Звукоподавляющая ячеистая панель

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к панелям кабин, кожухов и экранов машин, подавляющим вредное звуковое излучение при работе машин. Предложенная панель содержит промежуточную прослойку, жестко и герметично соединенную с одной стороны с основаниями усеченных вершин выступов ячеистого заполнителя, а с другой стороны - с наружной облицовкой панели. На основании усеченной вершины каждого полого пирамидального выступа ячеистого заполнителя выполнено дополнительное отверстие. Соосно двум отверстиям на основании каждой усеченной вершины ячеистого заполнителя выполнены два отверстия в промежуточной прослойке, соединенные с двумя каналами, изготовленными в стенке наружной облицовки, обращенной к промежуточной прослойке и через другие два отверстия в промежуточной прослойке, сообщающиеся с камерой, заключенной между ячеистым заполнителем и промежуточной прослойкой. Причем длина одного из двух упомянутых каналов отличается от длины другого канала на половину длины звуковой волны, подвергаемой звукоподавлению. Площади поперечных сечений всех отверстий и каналов одинаковы, а объем V(м³) каждой камеры, заключенной между ячеистым заполнителем и промежуточной прослойкой, определяется по соотношению, приведенному в формуле. Технический результат - повышение эффективности звукоглушения многослойных панелей кабин, кожухов, экранов машин и стен зданий. 4 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам, подавляющим вредное звуковое излучение при работе машин, и может быть использовано в качестве звукоподавляющих панелей кабин, кожухов и экранов машин, а также стен зданий для защиты человека от шума.

Известны конструкции панелей с сотовыми заполнителями, имеющими различную форму ячеек /Берсудский В.Е., Крысин В.Н., Лесных С.И. Технология изготовления сотовых авиационных конструкций. - М.: Машиностроение, 1975/. Эти конструкции используются в качестве конструкционного материала при изготовлении различных оболочек и поверхностей в самолетостроении, судостроении и строительстве ввиду высокой прочности и малой массы.

Однако эти панели имеют недостаточную эффективность звукоглушения.

Наиболее близким аналогом является ячеистый заполнитель для плоских и кривых многослойных панелей, имеющий пирамидальные полые выступы с усеченными вершинами, причем на основании каждой усеченной вершины выполнено отверстие /Патент Российской Федерации № 2069625, В 32 В 3/12, Е 04 С 2/24, 2/36/. Этот заполнитель обеспечивает высокую прочность панели, однако эффективность звукоглушения панели недостаточна.

Задача изобретения - повышение эффективности звукоглушения многослойных панелей кабин, кожухов, экранов машин и стен зданий.

Технический результат достигается тем, что панель содержит промежуточную прослойку, жестко и герметично соединенную с одной стороны с основаниями усеченных вершин выступов ячеистого заполнителя, а с другой стороны - с наружной облицовкой панели, на основании усеченной вершины каждого полого пирамидального выступа ячеистого заполнителя выполнено дополнительное отверстие, соосно двум отверстиям на основании каждой усеченной вершины ячеистого заполнителя выполнены два отверстия в промежуточной прослойке, соединенные с двумя каналами, изготовленными в стенке наружной облицовки, обращенной к промежуточной прослойке, и через другие два отверстия в промежуточной прослойке сообщающиеся с камерой, заключенной между ячеистым заполнителем и промежуточной прослойкой, причем длина одного из двух упомянутых каналов отличается от длины другого канала на половину длины звуковой волны, подвергаемой звукоподавлению, площади поперечных сечений всех отверстий и каналов одинаковы, а объем V(м³) каждой камеры, заключенной между ячеистым заполнителем и промежуточной прослойкой, определяется по формуле

где с - скорость звука (м/с) в воздухе;

f - частота звуковой волны (Гц), подвергаемой звукоподавлению.

На фиг.1 показан общий вид на звукоподавляющую панель со стороны ячеистого заполнителя и разрезы: А-А - горизонтальной плоскостью по отверстиям в ячеистом заполнителе и Б-Б - вертикальной плоскостью. На фиг.2 показан разрез В-В звукоподавляющей панели по плоскости стыка промежуточной прослойки с наружной облицовкой. На фиг.3 показан разрез Д-Д звукоподавляющей панели горизонтальной плоскостью по камерам, заключенным между ячеистым заполнителем и промежуточной прослойкой. На фиг.4 показана зависимость звукового давления от времени на входе в камеру, заключенную между ячеистым заполнителем и промежуточной прослойкой, для звуковой волны, поступающей в эту камеру по двум каналам различной длины.

Звукоподавляющая панель (фиг.1) содержит ячеистый заполнитель 1, имеющий пирамидальные полые выступы “В” с усеченными вершинами. На основании “О” усеченной вершины каждого пирамидального выступа “В” ячеистого заполнителя 1 выполнено отверстие 2. Звукоподавляющая панель содержит также промежуточную прослойку 3, которая жестко и герметично (например, с помощью клея) соединена с одной стороны с ячеистым заполнителем 1, а с другой стороны - с наружной облицовкой 4 (фиг.1, разрезы А-А и Б-Б, фиг.3). На основании усеченной вершины “О” каждого пирамидального полого выступа “В” ячеистого заполнителя 1 выполнено дополнительное отверстие 5 (фиг.1, разрез А-А). Соосно двум отверстиям 2 и 5 на основании “О” усеченной вершины каждого пирамидального выступа “В” ячеистого заполнителя 1 (фиг.1, разрез А-А) выполнены два отверстия 6 и 7 в промежуточной прослойке 3, соединенные с двумя каналами 8 и 9, изготовленными в стенке наружной облицовки 4, обращенной к промежуточной прослойке 3. Эти каналы 8 и 9 через другие два отверстия 10 (фиг.3) и 11 (фиг.1, разрез Б-Б) в промежуточной прослойке 3 соединены с камерой 12, заключенной между ячеистым заполнителем 1 и промежуточной прослойкой 3. Длина одного из двух каналов 8 и 9 (фиг.2), выполненных в стенке наружной облицовки 4, отличается от длины другого канала на половину длины звуковой волны, подвергаемой звукоподавлению

где L₁ - длина канала 8, м;

L₂ - длина канала 9, м;

λ - длина звуковой волны (м), подвергаемой звукоподавлению с помощью предлагаемой звукоподавляющей ячеистой панели.

Площади поперечных сечений всех отверстий 2, 5, 6, 7, 10, 11 и каналов 8 и 9 (фиг.1, 2 и 3) одинаковы.

Каждая камера 12, заключенная между ячеистым заполнителем 1 и промежуточной прослойкой 3 (фиг.3), является расширительной камерой реактивного глушителя. Объем V(м³) камеры 12 приравниваем объему цилиндрической сосной расширительной камеры без внутренних труб, которая работает как одномодовый волновод длиной L (м) и диаметром D (м) при соотношении L/D более 0,5. Полосы пропускания камеры соответствуют частотам:

где n - число кратности; n=1, 2, 3, ...;

с - скорость звука в воздухе, м/с (Борьба с шумом на производстве: Справочник / Е.Я. Юдин, Л.А. Борисов, И.В. Горенштейн и др.; Под общ. ред. Е.Я. Юдина - М.: Машиностроение, 1985, с.298).

Принято L/D=0,6, поэтому D=L/0,6. При n=1 частота f(Гц) звука, на которой требуется его подавление: f=c/(2L). Отсюда L=c/2f. Объем камеры: V=πD²L/4. Подставляя в эту формулу полученные выражения для D и L камеры, получаем

Таким образом, необходимый объем V(м³) каждой камеры 12 (фиг.3), заключенной между ячеистым заполнителем 1 и промежуточной прослойкой 3, определяется по формуле

.

При температуре 20°С и атмосферном давлении 10⁵ Па (нормальные атмосферные условия) скорость звука в воздухе с=344 м/с. Для подавления звуковой волны, например, с частотой f=2000 Гц объем каждой камеры 12 (фиг.3) должен быть: V=0,27(344/2000)³=0,0137м³. Из конструктивных соображений задаемся диаметром отверстий d=6 мм, а также параметрами B₁=24 мм и B₂=12 мм (фиг.1). Обозначим: В - ширина камеры 12, H - высота камеры 12 (фиг.3). Объем этой камеры через параметры звукоподавляющей панели может быть выражен формулой: V=НВ²/2-(В-В₁)(В-В₂)Н/4. Если принять В=Н, то приближенно можно пользоваться формулой . Для рассматриваемого примера

Звукоподавляющая панель устанавливается так, чтобы она отверстиями 2 и 5 (фиг.1) ячеистого заполнителя 1 была обращена внутрь кабин, кузовов, салонов транспортных средств или других помещений, в которых необходимо выполнить защиту людей от шума. Звуковая волна с определенной частотой и амплитудой колебаний из помещения (кабины, кузова, салона, комнаты) через отверстия 2, 6, канал 8 (фиг.1 и 2) и отверстие 10 попадает в камеру 12, заключенную между ячеистым заполнителем 1 и промежуточной прослойкой 3 (фиг.3). Эта же звуковая волна из помещения через отверстия 5, 7, канал 9 (фиг.1 и 2) и отверстие 11 тоже попадает в камеру 12 (фиг.3). Длина канала 8 отличается от длины канала 9 на половину длины звуковой волны, подвергаемой звукоподавлению. На фиг.4 показана зависимость звукового давления от времени на входе в камеру 12 (фиг.3) для звуковой волны, поступающей в эту камеру через канал 8 и отверстие 10 (кривая 1 на фиг.4) и этой же звуковой волны, поступающей в камеру 12 (фиг.3) через канал 9 и отверстие 11 (кривая 2 на фиг.4). Звуковая волна из каналов 8 и 9 попадает через отверстия 10 и 11 в герметически закрытую камеру 12 (фиг.3) в противофазе. Поэтому в каждой камере 12 (фиг.3) происходит подавление звуковой волны определенной длины и частоты. Устанавливая на внутренние стенки кабин, салонов, кожухов и экранов машин или внутренние стены зданий звукоподавляющие панели, рассчитанные для подавления звуковых волн различной частоты, можно обеспечивать подавление звуковых волн с широким спектром значений их частот, характерным для источников звука в конкретной машине или здании. При этом обеспечивается защита человека от шума.

Формула изобретения

Звукоподавляющая ячеистая панель, содержащая ячеистый заполнитель, имеющий пирамидальные полые выступы с усеченными вершинами и на основании каждой усеченной вершины - отверстие, отличающаяся тем, что панель содержит промежуточную прослойку, жестко и герметично соединенную с одной стороны с основаниями усеченных вершин выступов ячеистого заполнителя, а с другой стороны - с наружной облицовкой панели, на основании усеченной вершины каждого полого пирамидального выступа ячеистого заполнителя выполнено дополнительное отверстие, соосно двум отверстиям на основании каждой усеченной вершины ячеистого заполнителя выполнены два отверстия в промежуточной прослойке, соединенные с двумя каналами, изготовленными в стенке наружной облицовки, обращенной к промежуточной прослойке, и через другие два отверстия в промежуточной прослойке сообщающиеся с камерой, заключенной между ячеистым заполнителем и промежуточной прослойкой, причем длина одного из двух упомянутых каналов отличается от длины другого канала на половину длины звуковой волны, подвергаемой звукоподавлению, площади поперечных сечений всех отверстий и каналов одинаковы, а объем V(м³) каждой камеры, заключенной между ячеистым заполнителем и промежуточной прослойкой, определяется по формуле:

где с - скорость звука в воздухе, м/с;

f - частота звуковой волны подвергаемой звукоподавлению, Гц.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4