Шумоснижающая конструкция

 

Использование: в шумоснижающей конструкции упругая пластина имеет толщину h Ао/4 и выполнена перфорированной с шагом перфорации b V t62/4 к Ао/2 . Стержни установлены на расстоянии , /2 друг от друга и на расстоянии г S AI /4 от места разрыва граничных условий панели. При этом каждый стержень имеет длину l n Ли /2. где Ал -длина продольной волны в стержне, а ,2,3...2 з.п.ф-лы, 2 ил,1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 04 В 1/84

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) уттв Н,!

1 .уа j

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПРТЕНТУ (21) 4929373/33 (22) 19.04.91 (46) 07.02,93. Бюл.¹ 5 (71) Ленинградский электротехнический инск итут им, В.И,Ульянова (Ленина) (72) С.В.Петухова и С.А.Гудовский (73) Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина) (56) Справочник по технической акустике/ под ред.М.Хекла, Л,: Судостроение, 1980, с.31, Изобретение относится к защите от шума, в частности к средствам снижения воздушного и структурного шума, и может быть использовано в звукоизолирующих преградах, эвукоизлучающих кожухах машин, механизмов, конструкций.

Наиболее близким решением к заявляемому является шумоснижающая конструкция, содержащая панель и упругую пластину, жестко соединенные перпендикулярно установленными прямыми жесткими стержнями.

Недостатками данной конструкции являются: неравномерность снижения воздушного шума в пространстве вследствие невозможности обеспечения смещения фаз излучаемого панелью и диском шума на

180 в каждой точке пространства, в результате чего в пространстве образуются зоны с пониженным и повышенным уровнем шума; при малой длине волны в воздухе (на частотах выше 1000 Гц длины волн менее 34 см) естественное движение головы работника или его перемещение в рабочей зоне обуславливает периодическое попадание органа. 5Ы, 1794152 A3 (54) ШУМОСНИЖАЮЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ (57) Использование: в шумоснижающей конструкции упругая пластина имеет толщину h .(о/4 и выполнена перфорированной с шагом перфорации

Ь= уттвт/4в SAa/2 . Стержннустановаены на расстоянии I> « @ /2 друг от друга и на расстоянии lz i4 /4 от места разрыва граничных условий панели. При этом каждый стержень имеет длину 1= п Я /2, где

Ял-длина продольной волны в стержне, а п=1,2,3...2 з,п,ф-лы, 2 ил,1 табл.

I» слуха в указанные зоны, что фактически является снижением эффективности защиты от шума; невозможность снижения шума по дли не стержня IP (2п+1) (/2, где n=0,1,2..., а также при (=(2п+1) 5 /2, но при других значениях числа и вследствие колебаний панели и диски не в противофазе а, следовательно, отсутствия интерференции звуковых волн, излучаемых панелью и диском; невозможность снижения воздушного шума со стороны панели, противоположной (Я упругой пластине (диску) со стержнем, ) (вследствие интерференционного снижения шума); невозможность снижения структурного шума в панели за пределами расположения (ф) стержней (стержень с диском действует подобно антивибратору, в случае которого колебательная энергия как бы отражается за пределы места его расположения на панели, следовательно, не уменьшается на пути . распространения); невозможнос ь расширения частотного диапазона снижаемого шума;

1794152 невозможность уменьшения веса конструкции, т.к. пластина (диск) изготовлена из сплошного металла, имеет определенные размеры, а длина стержня не может быть уменьшена, так как будет нарушено условие колебания панели и пластины в противофазе; невозможность уменьшения габаритного размера конструкции в направлении продольной оси стержня, т.к, длина стержня не может быть уменьшена.

Целью изобретения является снижение уровня шума и уменьшение массо-габаритных параметров конструкции, О

На фиг,1 изображена конструкция с непрерывными граничными условиями в ее плоскости, на фиг. 2 — - то же с разрывом граничных условий, Конструкция содержит звукоизлучающую или эвукоизолирующую панель 1, в которой могут возбу>кдаться изгибные колебания, перфорированную упругую пластину 2, предназначенную для формирования ближнего поля звукоизлучения и выполненную, например, из металла, жесткий стержень 3, предназначенный для пере дачи колебаний с панели на пластину и выполненный, например, из металла, Шумоснижающая конструкция работает следующим образом.

Изгибные колебания, возбужденные в панели, являются причиной излучаемого ею воздушного шума и распространяемого по панели структурного шума, который через жесткие механические связи с другими конструкциями вызывает излучение воздушного шума последними. Передаваясь на стержень шумоснижающей конструкции, изгибные колебания панели через поперечные силы преобразуются в нем в продольные, а через изгибные моменты в изгибные колебания (далее изгибные колебания стер. >кня не рассматриваются, т,к, они преобразуются в перфорированной пластине в ее продольные, практически не излучающие шум колебания). Продольные колебания стержня, переходя в перфорированную пластину, преобразуются в ней в изгибные, которые и являются источником излучения в воздух. При этом параметры пластины таковы (толщина пластины h <4 /4, шаготверстии ь- члР/4я 54/2, что она формирует только ближнее попе излучения, т.е, образуется акустическое короткое замыкание колеблющегося воздуха, реализуемое посредством указанной перфорации, а дальнее поле излучения, т,е. шум, отсутствует. Ограничение толщины пластины h i /4 обусловлено тем, что при нарушении указанного условия в отверстии. или в непосредственной близости от него могут возникать явления, которые нарушат свободный обмен энергии между сжатыми и разреженными участками среды с обеих сторон каждого отверстия, а следовательно, ослабится или исчезнет эффект акустиче- . ского короткого замыкания. Ограничение шага отверстий Ь i4 /2 обусловлено тем, "0 что размер любого участка поверхности пластины между отверстиями был меньше длины излучаемой в воздух волны. При этом энергия сжатых и разреженных участков среды, находящихся около отверстий, пере"5 ходит с одной стороны пластины на другую и обратно (реверсирует) через эти отверстия. Размер участков пластины около отверстий, охваченных реверсом энергии, составляет приблизительно lp /4. Тогда участки, расположенные посередине между отверстиями, не превышают )„/4. В момент, когда отверстие не находится на этих участках, т.е, энергия не реверсирует через отверстия, она вследствие малости размера . указанных участков по сравнению с длиной волны в воздухе 4,, реверсирует из зон сжатия в зоны разрежения среды на каждой из сторон пластины, т.е. акустическое короткое замыкание реализуется и для ука30 занных участков.

Таким образом энергия изгибных колебаний панели, попадающая в стержень и перфорированную пластину, уменьшается, затрачиваясь на акустическое замыкание, при этом уменьшается излучаемый панелью воздушный шум (с обеих сторон панели) и распространяемый в ней структурный шум.

При этом уменьшается и внешний воздушный шум. попадающий на панель как на звукоизолирующую преграду. Акустическое короткое замыкание обусловлено параметрами перфорированной пластины, поэтому оно реализуется при любой длине стержня, Однако при длине стержня 1= и i /2, где

n=1,2,3..., входной импеданс стержня теорети ;ески равен нулю (Евх— = 0), следовательно, вся колебательная энергия панели, приходящаяся на сечение стержня, беспрепятственно проходит по нему, преобразуется в пластине в акустическое короткое замыкание, т;е, реализуется дополнительное снижение шума. В случае, когда перфорированная пластина имеет толщину, указанную в п,3 формулы, возникает явление волнового резонанса, улучшается согласование колебаний пластины и воздуха, следовательно, увеличивается обтираемая из панели колебательная энергия и соответственно реализуется дополнительное сни1794152

35 жение шума. Возможность использования стержней одной длины при различном частотном возбуждении панели, использования перфорированной пластины без ограничения размеров в ее плоскости в сторону увеличения, а также расположения стержней на расстоянии !1 i4/2 друг от друга и Ь 4/4 — от места разрыва граничных условий на панели, обусловливает расширение частотного диапазона снижаемого шума, т.е, заявляемая конструкция позволяет снижать шум во всем нормируемом звуковом диапазоне частот, : Наличие перфорированной пластины и стержней любой длины, например, еньшей по сравнению с прототипом, позволяет снизить массогабаритные параметры кон струкции.

Пример конкретного выполнения, Перфорированная пластина обеспечивает акустическое короткое замыкание при ее колебаниях на наибольшей среднегеометрической частоте 1/3 октавной полосы нормируемого звукового диапазона. частот и наиболее употребительной частоте ультразвукового диапазона частот, т.е. на чаСтоте f=10000 Гц и f=22000 ("ц. Длина акустической волны в воздухе на частоте

10000 Гц i d =34 мм, 4о /2=17 мм, на частоте 22000 Гц ig =15,6 мм, 4, /2=?,8 мм. Выберем шаг перфорации таким, чтобы он удовлетворял наибольшему значению усФормула изобретения

1., Шумоснижающая конструкция, содержащая панель и упругую пластину, жестко соединенные перпендикулярно установленными прямыми жесткими стержнями, отличающаяся тем, что, с целью снижения уровня шума и уменьшения массогабаритных параметров конструкции, упругая пластина имеет толщину h

5 шага b=17 мм и Ь =7,8 мм и диаметра отверстий d=3 мм и d=5 мм определим по формуле

E- — (— )

d г

4 Ь

Результаты определения значений

10 приведены в таблице

Рассчитанные коэффициенты перфорации практически реализуемы, их значения, равные указанным и превышающие их, по15 зволяют при выбранных диаметрах отверстий обеспечить выполнение условия акустического короткого замыкания Ь <4/2 для требуемой частоты излучаемог(шума, Коэффициент F, =0,323

20 позволяет обеспечить акустическое короткое замыкание при перфорации пластины с диаметрами отверстий б <5 мм, излучающей шум на частотах f 22000 Гц.

Применение данной шумоснижающей. конструкции позволит: снизить воздушный шум с обеих сторон панели при одновременном равномерном снижении воздушно.го шума в пространстве и структурного шума, распространяющего по панели; расширить частотный диапазон снижаемого шума; снизить массогабаритные параметры конструкции.

2, Конструкция по п.1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что каждый стержень имеет длину

I=n Ял/2, где Я (-длина продольной волны

40 в стержне, п=1,2,3,.„

3, Конструкция по п.1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что перфорированная пластина имеет толщину

45 h ((f )2 /12p(I д2 /E) /2дf где p — плотность материала пластины; бакр — критическая частота, при которой ф

o — коэффициент Пуассона материала пластины, Š— модуль Юнга материала пластины, 1794152

Составитель М.Виноградова

Техред М.Моргентал КоРРектор О. Кравцова

Редактор

Заказ 528 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101

3начения коэффициента перфорации f в зависимости от диаметра отверстий d и шага отверстий b