Результат интеллектуальной деятельности: МНОГОСЛОЙНАЯ ЗВУКОИЗОЛИРУЮЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для снижения уровня шума в судовых помещениях, а также в жилых и производственных помещениях, за счет повышения уровня звукоизоляции звукоизолирующих панелей, препятствующих проникновению шума в помещения, вызываемого вибрацией ограждающих конструкций.

Известна многослойная звукоизолирующая конструкция, содержащая двухслойную пластину, имеющую N отверстий для крепления ее к поверхности, N - натуральное число, при этом двухслойная пластина состоит из первого слоя с коэффициентом потерь энергии акустических колебаний K1 и второго слоя с коэффициентом потерь энергии акустических колебаний K2>K1, обращенного к твердой поверхности, а стенки одного или более отверстий покрыты материалом с коэффициентом потерь энергии акустических колебаний K3>K1 (Патент РФ №2140498. МПК E04B 1/82, 1999 г.).

Недостатком данной конструкции является низкий уровень звукоизоляции за счет использования звукоизолирующего материала с более низким по сравнению со звукопоглощающим материалом коэффициентом потерь.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является многослойная звукоизолирующая конструкция, содержащая несколько чередующихся пластин из последовательно соединенных слоев звукопоглощающего и звукоизолирующего материала, закрепленных на колеблющейся твердой поверхности, и внешний декоративный слой, при этом каждый слой из первого или второго слоя имеет, по крайней мере, один подслой с коэффициентом потерь энергии акустических колебаний большим, чем у второго слоя, а крепление подслоев и слоев осуществляется посредством мягких вибродемпфирующих мастик или с помощью крепежных элементов, входящих в отверстия, заполненные вибродемпфирующей мастикой, и перфорацию передней стенки шумопоглощающего пакета (Патент РФ №2347041, МПК E04B 1/82 от 22.06.2007 г.).

Недостатком данной многослойной звукоизолирующей конструкции является недостаточная звукоизолирующая способность указанной конструкции, связанная с тем, что первый слой имеет большую плотность и коэффициент акустических потерь, чем следующий за ним второй слой. Кроме того, первый слой вплотную прилегает к колеблющейся ограждающей конструкции.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности звукоизоляции многослойной звукоизолирующей конструкция.

Технический результат достигается за счет того, что в многослойной звукоизолирующей конструкции, содержащей несколько чередующихся пластин из последовательно соединенных слоев звукопоглощающего и звукоизолирующего материала, закрепленных на колеблющейся твердой поверхности, и внешнюю декоративную панель, причем в звукопоглощающих и звукоизолирующих слоях выполнены отверстия, в которых размещены виброизоляторы, закрепленные между колеблющейся твердой поверхностью и внешней декоративной панелью с обеспечением зазора между колеблющейся твердой поверхностью и первым звукоизолирующим слоем, при этом звукоизолирующие слои выполнены из материала с плотностью и коэффициентом потерь энергии акустических колебаний, превышающими плотность и коэффициент потерь энергии акустических колебаний слоев из звукопоглощающего материала, внешняя декоративная панель выполнена из двух одинаковых по толщине слоев, в промежутке между которыми размещен вибропоглощающий материал, например песчаная засыпка, которая жестко приклеена к слоям декоративной панели, причем слои декоративной панели соединены между собой резьбовыми элементами.

На рисунке приведена схема предложенной многослойной звукоизолирующей конструкции.

Многослойная звукоизолирующая конструкция содержит чередующиеся звукопоглощающие слои 3, 5, 7 и звукоизолирующие слои 4 и 6, причем первый звукопоглощающий слой 3 закреплен на колеблющейся твердой поверхности 1 с обеспечением зазора 2, при этом звукопоглощающие слои 3, 5, 7 и звукоизолирующие слои 4 и 6 соединены между собой, а последний звукопоглощающий слой 7 соединен с декоративной панелью 8, причем в звукопоглощающих 3, 5, 7 и звукоизолирующих слоях 4 и 6 выполнены отверстия, в которых размещены виброизоляторы 9, закрепленные между колеблющейся твердой поверхностью 1 и внешним декоративным слоем 8 с обеспечением зазора 2 между колеблющейся твердой поверхностью 1 и звукоизолирующим слоем 3. Внешняя декоративная панель 8 выполнена из двух одинаковых по толщине слоев, в промежутке между которыми размещен вибропоглощающий материал 10, например песчаная засыпка 11, которая жестко приклеена к слоям декоративной панели 8, причем слои декоративной панели 8 соединены между собой резьбовыми элементами 12.

Устройство работает следующим образом.

Принцип действия звуко- и виброизолирующего устройства основан на отражении энергии звуковой (вибрационной) волны от скачка волнового импеданса, создаваемого данным устройством, а также на интенсивном поглощении этой энергии внутри самого устройства. Например, виброизолятор 9 с упругим элементом из резины либо полимера с высокими внутренними потерями является устройством с малым волновым импедансом по сравнению с импедансами колеблющейся твердой поверхностью 1 и многослойной звукоизолирующей панели, между которыми он установлен. Одновременно, виброизолятор 9 является поглотителем энергии, отраженной от мест примыкания колеблющейся твердой поверхности 1 и многослойной звукоизолирующей панели.

Слои звукопоглощающего материала 3, 5 и 7 при большой толщине могут являться хорошим звуко- и виброизолятором благодаря сильному затуханию волн в толще поглотителя. Практически полное затухание энергии волны в слое звукопоглощающего материала толщиной h происходит при условии k″h≥2, где k″ - мнимая часть волнового числа в поглощающем материале. Однако в области низких и средних частот, представляющих с точки зрения изоляции наибольший интерес, толщина звукопоглощающего материала, удовлетворяющая указанному условию, является неприемлемо большой для конструкций дополнительной изоляции.

Так, для материала типа БЗМ (минераловатные плиты) даже на частоте f = 100 Гц величина k″ = 3.3 рад/м, что дает: h=2/k″ = 0.6 м.

Недостаточное поглощение в слое звукопоглощающего материала приемлемой толщины может частично скомпенсировать введение в структуру изолирующей конструкции тонких звукоизолирующих слоев 4 и 6 с высокой поверхностной массой m = ρh. Такие плотные слои, обладая высоким инерционным сопротивлением (импедансом) jωm, являются эффективной преградой на пути распространения звуковой волны. Их наличие приводит к многократному отражению волн в толще ЗПМ и, следовательно, к интенсивному поглощению.

Таким образом, рациональная структура звуко- и виброизолирующей конструкции должна включать в себя чередующиеся звукопоглощающие 3, 5 и 7 и звукоизолирующие 4 и 6 массовые слои. Их количество зависит от ограничений, наложенных на массово-габаритные параметры конструкции, при этом звукоизолирующие слои 4 и 6 выполнены из материала с плотностью и коэффициентом потерь энергии акустических колебаний, превышающими плотность и коэффициент потерь энергии акустических колебаний слоев из звукопоглощающего материала 3, 5 и 7.

При возникновении резонанса изгибных колебаний звукоизолирующих пластин звукоизолирующая способность в значительной степени снижается. Для устранения резонансных явлений необходимо увеличить вибропоглощение конструкции. Увеличение вибропоглощения конструкции осуществляется за счет того, что внешняя декоративная панель 8 выполнена из двух одинаковых по толщине слоев, в промежутке между которыми размещен вибропоглощающий материал 10, например, песчаная засыпка 11, которая жестко приклеена к слоям декоративной панели 8, причем слои декоративной панели 8 соединены между собой резьбовыми элементами 12.

При совместных изгибных колебаниях скрепленных слоев декоративной панели 8 возникает относительное смещение слоев песчаной засыпки 11, сопровождающееся трением и, как следствие этого, вибропоглощением изгибных (особенно резонансных) колебаний конструкции. Это, в свою очередь, приводит к увеличению ее звукоизолирующей способности. Эффективная работа конструкции начинается с частот порядка , где C_L - скорость продольной волны в пластинах панели, h - толщина пластин, D - наибольший размер панели.