RU27398U1 - Звукопоглощающая конструкция - Google Patents

Description

Joo4lt7)«ZE 04 С 2/46

Звукопоглощающая конструкция.

Полезная модель относится к области производства строительных изделий и предназначено для использования при строительстве промышленных и гражданских зданий с внутренними источниками шума. Полезная модель также может быть использовано для внесения добавочного звукопоглощения в помещении с повышенными требованиями по акустике, а также в каналах, воздуховодах, шахтах для снижения шума, распространяющегося по ним.

Известная звукопоглощающая панель из пористого материала преимущественно для обшивки внутренней поверхности ограждающих констрзлкций не обладает необходимыми звукопоглощающими свойствами в области низких и высоких частот. (Авторское свидетельство СССР № 344087, МПК: Е04 С 2/46, опублик. 1972, Бюл. №21).

Известны звукопоглощающие конструкции на основе волокнистых звукопоглощающих материалов (И.И. Боголепов, Промышленная звукоизоляция, Л. Судостроение, 1986, с.301-303; Справочник по технической акустике, Л. Судостроение 1980, с.320).

Педостатком таких звукопоглощающих конструкций является малая эффективность в области низких частот, а также необходимость их расположения на некотором расстоянии от акустически жёсткой стенки, что требует дополнительных крепёжных элементов и подбора этого расстояния.

Вторым существенным недостатком таких звуконоглощающих констру1щий нри их расположении неносредственно на стенке является необходимость исполнения панели из нескольких слоев с разной плотностью набивки.

Известна звукопоглощающая панель, поверхность которой выполнена в виде клиньев (треугольных призм) из звукопоглощающих материалов. (И.И. Боголепов, Промыншенная изоляция, Л. Судостроение, 1986, с.336, рис. 9.14).

Недостатком данной звукопоглощающей панели является ее больщая толщина, а также сложность изготовления поверхности в виде клиньев н необходимость оптимизации размеров этих клиньев.

Известна звукопоглощающая конструкция, содержащая многояченстую раму с рёбрами и поперечинами. (Авторское свидетельство СССР №787589, МПК: Е04 В 1/82, опублик. 1980, Бюл. №46).

Недостатком этой конструкции является её громоздкость и узость применения, т.к. она предназначена для использования при известном направлении шума, и практически непригодна для промышленных и гражданских зданий.

Данная полезная модель устраняет указанные недостатки аналогов и нрототипа.

Техническим результатом полезной модели является повышение коэффициента звукопоглощения в области низких частот,технологичностьизготовления,возможность

звукопоглощения при любом направлении потока звуковой энергии, согласование акустического входного импеданса с волновым сопротивлением среды.

с рёбрами и поперечинами, содержит набор прямоугольных панелей, в каждой панели выполнены ячейки с каналами, входным отверстием каждого канала служат рёбра и поперечины ячейки, причём высота и длина каждого канала выбрана из условий:

h(x) h е ; L lnlh(e - 1)/0, 6 ,

где h -толщина панели, 5 - коэффициент крутизны канала, АО входной размер ребра ячейки, L - длина канала, h(x) -текз цая высота канала, х - текущая координата.

Сущность полезной модели поясняется на фиг. . На фиг. 1 представлен фрагмент панели, где 1 - канал, 2 - стенки из звукопоглощающего материала, 3 - стена помещения. АО - входной размер ребра ячейки. Во - входной размер поперечины ячейки, d поперечный размер рёбер и поперечины ячейки (стенок канала).

На фиг. 2 представлена геометрия каналов звукопоглощающей конструкции, где h -толщина панели (высота канала), х - текущая координата от начала канала, L - длина канала, 5 - коэффициент крутизны канала.

На фиг. 3 представлена зависимость коэффициента звукопоглощения а конструкции от протяжённости канала L. Кривые соответствуют ,2; 0,3; 0,4м, АО Во 0,1м; h 01м; d 0,01м.

На фиг. 4 представлена зависимость коэффициента звзпкопоглощения конструкции от её толщины h. Кривые соответствзтот ,05м, ,1м, ,3м при ,1м; ,15м и ,2м.

На фиг. 5 представлена зависимость коэффициента звукопоглощения а конструкции от АО - входного размера ребра

ячейки при ,2м; ,01м; ,1м. Кривые соответствуют АО 0,025; 0,05 и 0,075м.

На фиг. 6 представлеиа зависимость коэффициента звукопоглощения а конструкции от входного размера поперечины ячейки BO- Входной размер ребра ячейки ,1м, ,1м, ,OlM, ,2м, при ,025; 0,05м; 0,075м.

На фиг. 7 представлена зависимость коэффициента звз опоглощения а конструкции с параметрами ,1м; ,4м от коэффициента звукопоглощения аст на стенках канала. Кривые соответств тот значениям аст 0,01; 0,05 и 0,1.

На фиг. 8 приведены кривые для сопоставления эффективности изобретения (кривая 4) с конструкцией равной ей по массе слоя звукопоглощающего материала толщиной 0,02м, прилегающего к жёсткой стенке (кривая 5) и отстоящей от стенки на расстоянии 0,08м (кривая 6).

Рассмотрим работу и принцип действия звукопоглощающей конструкции.

Для того, чтобы звукопоглощающая конструкция была высокоэффективной, необходимо выполнение двух условий: она должна обладать высоким внутренним поглощением звуковой энергии, и входной импеданс конструкции должен быть согласован с волновым сопротивлением среды. Для конструкции на основе волокнистых звукопоглощающих материалов (ЗНМ) такое согласование обычно достигается либо за счет дистанцирования слоя ЗНМ от жёсткой стенки, на которую эта конструкция укрепляется, либо путем построения конструкции из больщого количества слоев ЗНМ с плотностью набивки, незначительной для внещнего слоя и равномерно возрастающей по мере приближения к

жесткой стенке. Переменная средняя нлотность заполнения пространства звукопоглощающим материалом реализуется также при помощи треугольных призм (клиньев) из ЗПМ постоянной плотности, установленных на стену помещения вплотную друг к другу своими основаниями и обращенных острыми концами в сторону падающей звуковой волны. Такая конструкция, в частности, общепринята при обработке стен, потолка и пола заглущенных измерительных камер.

Осуществить эффективное звукопоглощение и согласование акустических импедапсов позволяет данная полезная модель с внутренними каналами ячеек, в которых происходит плавное нарастание акустического импеданса по мере продвижения звуковой волны от щирокой части канала 1 к узкой части с одновременным поглощением звуковой энергии на его стенках 2 выполненных из тонкого слоя ЗПМ, конструкция расположена на стенке помещения 3 (фиг.1).

Входное отверстие канала имеет размеры АО х Во, причем входной размер поперечины ячейки Во не изменяется по длине канала. Толщина стенок канала, выполненных из ЗПМ, составляет d, полная толщина конструкции равна h. При этом стенки искривляются по закону h(x) (фиг.2).

При условии АО, Во Хо/6, где io - длина звуковой волны в воздухе фронт волны распространяющейся вдоль канала, плоский и на всем протяжении перпендикулярен оси. Практически целесообразную протяженность канала 1 определяют из условия, что к концу его сечение уменьщается в 10 раз. Это условие позволяет определить длину канала 1 (фиг.2) из условия:

где h -толщина панели, 6 - коэффициент крутизны канала, АО входной размер ребра ячейки, L - длина канала, h(x) -текущая высота канала, х - текущая координата.

Например, в случае ,1 м, ,15м Ь«0,4м при , ,3м при Ом и 1«0,2м при .

Длина изогнутой стенки каналов L при указанных значениях 8 получается равной 0,43м; 0,35м; 0,28м вместо ,4м; 0,3м; 0,2м соответственно.

На фиг.З показаны частотные характеристики величины коэффициента звукопоглощения а в зависимости от геометрических параметров конструкции. Видно, что к заметному понижению частоты первого максимзпма эффективности конструкции, начиная с которой величина а приближается к предельному значению а«1, приводит только увеличение длины L канала (фиг.З). Это обусловлено тем, что набег фазы звуковой волны на длине канала, необходимый для акустического согласования его входного импеданса, имеет место при большей длине звуковой волны. Незначительное понижение частоты дает также увеличение толщины h конструкции (фиг.4), приводящее при заданпой длине L канала к увеличению его реальной протяженности Lp. Сама же эффективность возрастает при уменьщении размера АО входного отверстия каналов (фиг.5) и мало зависит от размера В (фиг.6), поскольку в первом случае на длине L происходит более плавное изменение сечения канала, влекущее за собой уменьщение коэффициента отражения звуковой волны от констр)тсции. Некоторое увеличение эффективности наблюдается также при уменьщении толщины стенок d (без изменения на них коэффициента

звукопоглощения аст), поскольку капал пмеет большзпю величину локального коэффициента звукопоглощения, чем торцы стенок.

Кроме того, чрезмерное уменьшение величины коэффициента звукопоглощения аст на стенках канала (фиг.7), наряду с возрастанием максимальных (резонансных) значений общего коэффициента потерь а, приводит к умепьшению его среднего значения из-за антирезонансных провалов эффективности. Увеличение аст сглаживает частотную характеристику величины а, обусловливая тем самым возрастание её среднего значения при снижении максимальных.

Плавное сужение каналов 1 существенно уменьшает отражение звуковых волн от конструкции с одновременной концентрацией звуковой энергии в узкой части каналов 1, где энергия интенсивно поглощается на стенках 2, т.к. они выполнены из звукопоглощающего материала, а также в звукопоглощающем материале, размещенном в концевой части канала 1. Изогнутая форма каналов 1 позволяет увеличить их длину, что повышает эффективность конструкции при её малой толщипе h.

На фиг. 8 сопоставлена эффективность данной конструкции и равного ей по массе слоя звукопоглощающего материала, непосредственно прилегающего к жесткой стенке и отстоящего от нее на расстоянии 0,08м. Предлагаемая конструкция обеспечивает величину коэффициента звукопоглощения, близкую к а«1, начиная с существенно более низких частот. Таким образом, предложенная конструкция с согласованным акустическим импедансом обладает в области низких частот гораздо лучшим звукопоглощением. Это является её основным преимуществом перед звукопоглотителями, имеющими слоистую структуру.

Поскольку направление потока звуковой энергии заранее неизвестно, звукопоглощающую конструкцию набирают из панелей (фрагмент панели приведён на фиг.1) ориентируемых в различных направлениях. Для вертикальной стенки это будут, например, направления вверх, влево, вниз, вправо. Меняя ориентацию панелей или рядов, получают максимальный коэффициент звукопоглощения. Такое исполнение звукопоглощающей конструкции приводит к согласованному акустическому импедансу и позволяет эффективно гасить шумы в области низких частот при любом направлении потока звуковой энергии.

Claims (1)

1. Звукопоглощающая конструкция, содержащая многоячеистую раму с ребрами и поперечинами, отличающаяся тем, что она содержит набор прямоугольных панелей, в каждой панели выполнены ячейки с каналами, входным отверстием каждого канала служат ребра и поперечины ячейки, причем высота и длина каждого канала выбраны из условий
   h(x) = h•e^-δx; L = ln[h(e^δAo-1]/0,1A_o]/δ,
   где h - толщина панели, δ - коэффициент крутизны канала, A₀ - входной размер ребра ячейки, L - длина канала, h(x) - текущая высота канала, х - текущая координата.