Результат интеллектуальной деятельности: ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ

Изобретение относится к промышленной акустике.

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.

Это достигается тем, что в звукопоглощающей конструкции, выполненной в виде внешней и внутренней перфорированных стенок, между которыми размещен звукопоглотитель, состоящий из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на внешней поверхности, второй слой, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя, при этом первый слой, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным, а второй слой, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя, а третий слой звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, и расположен между первым, более жестким, слоем и перфорированной поверхностью звукопоглощающего элемента, прерывистый звукопоглощающий слой, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя выполнен в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения, и крепится с помощью стержней, параллельных перфорированным поверхностям, которые жестко связаны между собой 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 стержень, и стягивающего его винтом.На фиг. 1 представлен общий вид звукопоглощающей конструкции, на фиг. 2 - вариант звукопоглощающего элемента с резонансной конструкцией.

Звукопоглощающая конструкция выполнена в виде внешней 1 и внутренней 2 перфорированных поверхностей, между которыми размещен звукопоглотитель, состоящий из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой 3, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на внешней поверхности 1, второй слой 4, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя 3.

Прерывистый звукопоглощающий слой 4, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 3, выполнен в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения, и крепится с помощью стержней 6 (на чертеже показано сечение с одним стержнем 6), параллельных перфорированным поверхностям 1 и 2, которые жестко связаны между собой посредством вертикальных, перпендикулярных к ним, крепежных элементов, например в виде пластин 7, один конец которых жестко закреплен на внешней поверхности 1, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержень 6 и стягивающего его винтом (на чертеже не показано).

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

Третий слой 8 звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, который повышает звукоизолирующие свойства конструкции в целом за счет заполнения пустот, образованных слоями 1 и 2, а также увеличивает надежность конструкции в целом при установке ее на оборудовании, работающем в условиях с повышенными ударными и вибрационными нагрузками. Третий слой 8 расположен между первым, более жестким, слоем 3 и перфорированной поверхностью 2 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 может быть 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 вспененный полимер, например полиэтилен или полипропилен.

Материал перфорированных поверхностей 1 и 2 может быть выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности 6, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкции, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа Э3-100 или полимером типа «Повиден».

Возможен вариант (фиг. 2) выполнения прерывистого звукопоглощающего слоя 4, расположенного в фокусе сплошного профилированного слоя 3, в виде по крайней мере одной жесткой резонансной оболочки 10 с резонансными отверстиями 9, выполняющими функции горловины резонаторов Гельмгольца, а полость оболочки 10 представляет собой дополнительный объем резонаторов Гельмгольца.

Возможен вариант (фиг. 2), когда прерывистый звукопоглощающий слой 4, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 3, выполнен с чередованием сплошных тел вращения, например в виде шаров, и жестких резонансных оболочек 10 с резонансными отверстиями 9, выполняющими функции горловины резонаторов Гельмгольца, при этом резонансные отверстия 9 выполнены разного диаметра для поглощения звуковой энергии в широком диапазоне частот.

Звукопоглощающая конструкция работает следующим образом.

Звуковая энергия, пройдя через слой внешней перфорированной поверхности 1 и третий звукопоглощающий слой 4 звукопоглощающей конструкции, выполненной из вспененного звукопоглощающего материала, падает на прерывистый звукопоглощающий слой, 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. 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. Низкочастотное звукопоглощение осуществляется за счет мембранного возбуждения стенок корпуса и, косвенно, внутренних объемов воздуха. За счет большого декремента затухания в материале возникает поглощение звуковой энергии при диссипации.