ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ КОЧЕТОВА

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 звукопоглощающем элементе, выполненном в виде гладкой отражающей поверхности, расположенной посередине элемента и разделяющей его на две симметричных части: верхнюю и нижнюю, каждая из которых состоит из перфорированных поверхностей, между которыми размещена звукопоглощающая конструкция, состоящая из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первые слои, более жесткие, выполнены сплошными и профилированными и закреплены на гладкой поверхности, вторые слои, более мягкие чем первые, выполнены прерывистыми и расположены в фокусе звукоотражающих поверхностей первых слоев, прерывистые звукопоглощающие слои, расположенные в фокусе сплошных профилированных слоев, выполнены в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения, и крепятся с помощью стержней, параллельных гладкой и перфорированными поверхностями, которые жестко связанны с гладкой поверхностью посредством вертикальных, перпендикулярных к ним, крепежных элементов, например в виде пластин, один конец которых жестко закреплен на гладкой поверхности, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержни и стягивающего их винтами.

На чертеже изображена схема звукопоглощающего элемента.

Звукопоглощающий элемент выполнен в виде гладкой отражающей поверхности 1, расположенной посередине элемента и разделяющей его на две симметричных части: верхнюю и нижнюю, каждая из которых состоит из соответственно перфорированных 2 и 9 поверхностей, между которыми размещена звукопоглощающая конструкция, состоящая из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первые слои 3 и 10, более жесткие, выполнены сплошными и профилированными и закреплены на гладкой поверхности 1, вторые слои 4 и 14, более мягкие, чем первые, выполнены прерывистыми и расположены в фокусе звукоотражающих поверхностей первых слоев соответственно 3 и 10.

Прерывистые звукопоглощающие слои 4 и 14, расположенные в фокусе сплошных профилированных слоев 3 и 10, выполнены в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения, и крепятся с помощью стержней соответственно 6 и 13, параллельных гладкой 1 и перфорированным 2 поверхностям 2 и 9, которые жестко связанны с гладкой поверхностью 1 посредством вертикальных, перпендикулярных к ним, крепежных элементов, например в виде пластин 7 и 11, один конец которых жестко закреплен на гладкой поверхности 1, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержни 6 и 13 и стягивающего его винтом (на чертеже не показано).

Сплошные профилированные слои 3 и 10 звукопоглощающего элемента выполнены из более жесткого звукопоглощающего материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения, причем профили 5 и 12 образованы сферическими поверхностями, соединенными между собой таким образом, что в целом каждый из профилей 5 и 12 образует цельный куполообразный профиль, фокусирующий отраженный звук на один и тот же мягкий прерывистый звукопоглощающий слой 4 и 14.

Третьи слои 8 и 15 звукопоглощающего элемента выполнены из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, который повышает звукоизолирующие свойства конструкции в целом, за счет заполнения пустот, образованных слоями 1 и 2 и 9, а также увеличивает надежность конструкции в целом при установке ее на оборудовании, работающем в условиях с повышенными ударными и вибрационными нагрузками. Третьи слои 8 и 15 расположены между первыми, более жесткими слоями 3 и 10 и перфорированными поверхностями 2 и 9 звукопоглощающего элемента.

В качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого, слоя 3 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 звукопоглощающего материала второго, более мягкого слоя 4 может быть применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекло-войлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена.

Материал перфорированной поверхности 2 может быть выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности 2, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкция, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».

Вибропоглощающий материал «Агат» - пластическая масса, состоящая из пластифицированного поливинилхлорида, нитрильного каучука и наполнителя (Химические товары, Справочник, том III, издательство «Химия», Москва, 1971 г., с. 414, под редакцией Машинской Н.И.).

Звукопоглощающий элемент работает следующим образом.

Звуковая энергия, пройдя через слой перфорированной поверхности 2 и третий слой 8 звукопоглощающего элемента, выполненного из вспененного звукопоглощающего материала, падает на прерывистый звукопоглощающий слой 4, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 3, где происходит первичное рассеивание звуковой энергии. Затем звуковая энергия попадает на сплошной профилированный слой 3 из звукопоглощающего материала, образованного сферическими поверхностями, образующими цельный куполообразный профиль, и фокусирующий отраженный звук на мягкий звукопоглотитель 4. Здесь 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. Коэффициент перфорации перфорированной поверхности 2 принимается равным или более 0,25.