RU2734246C1 - Variable height sound-absorbing structure - Google Patents
Variable height sound-absorbing structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2734246C1 RU2734246C1 RU2019137044A RU2019137044A RU2734246C1 RU 2734246 C1 RU2734246 C1 RU 2734246C1 RU 2019137044 A RU2019137044 A RU 2019137044A RU 2019137044 A RU2019137044 A RU 2019137044A RU 2734246 C1 RU2734246 C1 RU 2734246C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cells
- cell
- volumes
- sound
- different
- Prior art date
Links
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 claims description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 89
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 210000000677 aggregate cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
- B32B3/10—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material
- B32B3/12—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material characterised by a layer of regularly- arranged cells, e.g. a honeycomb structure
Landscapes
- Building Environments (AREA)
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к звукопоглощающим панелям с ячейками резонансного типа, гасящим звуковые колебания, создаваемые газовыми потоками и их нагнетателями, и предназначено для использования в области авиакосмической техники, транспортной техники, радиотехники, строительства, например, в качестве звукопоглощающих панелей при изготовлении проточных трактов современных авиационных турбореактивных двигателей.The invention relates to sound-absorbing panels with resonant-type cells, damping sound vibrations created by gas flows and their superchargers, and is intended for use in the field of aerospace technology, transport technology, radio engineering, construction, for example, as sound-absorbing panels in the manufacture of flow paths of modern aviation turbojets engines.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является звукопоглощающая конструкция (Патент RU №94019374) с различным углом наклона в каждой секции стенок заполнителя относительно плоскости обшивок. Подобная мера позволяет при сохранении различной высоты стенок заполнителя в разных секциях сделать высоту конструкции одинаковой во всех секциях. Данное устройство принято за прототип.The closest device for the same purpose to the claimed invention in terms of the combination of features is a sound-absorbing structure (Patent RU No. 94019374) with a different angle of inclination in each section of the core walls relative to the plane of the skins. Such a measure makes it possible, while maintaining different heights of the walls of the filler in different sections, to make the height of the structure the same in all sections. This device is taken as a prototype.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения - звукопоглощающая конструкция, содержащая наружные панели, одна из которых выполнена перфорированной, и расположенный между ними ячеистый заполнитель с разной высотой ячеек.The features of the prototype, which coincide with the essential features of the claimed invention, are a sound-absorbing structure containing external panels, one of which is perforated, and a cellular filler located between them with different cell heights.
Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является сложная конструкция, вследствие чего появляется взаимовлияние ячеек. При достаточной ширине поглощаемого спектра конструкция имеет низкую эффективность.The disadvantage of the known design, taken as a prototype, is a complex design, as a result of which there is an interaction of cells. With a sufficient width of the absorbed spectrum, the design has a low efficiency.
Задачей изобретения является создание звукопоглощающей конструкции, позволяющей повысить эффективность снижения шума, создаваемого газовым или воздушным потоком, при упрощении конструкции.The objective of the invention is to provide a sound-absorbing structure, which makes it possible to increase the efficiency of reducing the noise generated by a gas or air flow, while simplifying the structure.
Поставленная задача была решена за счет того, что известная разновысотная звукопоглощающая конструкция, содержащая наружные панели, одна из которых выполнена перфорированной, и расположенный между ними ячеистый заполнитель с разной высотой ячеек, согласно изобретению ячейки заполнителя разбиты на группы, имеющие периодическую структуру, каждая группа включает центральную ячейку и расположенные вокруг нее по спирали ячейки с различными высотами, при этом за центральную ячейку принята ячейка с наибольшим или наименьшим объемом, причем при центральной ячейке с наибольшим объемом вокруг ее расположены ячейки с уменьшенными объемами, а при центральной ячейке с наименьшим объемом расположены ячейки с увеличенными объемами, соседние ячейки имеют отличные друг от друга формы и/или объемы.The problem was solved due to the fact that the known sound-absorbing structure of different heights, containing external panels, one of which is made of perforated, and a cellular filler located between them with different cell heights, according to the invention, the filler cells are divided into groups with a periodic structure, each group includes the central cell and cells with different heights located around it in a spiral, while the cell with the largest or the smallest volume is taken as the central cell, and with the central cell with the largest volume, cells with reduced volumes are located around it, and with the central cell with the smallest volume, there are cells with increased volumes, adjacent cells have different shapes and / or volumes.
Соотношения объемов ячеек, окружающих центральную ячейку, подбираются исходя из условия резонансной работы ячейки при заданной частоте шума.The ratios of the volumes of the cells surrounding the central cell are selected based on the condition of the resonant operation of the cell at a given noise frequency.
Ячейки заполнителя могут быть выполнены различной формы и/или объема.Aggregate cells can be made of various shapes and / or volumes.
Группа ячеек различных форм и/или объема могут быть установлены с чередованием по длине и ширине панели в различном порядке, определяющем модальным составом шума.A group of cells of different shapes and / or volumes can be installed alternating along the length and width of the panel in a different order, which determines the modal composition of the noise.
Для усиления эффекта звукопоглощения в поперечных или наклонных сечениях ячеек дополнительно размещены проницаемые и/или упругие мембраны, причем в каждой ячейке расположена как минимум одна мембрана, при этом количество слоев мембран и их ориентация, в объеме ячейки определены особенностями спектра шума и конструкции.To enhance the effect of sound absorption, permeable and / or elastic membranes are additionally placed in the transverse or inclined sections of the cells, and each cell contains at least one membrane, while the number of membrane layers and their orientation in the cell volume are determined by the features of the noise spectrum and design.
Для усиления эффекта звукопоглощения в поперечных или наклонных сечениях ячеек дополнительно размещены пористо-волокнистые материалы.To enhance the effect of sound absorption in the transverse or oblique sections of the cells, additional porous-fibrous materials are placed.
Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа - ячейки заполнителя разбиты на группы, имеющие периодическую структуру; каждая группа включает центральную ячейку и расположенные вокруг нее по спирали ячейки с различными объемами; за центральную ячейку принята ячейка с наибольшим или наименьшим объемом, причем при центральной ячейке с наибольшим объемом вокруг ее расположены ячейки с уменьшенными объемами, а при центральной ячейке с наименьшим объемом расположены ячейки с увеличенными объемами; соседние ячейки имеют отличные друг от друга формы и/или объемы; соотношения объемов ячеек, окружающих центральную ячейку, подобраны исходя из условия резонансной работы ячейки при заданной частоте шума; ячейки заполнителя могут быть выполнены различной формы и/или объема; группы ячеек различных форм и/или объема могут быть установлены с чередованием по длине и ширине панели в различном порядке, определяющем модальным составом шума; в поперечных или наклонных сечениях ячеек дополнительно размещены проницаемые и/или упругие мембраны, причем в каждой ячейке расположена как минимум одна мембрана, при этом количество слоев мембран и их ориентация в объеме ячейки определены особенностями спектра шума и конструкции; в поперечных или наклонных сечениях ячеек дополнительно размещены пористо-волокнистые материалы.Signs of the proposed technical solution, distinguishing from the prototype - the filler cells are divided into groups with a periodic structure; each group includes a central cell and cells with different volumes located around it in a spiral; the cell with the largest or the smallest volume is taken as the central cell, and with the central cell with the largest volume, cells with reduced volumes are located around it, and with the central cell with the smallest volume, cells with increased volumes are located; adjacent cells have different shapes and / or volumes; the ratios of the volumes of the cells surrounding the central cell are selected based on the condition of the resonant operation of the cell at a given noise frequency; filler cells can be made of various shapes and / or volumes; groups of cells of different shapes and / or volumes can be installed alternately along the length and width of the panel in a different order, which determines the modal composition of the noise; permeable and / or elastic membranes are additionally placed in the transverse or oblique sections of the cells, and at least one membrane is located in each cell, while the number of membrane layers and their orientation in the volume of the cell are determined by the features of the noise spectrum and design; in the transverse or inclined sections of the cells, additional porous-fibrous materials are placed.
Выполнение конструкции однослойной позволяет увеличить эффективность за счет снижения взаимовлияния ячеек в слоях и упростить конструкцию.Execution of a single-layer structure allows to increase efficiency by reducing the mutual influence of cells in layers and to simplify the structure.
Возможность размещения соседних ячеек различной высоты и/или объема, например, ячейки имеют объем 15, 30, 45, 60, 75 и 90% от центральной ячейки (разновысотные ячейки) и заявляемое расположение ячеек позволяет исключить взаимовлияние, что с одной стороны повышает широкополосность системы, с другой стороны позволяет достичь максимального эффекта звукопоглощения.The possibility of placing adjacent cells of different heights and / or volumes, for example, cells have a volume of 15, 30, 45, 60, 75 and 90% of the central cell (cells of different heights) and the claimed arrangement of the cells eliminates interference, which, on the one hand, increases the system's broadband on the other hand allows you to achieve the maximum sound absorption effect.
Предлагаемая звукопоглощающая конструкция иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-5.The proposed sound-absorbing structure is illustrated by the drawings shown in FIG. 1-5.
На фиг. 1 изображена спиральная звукопоглощающая конструкция без перфорированной панели с формой в виде сот (периодическая структура).FIG. 1 shows a honeycomb-shaped spiral sound absorbing structure without a perforated panel (periodic structure).
На фиг. 2 - общий вид конструкции.FIG. 2 is a general view of the structure.
На фиг. 3 - примеры схем размещения резонаторов в ЗПК, где: - центральная ячейка, - закрытая ячейка (отсутствует ячейка), - ячейки объемом 15, 30, 45, 60, 75, 90% от центральной (объемы могут быть использованы другие).FIG. 3 - examples of schemes for placing resonators in the ZPK, where: - central cell, - closed cell (no cell), - cells with a volume of 15, 30, 45, 60, 75, 90% of the central one (other volumes can be used).
На фиг. 4 - график зависимости коэффициента звукопоглощения от частоты заявляемой конструкции.FIG. 4 is a graph of the dependence of the sound absorption coefficient on the frequency of the proposed design.
На фиг. 5 - график зависимости коэффициента звукопоглощения от частоты конструкции, принятой за прототип.FIG. 5 is a graph of the dependence of the sound absorption coefficient on the frequency of the structure taken as a prototype.
Звукопоглощающая конструкция (фиг. 1) содержит наружные панели 1, одна из которых имеет перфорации 2 (фиг. 2). Между панелями 1 размещен заполнитель с ячейками. Ячейки разбиты на группы, имеющие периодическую структуру. Каждая группа включает центральную ячейку 3 и расположенные вокруг нее по спирали ячейки с различными объемами 4. При этом соседние ячейки имеют отличные друг от друга формы и/или объемы. В зависимости от тонального состава шума группа ячеек 3 и 4 (периодическая структура) может располагаться в конструкции по различным схемам на плоскости или криволинейной поверхности. Заявляемая конструкция может быть установлена в любой плоскости.The sound-absorbing structure (Fig. 1) contains
За центральную ячейку 3 принимают ячейку с наибольшим или наименьшим объемом. Центральную ячейку 3 окружают разновысотные ячейки. При центральной ячейке 3 с наибольшим объемом вокруг ее расположены ячейки с уменьшенными объемами, а при центральной ячейке с наименьшим объемом расположены ячейки с увеличенными объемами. Соотношения объемов ячеек 4, окружающих центральную ячейку 3, подбираются исходя из условия резонансной работы ячейки при заданной частоте шума, и соседние ячейки имеют различные объемы, благодаря этому исключается взаимовлияние ячеек и акустическая эффективность усиливается по сравнению с единичной центральной ячейкой.For the
Для усиления эффекта звукопоглощения в поперечных или наклонных сечениях ячеек дополнительно могут быть размещены проницаемые и/или упругие мембраны и/или пористо-волокнистые материалы. В каждой ячейке может располагаться одна, две или более мембран; количество слоев мембран и их ориентация (угол наклона к оси ячейки) в объеме ячейки определяются особенностями спектра шума и конструкции. Мембраны могут быть выполнены из тканей, сеток, а так же из пористо-волокнистых материалов.To enhance the effect of sound absorption in the transverse or inclined sections of the cells, permeable and / or elastic membranes and / or porous fibrous materials can be additionally placed. Each cell can contain one, two or more membranes; the number of membrane layers and their orientation (angle of inclination to the cell axis) in the cell volume are determined by the features of the noise spectrum and design. Membranes can be made from fabrics, meshes, as well as from porous-fibrous materials.
Диаметры перфорации и ее ориентация относительно оси ячейки, объем и форма ячеек, свойства (жесткость, толщина, проницаемость) мембран и их ориентация (угол наклона к оси ячейки) в объеме каждой ячейки выбираются из условия резонансной работы ячейки при заданной частоте шума; резонансная частота ячейки зависит от объема и формы, толщины перфорированного стенки, свойств, расположения (по высоте ячейки) и ориентации мембран и жесткостных свойств материала ячеек и несущего слоя (вблизи перфораций).The diameters of the perforation and its orientation relative to the cell axis, the volume and shape of the cells, the properties (stiffness, thickness, permeability) of membranes and their orientation (angle of inclination to the cell axis) in the volume of each cell are selected from the condition of the resonant operation of the cell at a given noise frequency; the resonant frequency of a cell depends on the volume and shape, thickness of the perforated wall, properties, location (along the height of the cell) and orientation of the membranes, and the stiffness properties of the material of the cells and the carrier layer (near the perforations).
Заявляемая конструкция может быть установлена в любой плоскости.The claimed design can be installed in any plane.
Ячейки звукопоглощающей панели можно производить всеми известными способами изготовления подобного рода изделий, в том числе методами 3D печати.Sound-absorbing panel cells can be produced by all known methods of manufacturing this kind of products, including 3D printing methods.
Принцип действия разработанной конструкции фиг. 1 и 2 состоит в реализации резонансного режима ее функционирования для различных частот акустических волн из внешней среды (канала с газовым потоком), за счет расположения рядом ячеек различных объемов 3 и 4, а именно: сжатии объема газовой смеси, заключенного в рабочем объеме резонансной ячейки 3 и 4, давлением акустических волн газовой смеси из внешней среды (канала с газовым потоком) через перфорации 2, и преобразовании потенциальной энергии сжатия газовой смеси в ячейках 3 и 4 в кинетическую энергию газовой смеси на выходе (в канал с газовым потоком) из прохода через перфорацию 2 резонансной ячейки. В результате происходит интенсивное когерентное акустическое излучение волн на выходе из прохода через перфорации 4 во внешнюю среду (канал с газовым потоком), что приводит к эффективному гашению основной акустической волны во внешней среде.The principle of operation of the developed structure FIG. 1 and 2 consists in the implementation of the resonant mode of its operation for different frequencies of acoustic waves from the external environment (channel with a gas flow), due to the arrangement of a number of cells of
Указанный технический результат подтвержден результатами численного моделирования и результатами эксперимента (фиг. 4). Результаты эксперимента показали, что по сравнению с известной конструкцией предложенная звукопоглощающая конструкция позволяет повысить эффективность звукопоглощения на 35% (фиг. 5).The specified technical result is confirmed by the results of numerical modeling and the results of the experiment (Fig. 4). The results of the experiment showed that in comparison with the known design, the proposed sound-absorbing design can increase the efficiency of sound absorption by 35% (Fig. 5).
Представленная на фиг. 4 экспериментальная зависимость свидетельствует о повышении акустической эффективности ЗПК на резонансной частоте центральной ячейки, а также о повышении широкополосности конструкции.Shown in FIG. 4, the experimental dependence indicates an increase in the acoustic efficiency of the SAD at the resonant frequency of the central cell, as well as an increase in the broadband structure of the structure.
Кроме того, предложенная конструкция имеет меньший вес, низкую стоимость и несложную конструкцию.In addition, the proposed design has less weight, low cost, and uncomplicated design.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019137044A RU2734246C1 (en) | 2019-11-18 | 2019-11-18 | Variable height sound-absorbing structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019137044A RU2734246C1 (en) | 2019-11-18 | 2019-11-18 | Variable height sound-absorbing structure |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2734246C1 true RU2734246C1 (en) | 2020-10-13 |
Family
ID=72940496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019137044A RU2734246C1 (en) | 2019-11-18 | 2019-11-18 | Variable height sound-absorbing structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2734246C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3579859D1 (en) * | 1984-07-16 | 1990-10-31 | Kunex Tuerenwerk Gmbh | SOUND-INSULATING, AREA COMPONENT. |
RU94019374A (en) * | 1994-05-26 | 1996-08-27 | Научно-исследовательский институт автоматизированных средств производства и контроля | Five-layer sound-absorbing structure |
RU2206458C1 (en) * | 2002-03-29 | 2003-06-20 | ГОУ ВПО Воронежский государственный архитектурно-строительный университет | Sound-absorbing honeycomb |
RU2412820C1 (en) * | 2009-09-11 | 2011-02-27 | Открытое акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель" | Sound-absorbing structure |
RU2435669C1 (en) * | 2010-04-29 | 2011-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Method for making sound-absorbing structure |
US20140013601A1 (en) * | 2005-04-04 | 2014-01-16 | Hexcel Corporation | Method for making acoustic honeycomb |
-
2019
- 2019-11-18 RU RU2019137044A patent/RU2734246C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3579859D1 (en) * | 1984-07-16 | 1990-10-31 | Kunex Tuerenwerk Gmbh | SOUND-INSULATING, AREA COMPONENT. |
RU94019374A (en) * | 1994-05-26 | 1996-08-27 | Научно-исследовательский институт автоматизированных средств производства и контроля | Five-layer sound-absorbing structure |
RU2206458C1 (en) * | 2002-03-29 | 2003-06-20 | ГОУ ВПО Воронежский государственный архитектурно-строительный университет | Sound-absorbing honeycomb |
US20140013601A1 (en) * | 2005-04-04 | 2014-01-16 | Hexcel Corporation | Method for making acoustic honeycomb |
RU2412820C1 (en) * | 2009-09-11 | 2011-02-27 | Открытое акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель" | Sound-absorbing structure |
RU2435669C1 (en) * | 2010-04-29 | 2011-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Method for making sound-absorbing structure |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3450738B1 (en) | Acoustic liner having internal structure | |
US6182787B1 (en) | Rigid sandwich panel acoustic treatment | |
KR101228403B1 (en) | Duct silencer with periodic wrinkled surfaces for reducing noise having variable frequency | |
RU2324827C1 (en) | Multisectional silencer of kochetovs | |
RU2327842C1 (en) | Single-piece sound absorber | |
RU2318124C1 (en) | Multi-sectional silencer | |
RU2734246C1 (en) | Variable height sound-absorbing structure | |
CN103953449A (en) | Noise reduction method of aero-engine based on anisotropic material | |
RU2599216C1 (en) | Multi-section silencer | |
RU2281405C1 (en) | Multisectional silencer | |
RU2724095C1 (en) | Composite sound-absorbing panel | |
RU157128U1 (en) | COMBINED SILENCER OF AERODYNAMIC NOISE | |
RU61353U1 (en) | SOUND ABSORBING CONSTRUCTION WITH PERFORATED FILLER IN THE FORM OF FOLDED STRUCTURE | |
RU2354786C2 (en) | Bulk piece sound absorber | |
RU2415824C2 (en) | Sound absorbing light concrete | |
RU2411398C2 (en) | Multi-section noise silencer | |
RU2603875C2 (en) | Multi-section noise suppressor | |
RU2568799C1 (en) | Multi-section noise suppressor | |
CN112628517A (en) | Pipeline silencer, device and manufacturing method | |
Pisarev et al. | Numerical study of the acoustic efficiency of a group of Helmholtz resonators of various configurations | |
RU2206458C1 (en) | Sound-absorbing honeycomb | |
RU2630488C1 (en) | Sound absorbing honeycomb panel | |
RU2686915C1 (en) | Sound absorbing honeycomb panel | |
RU2604968C1 (en) | Multi-section noise suppressor | |
RU218915U1 (en) | Double Sided Lightweight Broadband Soundproofing Panel |