СФЕРИЧЕСКИЙ ЗВУКОПОГЛОТИТЕЛЬ

Изобретение относится к средствам снижения шума на промышленных и транспортных объектах.

Известны конструкции штучных звукопоглотителей, выполненных в виде объемных параллелепипедов кубической формы, конические полости которых заполнены звукопоглощающим материалом [1, 2, 3, 4]. В настоящее время волокнистые звукопоглотители являются наиболее употребительными в строительной практике.

Недостатками известных штучных звукопоглотителей являются сравнительно невысокая эффективность на низких и средних частотах, а также они не отвечают возросшим требованиям, предъявляемым к дизайну помещений.

Известен конический штучный звукопоглотитель по патенту РФ №2282004 [5], состоящий из жесткого каркаса, подвешиваемого за крючья на тросах к потолку производственного здания с расположенным внутри каркаса звукопоглощающим материалом, обернутым сетчатой капроновой тканью, каркас выполнен по форме в виде конуса с прикрепленной к его нижнему фланцу полусферой, также содержащей звукопоглощающий материал, обернутый сетчатой капроновой тканью или стеклотканью, причем заполнение звукопоглощающим материалом может быть как с воздушными полостями, расположенными на периферии полусферы, так и внутри ее в шахматном порядке по трем координатным плоскостям.

Недостатком его является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения на высоких частотах из-за отсутствия звукоотражающих слоев, выполняющих функции звукоизоляции на высоких частотах.

Известен цилиндрический резонансный штучный звукопоглотитель по патенту РФ №2303679 [6], состоящий из жесткого каркаса, подвешиваемого за крючья на тросах к потолку производственного здания с расположенным внутри каркаса звукопоглощающим материалом, обернутым сетчатой капроновой тканью, каркас выполнен цилиндрическим в виде перфорированного стакана и перфорированной круглой крышки, внутри которого расположен жестко закрепленный на оси стакана центральный стержень, на котором установлены с возможностью их фиксации круглые перегородки, внутри одной из которых расположен звукопоглощающий материал, обернутый сетчатой капроновой тканью.

Недостаток - сравнительно невысокая эффективность шумоглушения на низких частотах из-за стесненных габаритов для размещения резонансных камер.

Известен кубический штучный звукопоглотитель по патенту РФ №2334062 [7], состоящий из жесткого каркаса, подвешиваемого за крючья на тросах к потолку производственного здания с расположенным внутри каркаса звукопоглощающим материалом, обернутым сетчатой капроновой тканью, каркас выполнен по форме в виде двух кубических поверхностей, одна из которых - внешняя выполнена перфорированной, а другая внутренняя - акустически прозрачной, причем звукопоглощающий материал, обернутый сетчатой капроновой тканью, расположен в промежутке между каркасами, которые соединены между собой посредством резонансных вставок разного диаметра, а внутренняя полость разделена перегородкой на две резонансные полости, одна из которых заполнена звукопоглотителем.

Недостаток - сравнительно невысокая эффективность шумоглушения на высоких частотах из-за отсутствия звукоотражающих слоев, выполняющих функции звукоизоляции на высоких частотах.

Известны объемные штучные звукопоглотители по патенту РФ №2354786 [8] и РФ №2485256 [9], состоящие из жесткого каркаса, подвешиваемого на крепежном элементе к потолку производственного здания, каркас выполнен со звукопоглощающим материалом, обернутым акустически прозрачным материалом.

Их недостаток - сравнительно невысокая эффективность шумоглушения на высоких частотах из-за отсутствия резонаторов Гельмгольца.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является штучный звукопоглотитель по патенту РФ №2485256 [10], содержащий жесткий перфорированный каркас, внутри которого размещен звукопоглощающий материал, каркас выполнен из нижней части конической формы с крышкой и верхней части цилиндрической формы, которая крепится к крышке нижней части перфорированного каркаса посредством вибродемпфирующей прокладки, позволяющей демпфировать высокочастотные колебания, при этом к верхней части цилиндрического перфорированного каркаса шарнирно закреплен элемент, при помощи которого каркас крепится к требуемому объекту, например потолку производственного помещения, а полости нижней и верхней частей перфорированного каркаса заполнены звукопоглощающими материалами различной плотности, причем вокруг верхней части цилиндрической формы перфорированного каркаса расположен по крайней мере один винтовой звукопоглощающий элемент штучного поглотителя, выполненный в виде цилиндрической винтовой пружины из плотного негорючего звукопоглощающего материала.

Недостатками этого штучного звукопоглотителя является сравнительно невысокая эффективность шумоподавления на низких и средних частотах из-за отсутствия объемных полостей для резонаторов Гельмгольца и полостей, заполненных звукопоглотителем, т.е. поглотителей различной плотности.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения на высоких частотах путем введения в штучный звукопоглотитель объемных полостей для резонаторов Гельмгольца, которые повышают эффективность на высоких частотах.

Это достигается тем, что в сферическом звукопоглотителе, содержащем звукопоглотители активного и реактивного типов, размещенные на жестком каркасе, каркас выполнен из двух частей, при этом нижняя,реактивная часть выполнена в виде конструкции сферической формы с внутренней конгруэнтной сферической резонансной полостью, образованной жесткой сплошной сферической оболочкой, эквидистантной внешней перфорированной сферической оболочке, соединенной с верхней активной частью, которая выполнена в виде по крайней мере одного винтового звукопоглощающего элемента, выполненного по форме в виде цилиндрической винтовой пружины, при этом соединение верхней и нижней частей звукопоглотителя выполнено посредством упругодемпфирующего элемента, позволяющего демпфировать высокочастотные колебания, при этом к верхней части винтового звукопоглощающего элемента шарнирно закреплен элемент, при помощи которого каркас крепится к требуемому объекту, например потолку производственного помещения, а сферическая резонансная полость реактивной части каркаса жестко соединена по крайней мере одной втулкой с осевым отверстием, выполняющим функцию горловины резонатора Гельмгольца.

На фиг. 1 показана схема сферического звукопоглотителя, на фиг. 2 показана схема варианта сферического звукопоглотителя, фронтальная проекция.

Сферический звукопоглотитель содержит звукопоглотители активного и реактивного типов, размещенные на жестком каркасе. Каркас выполнен из двух частей, при этом нижняя реактивная часть 7 выполнена в виде конструкции сферической формы с внутренней конгруэнтной сферической резонансной полостью 8, образованной жесткой сплошной сферической оболочкой 6, эквидистантной внешней перфорированной сферической оболочке 4, соединенной с верхней активной частью 1, которая выполнена в виде по крайней мере одного винтового звукопоглощающего элемента 3, выполненного по форме в виде цилиндрической винтовой пружины, а соединение верхней 1 и нижней 7 частей звукопоглотителя выполнено посредством упругодемпфирующего элемента 5, позволяющего демпфировать высокочастотные колебания, при этом к верхней части винтового звукопоглощающего элемента 3 шарнирно закреплен элемент 2 в виде подвески, при помощи которой каркас крепится к требуемому объекту, например потолку производственного помещения.

Сферическая резонансная полость 8 реактивной части 7 каркаса жестко соединена по крайней мере одной втулкой 9 с осевым отверстием, выполняющим функцию горловины резонатора Гельмгольца, с внешней перфорированной сферической оболочкой 4, а пространство между ними заполнено звукопоглотителем.

Винтовой звукопоглощающий элемент 3 может быть выполнен в виде полого винтового звукопоглощающего элемента, образованного внешней и внутренней винтовыми поверхностями, образующими полость, при этом пространство, образованное внешней и внутренней винтовыми поверхностями, заполнено звукопоглощающим материалом с плотностью, меньшей чем у винтового звукопоглощающего элемента.

Возможен вариант (фиг. 2), когда вокруг внешней перфорированной сферической оболочки 4 реактивной части звукопоглотителя, в ее горизонтальной диаметральной плоскости, расположено по крайней мере три винтовых звукопоглощающих элемента 3, выполненных по форме в виде цилиндрической винтовой пружины.

Сферический звукопоглотитель работает следующим образом.

Звуковые волны, распространяясь на промышленном или транспортном объектах, взаимодействуют со звукопоглощающим материалом, расположенным в полости, образованной жесткой сплошной сферической оболочкой 6, эквидистантной внешней перфорированной сферической оболочке 4, соединенной с верхней активной частью 1, а также в винтовом звукопоглощающим элементе 3 верхней 1 части, подавляющем шумы на низких, средних и высоких частотах соответственно.

Соединение верхней 1 и нижней 7 частей каркаса посредством упругодемпфирующего элемента 5 позволяет демпфировать высокочастотные колебания, которые могут излучаться жестким каркасом, что позволяет его использовать для снижения шума на транспортных объектах. Звукопоглощение на средних и высоких частотах происходит за счет акустического эффекта, построенного по принципу резонатора Гельмгольца, образованного воздушной сферической полостью 8 и горловиной резонатора 9, диаметр которой для гашения шума в заданной полосе частот подбирают в требуемом звуковом диапазоне частот, как правило, так: большие объемы для подавления шума в низкочастотном диапазоне, а малые - в области средних и высоких частот. Взаимодействие звуковых волн с винтовым звукопоглощающим элементом 3 приводит к шумоглушению в высокочастотном диапазоне, а выполнение звукопоглотителя из негорючих материалов делает конструкцию пожаробезопасной.

Источники информации

1. Кочетов О.С., Сажин Б.С. Снижение шума и вибраций в производстве: теория, расчет, технические решения. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2001. - 319 с. (рис. П. III.10, стр. 263).

2. Кочетов О.С. Текстильная виброакустика. Учебное пособие для вузов. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, группа «Совьяж Бево» 2003. - 191 с. (рис. П. 2, стр. 176).

3. Кочетов О.С. Лабораторный практикум по производственной санитарии. Учебное пособие для вузов. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, группа «Совьяж Бево» 2004. - 168 с. (рис. 6.6, стр. 120).

4. Кочетов О.С. Звукопоглощающие конструкции для снижения шума на рабочих местах производственных помещений. Журнал «Безопасность труда в промышленности», №11, 2010, стр. 46-50. (рис. 1; стр. 48 и рис. 2; стр. 48).

5. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д., Елин A.M. Конический штучный звукопоглотитель // Патент на изобретение №2282004. Опубликовано 20.08.2006. Бюллетень изобретений №23.

6. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Цилиндрический резонансный штучный звукопоглотитель // Патент на изобретение №2303679. Опубликовано 27.07.2007. Бюллетень изобретений №21.

7. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Ходакова Т.Д. Кубический штучный звукопоглотитель // Патент на изобретение №2334062. Опубликовано 20.09.2008. Бюллетень изобретений №26.

8. Кочетов О.С., Кочетова М.О., Кочетов С.С., Кочетов Сергей Сергеевич. Объемный штучный звукопоглотитель // Патент на изобретение №2354786. Опубликовано 10.05.2009. Бюллетень изобретений №13.

9. Кочетов О.С. Штучный звукопоглотитель // Патент на изобретение №2485256. Опубликовано 20.06.2013. Бюллетень изобретений №17.

10. Кочетов О.С., Стареева М.О. Штучный звукопоглотитель // Патент РФ на изобретение №2495202. Опубликовано 10.10.2013. Бюллетень изобретений №28.