2652845C1
Application number: RU2017100128A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2017-01-10
Filing date: 2017-01-10
Publication date: 2018-05-03

Abstract

FIELD: acoustics.

SUBSTANCE: invention relates to industrial acoustics. In a sound-absorbing structure made in the form of external and internal perforated walls, between which is placed sound absorber, consisting of three layers of sound-absorbing material, wherein first layer is more rigid, solid and profiled and is fixed on outer surface, second layer, softer than the first, is made intermittent and is located in the focus of the reflective surfaces of the first layer, the first more rigid layer being made solid and profiled, and the second layer, softer than the first, is discontinuous and located in the focus of the reflective surfaces of the first layer, and the third layer of the sound absorbing member is made of foamed sound absorbing material, for example a construction sealing foam, and is located between first, more rigid layer and perforated surface of sound absorbing element, the intermittent sound-absorbing layer located in the focus of the continuous profiled layer is made in the form of bodies of revolution, for example in the form of balls, ellipsoids of rotation, and fixed by means of rods parallel to the perforated surfaces, which are rigidly connected to each other by means of vertical fastening elements, perpendicular thereto, for example in the form of plates, one end of which is rigidly fixed to a smooth surface, and second one is made in form of clamp enclosing rod and tightening it with screw.

EFFECT: high efficiency of soundproofing at low and medium frequencies.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к промышленной акустике.The invention relates to industrial acoustics.

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.The technical result is an increase in the efficiency of sound attenuation.

Это достигается тем, что в звукопоглощающей конструкции, выполненной 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 связаны 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 фиг. 1 представлен общий вид звукопоглощающей конструкции, на фиг. 2 - вариант звукопоглощающего элемента с резонансной конструкцией.This is achieved by the fact that in the sound-absorbing structure made in the form of external and internal perforated walls, between which a sound absorber is located, consisting of three layers of sound-absorbing material, the first layer being more rigid, made solid and shaped and fixed on the external surface, the second layer , softer than the first, is intermittent and located in the focus of the sound-reflecting surfaces of the first layer, while the first layer, more rigid, is made continuous and profiled, and the second layer is more e is softer than the first one, made intermittent and located in the focus of the sound-reflecting surfaces of the first layer, and the third layer of the sound-absorbing element is made of foamed sound-absorbing material, for example, construction sealing foam, and is located between the first, more rigid, layer and the perforated surface of the sound-absorbing element, intermittent sound-absorbing the layer located in the focus of the continuous profiled layer is made in the form of bodies of revolution, for example in the form of balls, rotation ellipsoids, and is attached with стерж rods parallel to the perforated surfaces, which are rigidly connected to each other by means of vertical fastening elements perpendicular to them, for example, in the form of plates, one end of which is rigidly fixed to a smooth surface, and the second is made in the form of a clamp covering the rod and tightening it with a screw . In FIG. 1 shows a general view of a sound-absorbing structure, FIG. 2 is an embodiment of a sound-absorbing element with a resonant structure.

Звукопоглощающая конструкция выполнена 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.The sound-absorbing structure is made in the form of external 1 and internal 2 perforated surfaces between which a sound absorber is located, consisting of three layers of sound-absorbing material, the first layer 3 being more rigid, made solid and profiled and fixed on the outer surface 1, the second layer 4, more soft than the first, made intermittent and located in the focus of the sound-reflecting surfaces of the first layer 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 связаны 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).The intermittent sound-absorbing layer 4, located in the focus of the continuous profiled layer 3, is made in the form of bodies of revolution, for example in the form of balls, ellipsoids of revolution, and is fastened with rods 6 (a section with one rod 6 is shown in the drawing) parallel to the perforated surfaces 1 and 2 which are rigidly interconnected by means of vertical fastening elements perpendicular to them, for example in the form of plates 7, one end of which is rigidly fixed to the outer surface 1, and the second is made in the form of a clamp covering the rod 6 and screw tightening it (not shown in the drawing).

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.The solid profiled layer 3 of the sound-absorbing element is made of a more rigid sound-absorbing material, in which the reflection coefficient of sound is greater than the sound-absorption coefficient, and the profiles 5 are formed by spherical surfaces interconnected in such a way that, in general, each of the profiles 5 forms an integral dome-shaped profile focusing reflected sound on the same soft intermittent sound-absorbing layer 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.The third layer 8 of the sound-absorbing element is made of foamed sound-absorbing material, for example, construction sealing foam, which increases the sound-insulating properties of the structure as a whole by filling the voids formed by layers 1 and 2, and also increases the reliability of the structure as a whole when installed on equipment operating in conditions with increased shock and vibration loads. The third layer 8 is located between the first, more rigid, layer 3 and the perforated surface 2 of the sound-absorbing element.

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.As a sound-absorbing material of the first, more rigid layer 3, 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 strength properties: compressive strength within 5 ... 10 MPa, bending strength in the range of 10 ... 20 MPa, for example foam aluminum.

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 вспененный полимер, например полиэтилен или полипропилен.As a sound-absorbing material of the second, softer layer, rockwool-type mineral wool or URSA-type mineral wool, or P-75 type cotton wool, or glass wool lined with glass wool, or foamed polymer, for example, can be used. polyethylene or polypropylene.

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 Э3-100 или полимером типа «Повиден».The material of the perforated surfaces 1 and 2 can be made of solid, decorative vibration-damping materials, such as plastic compounds such as Agate, Anti-Vibrate, Shvim, and the inner surface of the perforated surface 6 facing the sound-absorbing structure is lined with an acoustically transparent material, for example fiberglass type E3-100 or polymer type "Poviden."

Возможен вариант (фиг. 2) выполнения прерывистого звукопоглощающего слоя 4, расположенного в фокусе сплошного профилированного слоя 3, в виде по крайней мере одной жесткой резонансной оболочки 10 с резонансными отверстиями 9, выполняющими функции горловины резонаторов Гельмгольца, а полость оболочки 10 представляет собой дополнительный объем резонаторов Гельмгольца.A possible variant (Fig. 2) of performing an intermittent sound-absorbing layer 4, located at the focus of a continuous profiled layer 3, in the form of at least one hard resonant shell 10 with resonant holes 9, which serve as the neck of Helmholtz resonators, and the cavity of the shell 10 represents an additional volume Helmholtz resonators.

Возможен вариант (фиг. 2), когда прерывистый звукопоглощающий слой 4, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 3, выполнен с чередованием сплошных тел вращения, например в виде шаров, и жестких резонансных оболочек 10 с резонансными отверстиями 9, выполняющими функции горловины резонаторов Гельмгольца, при этом резонансные отверстия 9 выполнены разного диаметра для поглощения звуковой энергии в широком диапазоне частот.A variant is possible (Fig. 2) when an intermittent sound-absorbing layer 4 located in the focus of a continuous profiled layer 3 is made with alternating solid bodies of revolution, for example in the form of balls, and hard resonant shells 10 with resonant holes 9 that serve as the neck of Helmholtz resonators, wherein the resonant holes 9 are made of different diameters for absorbing sound energy in a wide frequency range.

Звукопоглощающая конструкция работает следующим образом.Sound-absorbing design works as follows.

Звуковая энергия, пройдя через слой внешней перфорированной поверхности 1 и третий звукопоглощающий слой 4 звукопоглощающей конструкции, выполненной 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.Sound energy, passing through the layer of the external perforated surface 1 and the third sound-absorbing layer 4 of the sound-absorbing structure made of foamed sound-absorbing material, falls on the intermittent sound-absorbing layer located at the focus of the continuous profiled layer 3, where the primary dissipation of sound energy occurs. Then, sound energy is transferred to a continuous profiled layer 3 of sound-absorbing material formed by spherical surfaces forming an integral dome-shaped profile, and focusing the reflected sound onto a soft sound absorber. Here, the transition of sound energy into thermal energy (dissipation, energy dissipation), i.e. in the pores of the sound absorber, which are the Helmholtz resonator model, there are energy losses due to friction, which fluctuates with the excitation frequency of the mass of air in the resonator neck against the walls of the neck itself, which has the form of an extensive network of micropores of the sound absorber. Low-frequency sound absorption is carried out due to membrane excitation of the walls of the casing and, indirectly, internal air volumes. Due to the large damping decrement, the absorption of sound energy during dissipation occurs in the material.

Claims

A sound-absorbing structure made in the form of a housing with external and internal perforated walls, between which layers of sound-absorbing material are placed, the first layer being more rigid, made solid and profiled and fixed on the external surface, the second layer, softer than the first, made intermittent and is located in the focus of the sound-reflecting surfaces of the first layer, while the first layer, more rigid, is made continuous and profiled, and the second layer, softer than the first, is intermittent and distributed is false in the focus of the sound-reflecting surfaces of the first layer, and the third layer of the sound-absorbing element is made of foamed sound-absorbing material, for example, constructional sealing foam, and is located between the first, more rigid, layer and the perforated surface of the sound-absorbing element, characterized in that the intermittent sound-absorbing layer located in focus continuous profiled layer, made in the form of bodies of revolution, for example in the form of balls, or ellipsoids of revolution and is attached using rods parallel to x perforated surfaces that are rigidly connected to each other by means of vertical fasteners perpendicular to them, one end of which is rigidly fixed to a smooth surface, and the other is made in the form of a clamp covering the rod and tightening it with a screw, while the continuous profiled layer is made of more a hard sound-absorbing material, in which the sound reflection coefficient is greater than the sound absorption coefficient, and the profiles are formed by spherical surfaces interconnected t Thus, in general, each of the profiles forms an integral dome-shaped profile focusing the reflected sound onto the same intermittent sound-absorbing layer, while the intermittent sound-absorbing layer located at the focus of a continuous profiled layer contains at least one rigid resonant shell with resonant holes performing the functions of the neck of Helmholtz resonators, while the shell cavity is an additional volume of Helmholtz resonators, moreover, as sound-absorbing the material of the first, more rigid layer, a material is used based on aluminum-containing alloys, 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 within 10 ... 20 MPa, for example foam aluminum, and rockwool type mineral wool or URSA type mineral wool or P- type basalt wool was used as sound absorbing material of the second, softer layer 75, or glass wool with about with a glass wool face, or a foamed polymer, for example polyethylene or polypropylene, the perforated surface material being made of solid, decorative vibration damping materials, such as Agate, Anti-Vibrate, Shvim plastic compounds, the inner surface of the perforated surface facing the sound-absorbing structure lined with an acoustically transparent material, such as fiberglass type EZ-100 or polymer type "Poviden", or an intermittent sound-absorbing layer located in the focus of the spl The other profiled layer is made with alternating solid bodies of revolution, for example in the form of balls, and hard resonant shells with resonant holes that serve as the neck of Helmholtz resonators, while the resonant holes are made of different diameters to absorb sound energy in a wide frequency range.