Защитный экран для придорожного шумопоглощения

 

Изобретение относится к устройствам для защиты от воздействия шума, звуковых волн и их подавления и может быть использовано в строительных сооружениях для обеспечения нормального акустического режима, в частности, в защитных экранах для придорожного шумопоглощения. Защитный экран для придорожного шумопоглощения содержит рамный каркас, встроенный в него акустический шумопоглощающий элемент, заднюю стенку и лицевые параллельно расположенные, зигообразного профиля пластины со щелевыми ловушками между ними, перекрытыми изнутри со стороны лицевых пластин сетчатой мембраной, и стойки с опорными элементами для фиксации каркаса. Новым является то, что акустический шумопоглощающий элемент выполнен в виде двух мембран, закрепленных на рамном каркасе соответственно со стороны сетчатой мембраны и со стороны задней стенки, с размещенными на них в центральной части экрана со стороны сетчатой мембраны большой упругогибкой пластиной с отверстиями, соосными с отверстиями на мембране, и малой упругогибкой пластиной на мембране со стороны задней стенки, зафиксированных между собой в относительном положении подпружиненным соединительным стержневым элементом с образованием резонансных камер со стороны сетчатой мембраны и со стороны задней стенки, сужающихся по профилю поперечного сечения к рамному каркасу, и промежуточной резонансной камеры между ними, сужающейся по профилю поперечного сечения к соединительному стержневому элементу. Технический результат от использования изобретения заключается в обеспечении повышенной защиты жилых и производственных комплексов, соответствующей инфраструктуры вдоль напряженных по движению различного рода транспортных магистралей. 13 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к устройствам для защиты от воздействия шума, звуковых волн и их подавления и может быть использовано в строительных сооружениях для обеспечения нормального акустического режима, в частности, в защитных экранах для придорожного шумопоглощения.

К защитным экранам для придорожного шумопоглощения предъявляются повышенные требования по эффективности защиты ими от придорожного шума, звуковых волн, особенно в жилых микрорайонах, в местах массовой застройки жилыми комплексами, открытой местности, вдоль транспортных магистралей, местах скопления всех видов наземного транспорта и увязки инфраструктуры с учетом обеспечения условий проживания, жизнедеятельности, работы, снижения шумов и звуков работающего и движущегося транспорта, их улавливания, подавления и поглощения. В качестве таких средств защиты в придорожной инфраструктуре нашли применение защитные экраны.

Известны аналогичные защитные экраны для придорожного шумопоглощения с рамными каркасами, шумопоглощающими элементами, задней стенкой и лицевыми пластинами с щелевыми ловушками между ними, выполненные в различных комбинациях встроенных элементов (патент RU №2176004, МПК⁷ Е 01 F 8/00, 2001; патент RU №2176005, МПК⁷ E 01 F 8/00, 2001).

Также известен защитный экран для придорожного шумопоглощения, содержащий рамный каркас секционного типа, встроенные в него акустические шумопоглощающие элементы, заднюю плоскую стенку и лицевые, параллельно расположенные накладные пластины с козырьками, щелевыми ловушками между ними, и стойки с опорными элементами для фиксации каркаса (заявка ЕПВ №0368135 А1, МПК⁶ Е 01 F 8/00, 1991).

В указанных конструкциях защитных экранов эффект звуко-шумопоглощения потоков, проникших в экраны, достигается за счет подавления их особенностями структур и свойств материалов шумопоглощающих элементов, их комбинации. Такие конструкции защитных экранов обладают наибольшей эффективностью при частоте колебаний в шумовых потоках до 100 дБ. Проблема подавления шумовых потоков остается до конца неразрешенной при наличии колебаний в шумовых потоках до 200-250 дБ.

Наиболее близким аналогом является защитный экран для придорожного шумопоглощения, содержащий рамный каркас, встроенный в него акустический шумопоглощающий элемент, заднюю стенку и лицевые, параллельно расположенные зигообразного профиля пластины со щелевыми ловушками между ними, перекрытыми изнутри со стороны лицевых пластин сетчатой мембраной, и стойки с опорными элементами для фиксации каркаса (см. RU №2151839 C1, E 01 F 8/00, 27.06.2000).

Задачей изобретения является создание защитного экрана для придорожного шумопоглощения, в котором обеспечивается эффективное подавление звукошумовых потоков в активной фазе с частотой колебаний до 200-250 дБ.

Задача решается за счет того, что в защитном экране для придорожного шумопоглощения, содержащем рамный каркас, встроенный в него акустический шумопоглощающий элемент, заднюю стенку и лицевые, параллельно расположенные зигообразного профиля пластины со щелевыми ловушками между ними, перекрытыми изнутри со стороны лицевых пластин сетчатой мембраной, и стойки с опорными элементами для фиксации каркаса, согласно изобретению акустический шумопоглощающий элемент выполнен в виде двух мембран, закрепленных на рамном каркасе соответственно со стороны сетчатой мембраны и со стороны задней стенки, с размещенными на них в центральной части экрана со стороны сетчатой мембраны большой упругогибкой пластиной с отверстиями, соосными с отверстиями на мембране, и малой упругогибкой пластиной на мембране со стороны задней стенки, зафиксированных между собой в относительном положении подпружиненным соединительным стержневым элементом, с образованием резонансных камер со стороны сетчатой мембраны и со стороны задней стенки, сужающихся по профилю поперечного сечения к рамному каркасу, и промежуточной резонансной камеры между ними, сужающейся по профилю поперечного сечения к соединительному стержневому элементу. Мембраны могут быть выполнены из полимерной пленки или полимерной ткани, или комбинации из них, ламинированными или каландрированными по поверхности. Мембраны могут быть усилены радиально расположенными лентами, нитями или струнами, концами закрепленными на рамном каркасе и на пластинах. Большая и малая пластины мембраны могут быть выполнены с соотношениями их площадей от 2:1 до 15:1. Отверстия на большой пластине могут быть выполнены с соотношениями их площадей с площадью большой пластины от 0,25:1 до 0,75:1. Малая и большая пластины могут быть выполнены из стеклопластика или базальтопластика, или пеноаллюминия или алюминиевых сплавов, или полимерных материалов. Малая и большая пластины могут быть выполнены с профилем в плане в виде квадрата, прямоугольника, круга или овала. Рамный каркас экрана может быть выполнен за одно целое с задней стенкой. Задняя стенка может быть выполнена в виде мембраны. Задняя стенка может быть выполнена из стеклопластика или базальтопластика, или полимерных материалов, стали или алюминиевых сплавов. Задняя стенка может быть выполнена в виде сетчатой мембраны. На задней стенке со стороны мембраны может быть закреплен или нанесен с закреплением на ней слой звукопоглощающего волокнистого или полимерного вспененного материала, или звукопоглощающей мастики толщиной 4-20 мм. На рамном каркасе со стороны задней стенки может быть закреплена перекрывающая ее по площади декоративная панель. Декоративная панель может быть выполнена с выпуклой кривизной боковой поверхности.

Технический результат от использования изобретения заключается в обеспечении повышенной защиты жилых и производственных комплексов, соответствующей инфраструктуры вдоль напряженных по движению различного рода транспортных магистралей.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид защитного экрана для придорожного шумопоглощения, на фиг.2 - поперечное сечение экрана в увеличенном масштабе, на фиг.3 - вид на большую пластину квадратной формы со стороны сетчатой мембраны, на фиг.4 - вид на малую пластину квадратной формы со стороны задней стенки, на фиг.5 - прямоугольная форма большой и малой пластин, на фиг.6 - большая и малая пластины в форме круга, на фиг.7 - большая и малая пластины в форме овала, на фиг.8 - подпружиненный соединительный стержневой элемент для фиксации мембран в относительном положении (в увеличенном масштабе), на фиг.9 - схема расположения усиливающих, радиально расположенных лент, нитей или струн, на фиг.10 - сквозные отверстия на большой пластине и мембране, на фиг.11 - пример выполнения рамного каркаса за одно целое с задней стенкой, на фиг.12 - выполнение задней стенки в виде мембраны, на фиг.13 - выполнение задней стенки в виде сетчатой мембраны, на фиг.14 - закрепление на задней стенке со стороны мембраны слоя звукопоглощающего материала, на фиг.15 - закрепление на рамном каркасе со стороны задней стенки декоративной панели, на фиг.16 - форма выполнения декоративной панели.

Защитный экран для придорожного шумопоглощения (фиг.1 - 16) содержит рамный каркас 1, встроенный в него акустический шумопоглощающий элемент 2, заднюю стенку 3 и лицевые, параллельно расположенные, зигообразного профиля пластины 4 со щелевыми ловушками 5 между ними, перекрытыми изнутри со стороны лицевых пластин 4 сетчатой мембраной 6, и стойки 7 с опорными элементами 8 для фиксации каркаса 1.

Акустический шумопоглощающий элемент 2 выполнен в виде двух мембран 9, 10, закрепленных на рамном каркасе 1 соответственно со стороны сетчатой мембраны 6 и со стороны задней стенки 3, с размещенными на них в центральной части экрана со стороны сетчатой мембраны 6 большой упругогибкой пластиной 11 с отверстиями 12, соосными с отверстиями 13 на мембране 9, и малой упругогибкой пластиной 14 на мембране 10 со стороны задней стенки 3, зафиксированных между собой в относительном положении подпружиненным стержневым элементом 15 с образованием резонансных камер 16, 17 со стороны сетчатой мембраны 6 и со стороны задней стенки 3, сужающихся по профилю поперечного сечения к рамному каркасу 1, и промежуточной резонансной камеры 18 между ними, сужающейся по профилю поперечного сечения к соединительному стержневому элементу 15 (фиг.2, 8). Мембраны 9, 10 могут быть выполнены из полимерной пленки или полимерной ткани, или комбинации из них, ламинированными или каландрированными по поверхностям. Мембраны 9, 10 могут быть усилены радиально расположенными лентами, нитями или струнами 19, концами закрепленными на рамном каркасе 1 и на пластинах 11, 14 (фиг.9). Большая и малая пластины 11, 14 мембран 9, 10 могут быть выполнены с соотношениями их площадей от 2:1 до 15:1. Отверстия 12 (фиг.10) на большой пластине 11 могут быть выполнены с соотношением их площадей с площадью большой пластины 11 от 0,25:1 до 0,75:1. Малая и большая пластины 14, 11 могут быть выполнены из стеклопластика или базальтопластика, или пеноалюминия, алюминиевых сплавов, или полимерных материалов. Большая и малая пластины 11, 14 могут быть выполнены с профилем в плане в виде квадрата (фиг.3, 4), прямоугольника (фиг.5), круга (фиг.6) или овала (фиг.7). Рамный каркас 1 может быть выполнен за одно целое с задней стенкой 3 (фиг.11). Задняя стенка 3 может быть выполнена в виде мембраны (фиг.12). Задняя стенка 3 может быть выполнена из стеклопластика, или базальтопластика или полимерных материалов, стали или алюминиевых сплавов. Задняя стенка 3 может быть выполнена в виде сетчатой мембраны (фиг.13). На задней стенке 3 со стороны мембраны 10 закреплен или нанесен с закреплением на ней соответственно слой 20 звукопоглощающего, волокнистого или полимерного вспененного материала, или звукопоглощающей мастики толщиной 4-20 мм (фиг.14). На рамном каркасе 1 со стороны задней стенки 3 закреплена перекрывающая ее по площади декоративная панель 21 (фиг.15). Декоративная панель может быть выполнена с выпуклой кривизной боковой поверхности 22 (фиг.16).

Функционирование защитного экрана заключается в следующем. На защитный экран со стороны магистрали движения действует колебаниями обтекающего потока воздуха набегающий шумовой поток от работающего и движущегося транспорта, взаимодействующего с покрытием магистрали. Шумовой поток имеет различную частоту и дисперсность колебаний, амплитуду. Весь спектр шумового потока воспринимается преграждающим его путь движения защитным экраном, часть шумового потока отражается и рассеивается, другая часть шумового потока уплотняется на лицевых пластинах 4, скользит по ним и попадает в щелевые ловушки 5, подавляется и поглощается в них частично, теряет свою энергию частично на сетчатой мембране 6 и попадает в первую резонансную камеру 16, возбуждая колебания в мембране 9, теряет свою энергию, проходит через сквозные отверстия 12 в большой пластине 11 и отверстия 13 в мембране 9 и попадает в промежуточную резонансную камеру 18 между мембранами 9, 10, вызывая в них другой спектр колебаний. Мембрана 10 своими вибрационными колебаниями совместно с задней стенкой окончательно гасит шумовые колебания в резонансной камере 17. Особенности резонансных камер 16, 17, имеющих профиль поперечного сечения, сужающийся в направлении к рамному каркасу 1, а промежуточной резонансной камеры 18, имеющей профиль поперечного сечения, сужающийся в направлении к соединительному стержневому элементу 15, позволяет создать движения звуковых потоков в противоположных направлениях между камерами 16-18 и эффективно гасить их. В зависимости от положения мембран 9, 10, задаваемого регулировкой соединительного стержневого элемента 15, создается соответствующая возможность эффективного подавления шумовых потоков в резонансных камерах 16-18. Вместе с мембранами 9, 10 в колебательных процессах участвуют и гасят их большая и малая упругогибкие пластины 11, 14, задняя стенка 3 и сетчатая мембрана 6. Защитный экран, изготовленный с использованием изобретения в различных комбинациях материалов, их толщин, соотношениях, испытан в лабораторных условиях и в реальных условиях эксплуатации, результаты испытаний положительные. Защитные экраны воспроизводимы промышленным способом с использованием отечественных материалов. Шумовые потоки мощностью до 200-250 децибел локализуются и поглощаются полностью.

Могут быть различные варианты выполнения защитного экрана в отношении формы, размеров и расположения отдельных элементов и их комбинации. Иллюстрирующий материал представляет собой только препочтительность форм его осуществления и возможность реализации обнаруженных и других свойств, описанных в материалах заявки на основе новой версии и принципах подавления шумовых потоков, ранее не использовавшихся, если все это не выходит за пределы объема технического решения, изложенного в пунктах формулы.

Формула изобретения

1. Защитный экран для придорожного шумопоглощения, содержащий рамный каркас, встроенный в него акустический шумопоглощающий элемент, заднюю стенку и лицевые параллельно расположенные зигообразного профиля пластины со щелевыми ловушками между ними, перекрытыми изнутри со стороны лицевых пластин сетчатой мембраной, и стойки с опорными элементами для фиксации каркаса, отличающийся тем, что акустический шумопоглощающий элемент выполнен в виде двух мембран, закрепленных на рамном каркасе соответственно со стороны сетчатой мембраны и со стороны задней стенки, с размещенными на них в центральной части экрана со стороны сетчатой мембраны большой упругогибкой пластиной с отверстиями, соосными с отверстиями на мембране, и малой упругогибкой пластиной на мембране со стороны задней стенки, зафиксированных между собой в относительном положении подпружиненным соединительным стержневым элементом, с образованием резонансных камер со стороны сетчатой мембраны и со стороны задней стенки, сужающихся по профилю поперечного сечения к рамному каркасу, и промежуточной резонансной камеры между ними, сужающейся по профилю поперечного сечения к соединительному стержневому элементу.

2. Экран по п.1, отличающийся тем, что мембраны выполнены из полимерной пленки, или полимерной ткани, или комбинации из них, ламинированными или каландрированными по поверхностям.

3. Экран по п.1 или 2, отличающийся тем, что мембраны усилены радиально расположенными лентами, нитями или струнами, концами закрепленными на рамном каркасе и на пластинах.

4. Экран по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что большая и малая пластины мембран выполнены с соотношениями их площадей от 2:1 до 15:1.

5. Экран по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что отверстия на большой пластине выполнены с соотношениями их площадей с площадью большой пластины от 0,25:1 до 0,75:1.

6. Экран по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что малая и большая пластины выполнены из стеклопластика, или базальтопластика, или пеноалюминия, алюминиевых сплавов или полимерных материалов.

7. Экран по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что малая и большая пластины выполнены с профилем в плане в виде квадрата, прямоугольника, круга или овала.

8. Экран по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что рамный каркас выполнен за одно целое с задней стенкой.

9. Экран по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что задняя стенка выполнена в виде мембраны.

10. Экран по п.9, отличающийся тем, что задняя стенка выполнена из стеклопластика, или базальтопластика, или полимерных материалов, стали или алюминиевых сплавов.

11. Экран по п.9, отличающийся тем, что задняя стенка выполнена в виде сетчатой мембраны.

12. Экран по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что на задней стенке со стороны мембраны закреплен или нанесен с закреплением на ней слой звукопоглощающего волокнистого или полимерного вспененного материала или звукопоглощающей мастики толщиной 4-20 мм.

13. Экран по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что на рамном каркасе со стороны задней стенки закреплена перекрывающая ее по площади декоративная панель.

14. Экран по п.13, отличающийся тем, что декоративная панель выполнена с выпуклой кривизной боковой поверхности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16