Симметричный звукопоглощающий элемент
Изобретение относится к промышленной акустике и может быть использовано для снижения шума привода машин, облицовки производственных помещений и в других звукопоглощающих конструкциях. Технический результат заключается в повышении эффективности шумоглушения и надежности конструкции в целом. Симметричный звукопоглощающий элемент выполнен в виде двух идентичных конструкций звукопоглощающих элементов, расположенных симметрично относительно вибродемпфирующего слоя, размещенного между гладкими поверхностями. Каждая из идентичных конструкций звукопоглощающих элементов содержит слой сложной формы, представляющий собой чередование сплошных участков и пустотелых участков. Пустотелые участки образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа, форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру. Вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей, а ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой и перфорированной стенках. Полости пустотелых участков, образованные призматическими поверхностями, заполнены звукопоглотителем, а между гладкой поверхностью и сплошными участками слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной поверхностью и сплошными участками расположены резонансные пластины с резонансными вставками, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца». 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к промышленной акустике и может быть использовано для снижения шума привода машин, облицовки производственных помещений и в других звукопоглощающих конструкциях.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является звукопоглощающий элемент, применяемый в качестве облицовки производственных помещений, известный из патента РФ №2463412 (прототип).
Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет наличия пустот между слоями, где отсутствует поглощение звука между слоями звукопоглотителя.
Технический результат - повышение эффективности шумоглушения и надежности конструкции в целом.
Это достигается тем, что в симметричном звукопоглощающем элементе, выполненном в виде двух идентичных конструкций звукопоглощающих элементов, расположенных симметрично относительно вибродемпфирующего слоя, размещенного между гладкими поверхностями, каждая из идентичных конструкций звукопоглощающих элементов содержит слой сложной формы, представляющий собой чередование сплошных участков и пустотелых участков, причем пустотелые участки образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру, при этом вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей, а ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой и перфорированной стенках, причем полости пустотелых участков, образованные призматическими поверхностями, заполнены звукопоглотителем, а между гладкой поверхностью и сплошными участками слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной поверхностью и сплошными участками расположены резонансные пластины с резонансными вставками, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца».
На чертеже изображена схема симметричного звукопоглощающего элемента.
Симметричный звукопоглощающий элемент выполнен в виде двух идентичных конструкций звукопоглощающих элементов, расположенных симметрично относительно вибродемпфирующего слоя 11, размещенного между гладкими 1 поверхностями.
Каждая из идентичных конструкций звукопоглощающих элементов содержит гладкую 1 и перфорированную 2 поверхности, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, представляющий собой чередование сплошных участков 3 и пустотелых участков 5, причем пустотелые участки 5 образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа, форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру 6, или волнистую, или поверхность со сферическими поверхностями (на чертеже не показано). Полости 4, образованные гладкой 1 и перфорированной 2 поверхностями, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, заполнены звукопоглотителем. При этом вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей, а ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой 1 и перфорированной 2 стенках. Полости 7 пустотелых участков 5, образованные призматическими поверхностями, заполнены строительно-монтажной пеной. Между гладкой 1 поверхностью и сплошными участками 3 слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной 2 поверхностью и сплошными участками 3 расположены резонансные пластины 8 и 9 с резонансными вставками 10, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца».
В качестве звукопоглощающего материала применен материал на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м3 со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например пеноалюминий.
В качестве звукопоглощающего материала применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая ваты типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена.
Материал перфорированной поверхности выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкция, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа Э3-100 или полимером типа «Повиден».
Симметричный звукопоглощающий элемент работает следующим образом.
Звуковая энергия, пройдя через слой перфорированной поверхности 2 и комбинированный звукопоглощающий слой сложной формы, уменьшается, так как осуществляется переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии), т.е. в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца", имеют место потери энергии за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети микропор звукопоглотителя. Между гладкой 1 поверхностью и сплошными участками 3 слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной 2 поверхностью и сплошными участками 3, расположены резонансные пластины 8 и 9 с резонансными вставками 10, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца».
Резонансные отверстия 10 (вставки), расположенные в резонансных пластинах 8 и 9, выполняют функции горловин резонаторов "Гельмгольца", частотная полоса гашения звуковой энергии которых определяется диаметром и количеством резонансных отверстий 10.
1. Симметричный звукопоглощающий элемент, выполненный в виде двух идентичных конструкций звукопоглощающих элементов, расположенных симметрично относительно вибродемпфирующего слоя, размещенного между гладкими поверхностями, отличающийся тем, что каждая из идентичных конструкций звукопоглощающих элементов содержит слой сложной формы, представляющий собой чередование сплошных участков и пустотелых участков, причем пустотелые участки образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа, форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру, при этом вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей, а ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой и перфорированной стенках, причем полости пустотелых участков, образованные призматическими поверхностями, заполнены звукопоглотителем, а между гладкой поверхностью и сплошными участками слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной поверхностью и сплошными участками расположены резонансные пластины с резонансными вставками, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца».
2. Симметричный звукопоглощающий элемент по п. 1, отличающийся тем, что в качестве звукопоглощающего материала применен материал на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м3 со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например пеноалюминий, а материал перфорированной поверхности выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкции, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».
3. Симметричный звукопоглощающий элемент по п. 1, отличающийся тем, что в качестве звукопоглощающего материала, заполняющего полости пустотелых участков, образованных призматическими поверхностями, применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененный полимер, например полиэтилен или полипропилен.
