Результат интеллектуальной деятельности: ШУМОПОГЛОЩАЮЩАЯ ПАНЕЛЬ КОЧЕТОВА

Изобретение относится к промышленной акустике, в частности к широкополосному шумоглушению, и может быть использовано во всех отраслях промышленности, в частности: в строительстве (архитектурные панели и экраны; облицовка зданий и помещений; шумопоглощающие панели для лифтовых шахт; шумопоглощающие щиты и экраны вдоль автомобильных дорог), в транспортном машиностроении (шумопоглощающие вставки в двери и кузов; облицовка капотов автомобилей; шумопоглощающие щиты для тоннелей метро), в авиационной и космической промышленности (шумоизоляция кожухов двигателей; шумоизоляция салонов летательных аппаратов) и других отраслях промышленности.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является шумопоглощающая панель по а.с. СССР №348755, кл. F01N 1/04, 1970 г. (прототип), содержащая каркас и расположенный в его внутренней полости звукопоглощающий элемент.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет частичного отражения звуковых волн от звукопоглотителя, а также сравнительно узкий (исключительно высокие частоты) диапазон шумоглушения.

Технический результат - повышение эффективности шумопоглощения за счет расширения частотного диапазона, упрощение и универсальность монтажа и улучшение эксплуатационных свойств за счет применения перспективных звукопоглощающих и защитно-декоративных материалов.

Это достигается тем, что в шумопоглощающей панели, содержащей каркас и расположенную в его внутренней полости шумопоглощающую вставку, каркас выполнен в виде параллелепипеда, образованного передней и задней стенками, каждая из которых имеет П-образную форму, с боковыми ребрами, причем на передней стенке имеется щелевая перфорация, выполненная в виде прямоугольников и расположенная рядами с шириной рядов b₁ и b₂, и расстоянием между ними h₁ и h₂, причем смежные ряды расположены со смещением, а количество щелей в одном ряду четное, а в другом - нечетное, коэффициент перфорации принимается равным или более 0,25, а между передней и задней стенками каркаса размещена шумопоглощающая вставка, а стенки панели фиксируются между собой сверху и снизу вибродемпфирующими крышками, которые могут быть выполнены с ячейками и иметь П-образную форму, при этом передняя и задняя стенки каркаса могут быть выполнены из нержавеющей стали или оцинкованного листа толщиной 0,7 мм с полимерным защитно-декоративным покрытием типа «Пурал» толщиной 50 мкм или «Полиэстер» толщиной 25 мкм, или из алюминиевого листа толщиной 1,0 мм и с покрытием толщиной 25 мкм, причем отношение высоты h каркаса к его ширине b находится в оптимальном отношении величин: h/b=1,0÷2,0; а отношение толщины s' каркаса в сборе к его ширине b находится в оптимальном отношении величин: s'/b=0,1÷0,15; а отношение толщины s звукопоглощающего материала к толщине s' каркаса в сборе находится в оптимальном отношении величин: s/s'=0,4÷1,0, при этом шумопоглощающая вставка выполнена в виде жестких и перфорированных пластин, между которыми симметрично расположены слои звукоотражающего материала, а в центре, между слоями звукоотражающего материала находятся слои звукопоглощающего материала разной плотности, расположенные в два слоя, причем слои звукоотражающего материала выполнены сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, и которые расположены соответственно у жесткой и перфорированной пластин, причем перфорированная пластина может быть выполнена из пластмассовой, например капроновой, или металлической сетки с мелкой ячейкой.

На фиг.1 изображен общий вид шумопоглощающей панели в разобранном виде, на фиг.2 изображена схема шумопоглощающей вставки.

Шумопоглощающая панель (фиг.1) содержит каркас, который выполнен в виде параллелепипеда, образованного передней 1 и задней 2 стенками, каждая из которых имеет П-образную форму, с боковыми ребрами 6, причем на передней стенке имеется щелевая перфорация 7 и 8, выполненная в виде прямоугольников и расположенная рядами с шириной рядов b₁ и b₂, и расстоянием между ними h₁ и h₂, причем смежные ряды расположены со смещением, а количество щелей в одном ряду четное, а в другом - нечетное. Коэффициент перфорации принимается равным или более 0,25. Между передней 1 и задней 2 стенками панели размещена шумопоглощающая вставка 3, вписанная в каркас 1 панели и расположенная в его внутренней полости. Стенки панели 1 и 2 фиксируются между собой вибродемпфирующими крышками 4 и 5, которые могут быть выполнены с ячейками 9 и иметь П-образную форму. Вибродемпфирующие крышки 4 и 5 скрепляют каркас соответственно сверху и снизу, делая его единым целым, т.е. каркас с шумопоглощающей вставкой 3 внутри представляет собой шумопоглощающую панель, как сборочную единицу (на чертеже не показана).

Передняя 1 и задняя 2 стенки каркаса могут быть выполнены из нержавеющей стали или оцинкованного листа толщиной 0,7 мм с полимерным защитно-декоративным покрытием типа «Пурал» толщиной 50 мкм или «Полиэстер» толщиной 25 мкм, или из алюминиевого листа толщиной 1,0 мм и с покрытием толщиной 25 мкм. Причем отношение высоты h каркаса к его ширине b (в сборе, на чертеже не показано) находится в оптимальном отношении величин: h/b=1,0÷2,0; а отношение толщины s' каркаса в сборе к его ширине b находится в оптимальном отношении величин: s'/b=0,1÷0,15; а отношение толщины s звукопоглощающего материала к толщине s' каркаса в сборе находится в оптимальном отношении величин: s/s'=0,4÷1,0.

Шумопоглощающая вставка 3 (фиг.2) выполнена в виде жестких 10 и перфорированных 15 пластин, между которыми симметрично расположены слои 11 и 14 звукоотражающего материала, а в центре, между слоями 11 и 14 звукоотражающего материала находятся слои 12 13 звукопоглощающего материалов разной плотности, расположенные в два слоя, причем слои звукоотражающего материала выполнены сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, и которые расположены соответственно у жесткой 10 и перфорированной 15 пластин, причем перфорированная пластина может быть выполнена из пластмассовой, например капроновой, или металлической сетки с мелкой ячейкой.

В качестве материала звукоотражающих слоев 11,14 может быть 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 пеноалюминия.

В качестве материала звукоотражающих слоев 11, 14 могут быть применены звукоизоляционные плиты на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м³.

В качестве звукопоглощающего материала используются плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA», или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «повиден».

Шумопоглощающая панель работает следующим образом.

Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого, излучающего интенсивный шум, объекта, пройдя через перфорированные стенку 1 каркаса и пластину 15 шумопоглощающей вставки 3, попадает на слои 11 и 14 звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, которые падают затем на слои 12 и 13 мягкого звукопоглощающего материала разной плотности, расположенные в два слоя (например, выполненного из базальтового или стеклянного волокна). В волокнистых поглотителях рассеяние энергии колебания воздуха и превращение ее в тепло происходит на нескольких физических уровнях. Во-первых, вследствие вязкости воздуха, а его очень много в межволоконном пространстве, колебание частиц воздуха внутри поглотителя приводит к трению. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца", где потери энергии происходят за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора, о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети пор звукопоглотителя. Кроме того, происходит трение воздуха о волокна, поверхность которых также велика. В-третьих, волокна трутся друг о друга и, наконец, происходит рассеяние энергии из-за трения кристаллов самих волокон. Этим объясняется, что на средних и высоких частотах коэффициент звукопоглощения волокнистых материалов находится в пределах 0,4…1,0.

Предложенное авторами техническое решение является эффективным средством для борьбы с шумом в производственных цехах различных отраслей народного хозяйства, а также мобильных транспортных средств, и средством защиты окружающей среды от шумов.