Звукопоглощающая конструкция

Изобретение относится к звукопоглощающим конструкциям с ячеистым заполнителем и может быть использовано в самолетостроении, автомобилестроении, судостроении и других отраслях промышленности. Звукопоглощающая конструкция содержит размещенный между поверхностными листами заполнитель, состоящий из пустотелых ячеек различного объема. В одном из поверхностных листов выполнены сквозные сообщенные с воздушными полостями пустотелых ячеек отверстия. Диаметр отверстия пропорционален площади поперечного сечения соответствующей ячейки и ее резонансной частоте. Заполнитель состоит из набора взаимно пересекающихся пластин с отбортовкой и надрезами, выполненными от наружного края пластин к отбортовке на различных расстояниях друг от друга для образования ячеек различного объема при сборке элементов заполнителя. В надрезанных частях, являющихся стенками ячеек, выполнено отверстие диаметром не большим, чем диаметры отверстий в поверхностном листе соответствующих смежных ячеек. Заполнитель прикреплен к поверхностным листам по отбортовкам пластин. Достигается расширение диапазона поглощаемых частот и снижение веса конструкции. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к звукопоглощающим конструкциям (ЗПК), и может быть использовано в самолетостроении, автомобилестроении, судостроении и других отраслях промышленности.

Известен заполнитель для трехслойных панелей, содержащий набор взаимно перпендикулярных профилей уголкового сечения, вдоль ребер которых выполнены трапециевидные пазы с выступами. Пазы совмещены большими основаниями на ребрах профиля. Фиксирование профилей относительно друг друга обеспечивается за счет совмещения открытых прямоугольных пазов, выполненных на внешней стороне каждой полки соосно трапециевидным пазам с выступами, направленными вдоль ребер, при этом образуются сквозные камеры равного объема. (А.с. СССР №1010783, Мкл. В64С 3/26).

Недостатками известной конструкции являются недостаточная эффективность звукопоглощения в широком интервале рабочих частот акустического поля, это обусловлено образованием при сборке элементов заполнителя сквозных камер коридорного типа равного объема, сложность технологии изготовления, заключающейся в вырубке пазов сложной конфигурации и сборке взаимно перпендикулярных профилей по открытым прямоугольным пазам. Кроме того, за счет конструктивных особенностей пластинчатых профилей в процессе сборки заполнителя образуется жесткое замковое соединение с взаимно перекрывающимися поверхностями, что приводит к увеличению массы конструкции. В процессе сборки заполнителя профили между собой крепятся по точкам и линиям пересечения контура паза, а крепление заполнителя к обшивкам предусмотрено по ребрам и направляющим пластин, все это в совокупности не обеспечивает достаточной жесткости и соответственно надежности конструкции в целом.

Известно наиболее близкое к заявляемому изобретению по совокупности признаков и достигаемому результату техническое решение - звукопоглощающая сотовая панель, содержащая размещенный между поверхностными листами сотовый заполнитель, состоящий из сблокированных пустотелых ячеек. Пустотелые ячейки сотового заполнителя расположены по исходящим из центра панели и пересекающимся между собой под углом 90° логарифмическим спиралям и выполнены в поперечном сечении уменьшающимися от периферийной зоны к центру панели. В одном из поверхностных листов выполнены сквозные сообщенные с воздушными полостями пустотелых ячеек отверстия, диаметр каждого из которых пропорционален площади поперечного сечения соответствующей ячейки и ее резонансной частоте (Патент РФ №2206458, Мкл. 7 В32В 3/12).

Известное техническое решение способно обеспечить гашение широкого спектра звуковых колебаний. Однако гашение спектра звуковых колебаний обеспечивается только в каждой отдельно взятой пустотелой ячейке, что ограничивает эффективность шумогашения. Кроме того, выполнение ячеек по логарифмическим спиралям, пересекающимся между собой под углом 90° и в то же время уменьшающимся в поперечном сечении, является сложным и дорогостоящим процессом в изготовлении панели, технологический процесс изготовления предполагает сложную технологическую оснастку с несколькими переходами. В зоне контакта стенок ячеек образуется двойной слой формующего материала, что увеличивает конструкционную жесткость и вес панели. Заполнитель к поверхностным листам закреплен по граням пустотелых ячеек, что не обеспечивает достаточной жесткости и надежности конструкции в целом.

Задачей изобретения является повышение эффективности звукопоглощения, снижение веса ЗПК и снижение трудозатрат на ее изготовление.

Достигаемый технический результат - расширение диапазона поглощаемых частот, снижение веса конструкции и повышение технологичности изготовления за счет упрощения конструкции, повышение надежности конструкции.

Технический результат достигается за счет того, что в звукопоглощающей конструкции, содержащей размещенный между поверхностными листами заполнитель, состоящий из пустотелых ячеек различного объема, а в одном из поверхностных листов выполнены сквозные сообщенные с воздушными полостями пустотелых ячеек отверстия, диаметр каждого из которых пропорционален площади поперечного сечения соответствующей ячейки и ее резонансной частоте, заполнитель состоит из набора взаимно пересекающихся пластин с отбортовкой и надрезами, выполненными от наружного края пластин к отбортовке на различных расстояниях друг от друга для образования ячеек различного объема при сборке элементов заполнителя, а в надрезанных частях, являющихся стенками ячеек, выполнено, по крайней мере, одно отверстие диаметром не большим, чем диаметры отверстий в поверхностном листе соответствующих смежных ячеек, а заполнитель прикреплен к поверхностным листам по отбортовкам пластин.

Повышение эффективности звукопоглощения достигается за счет усиления декремента затухания звуковых волн. Выполнение в стенках ячеек, по крайней мере, одного отверстия диаметром не большим, чем диаметры отверстий в поверхностном листе соответствующих смежных ячеек, дополнительно усиливает декремент затухания за счет проникновения остаточных звуковых колебаний в смежные ячейки. Выполнение отверстий в стенках ячеек диаметром большим, чем диаметры отверстий в поверхностном листе, приведет к образованию заполнителя коридорного типа и, как следствие, к снижению уровня шумогашения звуковых волн.

Повышение технологичности изготовления и снижение веса обусловлено упрощенной конструкцией выполнения пластинчатых профилей с надрезами и отверстиями, не требующей для их изготовления специальной технологической оснастки и дополнительных операций по сравнению с аналогами. Сборка профилей осуществляется по надрезам с образованием надежного замкового соединения, а фиксация по отношению друг к другу производится в процессе отверждения после пропитки связующим, кроме того, заполнитель к поверхностным листам прикреплен по отбортовкам пластин, что увеличивает площадь контакта и соответственно жесткость и надежность конструкции.

Заявляемая совокупность и взаимосвязь существенных признаков находится в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом, является новой, так как имеет существенные отличительные от прототипа признаки и позволяет получить вышеуказанный технический результат по сравнению с прототипом и ближайшими по технической сущности аналогами.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критериям новизна и изобретательский уровень.

На чертеже изображена предлагаемая звукопоглощающая конструкция, общий вид.

Звукопоглощающая конструкция содержит поверхностные листы 1 и 2. В листе 2 выполнены сквозные отверстия 3. Между поверхностными листами 1 и 2 размещен заполнитель 4 с пустотелыми ячейками 5 различного объема. Сквозные отверстия 3 сообщены с воздушными полостями ячеек 5. Заполнитель 4 состоит из набора взаимно пересекающихся пластин 6 с отбортовкой 7. В пластинах 6 от наружного края к отбортовке 7 выполнены надрезы 8 на различных расстояниях друг от друга для образования ячеек различного объема при сборке элементов заполнителя. В надрезанных частях, являющихся стенками 9 ячеек 5, выполнено, по крайней мере, по одному отверстию 10. Диаметр отверстий 3 в поверхностном листе 2 пропорционален площади поперечного сечения соответствующей ячейки 5 и ее резонансной частоте, а диаметр отверстий 10 в стенках 9 ячеек 5 выполнен не большим, чем диаметры отверстий 3 поверхностного листа 2 соответствующих смежных ячеек 5. Заполнитель 4 закреплен к поверхностным листам 1 и 2 по отбортовкам 7 пластин 6.

Изготовление звукопоглощающей конструкции осуществляется следующим образом.

Методом прессования пластин получают профиль 6 с отбортовкой 7. Листовой профиль 6 изготавливают из полимерного композиционного материала на основе стекло- или углеткани. От наружного края профиля 6 в направлении к отбортовке 7 выполняют абразивными кругами надрезы 8 на разных расстояниях друг от друга. В каждой надрезанной части, формирующей впоследствии стенку 9 ячейки 5, пробивают, по крайней мере, одно отверстие 10 диаметром не большим, чем диаметры отверстий 3 в поверхностном листе 2 соответствующих смежных ячеек 5. После чего осуществляют укладку профилей 6 в пресс-форму взаимно перпендикулярно по отношению друг к другу, совмещая по надрезам 8.

Полученный, таким образом, заполнитель размещают между двумя поверхностными листами, осуществляя склеивание пленочным клеем по плоскости отбортовок. Один из поверхностных листов, направленный на источник звука, перфорирован. Перфорация выполнена отверстиями разного диаметра прямо пропорционально объему соответствующей ячейки. Подбор соотношений диаметров входных отверстий, объемов ячеек и отверстий в боковых стенках ячеек осуществляют исходя из заданных значений частот звуковых волн.

Монолитность конструкции обеспечивают пропитыванием собранной решетки заполнителя связующим с последующим процессом отверждения собранной звукопоглощающей конструкции в пресс-форме.

Звукопоглощающая конструкция работает следующим образом.

Звуковые волны направленного действия через отверстия 3 в поверхностном листе 2 попадают в воздушные полости ячеек 5. Воздушные полости различного объема ячеек 5 резонируют на определенной частоте и поглощают акустические колебания этой частоты. Дополнительно усиливается декремент затухания звуковых частот за счет проникновения остаточных колебаний в смежные ячейки 5 через отверстия 10 в боковых стенках 9 смежных ячеек 5.

Подбор соотношений диаметров входных отверстий 3, площади поперечного сечения соответствующих ячеек 5 и их резонансной частоты, отверстий 10 в боковых стенках 9 ячеек 5 диаметра не большего, чем входное отверстие 3 ячеек 5, позволяет настраиваться на заданные частоты звуковых волн и изготавливать ЗПК, работающие в разных интервалах звуковых частот.

Заявленная звукопоглощающая конструкция технологична, проста в изготовлении, имеет меньший вес в сравнении с прототипом за счет исключения двойных слоев заполнителя путем выполнения элементов заполнителя в виде пластинчатого профиля с отверстиями и простого конструктивного соединения по надрезам.

Таким образом, заявляемое техническое решение по сравнению с прототипом и ближайшими аналогами позволяет решить поставленную задачу и получить новый технический результат - расширить диапазон частотной характеристики затухания, снизить вес конструкции и может быть использовано в промышленности с помощью известных средств и методов.

Звукопоглощающая конструкция, содержащая размещенный между поверхностными листами заполнитель, состоящий из пустотелых ячеек различного объема, а в одном из поверхностных листов выполнены сквозные сообщенные с воздушными полостями пустотелых ячеек отверстия, диаметр каждого из которых пропорционален площади поперечного сечения соответствующей ячейки и ее резонансной частоте, отличающаяся тем, что заполнитель состоит из набора взаимно пересекающихся пластин с отбортовкой и надрезами, выполненными от наружного края пластин к отбортовке на различных расстояниях друг от друга для образования ячеек различного объема при сборке элементов заполнителя, а в надрезанных частях, являющихся стенками ячеек, выполнено, по крайней мере, одно отверстие диаметром не большим, чем диаметры отверстий в поверхностном листе соответствующих смежных ячеек, а заполнитель прикреплен к поверхностным листам по отбортовкам пластин.