Звукопоглощающая ячеистая конструкция

 

Изобретение относится к области производства строительных изделий и для внесения добавочного звукопоглощения в помещения с повышенными требованиями по акустике, а также может быть использовано в каналах, воздуховодах, шахтах для снижения шума, распространяющегося по ним. Технический результат - повышение коэффициента звукопоглощения в области низких частот, возможность звукопоглощения при любом направлении потока звуковой энергии, снижение амплитуды отражённой звуковой волны. Технический результат достигается выполнением каркаса звукопоглощающей конструкции из квадратных ячеек, которые не более чем наполовину заполнены звукопоглощающим материалом заподлицо с поверхностью конструкции в шахматном порядке поочередно с тыльной и наружной сторонами каркаса. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

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

Известная звукопоглощающая панель из пористого материала преимущественно для обшивки внутренней поверхности ограждающих конструкций не обладает необходимыми звукопоглощающими свойствами в области низких частот (авторское свидетельство СССР № 344087, МПК Е 04 С 2/46, опублик. 1972, бюл. № 21).

Известны 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).

Недостатком таких звукопоглощающих конструкций является необходимость их расположения на некотором расстоянии от акустически жесткой стенки, что требует дополнительных крепежных элементов, а также оптимального подбора этого расстояния.

Вторым существенным недостатком таких звукопоглощающих конструкций при их расположении непосредственно 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. Промышленная изоляция. Л.: Судостроение, 1986, с. 336, рис.9.14).

Недостатком данной звукопоглощающей панели является сложность изготовления поверхности в виде клиньев и большая толщина конструкции.

Известна звукопоглощающая конструкция, содержащая многоячеистую раму с ребрами и поперечинами (Авторское свидетельство СССР № 787589, МПК Е 04 В 1/82, опублик. 1980, бюл. № 46, прототип).

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

Данное изобретение устраняет указанные недостатки аналогов и прототипа.

Техническим результатом изобретения является повышение коэффициента звукопоглощения в области низких частот, технологичность изготовления, возможность звукопоглощения при любом направлении потока звуковой энергии, снижение амплитуды отраженной звуковой волны.

Технический результат достигается тем, что звукопоглощающая конструкция содержит многоячеистый каркас с ребрами и поперечинами, каждая ячейка каркаса изготовлена в виде прямоугольного параллелепипеда, фронтальная проекция которого выполнена в виде квадрата с одинаковой толщиной ребер и поперечин, ячейки в шахматном порядке заполнены звукопоглощающим материалом на глубину, не превышающую половины толщины каркаса, заподлицо только с одной поверхностью каркаса (лицевой или тыльной). Размеры ячейки каркаса удовлетворяют условиям:

где Н - толщина каркаса,

L - поперечный размер ячеек каркаса,

h - глубина заполнения ячейки звукопоглощающим материалом,

δ - толщина ребер и поперечин каркаса.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1-3.

На фиг.1 представлена фронтальная поверхность звукопоглощающей ячеистой конструкции, где: 1 - ячейка, заполненная звукопоглощающим материалом заподлицо с тыльной стороной каркаса, 2 - ячейка, заполненная звукопоглощающим материалом заподлицо с лицевой стороной, 3 - ребра и поперечины каркаса одинаковой толщины δ (обозначение на фиг.1 не приведено, т.к. поперечины и ребра изображены в виде линий), L - поперечный размер ячеек (сторона квадрата).

На фиг.2 представлен разрез каркаса звукопоглощающей ячеистой конструкции, где 1, 2, 3 - те же элементы, что и на фиг.1, 4 - слой звукопоглощающего материала, h - глубина заполнения ячейки звукопоглощающим материалом, Н - толщина каркаса (глубина ячейки).

На фиг.3 представлена зависимость коэффициента звукопоглощения ячеистой конструкции от частоты при различном заполнении ячеек звукопоглощающим материалом.

Вариант 1, кривая 5 - изменение коэффициента звукопоглощения при заполнении ячеек звукопоглощающим материалом только с тыльной стороны каркаса.

Вариант 2, кривая 6 - изменение коэффициента звукопоглощения при заполнении ячеек только с лицевой стороны каркаса.

Кривая 7 - изменение коэффициента звукопоглощения при заполнении ячеек в шахматном порядке (поочередно заподлицо с тыльной и лицевой сторонами звукопоглощающим материалом) на глубину h, не превышающую половины толщины каркаса (глубины ячейки H).

Звукопоглощающая конструкция толщиной H состоит из ячеек 1, 2, образующих каркас, и заполняющего эти ячейки звукопоглощающего материала 4 толщиной h<H/2. Каждая ячейка заполняется звукопоглощающим материалом 4 только с одной стороны заподлицо с поверхностью конструкции. Лицевая 2 и тыльная 1 сторона каркаса заполняются звукопоглощающим материалом в шахматном порядке таким образом, что в смежных ячейках 1, 2 звукопоглощающий материал 4 находится с разных сторон конструкции (лицевой и тыльной). Благодаря этому имеет место разность фаз коэффициента отражения от смежных ячеек конструкции и при условии, что данная разность фаз заключена в интервале от π/2 до 3π/2, эффект звукопоглощения дополняется пассивной взаимной компенсацией амплитуды отраженной звуковой волны, что эквивалентно увеличению звукопоглощения.

Поперечный размер ячеек L должен быть порядка толщины конструкции Н.

Толщина каркаса (глубина ячейки) Н для звукового диапазона частот составляет 10-15 см.

Толщина стенок каркаса 3 составляет от 1 до 5% поперечника ячейки L.

Изменение толщины стенок каркаса и изменение (глубины ячейки) толщины каркаса Н сверх пределов, указанных выше, приводит к уменьшению коэффициента звукопоглощения ячеистой конструкции.

Формула изобретения

1. Звукопоглощающая ячеистая конструкция, содержащая многоячеистый каркас с ребрами и поперечинами, отличающаяся тем, что каждая ячейка каркаса изготовлена в виде прямоугольного параллелепипеда, фронтальная проекция которого выполнена в виде квадрата с одинаковой толщиной ребер и поперечин, ячейки в шахматном порядке заполнены звукопоглощающим материалом на глубину, не превышающую половины толщины каркаса, заподлицо только с одной поверхностью каркаса поочередно с лицевой и тыльной.

2. Звукопоглощающая ячеистая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что размеры ячейки каркаса удовлетворяют условиям:

где Н - толщина каркаса, т.е. глубина ячейки;

L - поперечный размер ячеек каркаса;

h - глубина заполнения ячейки звукопоглощающим материалом;

δ - толщина ребер и поперечин каркаса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3