Звукопоглощающий элемент
1. ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ, включающий две расположенные одна над другой пластмассовые пленки, одна из которых выполнена в виде ячеистой структуры с кубкообразными углублениями, обращенными основаниями в сторону источника звука, а другая - покровная - выполнена плоской и герметично перекрывает полости углублений , отличающийся .тем, что, с целью расширения диапазона частот звукопоглощения, ячеистая структура состоит из 3 групп, имеющих разное вытянутое очертание оснований кубкообразных элементов, при этом отношение длины к ширине составляет в одной группе 1,2:1-2:1, в другой 2,2:1-3:1 и в третьей 3,2:25:1 . 2.Элемент по п.1, о т ли ч ан)щийся тем, что основания углублений снабжены отдельными элементами из металла или стекла , окруженнымипленкой основания. 3.Элемент по п.2, отличаю-щийся тем, что основания углублений выполнены с равномерно или неравномерно распределенными в них выступами. 4.Элемент поп.З, отличающийся тем, что покровная пленка выполнена профилированной , ас обратной стороны - самоклеющейся .
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11)., 3(51) Е 04 В 1/84, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТЪ (21) 2931097/29-33 (22) 22.05.80 (31) P 2921050.2 (32) 23.05.79 (33) ФРГ (46) 07.03.84. Бюл. Р 9 (72) Норберт Кизеветтер и Берталан
Лакатос (ФРГ) (71) Фраунхофер-Гезельшафт цур
Фердерунг дер ангевандтен Форшунг е.В. (ФРГ) (53) 699.844(088;8) (56) 1. 1 asold W. ипй Sonntag E.
Banphysikalische Entwunfslehre, Band, 4, kap. 3, 4. Koln — Braunsfeld, 1971. (54) (57) 1. ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИЙ
ЭЛЕМЕНТ, включающий две расположенные одна над другой пластмассовые пленки, одна из которых выполнена в виде ячеистой структуры с кубкообразными углублениями, обращенными основаниями в сторону источника звука, а другая — покровная — выполнена плоской и герметично перекрывает полости углублений, отличающийся .тем, что, с целью расширения диапазона частот звукопоглощения, ячеистая структура состоит из 3 групп, имеющих разное вытянутое очертание оснований кубкообразных элементов, при этом отношение длины к ширине составляет в одной группе 1,2:1-2:1, в другой 2,2:1-3:1 и в третьей 3,2:25:1.
2. Элемент по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что основания углублений снабжены отдельными элементами из металла или стекла, окруженными пленкой основания.
3. Элемент по п.2, о т л и ч а ю шийся тем, что основания углублений выполнены с равномерно или неравномерно распределенными в них выступами.
4. Элемент по п.3 о т л и ч а ю шийся тем, что покровная пленка выполнена профилированной, а с обратной стороны — самоклеющейся.
1079183
Изобретение относится к строительной акустике и касается звукопоглощающего конструктивного элемента, применяемого в качестве полной или частичной обшивки замкнутых помещений, в частности внутрен- 5 них помещений кожухов машин, àïïàратов и приборов, палаток, несущих воздушных павильонов, а также промышленных, конторских и жилых помещений, и при этом настраивается на 10 максимум резонанса., создаваемого в этих замкнутых помещениях спектра шумов, так что наиболее интенсивно поглощаются самые сильные шумы.
При применении звукопоглощающего 15 элемента для облицовки и соответственно обшивки палаток, в особенности выставочных, смотровых, хозяйственных и зрелищных павильонов, а так. же несущих воздушных павильонов его особым преимуществом является небольшой вес и возможность светопроницаемого исполнения.
Кроме того, предлагаемый звукопоглощающий конструктивный элемент может применяться для полной или частичной обшивки акустических экранов, в особенности находящихся на открытом пространстве, например бе-.. тонных акустических экранов на автострадах или в тирах.
Известен звукопоглощающий элемент, включающий две расположенные одна над другой пластмассовые пленки, одна из которых выполнена в виде ячеистой структуры с кубкообразными углублениями, обращенными основаниями в сторону источника звука, а другая — покровная — выполнена плоской и герметично перекрывающей полости углублений 1 $. 40
Этот элемент имеет ограниченный диапазон частот звукопоглощения, в нем не предусмотрена возможность настройки на определенные частоты звукопоглощения. 45
Цель изобретения — расширение диапазона частот звукопоглощения.
Указанная цель достигается тем, что в звукопоглощающем элементе, включающем две расположенные одна над другой пластмассовые пленки, одна из которых выполнена в виде ячеистой структуры с кубкообразными угдублениями, обращенными основаниями в сторону источника звука, а другая — покровная — выполнена плоской
55 и герметично перекрывает полости углубления, ячеистая структура состоит из 3 групп, имеющих разное вьп янутое очертание оснований кубкообразных элементов; при этом отношение 60 длины к ширине составляет в одной группе 1,2:1-2:1, в другой 2,2:1 — 3:1 и в третьей 3,2:2-5:1 . . Основания углублений снабжены отдельными элементами из металла или стекла, окруженными пленкой основания.
Основания углублений выполнены с равномерно или неравномерно распределенными в них выступами.
Покровная пленка выполнена профилированной, а с обратной стороны— самоклеющейся.
На фиг. 1 показан элемент, разрез; на фиг. 2 — то же, в плане; на фиг. 3 — то же, аксонометрия; на фиг. 4 — компановка углубленИй с равными вытянутыми основаниями; на фиг. 5 — то же, с различной шириной основания; на фиг. 6 — график изменения коэффициента звукопоглощения согласно выполнению по фиг. 4 и 5; на фиг. 7 — кубкообразное углубление, основание которого утяжелено отдельными шариками, разрез; на фиг. 8 — график изменения коэффициента звукопоглощения согласно выполнению по фиг. 7, когда дно углублений выполнено гладким, со стеклянными шариками и свинцовыми шариками; на фиг. 9 — кубкообразное углубление с равной покровной пленкой, разрез; на фиг. 10 — то же, с выемками в основании углублений; на фиг. 11 — график изменения коэффициента звукопоглощения согласно выполнению по фиг. 9 и 10.
Звукопоглощающий элемент включает две расположенные одна над друго пластмассовые пленки, одна из которых 1 выполнена в виде ячеистой структуры с кубкообразными углублениями 2, обращенными основаниями в сторону источника 3 звука, а другая покровная 4 — выполнена плоской и герметично перекрывающей полости углубЛений. Очертания оснований 5 углублений могут быть различными.
Число собственных частот квадратной пластины основания относительно ограничено. Эти собственные колебания можно представить путем уравне— ния
A — А sin п х sin и ° у
Й . Jl
fn,н а а где А — отклонение пластины;
А rn, — амплитуда при собственном колебании; а — боковая длина квадратной пластины; х и у — координаты пластины, причем один угол пластины находится в нулевой точке системы координат, в то время как примыкающие к нему стороны простираются вдоль х и у осей соответственно;
m и и — целые числа, которые больше или равны 1, Из-за симметрии у квадратных пластин возникают собственные колебания
1079183 (m, п) и (n, m ) при той же самой частоте.
И, наоборот, собственные колебания прямоугольных пластин можно представить путем уравнения
A=A sin + n x. s in m. у (2)
thn B где а означает длину, а Ь вЂ” ширину прямоугольной пластины, в то время как прочие знаки формулы имеют такое же значение, как и в уравнении (1) °
У прямоугольных пластин в противоположность квадратным собственные колебания (ш, п) и (n, m ) лежат на различных частотах, так что в целом 5 создается значительно больше собственных колебаний прямоугольных пластин, что улучшает звукопоглощение, так как звукопоглощение при резонансных частотах имеет максимум. Вследст-20 вие этого выгодно, когда основания кубкообразных выемок у звукопоглощающих элементов являются прямоугольными, если предусмотрены две или более группы различных по величи- 25 не прямоугольных оснований кубкообразных выемок, в особенности с различными отношениями длины а к ширине Ь.
Для наглядного представления действий, возникающих при применении различных по величине прямоугольников в качестве оснований кубкообразных выемок, на фиг. 5 представлены две кривые звукопоглощения I u из которых кривая I относится к звукопоглощению компановки по фиг. 4, а кривая II — к звукопоглощению компановки по фиг. 5.
Как показано на фиг. 6, при ком- 40 пановке согласно фиг. 5, коэффициент звукопоглощения которой по частоте представлен кривой II получается более широкая кривая поглощения по сравнению с компановкой согласно фиг. 4, кривая звукопоглощения I которой имеет лишь один максимум.
Вышеизложенное действительно в принципе также и для других форм поверхностей, так что в целом мож50 но сказать, что следует отдать предпочтение вытянутым основаниям, например, в форме эллипса по сравнению с поверхностями в форме окружности, так как первые имеют бальшее число собственных колебаний, чем последние.
Рассогласование, т.е. изменение собственных частот отдельных оснований, может происходит также в ре- 60 зультате того, что можно, как показано на фиг. 7, размещать отдель ныее тела 6, предпочтительно шарики, на имеющих форму пленок основаниях 5 кубкообразных углублений 2. 65
На фиг. 7 показан частичный разрез через форму глубокой вытяжки 7, в которой расположенные друг возле> друга кубкообразные углубления вы) полнек.ы из пластмассовой пленки 8.
Один из многих вакуумных каналов, входящих в область формы глубокой вытяжки, на которых образуются основания 5 при глубокой вытяжке, обозначен цифрой 9. Особенно предпочтительный способ закрепления отдельных тел 6< например стеклянных или свинцовых шарИков, на основании 5 кубкообразного углубле ния 2 состоит в том, что отдельные тела 6 перед проведением глубокой вытяжки размещают в областях формы глубокой вытяжки 7, в которых при процессе глубокой вытяжки возникают осйования 5 кубкообразных углублений 2. Когда при процессе глубокой вытяжки образуются кубкообразные углубления 2, а в упомянутых областях размещены отдельные тела 6, пластмассовая пленка 8 вследствче.образованного посредством вакуумных каналов 9 разрежения укладывается вокруг отдель ных тел 6 с геометрическим замыканием, так что эти отдельные тела 6 более чем наполовину охватываются пластмассовой пленкой 8.
На фиг. 8 представлен коэффици ент звукопоглощения различных звукопоглощающих элементов.
Штрихпунктирная кривая I1I показывает характер коэффициента звукопоглощения элемента, у которого основания кубкообразных углублений гладкие и не утяжелены отдельными телами. Основания в этом случае прямоугольные.
Представленные сплошными линиями кривая IV и штриховыми линиями
;кривая Ч соответственно показывают влияние утяжеления донных поверхно,— тей отдель ными телами. Кривая показывает коэффициент эвукопогло,щения при утяжелении донных поверхностей стеклянными шариками, а кривая V — коэффициент звукопоглощения при утяжелении донных поверхностей свинцовыми шариками. В результате этого в целом получается увеличение коэффициента звукопоглощения и расширение полезного диапазона частот в сторону более низких частот. При свинцовых шариках, как это четко показывает кривая, значительно улучшается звукопоглощение H диапазоне частот 400-1 200 Гц, т.е. коэф-фициент звукопоглощения сильно увеличивается, кроме того, коэффицпен ,звукопоглощения на более высокихчастотах 1200-3500 Гц преоб".àäàeò над коэффициентом звукопоглоще:- ия элемента, у которого основания
1079183 кубкообразных углублений не утяжелены. Только выше 3500 Гц коэффициент звукопоглощения падает согласно кривой Ч ниже коэффициента звукопоглощения кривой III.
Как видно из кривой IV, хотя 5 утяжеление путем стеклянных шариков и не дает в описанном примере исполнения такого сильного увеличения коэффициента звукопоглощения в диапазоне более низких частот, 10 как это имеет место при утяжелении оснований свинцовыми шариками, что понятно из-эа меньшего веса стеклянных шариков, зато в целом практически создается увеличение коэффициента звукопоглощения в результате утяжеления стеклянными шариками в диапазоне частот от 400 до почти
5000 Гц и упрощения формы кривой коэффициента звукопоглощения по час- уО тоте, т.е. различия между максимумом и минимумом кривой IV меньше, чем между максимумом и минимумом кривой III, что означает меньшую зависимость коЭффициента звукопоглоще- 25, ния от соответствующей звуковой частоты.
I 35 кубкообразных углублений 2, которые отличаются тем, что их основания 5 выполнены с различно расположенными 1 выступами 10. Для сравнения представлено кубкообразное углубление 2 с 4О гладким основанием 5 одинакового размера. Оба кубкообразных углубления прикрыты покровной пленкой 4 фиг. 9 и 10 ). На фиг.11 коэффициент звукопогло щения конструктивного элемента с кубкообразными углублениями 2, основания 5 которых гладкие, представлен изображенной сплошными линиями кривой IV,, в то время как коэффициент звукопоглощения элемента, у которого основания 5 кубкообразных углублений 2 выполнены с выдав» ленными выступами 10 показан кривой VII В отдельности в основе кривых VI u VII лежат следующие примерные формы кубкообразных выемок. В обоих случаях основания 5 углублений 2 являются квадратными. В основаниях 5 формы согласно фиг. 10 выполнены выступы, распределенные неравномерно. Основания 5 различных кубкообразных углублений 2 одного и того же элемента отличаются тем, что размещение выдавленных выступов 10 было различным от одного основания к другому. Как видно из фиг. 11, в результате такого выполнения и размещения выдавленных выступов 10 в ос-! нованиях 5 достигается значительно более равномерное прохождение кривой коэффициента звукопоглощения в интересующем диапазоне частот 5005000 Гц по сравнению с гладкими донными поверхностями. Покровная пленка 4, как это пока; зано на фиг. 10, для придания жесткости может быть профилированной, например гофрами 11. Кроме того, обратная сторона покровной пленки 4 может быть самоприклеивающейся из соображений монтажа. Пленки 1 и 4 могут быть прозрачными или цветными. Использование предлагаемого звукопоглощающего элемента позволит расширить диапазон частот звукопоглощения и повысить коэффициент звукопоглощения. 1079183 Фиг. 7 tpuz. Х 200 700 400 ЙЮ Ю0 а cmomcr, Г фдг, б 1 0791 83 / .. / л ! 1 В ф1 ф / /, Ю00 1000 2000 «аслота, /" 17 2 ъ r0 08 ое g a ф 02 ф ф р 200 Я0 Ю00 2000 7000 Йгcmomu, /q Риг. 1 Заказ 1 002/57 Тираж 698 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и откр.ытий 11 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Подп ис ное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель Е. Чернявская Редактор С. Квятковская Техред Л.Коцюбняк Корректор A.Òÿñêo 
