Трехслойное звукоизолирующее окно

 

Изобретение относится к строительной конструкции и может быть использовано для звукоизоляции окнами. Целью изобретения является снижение затрат на остекление за счет оптимизации геометрических пара- метров конструктивных элементов окон при высокой звукоизоляции. Эта цель достигается тем, что толщины стекол d₁, d₂, d₃ и расстояния между остеклениями h₁, h₂ выпол- нены с учетом максимальной звукоизоляции в третьоктавных среднегеомет- рических полосах частот звука, при этом параметры d₁, d₂, d₃, h₁ определены по частным производным уравнений регрессии: где: A_i, B_i, C_i, E_i, - соответственно коэф- фициенты частных производных уравнений регрессии звукоизоляции конс- трукции. 3 ил.

Изобретение относится к строительной конструкции и может быть использовано для звукоизоляции замкнутого пространства от аэродинамического шума.

Известна светопроницаемая панель, включающая несколько слоев остекления и электронагреваемый слой /см. а.с. СССР N 497400, МПК Е 06 В 7/12, опубл. Б.И. N 48, 1975 г./ Недостатком такой конструкции является то, что толщину стекол и величины воздушных промежутков между ними выбирают без учета условий максимальной звукоизоляции каждого элемента, что приводит к высоким затратам на остекление.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство трехслойных строительных конструкций с остеклением из силикатного стекла, у которых толщины стекол и величины воздушных промежутков между стеклами принимаются по конструктивным соображениям в пределах 2 6 мм, по толщине стекла и до 200 мм по суммарной величине воздушных промежутков /см. Заборов Э.М. Лалаев Э.М. Никольский В.Н. Звукоизоляция в жилых и общественных зданиях. М. Стройиздат, 1979 г. с. 204 209/.

Недостатком данных конструкций является нерациональный выбор толщины стекол и воздушных промежутков между ними, который осуществляется без учета максимальной звукоизоляции каждого элемента в заданных третьоктавных среднегеометрических полосах частот от аэродинамического шума.

Задачей предлагаемого технического решения является снижение затрат на остекление при обеспечении максимальной звукоизоляции.

Техническим результатом является определение оптимальных размеров конструктивных элементов трехслойного окна, при которых обеспечивается максимальная звукоизоляция. Этот технический результат достигается тем, что в известной конструкции, состоящей из трех слоев стекла, толщиной d₁, d₂, d₃, установленных на расстоянии h₁ между первым и вторым остеклениями и на расстоянии h₂ между вторым и третьим остеклениями, толщина стекол d₁, d₂ и d₃ расстояния между остеклениями h₁ и h₂ выполнены с учетом максимальной звукоизоляции в третьоктавных среднегеометрических полосах частот звука, параметры d₁, d₂, d₃, h₁ определены по частным производным уравнений регрессии звукоизоляции конструкции:

где A_i, B_i, C_i, E_i, соответственно коэффициенты частных производных уравнений регрессии звукоизоляции конструкции. При этом оптимальная величина воздушного промежутка h₁ между первым и вторым остеклениями определена по частным производным уравнений регрессии, в которых величина воздушного промежутка h₂ между вторым и третьим остеклениями выражена через суммарную величину h двух воздушных промежутков.

Такое определение параметров конструкции трехслойного окна позволит снизить затраты при достижении максимальной звукоизоляции.

Сущность конструкции поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена общая схема трехслойной конструкции из силикатного стекла. На фиг.2 изображены гистогриммы звукоизоляции трехслойной конструкции при оптимальных (на графике прямая линия) значениях толщин стекол и наруженных (на графике пунктирная линия) геометрических параметров по толщине стекла. На фиг.3 изображены гистограммы звукоизоляции трехслойной конструкции при оптимальных (на графике прямая линия) расстояниях воздушных промежутков между остеклениями и нарушенных (на графике пунктирная линия) геометрических параметрах по величинам воздушных промежутков.

Звукоизолирующее окно состоит (см. фиг.1) из трех слоев стекол 1, 2 и 3 соответственно толщиной d₁, d₂, и d₃, а также расстояния между первым и вторым остеклением h₁ и между вторым и третьим остеклением h₂. Сумма расстояний между остеклениями h₁ и h₂ составляет суммарную величину воздушных промежутков h.

Уравнения регрессии звукоизоляции конструкции для каждой третьоктавной полосы частот и по шкале "А" как функции пяти возможных переменных d₁, d₂, d₃, h₁, h₃ получены путем испытаний образцов трехслойных остекленных строительных конструкций в стандартной акустической камере по методу планируемого эксперимента Д оптимального плана с проведением опытов в трех уровнях. Адекватность плана с проведением опытов в трех уровнях. Адекватность полученных уравнений находится в пределах 2 3% уровня значимости.

Сами уравнения звукоизоляции трехслойных остекленных строительных конструкций для каждой из третьоктавных среднегеометрических полос частот как функции пяти переменных d₁, d₂, d₃, h₁, h₂ имеют вид

где A₀, A_i, B_i, C_i, E_i, F_i, коэффициенты уравнений регрессии, которые могут быть положительными или отрицательными.

Так как уравнение /2/ представляет полином второй степени, то имеют место экстремальные значения функции "R" при определенных величинах переменных: d₁, d₂, d₃, h₁, h₂. Значения этих переменных при экстремальной величине функции определяются из уравнений /1/ как первые производные функции, приравненные к нулю.

Границы адекватности уравнений /1/ и /2/ экспериментальным значениям функции "R" по толщине стекол находятся в пределах изменения переменных d₁, d₂, d₃ от 2 мм до 6 мм, а по величине суммарного воздушного промежутка h h₁ + h₂ в пределах от 40 мм до 200 мм.

Найденные по уравнениям /1/ значения переменных d₁, d₂, d₃, h₁ и вычисленное с учетом суммарной толщины воздушного промежутка значение h₂ принимаются окончательно. При этом в случае экстремальной точки соответствующей минимуму звукоизоляции в определенной третьоктавной среднегеометрической полосе частоты значение соответствующего параметра (d₁, d₂, d₃ или h₁) принимают измененным от расчетного в большую или меньшую сторону с учетом данных по другим среднегеометрическим полосам частот.

В соответствии с принятыми оптимальными параметрами переменных d₁, d₂, d₃, h₁, h₂ рассчитывается звукоизоляция конструкции в каждой третьоктавной среднегеометрической полосе частот по формулам /2/.

Технологическая и экономическая целесообразность определения оптимальных параметров d₁, d₂, d₃, h₁, h₂ трехслойной остекленной конструкции проверена экспериментально.

Первоначально изготовлен образец звукоизолирующего окна с размерами по поверхности остекления в свету 1000·1000 мм, имеющий оптимальные параметры d₁, d₂, d₃, h₁, h₂ в соответствии с полученными значениями по уравнениям /1/, а также стандартными на изготовление листового стекла.

Во втором образце толщина первого остекления была увеличена на 67% по сравнению с оптимальной толщиной. Остальные геометрические параметры остались неизмененными.

Обе конструкции испытаны в одинаковых условиях. Результаты испытаний показаны на фиг.2.

При оптимальных параметрах (на фиг.2 гистограмма прямой линией) конструкция обладает достаточно высокими звукоизоляционными свойствами.

Существенное увеличение толщины первого остекления не приводит к заметному повышению звукоизоляционных свойств трехслойной конструкции (на фиг.2 гистограмма пунктирной линией), а на некоторых частотах 320, 400, 500, 630 Гц приводит к ухудшению звукоизоляции при значительном увеличении материальных затрат.

Для проверки влияния местоположения среднего остекления в трехслойной конструкции оптимальное значение h₁ в экспериментальном образце было уменьшено в два раза, соответственно изменилось значение h₂. Остальные геометрические параметры d₁, d₂ и d₃ остались неизменными.

Конструкция испытана в тех же условиях, что и первоначальная с оптимальными параметрами.

Результаты испытаний показаны на фиг.3.

При нарушенных параметрах (на фиг.3 гистограмма пунктирной линией) произошло несущественное изменение звукоизоляции конструкции на частотах 400 и 630 Гц.

На частотах 500; 1000; 1600 Гц звукоизоляция конструкции практически не изменилась. На остальных частотах звукоизоляция конструкции с оптимальными параметрами (на фиг. 3 прямая линия) существенно, от 3,5% до 12,8% превосходит звукоизоляцию конструкции с нарушенными параметрами.

Следовательно, при меньших затратах конструкция с оптимальными параметрами обеспечивает большую звукоизоляцию от аэродинамического шума.

Формула изобретения

Трехслойное звукоизолирующее окно, состоящее из трех слоев стекла толщиной d₁, d₂ и d₃, установленных на расстоянии h₁ между первым и вторым остеклениями и на расстоянии h₂ между вторым и третьим остеклениями, отличающееся тем, что толщины стекол d₁, d₂, d₃ и расстояние между остеклениями h₁ и h₂ выполнены с учетом максимальной звукоизоляции в третьоктавных среднегеометрических полосах частот звука, параметры d₁, d₂, d₃, h₁ определены по частным производным уравнений регрессии звукоизоляции конструкции




где соответственно коэффициенты частных производных уравнений регрессии звукоизоляции конструкции.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3