Звукоизоляционная панель
Владельцы патента RU 2464391:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для снижения уровня шума в жилых, общественных и производственных помещениях, преимущественно для повышения звукоизоляции ограждающих конструкций. В звукоизоляционной панели две эластичные мембраны соединены между собой в центре. Края двух мембран соединены с относительно жестким по сравнению с эластичными мембранами соединительным мостиком так, чтобы края мембран находились на определенном расстоянии друг от друга, вызывающем квазинулевую восстанавливающую силу при деформации ячейки в направлении, перпендикулярном поверхности мембран. Смежные ячейки, находящиеся в одном слое, крепятся друг к другу путем объединения соединительных мостиков. Параллельные слои звукоизолирующей панели крепятся друг к другу путем присоединения соединительных мостиков ячеек одного слоя к центрам соединения двух эластичных мембран другого слоя. Изобретение позволяет уменьшить толщину звукоизоляционной панели, сохранив ее высокие звукоизолирующие свойства. 3 ил.
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для снижения уровня шума в жилых, общественных и производственных помещениях, преимущественно для повышения звукоизоляции ограждающих конструкций.
Известна звукоизолирующая панель (патент №2287645), которая содержит однотипные по форме и размерам звукоизолирующие секции, каждая из которых выполнена из сужающихся по высоте по крайней мере трех слоев.
Звукоизолирующие свойства данной звукоизолирующей панели зависят от массы панели, т.к. здесь используется эффект естественного затухания звуковых волн по мере их прохождения через материал звукоизолирующей панели. Недостатком данной звукоизолирующей панели являются ее значительные толщина и масса.
Наиболее близкой к заявляемой звукоизоляционной панель является звукопоглощающая панель (патент №2307216), которая включает верхнюю и нижнюю обшивки и размещенный между ними зигзагообразный заполнитель.
Недостатком данной звукопоглощающей панели является значительная толщина панели, зависимость звукоизолирующих свойств от размеров панели.
Технической задачей изобретения является получение звукоизоляционной панели с малой толщиной и высокими звукоизолирующими свойствами благодаря обеспечению квазинулевой передаваемой динамической силы между слоями звукоизоляционной панели.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что звукоизоляционная панель включает в себя несколько слоев ячеек, причем каждая ячейка образована парой эластичных мембран, соединенных между собой соединительным мостиком у торцов и скрепленных между собой в центре, при этом мембраны установлены таким образом, чтобы деформация пары мембран вызывала квазинулевую восстанавливающую силу, а слои соединяются между собой так, чтобы каждый соединительный мостик одного слоя крепился к центру крепления пары мембран ячейки другого слоя.
На фигуре 1 представлена конструкция звукоизоляционной панели.
На фигуре 2 представлена силовая характеристика мембраны 1, изображенной на фигуре 1.
На фигуре 3 представлены силовые характеристики I и II мембран 1, образующих ячейку 4, и силовая характеристика III ячейки 4, изображенной на фигуре 1.
Конструкция звукоизоляционной панели представлена на фигуре 1. Две эластичные мембраны 1 соединяются между собой в центре 2. Края двух мембран 1 соединяются с относительно жестким по сравнению с эластичными мембранами 1 соединительным мостиком 3 так, чтобы края мембран 1 находились на определенном расстоянии друг от друга, вызывающем квазинулевую восстанавливающую силу при деформации ячейки 4 в направлении, перпендикулярном поверхности мембран 1. Смежные ячейки 4, находящиеся в одном слое, крепятся друг к другу путем объединения соединительных мостиков 3. Параллельные слои звукоизолирующей панели крепятся друг к другу путем присоединения соединительных мостиков 3 ячеек одного слоя к центрам 2 соединения двух эластичных мембран 1.
Каждая мембрана закреплена по краям и в отдельности является бистабильной мембраной, т.е. которая может занимать ровно два устойчивых положения и при воздействии силы перпендикулярно к поверхности мембраны может перещелкиванием переходить из одного устойчивого положения в другое. Таким образом, мембрана имеет силовую характеристику, качественно изображенную на фигуре 2, и имеет как восходящие участки (положительную жесткость), так и нисходящие участки (отрицательную жесткость).
В ячейке соединяются центры двух мембран между собой. Края двух мембран при помощи соединительного мостика фиксируются на определенном расстоянии друг от друга так, чтобы силовые характеристики двух мембран (графики I и II, фигура 3) в сумме дали силовую характеристику с участком квазинулевой силы (график III, фигура 3).
Звукоизоляционная панель работает следующим образом.
При воздействии звуковых волн на звукоизоляционную панель первый (внешний) слой начинает колебаться. За счет обеспечения квазинулевой восстанавливающей силы деформация колеблющихся мембран 1 почти не передает динамическую силу на соединительные мостики 3. Соединительные мостики 3 крепятся к центру 2 крепления мембран следующего слоя и вызывают колебания этих мембран. Далее принцип передачи колебаний одного слоя к другому повторяется. Таким образом, передаваемые звуковые колебания будут спадать от слоя к слою. Передача воздействий будет происходить только за счет малой передаваемой динамической силы благодаря силовой характеристике с участком квазинулевой силы, наличия естественно гистерезиса в силовой характеристике упругих элементов, составляющих звукоизоляционную панель, передачи колебаний по воздушной прослойке между мембранами и ячейками, а также по телу мембран. За счет наличия нескольких слоев в звукоизоляционной панели будет достигаться почти полное снижение уровня звуковых колебаний, проходящих через звукоизоляционную панель.
Звукоизолирующие свойства звукоизоляционной панели не зависят на прямую от массы и толщины и определяются количеством слоев и качеством обеспечения квазинулевой восстанавливающей силы при деформации ячеек. Следовательно, создавая каждый слой тонким, можно получить компактную и легкую звукоизоляционную панель. Требуемая степень звукоизоляции определяется необходимым количеством слоев в звукоизоляционной панели.
Материалом для звукоизоляционной панели могут служить любые упругие материалы, обеспечивающие ее функциональные свойства. В частности, это могут быть полимерные эластичные материалы, например полиуретан, резина и т.д.
При чрезмерном сжатии или деформации звукоизоляционной панели могут деформироваться ячейки и исказиться силовая характеристика ячеек с участком квазинулевой восстанавливающей силы, и звукоизоляционная панель может потерять свои функциональные свойства. Следовательно, звукоизоляционную панель не следует использовать как несущую, стягивать, сжимать или вызывать иную чрезмерную деформацию.
Наиболее высокие функциональные свойства будут наблюдаться при установке звукоизоляционной панели перпендикулярно направлению распространения звуковых волн.
Звукоизоляционная панель, состоящая из нескольких слоев ячеек, отличающаяся тем, что каждая ячейка образована парой эластичных мембран, соединенных между собой соединительным мостиком у торцов и скрепленных между собой в центре, причем мембраны установлены таким образом, чтобы деформация пары мембран вызывала квазинулевую восстанавливающую силу, а слои соединяются между собой так, чтобы каждый соединительный мостик одного слоя крепился к центру крепления пары мембран ячейки другого слоя.
