ШУМОЗАЩИТНЫЙ ЭКРАН
SOUND SCREEN

Изобретение относится к шумопонижающим конструкциям и, в частности, к шумоизоляционным экранным элементам, предназначенным для защиты селитебных территорий населенных пунктов от негативного шумового воздействия, генерируемого транспортными средствами, энергетическим и промышленным оборудованием, устанавливаемым вдоль автомобильных и железных дорог, аэродромов, открытых участков линий метрополитена, вблизи испытательных полигонов, шумоактивных строительных и производственных площадок или каких-либо других источников повышенного шумового излучения, квалифицируемых в качестве технических объектов, производящих негативное акустическое загрязнение окружающей среды. В этих случаях, негативному воздействию шумового излучения подвергаются как люди, так и животные, обитающие на селитебных территориях (лесных массивах, полях), прилегающих к отмеченным шумоактивным объектам вызывая, в том числе, и нарушение процессов их спаривания и продуктивного размножения.
Ввиду того, что прямым функциональным назначением заявляемого технического устройства является защита селитебных территорий от негативного шумового загрязнения, то принято терминологическое название шумозащитный экран (далее - ШЗЭ). Такого типа техническое устройство, как правило, устанавливается на соответствующих фундаментных основаниях в непосредственной близости от источника (источников) шумового излучения и содержит силовые несущие элементы в виде вертикальных стоек и горизонтальных профилей, на которых монтируются плоские или изогнутые звукоизолирующие и звукопоглощающие панели, изготовленные из различных конструктивных материалов.
Описания некоторых типичных конструкций ШЗЭ, применяемых для уменьшения акустического загрязнения окружающей среды, приведены, в частности, в работах [1, 2].
[1] Шум на транспорте. Пер. с англ. К.Г. Бомштейна под редакцией В.Е. Тольского, Г.Н. Бутакова и Б.Н. Мельникова, Транспорт, 1995, 368 с.
[2] Тюрина Н.В. Расчет и проектирование акустических экранов. Материалы международной акустической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Е.Я. Юдина, 30 октября 2014 г./Под ред. А.И. Комкина. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014, с. 289…304.
Согласно указанным описаниям с приведенными в них схемах и фото, следует что они могут быть представлены как монолитными, так и сборно-разборными конструкциями, изготовленными из металлических (алюминия, нержавеющей стали, оцинкованной стали), армированных щепоцементных (дюрисол, велокс), деревянных (импрегированной древесины), полиметиметакрилата (ПММА). В состав конструкций ШЗЭ, наряду со звукоотражающими панельными элементами, могут быть включены звукопоглощающие панельные элементы, а также использованы различного типа светопрозрачные панели из поликарбонатного пластика, или выполнены разрывы - для устройства свободных проходов с контрэкранами - для их перекрытия, и/или применены открывающиеся звукоизолирующие двери, включены соответствующие несущие силовые и крепежные элементы, несущее основание ШЗЭ, декоративные элементы. Геометрическая форма ШЗЭ может быть представлена как плоскими вертикальными, так и Г-образными конструкциями, а также изогнутыми и парусообразными неплоскими формами. Наряду с требуемыми (заданными согласованными требованиями на проектирование) акустическими (шумопонижающими) характеристиками, конструкция ШЗЭ должна обладать приемлемыми (достаточными) долговечностными прочностными и жесткостными характеристиками, с тем чтобы выдерживать негативные воздействия климатических условий (атмосферных осадков, ветровой и снеговой нагрузок, сейсмических воздействий), обладать требуемой коррозионной стойкостью, огнестойкостью и эстетическим видом. Некоторые технические исполнения конструктивных элементов ШЗЭ, согласно источнику [1], приведены на представленных фото на стр. 302…304 (рис. 13…17). Используемые расчетные схемы по определению акустических (шумопонижающих) характеристик типичных конструкций ШЗЭ, согласно цитируемому источнику [2] приведены на стр. 291…294 (рис. 2…6). Основным и наиболее важным недостатком такого типа известных типичных технических решений является отсутствие эффективных звукопоглощающих элементов в составе структур ШЗЭ, не обеспечивающих приемлемо высокого необратимого диссипативного преобразования (рассеивания) энергии падающих низкочастотных звуковых волн в тепловую энергию. Во многих случаях существенная доля распространяемой звуковой энергии переизлучается (в отдельных случаях - усиливается) звукопрозрачными и/или динамически возбужденными составными конструктивными элементами ШЗЭ. В это же время, значительная доля звуковой энергии при этом свободно распространяется через верхнюю часть (верхнее ребро) ШЗЭ на близлежащие от ШЗЭ обитаемые (селитебные) территории. В наибольшей степени конструктивные недостатки известных технических устройств ШЗЭ проявляются именно в низкочастотном звуковом диапазоне, эффективность поглощения энергии в котором, для известных типичных конструкций ШЗЭ, является достаточно низкой, а такого типа конструкции ШЗЭ - по-сути звукопрозрачными и малоэффективными.
Согласно информации источника [2], акустическая эффективность (шумопонижающая эффективность) ШЗЭ возрастает на 3 дБ с увеличением частоты звука на октаву (т.е. в 2 раза). При этом зависимость акустической эффективности от габаритной высоты ШЗЭ носит нелинейный характер. При увеличении высоты ШЗЭ от 1 м до 2 м - акустическая эффективность возрастает на 3 дБ, с 2 м до 3 м - на 2 дБ, с 5 м до 6 м - на 1 дБ и, таким образом, замедляется. Установка на лицевую поверхность ШЗЭ плосколистового слоя пористого звукопоглощающего материала с коэффициентом звукопоглощения 0,4…0,8 позволяет увеличить акустическую эффективность ШЗЭ на 2…7 дБ. Г-образные конструкции ШЗЭ идентичной высоты и структуры материалов в сравнении с ШЗЭ плоской вертикальной конструкции обеспечивают дополнительное увеличение акустической эффективности до 3 дБ.
Типичные конструкции ШЗЭ обладают наиболее низкой акустической эффективностью (шумопонижающей эффективностью) в низкочастотном звуковом диапазоне, являющемся доминирующим по уровню звукового давления в спектрах транспортных потоков. В частности, как следует из информационного источника [1] (см. рис. 7.1 на стр. 120), приведенный в нем широкополосный октавный спектр звукового излучения, зарегистрированный у фасада здания с интенсивным движением автотранспорта, носит выраженный низкочастотный характер, свидетельствующий о том, что он сосредоточен в октавных полосах частот с центрами 63, 125, 250 Гц. Как следует из рис. 9.3 (стр. 168) этого же цитируемого источника, доминирующее звуковое излучение сосредоточено в октавной полосе с центром 125 Гц. Оно было определено на основе проведенного статистического анализа внешнего автотранспортного шума при интенсивном движении АТС 5400 авт./ч с долей грузовых автомобилей в общем потоке, составляющем 6%. На рис. 10.2, стр. 184 [1] приведен также 1/3 октавный спектр внешнего шума движущегося тепловоза, замеренный на расстоянии 25 м от оси железнодорожного пути, который также свидетельствует о доминирующем вкладе низкочастотных составляющих, сосредоточенных преимущественно в 1/3 октавах с центрами 100 и 125 Гц в регистрируемом широкополосном звуковом излучении.
Из патента США на изобретение US 4007919 (опубл. 15.02.1977), европейского патента на изобретение ЕР 0213521 (опубл. 16.08.1986), патента Франции на изобретение FR 2780074 (опубл. 19.06.1998), патента Германии на изобретение DE 10159160 (опубл. 26.06.2003), международной заявки на изобретение WO 2007/120061 (опубликованной 25.01.2007) известно применение различных типов и технических исполнений такого типа экранирующих конструкций, квалифицируемых в виде заявленных шумоизолирующих, шумопоглощающих, шумоотражающих, акустических ШЗЭ.
Из патента Германии на изобретение DE 19804862 (опубл. 08.10.1998), патента Германии на изобретение DE 10251506 (опубл. 22.07.2004), европейского патента на изобретение ЕР 1031671 (опубл. 30.08.2000), патента Великобритании на изобретение GB 2251256 (опубл. 01.07.1992), патента США на изобретение US 5942736 (опубл. 24.08.1999), известны типичные конструкции ШЗЭ, содержащие в своем составе вертикальные стойки и горизонтальные профили, тыльную звукоотражающую панель, изготовленную из плотного конструкционного материала и перфорированную сквозными отверстиями или соответствующим образом профилированную лицевую панель (например, зигзагообразного профиля или отгибов с щелевыми отверстиями перфорации), расположенную с заданным воздушным зазором относительно тыльной звукоотражающей панели. В результате, указанные конструктивные исполнения такого типа ШЗЭ образуют как звукоотражающие, так и резонаторные шумопонижающие конструкции, сформированные множествами образованных открытых резонаторных горлышек и замкнутых камер (акустических резонаторов Гельмгольца), позволяющих в определенной степени достигать настроенного на относительно узкий частотный диапазон поглощения энергии падающих звуковых волн. Узкополосный частотный диапазон звукопоглощения такого типа технических устройств является их существенным недостатком для вариантов необходимого широкополосного заглушения типичных широкополосных (характеризуемых широкой частотной полосой звукового излучения) источников, как это следует из [1]. Возможны также конструктивные варианты исполнения ШЗЭ с расположением в полости, образованной между двумя панелями (тыльной звукоотражающей и лицевой звукопрозрачной), семейств разногабаритных акустических резонаторных камер, каждая из которых обеспечивает отличающийся друг от друга настроенный шумопонижающий эффект, регистрируемый в отдельных отличающихся диапазонах частот звукового (шумового) спектра. Однако такого типа указанные разновидности конструкций ШЗЭ по реализуемым на практике габаритно-компоновочным причинам обладают недостаточно широкополосными по необходимому частотному диапазону эффектами поглощения звуковой энергии. В том числе, существуют весьма ограниченные возможности их расширения за счет практического использования незначительного числа такого типа отличающихся по частотной настройке узкополосных акустических резонаторных камер небольших габаритов. В большинстве случаев, это не позволяет в достаточной степени снижать негативное шумовое излучение, в частности, от транспортных средств и/или шумоактивного промышленного и энергетического оборудования, генерируемого в достаточно широком, выделяющимся в спектре, низкочастотном звуковом диапазоне, воспринимаемом человеческим ухом.
Для возможного расширения частотного диапазона эффективного заглушения звуковой энергии в описаниях патента Германии на изобретение DE 3012514 (опубл. 08.10.1981), европейского патента на изобретение ЕР 1077446 (опубл. 21.02.2001), заявки США на изобретение US 2003/0006090 (опубл. 09.01.2003), международной заявки на изобретение WO 2007/140728 (опубл. 13.12.2007), предлагаются к применению различные комбинированные конструкции ШЗЭ, в которых в полости, образованной тыльной звукоотражающей панелью и лицевой звукопрозрачной (перфорированной) панелью, размещается монолитная плосколистовая звукопоглощающая панель, изготовленная преимущественно из пористого звукопоглощающего волокнистого материала на основе натуральных, синтетических или минеральных волокон. При этом, указанная звукопоглощающая панель может монтироваться на верхнем горизонтальном профиле экрана, с использованием соответствующих механических крепежных элементов, с последующим образованием заданного воздушного зазора относительно лицевой звукопрозрачной и тыльной звукоотражающей панелей, что позволяет увеличить эффективность поглощения низкочастотного звука. Возможны также варианты беззазорного монтажа плосколистовых звукопоглощающих панелей на поверхности тыльной звукоотражающей панели с использованием липкого адгезионного клеевого покрытия. Для исключения возможного загрязнения и попадания в пористую структуру плосколистовой звукопоглощающей панели атмосферных осадков, мелких аморфных частиц, влаги, эксплуатационных жидкостей ее лицевая поверхность (в отдельных случаях и торцевые поверхности) облицовывается внешним защитным звукопрозрачным слоем газовлагонепроницаемой пленки или ткани.
Недостатком рассмотренных выше технических решений является, в первую очередь, недостаточно высокая акустическая (шумопонижающая) эффективность такого типа используемой монолитной, однослойной, плосколистовой звукопоглощающей панели, в составе конструкций ШЗЭ. Это вызвано неудовлетворительными звукопоглощающими свойствами структур плосколистового панельного типа, характеризующихся выраженным скачкообразным изменением (резким рассогласованием) волнового сопротивления физическому процессу распространения звуковых волн на разделительной границе плоскоповерхностного лицевого слоя плосколистовой звукопоглощающей панели и примыкающей к ней упругой воздушной среды. В результате, это вызывает соответствующий скачкообразный звукоотражающий и, соответственно, уменьшенный звукопоглощающий эффект, ухудшающий шумопонижающие качества ШЗЭ.
В патенте РФ на изобретение RU 2155252, опубл. 27.08.2000, описана конструкция ШЗЭ, содержащего в своем составе несущие вертикальные стойки и горизонтальные профили, на которых смонтированы изолированные друг от друга шумопонижающие модули. Каждый из указанных шумопонижающих модулей содержит тыльную звукоотражающую панель, лицевую звукопрозрачную панель, перфорированную сквозными отверстиями, монолитную плосколистовую звукопоглощающую панель из волокнистого нетканого материала (минеральной ваты). При этом однолистовая монолитная плосколистовая звукопоглощающая панель монтируется на внутренней поверхности нижнего горизонтального профиля, полностью заполняя воздушный зазор между тыльной звукоотражающей и лицевой звукопрозрачной панелями. Для исключения структурного вибрационного возбуждения и вследствие этого возникающего переизлучения паразитной звуковой энергии в виде структурного звука, тыльная звукоотражающая и лицевая звукопрозрачная панели сообщаются с присоединенными элементами ШЗЭ посредством соответствующих вибродемпфирующих фиксаторов корытообразного поперечного сечения. Несмотря на то что в указанном техническом решении в определенной степени решается проблема снижения структурного вибрационного возбуждения составных элементов ШЗЭ и последующего ослабления переизлучения ими паразитного структурного шума, в то же время недостаточно эффективными являются используемые акустические модули, с точки зрения поглощения средне- и высокочастотного шума, передающегося на ШЗЭ воздушным путем, от источника(источников) излучения звуковой энергии(источников шума). Это обусловлено как недостаточно высокой акустической (шумопонижающей) эффективностью используемой пористой структуры материала, представленной в виде монолитных плосколистовых звукопоглощающих панелей, так и ослаблением возможных реализаций повышения потенциалов более эффективного поглощения звуковой энергии, ввиду их нерационального размещения. Также в рассматриваемой конструкции технического устройства в недостаточной степени реализуются дифракционные диссипативные механизмы поглощения звуковой энергии, возникающие при распространении звуковых волн на границах свободных концевых частей (ребрах) шумопонижающих модулей (периметрическим краевым зонам тыльной звукоотражающей и монолитной плосколистовой звукопоглощающей панелей). Рассмотренное техническое решение характеризуется также относительно высокой стоимостью и неудовлетворительными экологическими показателями.
эл
зп
зп
В качестве прототипа выбран патент РФ на изобретение RU 2465390, опубл. 27.10.2012, в котором описана конструкция ШЗЭ, содержащего в своем составе несущие элементы, выполненные в виде поперечных стоек и продольных профилей, шумопоглощающий элемент, расположенный с заданным воздушным зазором в полости между тыльной звукоотражающей панелью и перфорированной сквозными отверстиями лицевой звукопрозрачной панелью. Шумопоглощающий элемент содержит несущую основу листового перфорированного или сетчатого типа, закрепленную к горизонтальным профилям и/или основанию ШЗЭ механическими крепежными элементами, футерованную, по крайней мере, с одной из ее сторон, обособленными звукопоглощающими панелями. Обособленные звукопоглощающие панели представлены совокупностью дробленых фрагментов пористых волокнистых или вспененных открытоячеистых материалов, которые определенным образом поверхностно распределены и неподвижно закреплены на поверхности несущей основы, с образованием соответствующих воздушных зазоров между ними. Величина образуемого эквивалентного воздушного зазора между близлежащими торцевыми (граневыми) поверхностями обособленных звукопоглощающих панелей при этом не превышает , где S - площадь проекции на лицевую поверхность несущей основы меньшей по площади из близлежащих обособленных звукопоглощающих панелей, закрепленных на ней. При этом ширина воздушного зазора, образованного между лицевыми поверхностями обособленных звукопоглощающих элементов и поверхностью лицевой перфорированной панели, лицевыми поверхностями обособленных звукопоглощающих элементов и поверхностью тыльной звукоотражающей панели находится в диапазоне z=2…20h, где h - толщина обособленных звукопоглощающих панелей, определяемая размерностью сечения перпендикулярной лицевой поверхности несущей основы. Со стороны размещения обособленных звукопоглощающих панелей поверхность шумопонижающего элемента футерована защитным слоем звукопрозрачной газовлагонепроницаемой пленки или ткани.
Технический результат, достигаемый указанным конструктивным решением, представленном в прототипе, заключается в повышении акустической (шумопонижающей) эффективности технического устройства, с возникающим эффектом ресурсосбережения, реализуемом за счет уменьшения расхода пористого вещества звукопоглощающих панелей, обеспечения снижения загрязнения окружающей среды за счет использования в качестве исходных звукопоглощающих веществ утилизируемых технологических отходов и брака производства, а также в виде продуктов рециклированной утилизационной переработки акустических материалов (деталей и узлов, изготовленных из акустических материалов), в частности, демонтированных из технических объектов, например автомобилей, завершивших свой жизненный цикл, обеспечивающих в конечном итоге снижение себестоимости изготовления конструкции такого типа ШЗЭ. Технический шумопонижающий результат в этих случаях достигается как за счет создания физических условий для интенсификации процессов динамических деформаций образованного более податливого пористого скелета используемых в составе конструкции ШЗЭ малогабаритных дробленых фрагментированных структур пористых звукопоглощающих панелей от возникающего силового воздействия падающих на них звуковых волн, с сопутствующими необратимыми диссипативными рассеиваниями звуковой энергии. Также имеет место возникающее усиление краевого дифракционного диссипативного механизма поглощения энергии звуковых волн, реализуемого на свободных концевых периметрических частях структуры отдельных обособленных фрагментированных пористых звукопоглощающих панелей. При этом увеличивается активная площадь внешнего слоя поверхности звукопоглощения такого типа поверхностно распределенных дробленых структур, за счет включения в физический процесс звукопоглощения образованных многочисленных торцевых частей пористых звукопоглощающих панелей.
Недостатком технического решения, представленного в прототипе, является указанное применение в качестве звукопоглощающего вещества обособленных звукопоглощающих панелей, изготовленных исключительно из пористых воздухопродуваемых звукопоглощающих материалов, при отсутствии в их составе плотных воздухонепродуваемых структур, также вынужденно в больших объемах подвергающихся утилизационному захоронению и/или энергетическому «экологически грязному» процессу сжигания. Помимо этого, в указанной плоскостной поверхностно распределенной, в виде соответствующего слоя шумопонижающего элемента конструкции, в недостаточной степени реализуется возможность увеличения звукопоглощающей эффективности ШЗЭ, как это реализуется за счет их потенциально возможного объемного хаотичного распределения, характеризуемого образованием многочисленных сообщающихся извилистых каналов, образуемых между хаотично многослойно размещенными с контактирующими гранями дроблеными звукопоглощающими элементами. Следует указать также на сложность осуществления технологического процесса изготовления такого типа шумопоглощающего элемента по прототипу, вызванному необходимостью соблюдения заданного пространственно-зазорного расположения каждой из отдельных звукопоглощающих панелей (дробленых звукопоглощающих элементов) относительно друг друга, как это отражено в описании и формуле рассмотренного изобретения (прототипа). Недостатком рассматриваемого технического устройства по прототипу может являться также отсутствие потенциальной возможности применения в составе конструкции ШЗЭ утилизируемых крупногабаритных корпусных деталей различных технических объектов, не требующих (требующих ограниченных) дополнительных технологических рециклированных переработок, к примеру, как это может быть отнесено к использованию имеющихся неразрушенных полостных емкостей корпусов с демонтированными крышками автомобильных аккумуляторных батарей (ААБ), изготовленных из полимерных материалов (преимущественно из полипропилена), уже завершивших свой жизненный цикл и подлежащих, в связи с этим утилизации (рециклированной утилизационной переработке, энергетической утилизации, захоронению в могильниках).
Как известно, большинство используемых способов раздельной сепарации составных компонентов ААБ, подлежащих утилизации, базируются, в частности, на последовательных технологических процедурах предварительного разрушения их полимерных корпусов, с последующей реализацией технологий гидродинамической сепарации, использующей моечную камеру с форсунками, ситовибротранспортер, вращающиеся пильные диски, устройства разделения тяжелых и легких фракций (см. патент RU 2276622, дата приоритета 15.07.2003) или базирующихся на избирательном механическом дроблении корпусов ААБ, предварительно нагретых до температуры 35…50°C механическими ударными импульсами заданной частоты следования, просеивании дробленых фрагментов ААБ через сито заданных размеров ячеек, после чего осуществляется флотационное отделение неметаллических компонентов от металлических в водной суспензии плотностью в 1.1…2 раза большей плотности неметаллических компонентов (см. патент SU 272912, дата приоритета 11.11.1968). Один из известных утилизационных способов переработки ААБ включает этапы проведения технологической процедуры механического дробления корпусов на отдельные фрагменты, последующую габаритную сортировку дробленых частиц с помощью оригинального шнекового устройства (см. патент RU 2444096, дата приоритета 20.12.2007). Известен также способ, реализующий технологическую процедуру утилизации ААБ, путем операций их механического дробления, сушки и пневмосепарации на металлические и неметаллические фракции, с использованием соответствующего газообразного теплоносителя, нагретого до температуры 150…200°C (см. патент SU 552650, дата приоритета 22.01.1976).
Наряду с осуществлением типичных технологических процессов дробления полимерных корпусов ААБ, при их раздельной сепарации на отдельные составные компоненты - свинцовосодержащий (цинкосодержащий) лом, электролитную жидкость и полимерный материал корпуса ААБ (полипропилен), раздельная сепарация компонентов ААБ может осуществляться срезанием крышки корпуса ААБ соответствующим типом режущего инструмента с последующим демонтажом из полости корпуса ААБ металлических и жидкостных компонентов. Образованный таким образом корпус ААБ с демонтированной крышкой может рассматриваться в виде полуфабрикатного элемента утилизационной переработки ААБ, который может быть использован в качестве составного конструктивного элемента заявляемого технического устройства ШЗЭ.
Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, по сравнению с прототипом, обеспечивает следующее:
- снижение загрязнения окружающей среды твердыми отходами, в том числе и непористых плотных структур полимерных материалов, исключая применение «экологически грязных» технологий их термохимических преобразований с получением гранулированных веществ для их возможного вторичного использования в структурах составных идентичного типа полимерных материалов в качестве дозированных добавок, и/или исключением процессов их энергетической утилизации путем сжигания, и/или их захоронения в могильниках в качестве неиспользованных твердых полимерных отходов;
- использование в конструкции ШЗЭ звукопоглощающих панелей, составленных из сблокированных обособленных корпусных модулей контейнерного типа, представленных полостными емкостями уже имеющихся в наличии серийных (произведенных промышленностью) корпусов с демонтированными крышками ААБ, завершивших свой жизненный цикл и подлежащих, в связи с этим, утилизационной переработке;
- использование в конструкции ШЗЭ звукопоглощающих панелей частотонастроенных устройств поглощения звуковой энергии в виде акустических резонаторов Гельмгольца, позволяющее целенаправленно управлять эффектом поглощения звуковой энергии (шумозаглушающим эффектом) в заданном частотном диапазоне и, в особенности, в актуальном низкочастотном диапазоне транспортных шумовых излучений;
- упрощение, в сравнении с прототипом, технологических процессов изготовления ШЗЭ за счет исключения отдельных технологических операций заданного поверхностного распределения и закрепления, с обеспечением заданных величин воздушных зазоров между отдельными дроблеными фрагментированными звукопоглощающими панелями, в составе сборного шумопоглощающего элемента (как это имеет место в прототипе);
- удешевление технического устройства ШЗЭ.
Поставленная техническая задача решается за счет того, что в отличие от известного технического устройства ШЗЭ по прототипу, содержащего в своем составе фундаментное основание, несущее основание, поперечные стойки, продольные профили, тыльную звукоотражающую панель, лицевую звукопрозрачную панель, перфорированную сквозными отверстиями, - в заявляемой конструкции ШЗЭ звукопоглощающие панели выполняются в виде многоячеистых сблокированных обособленных корпусных модулей контейнерного типа, представленных полостными емкостями корпусов с демонтированными крышками автомобильных аккумуляторных батарей, завершивших свой жизненный цикл и подлежащих (подвергающихся), в связи с этим, утилизационной переработке. При этом обособленные корпусные модули контейнерного типа, представленные полостными емкостями корпусов с демонтированными крышками автомобильных аккумуляторных батарей, смонтированы в отдельных ячейках несущей основы, представленной листовой или стержневой несущей матричной структурой, закрепленной к поперечным стойкам, и/или продольным профилям, и/или к основанию шумозащитного экрана. В полостных емкостях обособленных корпусных модулей контейнерного типа, представленных полостными емкостями корпусов автомобильных аккумуляторных батарей, в качестве одного из вариантов технического исполнения могут быть частично размещены обособленные дробленые фрагментированные звукопоглощающие элементы суммарным объемом, не превышающим 0,3 объема соответствующей полостной емкости обособленного корпусного модуля контейнерного типа, представленного в виде корпуса с демонтированной крышкой автомобильной аккумуляторной батареи со смонтированной замыкающей крышкой, содержащей открытую горловую часть. По периметрической отбортовочной части проема каждой полостной емкости корпуса с демонтированной крышкой корпуса автомобильной аккумуляторной батареи беззазорно, с использованием соответствующего адгезионного вещества и/или механического соединения, сопрягается замыкающая крышка, содержащая интегрированную открытую горловую часть, образующие в результате такого сопряжения частотонастроенное устройство поглощения звуковой энергии в виде акустического резонатора Гельмгольца.
Составные части ШЗЭ, включающие фундаментное основание, несущее основание, поперечные стойки, продольные профили, тыльную звукоотражающую панель, сблокированные обособленные корпусные модули контейнерного типа, несущую основу в виде листовой или стержневой несущей матричной структуры, обособленные дробленые фрагментированные звукопоглощающие элементы, замыкающие крышки, оборудованные интегрированной открытой горловой частью, образуют, в результате сопряжения с полостными емкостями обособленных корпусных модулей контейнерного типа, представленных корпусами с демонтированными крышками ААБ, частотонастроенные устройства поглощения звуковой энергии в виде акустических резонаторов Гельмгольца. Используемые уплотнительные звукоизолирующие прокладки и/или вязкоэластичный вибродемпфирующий материал, по крайней мере, в отдельных сопрягаемых контактирующих с сопрягаемыми составными элементами ШЗЭ зонах могут быть скреплены в монолитные структурные модульные элементы используемыми звукопрозрачными адгезионными соединениями (липкими клеевыми, термоактивными).
Используемые звукопрозрачные адгезионные соединения составных частей ШЗЭ могут быть, в частности, представлены:
- множествами разнесенных тонких непрерывных линий или прерывистых строчек липкого клеевого вещества;
- термоплавкими перфорированными пленочными или волокнистыми тканевыми слоями термоактивных адгезивов;
2
- сплошным липким клеевым слоем удельным поверхностным весом ≤100 г/м;
2
- сплошным слоем термоактивного термоплавкого вещества, характеризуемого удельным поверхностным весом ≤50 г/м.
Обособленные дробленые фрагментированные звукопоглощающие элементы, помещаемые в полостные емкости корпусов ААБ, могут быть изготовлены из идентичных или различных типов структур и марок утилизируемых звукопоглощающих материалов, характеризуемых идентичными или отличающимися физическими характеристиками, химическим составом, пористостью, количеством и сочетанием используемых типов структур пористых слоев в составе одно- и/или их многослойных комбинаций, идентичной или отличающейся геометрической формы и габаритных размеров, произведенными из твердых полимерных утилизируемых отходов, представленных преимущественно в виде технологически переработанных методом дробления пористых звукопоглощающих структур деталей, демонтированных с утилизируемых технических объектов, преимущественно деталей шумоизоляционных пакетов транспортных средств, завершивших свой жизненный цикл, и/или из технологических отходов и брака производства пористых звукопоглощающих материалов и деталей из них.
ф
-9
-2
3
Полость резонаторной камеры, в составе используемых образцов акустических резонаторов Гельмгольца, может быть частично заполнена пористым звукопоглощающим веществом, предпочтительно выполненным в виде обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов, изготовленных из идентичных или различных типов и марок пористых звукопоглощающих материалов, обладающих идентичными или отличающимися физическими характеристиками, химическим составом, пористостью, извилистостью пор, количеством и сочетанием типов структур пористых слоев в составе одно- и/или многослойных комбинаций, идентичной или отличающейся геометрической формы и габаритных размеров, находящихся преимущественно в линейном размерном диапазоне 5…100 мм. Объем каждого из обособленных дробленых звукопоглощающих элементов должен находиться в диапазоне значений V=4,2×(10…10) м, а заполнение объемов полостных емкостей обособленных корпусных модулей контейнерного типа, представленных корпусами с демонтированными крышками ААБ и со смонтированными замыкающими крышками, содержащими интегрированную открытую горловую часть, обособленными дроблеными звукопоглощающими элементами не превышает 0,3 объемов указанных полостных емкостей.
ф
ф
-9
3
-2
3
Заявляемый диапазон изменения значений объемов V, используемых обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов, с одной стороны (нижнее значение предела, равное 4,2×10 м), ограничивается, в основном, технологическими возможностями изготовления. С другой стороны (верхнее значение предела, равное 4,2×10 м), - значения объемов V обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов ограничиваются в основном необходимостью достижения приемлемой акустической (звукопоглощающей) эффективности.
В полостях указанных выше обособленных корпусных модулей контейнерного типа могут быть также размещены обособленные дробленые фрагментированные звукопоглощающие элементы, изготовленные из плотных (непористых) полимерных воздухонепродуваемых материалов.
Замыкающая крышка с интегрированной открытой горловой частью может быть изготовлена из полимерных материалов типа полипропилена, полиамида, поливинилхлорида, полиэтилена. Тыльная звукоотражающая панель может быть изготовлена из плотного конструкционного материала (металлического - алюминия, нержавеющей стали, оцинкованной стали, армированного щепоцементного - дюрисола, велокса, деревянного - импрегнированной древесины, полимерного - полиметиметакрилата, или многослойной композиции из нескольких разнородных материалов).
Трубчатый элемент, содержащийся в составе (интегрированный в состав) открытой горловой части замыкающей крышки, может содержать дополнительные демпфирующие элементы, представленными в виде сквозных отверстий перфорации, выполненных в соответствующих зонах его стенки, и/или содержать пористую воздухопродуваемую пробку, установленную в полости трубчатого элемента с перекрытием его проходного сечения, и/или содержать пористый воздухопродуваемый тканевый слой, смонтированный по крайней мере на одном из концевых участков трубчатого элемента, и/или содержать пористый воздухопродуваемый тканевый слой, смонтированный по крайней мере на отдельных ограниченных участках поверхности стенки трубчатого элемента в зонах расположения отверстий перфорации.
R
пер.о.
Т
Установленные в полостях трубчатых элементов открытых горловых частей акустических резонаторов Гельмгольца пористые воздухопродуваемые пробки могут быть изготовлены из воздухопродуваемых вспененных открытоячеистых или волокнистых звукопоглощающих материалов. Пористые воздухопродуваемые пробки, помещенные в полостях трубчатых элементов открытых горловых частей акустических резонаторов Гельмгольца, пространственно располагаются посредине и/или в зонах четвертей динамических длин l трубчатых элементов открытых горловых частей акустических резонаторов Гельмгольца. Выполненные в стенках открытых горловых частей акустических резонаторов Гельмгольца дополнительные демпфирующие каналы, представленные сквозными отверстиями перфорации суммарной площадью сечений F, должны составлять не более 0,05 от площади проходного сечения S соответствующего поперечного сечения трубчатого элемента открытой горловой части акустического резонатора Гельмгольца, в плоскости которого содержатся сквозные отверстия перфорации. Таким образом, они характеризуются коэффициентом перфорации стенки трубчатого элемента горловой части акустического резонатора Гельмгольца:
Обособленные корпусные модули контейнерного типа, представленные полостными емкостями корпусов с демонтированными крышками ААБ, завершивших свой жизненный цикл и подлежащих, в связи с этим, утилизационной переработке, могут быть закреплены в отдельных ячейках несущей основы с использованием соответствующих адгезионных веществ или механических крепежных элементов типа замковых соединений, дистанционных крепежных элементов, профилей, монтажных рамок.
Штатные внутренние перегородки, содержащиеся в обособленных корпусных модулях контейнерного типа, в зоне примыкания к замыкающей крышке, могут быть частично обрезаны для обеспечения сообщения воздушных полостей, ограниченных этими перегородками (для исключения дробления воздушной полости на несколько меньших габаритных размеров).
2
3
Открытая горловая часть замыкающей крышки может быть представлена консольно закрепленным к ней (интегрированным с ней) трубчатым элементом, открытый концевой срез которого расположен внутри и/или вне полостной емкости рассматриваемого корпусного модуля контейнерного типа, а также может быть представлена одним (единичным) или множеством нескольких идентичных габаритов и геометрических форм отверстий перфорации, выполненных непосредственно в ее стенке. На ограниченной части поверхности стенки замыкающей крышки, в зоне расположения, по крайней мере, одного отверстия перфорации, с использованием соответствующего адгезионного вещества, может быть смонтирован пористый воздухопродуваемый тканевый слой (слой нетканого полотна), или воздухопродуваемый слой микроперфорированного полимерного пленочного, или воздухопродуваемый слой микроперфорированного металлического фольгового материала. При этом толщина воздухопродуваемого слоя указанных конструкционных материалов составляет 0,025…0,25 мм, удельный поверхностный вес 20…200 г/м, а их сопротивление продуванию воздушным потоком находится в диапазоне 20…500 Н·с/м.
k
отв
отв
отв
отв
отв
R
Частотонастроенное устройство поглощения звуковой энергии, представленное в виде акустического резонатора Гельмгольца, выполнено соответствующим взаимосвязанным выбором его базовых составных конструктивных элементов (параметров) - объема полостной емкости каждого из обособленных корпусных модулей контейнерного типа, сопряженных с замыкающей крышкой V, геометрических длин h и площадей проходных сечений открытой горловой части, представленной площадями проходных сечений одного единичного или нескольких n отверстий перфорации идентичных габаритов и геометрических форм, площадью проходного сечения F единичного отверстия перфорации или каждого из n открытой горловой части, определяющих суммарную площадь проходного сечения открытой горловой части n·F, каждого из входящих в состав устройства поглощения звуковой энергии акустических резонаторов Гельмгольца и определяющих его резонансные частоты f согласно выражению:
R
где f - резонансная частота акустического резонатора Гельмгольца, Гц;
c - скорость звука, м/с;
π=3,14;
отв
k - проводимость открытой горловой части акустического резонатора Гельмгольца, выполненной в виде единичного или нескольких n отверстий перфорации идентичных габаритов и геометрических форм, определяемая согласно выражению (3), м;
k
3
V - объем камеры акустического резонатора Гельмгольца, представленной полостной емкостью обособленного корпусного модуля контейнерного типа с установленной замыкающей крышкой, м;
отв
отв
2
где F - площадь проходного сечения единичного отверстия перфорации или одного из n идентичных габаритов и геометрических форм, выполненных в замыкающей крышке, в виде образованной открытой горловой части акустического резонатора Гельмгольца, м;
отв
отв
n - количество отверстий перфорации, формирующих открытую горловую часть акустического резонатора Гельмгольца, при варианте исполнения открытой горловой части акустического резонатора Гельмгольца несколькими подводящими каналами в виде идентичных габаритов и геометрических форм n отверстий перфорации, выполненных в стенке замыкающей крышки с интегрированной открытой горловой частью;
отв
h - геометрическая длина горловой части акустического резонатора Гельмгольца в м, представленная толщиной стенки замыкающей крышки с интегрированной открытой горловой частью в зоне выполнения единичного или одного из нескольких отверстий перфорации идентичных габаритов и геометрических форм n, содержащихся в составе открытой горловой части акустического резонатора Гельмгольца;
отв
отв
- динамическая длина открытой горловой части акустического резонатора Гельмгольца, представленной одним (единичным) или несколькими идентичных габаритов и геометрических форм n отверстий перфорации, выполненных в замыкающей крышке с интегрированной открытой горловой частью толщиной стенки, представленной ее геометрической длиной h с учетом соответствующего ее динамического удлинения на величину , присоединенными к открытой горловой части единичного отверстия перфорации или одного из нескольких отверстий перфорации n идентичных габаритов и геометрических форм, дополнительными колеблющимися массами воздуха, м.
отв
отв
отв
R
Использование нескольких n отверстий перфорации, формирующих открытую горловую часть акустического резонатора Гельмгольца, суммарная площадь которой n·F эквивалентна площади проходного сечения единичного отверстия перфорации, позволяет уменьшать динамическое удлинение (динамическую длину открытой горловой части l) и увеличивать демпфирование резонансных колебаний (уменьшать добротность акустического резонатора, расширяя частотный диапазон его действия).
отв
R
Открытые горловые части замыкающих крышек, оборудованные интегрированными открытыми горловыми частями, образующие акустические резонаторы Гельмгольца, могут быть представлены также консольно закрепленными к ним трубчатыми элементами, площадью проходного сечения F, геометрической длиной h и динамической длиной l горловой части, определяемой согласно выражению
проводимостью открытой горловой части акустического резонатора Гельмгольца, определяемой выражением
свободные концевые срезы которых расположены внутри и/или вне полостных емкостей корпусных модулей контейнерного типа с установленными замыкающими крышками.
Сравнение научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках МКИ показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что заявляемое устройство ШЗЭ имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический результат, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.
Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Другие особенности и преимущества заявляемого изобретения станут понятны из чертежей и следующего детального описания устройства, где:
- на фиг. 1 представлен общий вид заявляемого устройства ШЗЭ, установленного в непосредственной близости от железнодорожных путей с проходящим шумогенерирующим железнодорожным составом;
- на фиг. 2 представлен общий вид заявляемого устройства ШЗЭ, установленного в непосредственной близости от автомобильной дороги с проходящими техническими объектами шумогенерирующего грузопассажирского автомобильного (легковые и грузовые автомобили) и общественного автомобильного (автобусы) транспорта;
- на фиг. 3 представлена схема поперечного сечения ШЗЭ с изогнутой верхней частью, установленного в непосредственной близости от автомобильной дороги с проходящими техническими объектами шумогенерирующего грузопассажирского автомобильного (легковые и грузовые автомобили) и общественного автомобильного (автобусы) транспорта, звукопоглощающие панели которого выполнены в виде сблокированных обособленных корпусных модулей контейнерного типа, представленных полостными емкостями корпусов с демонтированными крышками ААБ, по периметрической отбортовочной части проема каждой полостной емкости корпуса сопрягается замыкающая крышка, открытая горловая часть которой представлена консольно закрепленным к ней трубчатым элементом, открытый концевой срез которого расположен внутри полостной емкости корпусного модуля контейнерного типа с образованием частотонастроенного звукопоглощающего устройства, представленного акустическими резонаторами Гельмгольца;
- на фиг. 4 представлена схема поперечного сечения ШЗЭ с изогнутой верхней частью, установленного в непосредственной близости от автомобильной дороги с проходящими техническими объектами шумогенерирующего грузопассажирского автомобильного (легковые и грузовые автомобили) и общественного автомобильного (автобусы) транспорта, звукопоглощающие панели которого выполнены в виде сблокированных обособленных корпусных модулей контейнерного типа, представленных полостными емкостями корпусов с демонтированными крышками ААБ, по периметрической отбортовочной части проема каждой полостной емкости корпуса сопрягается замыкающая крышка, открытая горловая часть которой представлена консольно закрепленным к ней трубчатым элементом, открытый концевой срез которого расположен снаружи полостной емкости корпусного модуля контейнерного типа с образованием частотонастроенного звукопоглощающего устройства, представленного акустическими резонаторами Гельмгольца;
- на фиг. 5 представлена схема поперечного сечения ШЗЭ с изогнутой верхней частью, установленного в непосредственной близости от автомобильной дороги с проходящими техническими объектами шумогенерирующего грузопассажирского автомобильного (легковые и грузовые автомобили) и общественного автомобильного (автобусы) транспорта, звукопоглощающие панели которого выполнены в виде сблокированных обособленных корпусных модулей контейнерного типа, представленных полостными емкостями корпусов с демонтированными крышками ААБ, по периметрической отбортовочной части проема каждой полостной емкости корпуса сопрягается замыкающая крышка, открытая горловая часть которой представлена сквозными отверстиями перфорации, с образованием частотонастроенного звукопоглощающего устройства, представленного акустическими резонаторами Гельмгольца;
- на фиг. 6 представлена схема поперечного сечения ШЗЭ с изогнутой верхней частью, установленного в непосредственной близости от автомобильной дороги с проходящими техническими объектами шумогенерирующего грузопассажирского автомобильного (легковые и грузовые автомобили) и общественного автомобильного (автобусы) транспорта, звукопоглощающие панели которого выполнены в виде сблокированных обособленных корпусных модулей контейнерного типа, сопряженных посредством уплотнительных звукоизолирующих прокладок, представленных полостными емкостями корпусов с демонтированными крышками ААБ, в которых размещены обособленные дробленые фрагментированные звукопоглощающие элементы, общий объем которых не превышает 0,3 каждого из объемов полостных емкостей, по периметрической отбортовочной части проема каждой полостной емкости корпуса сопрягается замыкающая крышка, открытая горловая часть которой представлена консольно закрепленным к ней трубчатым элементом, открытый концевой срез которого расположен внутри полостной емкости корпусного модуля контейнерного типа с образованием частотонастроенного звукопоглощающего устройства, представленного акустическим резонатором Гельмгольца;
- на фиг. 7 представлена схема поперечного сечения ШЗЭ с изогнутой верхней частью, установленного в непосредственной близости от автомобильной дороги с проходящими техническими объектами шумогенерирующего грузопассажирского автомобильного (легковые и грузовые автомобили) и общественного автомобильного (автобусы) транспорта, звукопоглощающие панели которого выполнены в виде сблокированных обособленных корпусных модулей контейнерного типа, представленных полостными емкостями корпусов с демонтированными крышками ААБ, по периметрической отбортовочной части проема каждой полостной емкости корпуса сопрягается замыкающая крышка, открытая горловая часть которой представлена консольно закрепленным к ней трубчатым элементом, открытый концевой срез которого расположен внутри полостной емкости корпусного модуля контейнерного типа, с образованием частотонастроенного звукопоглощающего устройства, представленного акустическим резонатором Гельмгольца, при этом в верхней пространственной зоне ШЗЭ размещена светопрозрачная панель;
- на фиг. 8 представлена схема поперечного сечения ШЗЭ с изогнутой верхней частью, установленного в непосредственной близости от автомобильной дороги с проходящими техническими объектами шумогенерирующего грузопассажирского автомобильного (легковые и грузовые автомобили) и общественного автомобильного (автобусы) транспорта, звукопоглощающие панели которого выполнены в виде сблокированных обособленных корпусных модулей контейнерного типа, представленных полостными емкостями корпусов с демонтированными крышками ААБ, по периметрической отбортовочной части проема каждой полостной емкости корпуса сопрягается замыкающая крышка, открытая горловая часть которой представлена консольно закрепленным к ней трубчатым элементом, открытый концевой срез которого расположен внутри полостной емкости корпусного модуля контейнерного типа, с образованием частотонастроенного звукопоглощающего устройства, представленного акустическим резонатором Гельмгольца, при этом в средней пространственной зоне ШЗЭ размещена светопрозрачная панель;
- на фиг. 9 представлена схема фрагмента устройства ШЗЭ, звукопоглощающие панели которого выполнены в виде сблокированных обособленных корпусных модулей контейнерного типа габаритными размерами B×L×H, представленных полостными емкостями корпусов с демонтированными крышками ААБ, по периметрической отбортовочной части проема каждой полостной емкости корпуса с демонтированной крышкой ААБ сопрягается отдельная замыкающая крышка, оборудованная открытой горловой частью, образованной отверстиями перфорации (три группы сблокированных обособленных корпусных модулей контейнерного типа с отличающимися габаритами отверстий перфорации, образующих открытые горловые части, формирующие полости резонаторных камер и образующие частотонастроенные устройства поглощения звуковой энергии в виде акустических резонаторов Гельмгольца);
- на фиг. 10 представлена схема фрагмента ШЗЭ, звукопоглощающие панели которого выполнены в виде сблокированных обособленных корпусных модулей контейнерного типа габаритными размерами B×L×H, представленных полостными емкостями корпусов с демонтированными крышками ААБ, по периметрическим отбортовочным частям проемов каждой полостной емкости сблокированного в звукопоглощающую панель корпуса сопрягается замыкающая крышка, выполненная в виде монолитного плосколистового элемента, перфорированного в соответствующих зонах отверстиями перфорации, образующих открытые горловые части отдельных частотонастроенных звукопоглощающих устройств в виде акустических резонаторов Гельмгольца;
- на фиг. 11 представлена схема фрагмента ШЗЭ, звукопоглощающие панели которого выполнены в виде сблокированных обособленных корпусных модулей контейнерного типа габаритными размерами B×L×H, представленных полостными емкостями корпусов с демонтированными крышками ААБ, по периметрическим отбортовочным частям проемов каждой их полостных емкостей корпусов ААБ сопрягается замыкающая крышка, выполненная в виде монолитного плосколистового элемента, при этом их открытые горловые части представлены консольно закрепленными к ней в соответствующих местах трубчатыми элементами, концевые срезы которых расположены внутри каждой из полостных емкостей отдельных корпусных модулей контейнерного типа, образующих частотонастроенные устройства поглощения звуковой энергии, в виде акустических резонаторов Гельмгольца;
- на фиг. 12 представлена схема фрагмента ШЗЭ, звукопоглощающие панели которого выполнены в виде сблокированных обособленных корпусных модулей контейнерного типа габаритными размерами B×L×H, представленных полостными емкостями корпусов с демонтированными крышками ААБ, по периметрическим отбортовочным частям проемов каждой из полостных емкостей корпусов сопрягается замыкающая крышка, выполненная в виде монолитного плосколистового элемента, при этом открытые горловые части представлены консольно закрепленными к ней трубчатыми элементами, концевые срезы которых расположены как внутри, так и снаружи каждой из полостных емкостей корпусных модулей контейнерного типа, образующих частотонастроенные устройства поглощения звуковой энергии в виде акустических резонаторов Гельмгольца;
- на фиг. 13 представлена схема фрагмента ШЗЭ, звукопоглощающие панели которого выполнены в виде сблокированных обособленных корпусных модулей контейнерного типа габаритными размерами B×L×H, представленных полостными емкостями корпусов с демонтированными крышками ААБ, по периметрическим отбортовочным частям проемов каждой из полостных емкостей корпусов сопрягается замыкающая крышка, выполненная в виде монолитного плосколистового элемента, при этом указанные звукопоглощающие панели образуют широкополосный по частотному диапазону поглощения акустической энергии модуль в виде частотонастроенного устройства, составленного их разнотипных по конструктивному исполнению акустических резонаторов Гельмгольца (при сохраняющихся неизменных габаритных размерах В, L, Н), реализующий различные вариантные конструктивные исполнения замыкающих крышек в виде внутреннего и внешнего расположения срезов консольно закрепленных трубчатых элементов в составе открытых одногорловых частей, а также в виде конструктивного исполнения в виде нескольких отверстий перфорации, выполненных в стенке замыкающей крышки;
R
- на фиг. 14 представлена схема фрагмента ШЗЭ, звукопоглощающие панели которого выполнены в виде сблокированных обособленных корпусных модулей контейнерного типа габаритными размерами B×L×H, представленных полостными емкостями корпусов с демонтированными крышками ААБ, по периметрическим отбортовочным частям проемов каждой из полостных емкостей корпусов сопрягается замыкающая крышка, выполненная в виде монолитного плосколистового элемента, при этом указанные звукопоглощающие панели образуют широкополосный по частотному диапазону поглощения акустической энергии модуль, в виде частотонастроенного устройства, составленного из отличающихся по частотной настройке (с отличающимися значениями f) акустических резонаторов Гельмгольца (при неизменных габаритных размерах В, L, Н), реализующий вариантные конструктивные исполнения открытых горловых частей в виде консольно закрепленных трубчатых элементов различной геометрической длины, сообщающихся с отдельными полостными емкостями корпусов с демонтированной крышкой ААБ;
- на фиг. 15 представлена схема единичного корпусного модуля контейнерного типа, представленного полостной емкостью корпуса с демонтированной крышкой ААБ, по периметрической отбортовочной части проема полостной емкости которого с использованием соответствующего адгезионного вещества беззазорно сопрягается замыкающая крышка, оборудованная открытой горловой частью, представленной единичным отверстием перфорации ее стенки, которая содержит установленный на ее входном срезе с внешней стороны замыкающей крышки пористый воздухопродуваемый тканевый или пленочный слой, образующего частотонастроенное устройство поглощения звуковой энергии в виде акустического резонатора Гельмгольца;
- на фиг. 16 представлена схема единичного корпусного модуля контейнерного типа, представленного полостной емкостью корпуса с демонтированной крышкой ААБ, по периметрической отбортовочной части проема полостной емкости которого с использованием соответствующего адгезионного вещества беззазорно сопрягается замыкающая крышка, оборудованная открытой горловой частью, представленной единичным отверстием перфорации ее стенки, которая содержит установленный на ее входном срезе с внутренней стороны замыкающей крышки пористый воздухопродуваемый тканевый или пленочный слой, образующего частотонастроенное устройство поглощения звуковой энергии в виде акустического резонатора Гельмгольца;
- на фиг. 17 представлена схема единичного корпусного модуля контейнерного типа, представленного полостной емкостью корпуса с демонтированной крышкой ААБ, по периметрической отбортовочной части проема полостной емкости которого с использованием соответствующего адгезионного вещества беззазорно сопрягается замыкающая крышка, оборудованная открытой горловой частью, представленной единичным отверстием перфорации ее стенки, которая содержит установленный на ее входном срезе с внешней и внутренней сторон стенки замыкающей крышки пористый воздухопродуваемый тканевый или пленочный слой, образующего частотонастроенное устройство поглощения звуковой энергии в виде акустического резонатора Гельмгольца;
- на фиг. 18 представлен отдельный составной элемент звукопоглощающей панели в виде единичного корпусного модуля контейнерного типа, представленного полостной емкостью корпуса с демонтированной крышкой ААБ, по периметрической отбортовочной части проема полостной емкости корпуса с демонтированной крышкой корпуса ААБ беззазорно, с использованием соответствующего адгезионного вещества сопрягается замыкающая крышка, оборудованная открытой горловой частью, образованной в виде перфорированного трубчатого элемента, расположенного внутри полости корпуса ААБ, содержащего на своем входном срезе смонтированной пористый воздухопродуваемый тканевый или микроперфорированный пленочный слой, образующий частотонастроенное устройство поглощения звуковой энергии в виде акустического резонатора Гельмгольца;
- на фиг. 19 представлен отдельный составной элемент звукопоглощающей панели в виде единичного корпусного модуля контейнерного типа, представленного полостной емкостью корпуса с демонтированной крышкой ААБ, по периметрической отбортовочной части проема полостной емкости корпуса с демонтированной крышкой корпуса ААБ беззазорно, с использованием соответствующего адгезионного вещества сопрягается замыкающая крышка, оборудованная открытой горловой частью, в виде консольно присоединенного трубчатого элемента, расположенного внутри полости корпуса ААБ, содержащего воздухопродуваемый слой тканевого или микроперфорированного пленочного материала, перекрывающего проходное сечение открытой горловой части, а внутри полости трубчатого элемента помещена пористая воздухопродуваемая пробка, изготовленная из воздухопродуваемого пористого вспененного открытоячеистого или волокнистого звукопоглощающего материала, образующий частотонастроенное устройство поглощение звуковой энергии в виде акустического резонатора Гельмгольца;
отв
- на фиг. 20 представлен отдельный составной элемент звукопоглощающей панели, в виде единичного корпусного модуля контейнерного типа, представленного полостной емкостью корпуса с демонтированной крышкой ААБ, по периметрической отбортовочной части проема полостной емкости корпуса с демонтированной крышкой корпуса ААБ беззазорно, с использованием соответствующего адгезионного вещества сопрягается замыкающая крышка, оборудованная открытой горловой частью, образованной выполненными в ее стенке несколькими идентичных габаритных размеров и геометрических форм n отверстиями перфорации, образующий частотонастроенное устройство поглощения звуковой энергии в виде акустического резонатора Гельмгольца;
отв
- на фиг. 21 представлен отдельный составной элемент звукопоглощающей панели, в виде единичного корпусного модуля контейнерного типа, представленного полостной емкостью корпуса с демонтированной крышкой ААБ, по периметрической отбортовочной части проема полостной емкости корпуса с демонтированной крышкой корпуса ААБ беззазорно, с использованием соответствующего адгезионного вещества сопрягается замыкающая крышка, оборудованная открытой горловой частью, образованной выполненными в ее стенке несколькими идентичных габаритных размеров и геометрических форм n отверстиями перфорации, содержащей на своем входном срезе смонтированной с внешней стороны замыкающей крышки пористый воздухопродуваемый тканевый или микроперфорированный пленочный слой, образующий частотонастроенное устройство поглощения звуковой энергии в виде акустического резонатора Гельмгольца;
отв
- на фиг. 22 представлен отдельный составной элемент звукопоглощающей панели, в виде единичного корпусного модуля контейнерного типа, представленного полостной емкостью корпуса с демонтированной крышкой ААБ, по периметрической отбортовочной части проема полостной емкости корпуса с демонтированной крышкой корпуса ААБ беззазорно, с использованием соответствующего адгезионного вещества сопрягается замыкающая крышка, оборудованная открытой горловой частью, образованной выполненными в ее стенке несколькими идентичных габаритных размеров и геометрических форм n отверстиями перфорации, содержащей на своем входном срезе смонтированной с внутренней стороны замыкающей крышки пористый воздухопродуваемый тканевый или микроперфорированный пленочный слой, образующий частотонастроенное устройство поглощения звуковой энергии в виде акустического резонатора Гельмгольца;
отв
- на фиг. 23 представлен отдельный составной элемент звукопоглощающей панели, в виде единичного корпусного модуля контейнерного типа, представленного полостной емкостью корпуса с демонтированной крышкой ААБ, по периметрической отбортовочной части проема полостной емкости корпуса с демонтированной крышкой корпуса ААБ беззазорно, с использованием соответствующего адгезионного вещества сопрягается замыкающая крышка, оборудованная открытой горловой частью, образованной выполненными в ее стенке несколькими идентичных габаритных размеров и геометрических форм n отверстиями перфорации, содержащей на своем входном срезе смонтированный с внутренней и внешней сторон стенки замыкающей крышки пористый воздухопродуваемый тканевый или микроперфорированный пленочный слой, образующий частотонастроенное устройство поглощения звуковой энергии в виде акустического резонатора Гельмгольца;
- на фиг. 24 представлена схема фрагмента ШЗЭ, звукопоглощающие панели которого выполнены в виде сблокированных обособленных корпусных модулей контейнерного типа различных конструктивных исполнений А…И, представленных полостными емкостями корпусов с демонтированными крышками ААБ (и демонтированной замыкающей крышкой), при этом несущая основа ШЗЭ представлена коробчатой листовой матричной несущей структурой, содержащей соответствующее количество ячеек для размещения в ней корпусов ААБ;
k
k1
k2
R
г
- на фиг. 25 представлены схемы двух вариантов конструктивных исполнений обособленных корпусных модулей контейнерного типа, содержащих выпуклую или вогнутую сферические замыкающие крышки с интегрированными открытыми горловыми частями (путем соответствующего монтажа идентичной конструкции крышки с ее разворотом на 180°) для обеспечения соответствующего изменения объема резонаторной камеры V(V>V) и изменения частотной настройки акустического резонатора Гельмгольца (изменения резонансной частоты f), представленных консольно закрепленными к ней трубчатыми элементами, идентичной геометрической длины h и диаметра проходного сечения d открытые концевые срезы которых располагаются внутри и снаружи отличающихся объемов полостных емкостей корпусных модулей контейнерного типа со смонтированными замыкающими крышками;
R1
R2
г
1
2
- на фиг. 26 представлены схемы двух вариантов конструктивных исполнений обособленных корпусных модулей контейнерного типа, содержащих плосколистовые типы замыкающих крышек с интегрированными открытыми горловыми частями, образующих разночастотно-настроенные (f<f) акустические резонаторы Гельмгольца, представленные консольно закрепленными к ним трубчатыми элементами различной геометрической длины l(h<h), открытые концевые срезы которых располагаются внутри полостных емкостей корпусных модулей контейнерного типа;
- на фиг. 27 представлена схема фрагмента ШЗЭ, звукопоглощающие панели которого выполнены в виде сблокированных обособленных корпусных модулей контейнерного типа, представленных полостными емкостями корпусов с демонтированными крышками ААБ, по периметрической отбортовочной части проема каждой полостной емкости корпуса сопрягается отдельная замыкающая крышка, открытая горловая часть которой содержит консольно закрепленный к ней трубчатый элемент, открытый концевой срез которого расположен снаружи полостной емкости корпусного модуля контейнерного типа, с образованием соответствующего частотонастроенного звукопоглощающего устройства, представленного акустическим резонатором Гельмгольца.
На представленных чертежах приняты следующие обозначения:
1 - ШЗЭ;
2 - источник шумового излучения (движущееся автотранспортное средство, железнодорожный состав и т.п.);
3 - поперечные стойки (на чертежах не представлены);
4 - продольные профили (на чертежах не представлены);
5 - тыльная звукоотражающая панель ШЗЭ 1;
6 - обособленные корпусные модули контейнерного типа, представленные корпусами ААБ с демонтированными крышками ААБ;
7 - несущая основа ШЗЭ 1, представленная листовой или стержневой несущей матричной структурой;
8 - несущее основание ШЗЭ 1;
9 - обособленные дробленые фрагментированные звукопоглощающие элементы;
10 - замыкающая крышка, оборудованная интегрированной открытой горловой частью 29, образующая в сопряжении с обособленным корпусным элементом контейнерного типа 6 акустический резонатор Гельмгольца 34;
11 - трубчатый элемент, образующий открытую горловую часть 29 акустического резонатора Гельмгольца 34;
12 - верхнее защитное ребро ШЗЭ 1;
13 - нижнее защитное ребро ШЗЭ 1;
14 - адгезионное вещество;
15 - механическое соединение;
16 - уплотнительные звукоизолирующие прокладки;
17 - штатные внутренние перегородки обособленных корпусных модулей контейнерного типа 6 (на чертежах не представлены);
18 - отверстия перфорации, выполненные в штатных внутренних перегородках обособленных корпусных модулей контейнерного типа 6, представленных корпусами ААБ (на чертежах не представлены);
19 - отверстия перфорации, выполненные во внешней корпусной стенке замыкающей крышки 10 обособленного корпусного модуля контейнерного типа 6, представленного корпусами ААБ;
20 - элементы крепления обособленных корпусных модулей контейнерного типа 6, представленных корпусами ААБ;
21 - упругие элементы несущей основы 7 ШЗЭ 1, оборудованные удерживающими зацепами (на чертежах не представлены);
22 - вязкоэластичный вибродемпфирующий материал;
23 - частотонастроенное звукопоглощающее устройство, представленное используемым в составе ШЗЭ 1 семейством акустических резонаторов Гельмгольца 34;
24 - железнодорожные пути;
25 - дорожное покрытие;
26 - фундаментное основание ШЗЭ 1;
27 - светопрозрачная панель;
28 - монтажная рама для крепления светопрозрачной панели 27;
29 - открытая горловая часть акустического резонатора Гельмгольца 34;
30 - внешние стенки обособленных корпусных модулей контейнерного типа 6, представленных корпусами ААБ;
31 - полость резонаторной камеры акустического резонатора Гельмгольца 34;
32 - пористый воздухопродуваемый тканевый или микроперфорированный пленочный слой;
33 - отверстия перфорации, выполненные в консольно закрепленном трубчатом элементе 11 акустического резонатора Гельмгольца 34;
34 - акустический резонатор Гельмгольца;
35 - пористая воздухопродуваемая пробка, смонтированная в полости консольно закрепленного трубчатого элемента 11, образующего открытую горловую часть 29 акустического резонатора Гельмгольца 34;
36 - периметрическая отбортовочная часть проема полостной емкости обособленного корпусного модуля контейнерного типа 6, представленного корпусом ААБ с демонтированной крышкой ААБ;
37 - монолитный пористый брикетированный конструктивно-технологический вариант исполнения обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 9;
38 - звукопоглощающие панели ШЗЭ 1 (содержат в своем составе элементы 6, 7, 9, 10, 16, 20, 22, 23, 32, 34, 35);
39 - лицевая звукопрозрачная панель, перфорированная сквозными отверстиями 41;
40 - защитный звукопрозрачный пленочный или защитный звукопрозрачный фольговый слой лицевой звукопрозрачной панели 39;
41 - отверстия перфорации лицевой звукопрозрачной панели 39;
А…И - обособленные корпусные модули контейнерного типа 6, представленные корпусами ААБ с демонтированными крышками ААБ;
R
f - резонансная частота акустического резонатора Гельмгольца, Гц;
г
d - диаметр круглого проходного сечения трубчатого элемента 11 или отверстия перфорации 19, выполненного во внешней корпусной стенке замыкающей крышки 10;
R
отв
l - динамическая длина открытой горловой части 29 акустического резонатора Гельмгольца 34, включающая габаритную геометрическую длину h консольно закрепленного трубчатого элемента 11 и двух вязкоприсоединенных к его концевым срезам колеблющихся воздушных масс (для варианта конструктивного исполнения открытой горловой части 29 в виде консольно закрепленного трубчатого элемента 11) и/или включающая геометрическую длину h, представленную толщиной замыкающей крышки 10 с интегрированной горловой частью 29 в зоне выполнения отверстий перфорации 19 и вязкоприсоединенными колеблющимися массами воздуха в зоне одного из n отверстий перфорации 19 идентичных габаритов и геометрических форм (для варианта конструктивного исполнения открытой горловой части 29 в виде отверстий перфорации 19, выполненных в стенке замыкающей крышки 10);
отв
h - геометрическая длина открытой горловой части 29 акустического резонатора Гельмгольца 34, оборудованной консольно закрепленным трубчатым элементом 11 (габаритная длина консольно закрепленного трубчатого элемента 11), или представленная толщиной замыкающей крышки 10 с интегрированной горловой частью 29 в виде одного (единичного) или нескольких отверстий перфорации 19 n, идентичных габаритов и геометрических форм, в зоне выполнения указанных отверстий перфорации 19;
k
V - объем полости резонаторной камеры 31 акустического резонатора Гельмгольца 34;
отв
F - площадь проходного сечения единичного отверстия перфорации, выполненного в составе открытой горловой части 29 акустического резонатора Гельмгольца 34;
Т
S - площадь проходного сечения трубчатого элемента 11 открытой горловой части 11, в которой содержатся отверстия перфорации 33;
отв
n - количество отверстий перфорации, идентичной геометрической формы и габаритных размеров (площади сечения), формирующих открытую горловую часть 29 акустического резонатора Гельмгольца 34, при варианте исполнения открытой горловой части 29 акустического резонатора Гельмгольца 34 несколькими сквозными подводящими каналами в виде отверстий перфорации 19, выполненных в стенке замыкающей крышки 10 с интегрированной открытой горловой частью 29;
пер.о.
F - суммарная площадь отверстий перфорации 33, выполненных в стенке консольно закрепленного трубчатого элемента 11 открытой горловой части 29 акустического резонатора Гельмгольца 34;
ф
V - объем каждого из используемых обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 9;
пер.о.
k - коэффициент перфорации стенки трубчатого элемента 11 горловой части 29 акустического резонатора Гельмгольца 34;
пер-лп
k - коэффициент перфорации, характеризующий степень перфорирования лицевой звукопрозрачной панели 39.
Термины, использованные в тексте описания заявки на изобретение
n
r
Звукопоглощение - физический процесс необратимого диссипативного перехода колебательной механической (волновой) энергии, распространяемой в упругой среде звуковой волны, в тепловую энергию. Оценивается в условных единицах коэффициентом звукопоглощения (нормальным - α и реверберационным - α).
Звукоизоляция. Термин «звукоизоляция» употребляется для обозначения трех технических (физических) характеристик и относится непосредственно к самой акустической (шумопонижающей) конструкции, к комплексному физическому процессу поглощения и отражения звуковых волн акустической конструкцией и к количественной оценке изменения (ослабления) передачи акустического излучения (численного изменения параметров физического процесса энергетической передачи акустического излучения), вносимого используемой акустической конструкцией. Является мерой изоляции звука экранной перегородкой, стеной или панелью, выраженной в дБ.
Перфорированное отверстие (отверстия перфорации) - одно или несколько сквозных отверстий заданной (как правило - идентичной) геометрической формы и габаритных размеров (площади проходного сечения), расположенных относительно друг друга и/или относительно другого близкорасположенного конструктивного элемента детали (узла) на заданном расстоянии. Перфорация - от латинского perforato - пробиваю, прокалываю - технологический процесс выполнения сквозных отверстий заданных размеров, расположенных соответствующим образом в структуре стенки изготавливаемой детали (узла).
Коэффициент перфорации - отношение суммарной площади отверстий перфорации к общей площади лицевой поверхности стенки (структуры детали), которая была подвергнута процедуре перфорирования (до момента ее перфорирования).
Звукопрозрачность - физическое свойство конструкций, отдельных элементов конструкций (пластин, оболочек, пленок) пропускать звуковую волну без существенного ослабления ее энергии (без существенного отражения в направлении, противоположном распространению от источника излучения). Количественно звукопрозрачность характеризуется коэффициентом прохождения звука. Конструкция считается звукопрозрачной, если вносимое ею ослабление передачи звуковой энергии не превышает 10%.
Дифракция звука - физическое свойство, характеризующее отклонение поведения распространения звука от законов геометрической акустики, обусловленное волновой природой распространения звука, в частности вызывающее явление загибания распространяемых звуковых волн в область звуковой тени позади огибаемого звукоотражающего препятствия, по габаритам большего по сравнению с длиной распространяемой звуковой волны.
Заявляемое устройство ШЗЭ 1 содержит фундаментное основание 37, несущее основание 8, поперечные стойки 3, продольные профили 4, тыльную звукоотражающую панель 5, звукопоглощающие панели 38, выполненные в виде сблокированных обособленных корпусных модулей контейнерного типа 6, представленных полостными емкостями корпусов с демонтированными крышками ААБ и, со смонтированными замыкающими крышками 10. Образованные обособленные корпусные модули контейнерного типа 6, представленные полостными емкостями корпусов ААБ с демонтированными крышками ААБ и установленными замыкающими крышками 10, формируют частотонастроенные звукопоглощающие устройства, образующие акустические резонаторы Гельмгольца 34, которые смонтированы в отдельных ячейках несущей основы 7, представленной листовой или стержневой несущей матричной структурой, закрепленной к поперечным стойкам 3, и/или продольным профилям 4, и/или тыльной звукоотражающей панели 5, и/или несущему основанию 8 ШЗЭ 1. В полостных емкостях обособленных корпусных модулей контейнерного типа 6, представленных полостными емкостями корпусов ААБ, со смонтированными замыкающими крышками 10 могут быть дополнительно размещены обособленные дробленые фрагментированные звукопоглощающие элементы 9 суммарным объемом, не превышающим 0,3 объема соответствующей полостной емкости обособленного корпусного модуля контейнерного типа 6, представленного в виде корпуса с демонтированной крышкой ААБ и установленной замыкающей крышкой 10. По периметрической отбортовочной части проема каждой полостной емкости корпуса с демонтированной крышкой корпуса ААБ обособленного корпусного модуля контейнерного типа 6 беззазорно, с использованием соответствующего адгезионного вещества 14 и/или механического соединения 15, сопрягается замыкающая крышка 10, оборудованная открытой горловой частью 29, с образованием частотонастроенного звукопоглощающего устройства, представленного акустическим резонатором Гельмгольца 34. Семейства частотонастроенных звукопоглощающих устройств, в виде образованных акустических резонаторов Гельмгольца 34, скомпонованы в соответствующие звукопоглощающие панели 38. В качестве альтернативного или дополняющего конструктивного исполнения варианту индивидуальной замыкающей крышки 10, устанавливаемой на отдельный обособленный корпусной модуль контейнерного типа 6, может использоваться вариант ее исполнения в виде крупногабаритного монолитного плосколистового элемента беззазорно сопрягающегося с несколькими сгруппированными периметрическими отбортовочными частями проемов каждой из полостных емкостей корпусов с демонтированными крышками ААБ. В заданных зонах указанного монолитного плосколистового элемента конструктивного исполнения замыкающей крышки 10 выполняются отверстия перфорации 19, формирующие открытые горловые части 29 в составе акустических резонаторов Гельмгольца 34.
В полости консольно закрепленного трубчатого элемента 11, образующего открытую горловую часть 29 акустического резонатора Гельмгольца 34, может быть смонтирована пористая воздухопродуваемая пробка 35, и/или в стенке указанного консольно закрепленного трубчатого элемента 11, образующего открытую горловую часть 29 акустического резонатора Гельмгольца 34, могут быть выполнены отверстия перфорации 33, которые могут быть перекрыты закрепленным пористым воздухопродуваемым тканевым или микроперфорированным пленочным слоем 32, с использованием соответствующего адгезионного вещества 14. Открытые концевые срезы консольно закрепленного трубчатого элемента 11, образующего открытую горловую часть 29 акустического резонатора Гельмгольца, 34 могут быть перекрыты закрепленными к ним слоем пористого воздухопродуваемого тканевого или микроперфорированного пленочного материала 32, применяемым соответствующим адгезионным веществом 14.
При вариантном конструктивном исполнении открытой горловой части 29 акустического резонатора Гельмгольца 34 в виде отверстий перфорации 19, выполненных во внешней стенке 30 обособленного корпусного модуля контейнерного типа 6, представленного корпусом ААБ, их проходные сечения могут быть перекрыты смонтированным слоем пористого воздухопродуваемого тканевого или микроперфорированного пленочного материала 32, с использованием соответствующего адгезионного вещества 14.
При вариантном конструктивном исполнении частичного заполнения полости резонаторной камеры 31 акустического резонатора 34, не превышающего 0,3 объема указанной резонаторной камеры 31, обособленными дроблеными фрагментированными звукопоглощающими элементами 9, последние могут размещаться в ней в виде свободно размещенных единичных фрагментов или они могут адгезионно скрепляться своими контактирующими гранями и формироваться в монолитные, с межграневыми извилистыми каналами, пористые брикеты заданной геометрической формы, в виде соответствующих монолитных пористых брикетированных конструктивно-технологических вариантов исполнений 37 обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 9 и соответствующим образом помещаются (закрепляются - при необходимости) в полости резонаторной камеры 31 акустического резонатора Гельмгольца 34 до момента монтажной установки и закрепления замыкающей крышки 10 по периметрической отбортовочной части 36 проема полостной емкости обособленного корпусного модуля контейнерного типа 6, представленного корпусом ААБ с демонтированной крышкой ААБ.
Верхнее защитное ребро 12 и нижнее защитное ребро 13 соединяются с сопрягаемыми контактирующими частями составных элементов ШЗЭ 1 - несущего основания 8, поперечных стоек 3, продольных профилей 4, тыльной звукоотражающей панели 5, уплотнительных звукоизолирующих прокладок 16, листовой звукопрозрачной панели 39, защитного звукопрозрачного пленочного или фольгового слоя 40, звукопоглощающей панели 38 - соответствующими механическими соединениями 15 и/или адгезионными веществами 14.
В составе конструкции устройства ШЗЭ 1, могут также использоваться соответствующие уплотнительные звукоизолирующие прокладки 16, упругие элементы 21 несущей основы 7, вязкоэластичный вибродемпфирующий материал 22, светопрозрачные панели 27 и монтажные рамы 28 для их закрепления, защитный звукопрозрачный пленочный или защитный звукопрозрачный фольговый слой 40, смонтированный на лицевой звукопрозрачной панели 39, обеспечивающие конструкции устройства ШЗЭ 1 выполнение необходимых требований (характеристик) акустики (шумозаглушения), надежности, долговечности и эстетического дизайна.
В процессах эксплуатации шумогенерирующих транспортных средств, как и другого различного типа шумоактивного технологического и/или производственного оборудования, размещенного вблизи автострад, на территориях жилой застройки и прилегающих открытых территориях генерируется паразитная звуковая энергия, загрязняющая окружающую среду, которая квалифицируется внешним шумом шумогенерирующих технических объектов. При использовании заявляемого технического устройства, представленного ШЗЭ 1, размещаемого в непосредственной близости от источника (семейства источников) шумового излучения 2 (например, автотранспортных средств, железнодорожного состава и др.), излучаемые им(ими) звуковые волны, распространяясь в полусферическое открытое пространство (ограниченное отражающей звуковые волны земной поверхностью), падают на составные заграждающие элементы ШЗЭ 1, частично отражаются от них в обратном направлении их прямого распространения, а частично проникают в звукопоглощающие диссипативные структуры составных элементов ШЗЭ 1. Прошедшие прямые (распространяемые и проникающие внутрь структур) и отражаемые от составных элементов (3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 13, 16, 21, 22, 27, 28, 30, 32, 34, 35, 36, 38, 39, 40) ШЗЭ 1 звуковые волны, падают на их лицевые поверхности и проникают в их структуры, в том числе, и в полости сблокированных обособленных корпусных модулей контейнерного типа 6, а также частично отражаются от них с формированием того или иного результирующего шумопонижающего (звукоизолирующего, звукопоглощающего) эффекта.
R
R
R
Шумовое излучение и, в особенности, низкочастотное звуковое излучение, характерное и актуальное для шумогенерирующих транспортных потоков на звуковых частотах, совпадающих (близких по значениям) с резонансными частотами f акустических резонаторов Гельмгольца 34, эффективно проникает в открытые горловые части 29 вследствие низкого акустического сопротивления акустических резонаторов Гельмгольца 34 на резонансных частотах колебаний f и поглощается ими вследствие осуществления энергетических затрат, расходуемых на возбуждение резонансных амплитуд колебаний воздушных масс, сосредоточенных в их открытых горловых частях 29 (включая вязкоприсоединенные концевые удлинения их динамических приращений), определяемых динамическими длинами l открытых горловых частей 29, представленных трубчатыми элементами 11 или отверстиями перфорации 19, выполненными в стенке замыкающей крышки 10.
В результате осуществления работы по возбуждению (осуществлению) резонансных акустических колебаний, с возникающими сопутствующими энергетическими затратами, производимой распространяемыми звуковыми волнами, в пространственных зонах открытых горловых частей 29 акустических резонаторов Гельмгольца 34, при возбуждении в них резонансных большеамплитудных колебаний воздушных столбов, заполняющих полости их трубчатых элементов 11 (отверстий перфорации 19), возникают соответствующие энергетические диссипативные потери, обуславливающие уменьшение шумового излучения. Они вызваны процессами динамического трения колеблющейся массы (колеблющихся масс) воздуха, заключенной в полости трубчатого элемента 11 (в полостях отверстий перфорации 19) о стенки отмеченных твердотелых элементов, с возникающим необратимым преобразованием распространяемой звуковой (колебательной) энергии в теплоту. Для соответствующего усиления отмеченных выше процессов диссипативным потерь и целенаправленного управления (расширения) частотной характеристикой заглушения акустического резонатора Гельмгольца 34, путем изменения (уменьшения) его характеристики добротности - в полость трубчатого элемента 11 может помещаться дополнительный диссипативный (энергорассеивающий) элемент в виде пористой воздухопродуваемой пробки 35, и/или на его открытые концевые срезы могут закрепляться с перекрытием их проходных сечений диссипативные слои пористого воздухопродуваемого тканевого или микроперфорированного пленочного материала 32. Аналогичного типа диссипативных энергорассеивающих демпфирующих элементов, введенных в состав трубчатых элементов 11 и/или в состав открытых горловых частей 29, представленных отверстиями перфорации 19, могут производить отверстия перфорации 33, выполненные в их стенках, которые могут также (при необходимости) дополнительно перекрываться пористым воздухопродуваемым тканевым или микроперфорированным пленочным слоем материала 32 (под микроперфорацией подразумеваются отверстия диаметром, не превышающим 0,001 м, т.е. не более 1 мм).
Используя различные габариты, с отличающимися объемами полостей штатных серийных корпусов ААБ, подлежащих утилизации, а также используя соответствующие, различного конструктивного и габаритно-геометрического исполнения конструкции замыкающих крышек 10, оборудованных открытыми горловыми частями 29, отличающегося конструктивного и габаритно-геометрического исполнения, образующими в сопряжении с обособленными корпусными элементами контейнерного типа 6, представленными корпусами ААБ с демонтированными крышками ААБ, целенаправленно формируют отличающиеся по частотным характеристикам звукопоглощения (шумозаглушения) семейства акустических резонаторов Гельмгольца 34, образующие заданные частотонастроенные звукопоглощающие устройства в составе звукопоглощающих панелей 38. С учетом преимущественного низкочастотного спектрального характера типичных шумовых излучений автомобильного и железнодорожного транспорта, как это уже было отмечено в монографии [1], низкочастотная настройка используемых конструкций акустических резонаторов Гельмгольца 34, производится путем соответствующего взаимосвязанного выбора геометрических габаритных параметров их составляющих элементов, согласно выражениям (1)-(3).
Обособленные корпусные модули контейнерного типа 6, могут быть представлены идентичными или отличающимися по габаритам полостными емкостями с демонтированными крышками серийных корпусов автомобильных аккумуляторных батарей, а также выполненными из различных конструкционных материалов.
Акустические резонаторы Гельмгольца 34, размещенные в составе одного сборного модуля звукопоглощающей панели 38, могут быть составлены и скомпонованы из отдельных модульных групп с идентичными или отличающимися частотными характеристиками.
R
Акустические резонаторы Гельмгольца 34, смонтированные в составе одного сблокированного обособленного корпусного модуля 6, могут быть наделены заданной частотной характеристикой как с идентичными, так и отличающимися значениями резонансных частот f.
Использование в конструкции составных элементов ШЗЭ 1 защитных звукопрозрачных пленочных или защитных звукопрозрачных фольговых слоев 40, смонтированных на лицевой звукопрозрачной панели 39, позволяет без существенного (не более чем на 10%) ухудшения звукопоглощающих характеристик, исключить попадание и накапливание в составных элементах ШЗЭ 1 атмосферных осадков и/или различного типа мелких аморфных частиц, технологических жидкостей, насекомых, исключить их разрушение вследствие возможного замерзания влаги при низких (знакопеременных) температурах эксплуатации.
Тыльная звукоотражающая панель 5 ШЗЭ 1 может закрепляться как на несущем основании 8 продольных 4 и поперечных 3 профилей, так и на несущей основе 7, представленной листовой или стержневой несущей матричной структурой.
Верхнее защитное ребро 12 и нижнее защитное ребро 13 ШЗЭ 1 могут иметь сечение П-образной формы, сообщая дополнительный герметизирующий эффект ШЗЭ 1 и обеспечивая сопутствующее дополнительное закрепление верхних и нижних торцевых частей обособленных корпусных модулей контейнерного типа 6.
Для исключения возможного дробления объема полости корпусного модуля контейнерного типа 6, представленного серийным утилизируемым корпусом ААБ с демонтированной крышкой ААБ, содержащиеся в корпусе ААБ штатные внутренние перегородки могут быть перфорированы отверстиями перфорации 18 или частично обрезаны (удалены) для уменьшения их габаритов с целью исключения их беззазорного контактного замыкания со стенкой смонтированной замыкающей крышки 10 и устранения вследствие этого образования обособленных малогабаритных полостей.
Для возможного регулирования величиной проводимости (сопротивлением продуванию воздушным потоком, акустическим сопротивлением) волноводных (звукопроводных) каналов в виде образующихся воздушных полостей трубчатых элементов 11 акустических резонаторов Гельмгольца 34, замыкающие крышки 10, оборудованные открытой горловой частью 29 в виде консольно закрепленных трубчатых элементов 11, в составе акустических резонаторов Гельмгольца 34, могут дополнительно перекрываться соответствующими структурами пористых воздухопродуваемых звукопоглощающих пробок 35. Предпочтительными конструкционными материалами пористых воздухопродуваемых звукопоглощающих пробок 35 могут являться пористые волокнистые и/или вспененные открытоячеистые звукопоглощающие материалы, используемые для изготовления типичных шумопоглощающих обивок (панелей, прокладок), демонтированных с различного типа шумогенерирующих технических объектов, преимущественно уже завершивших свой жизненный цикл и подлежащих в связи с этим процессам утилизации.
Открытая горловая часть 29 акустического резонатора Гельмгольца 34, в составе замыкающей крышки 10 ШЗЭ 1, может быть представлена интегрированным консольно присоединенным к ней трубчатым элементом 11, открытый концевой срез которого расположен внутри и/или вне полостной емкости обособленных корпусных модулей контейнерного типа 6. Открытая горловая часть 29 акустического резонатора Гельмгольца 34, в составе замыкающей крышки 10, может быть также представлена одним отверстием перфорации 19 или несколькими отверстиями перфорации 19, выполненными в ее стенке. На ограниченной части поверхности стенки замыкающей крышки 10 в зоне расположения отверстий перфорации 19, с использованием соответствующего адгезионного вещества 14, может быть смонтирован пористый воздухопродуваемый тканевый или микроперфорированный пленочный слой материала 32, перекрывающий их проходные сечения. Аналогичного типа пористый воздухопродуваемый тканевый или микроперфорированный пленочный слой материала 32 может быть смонтирован на открытых концевых срезах трубчатого элемента 11 открытой горловой части 29, акустического резонатора 34, с перекрытием проходных сечений указанных трубчатых элементов 11.
k
отв
отв
отв
отв
отв
отв
R
Частотонастроенное устройство поглощения звуковой энергии, представленное в виде акустических резонаторов Гельмгольца 34, должно быть выполнено соответствующим взаимосогласованным выбором его взаимосвязанных базовых конструктивных (геометрических, габаритных) параметров - объема полостной емкости V обособленного корпусного модуля контейнерного типа 6, с установленной замыкающей крышкой 10, геометрической (габаритной) длины h и площади проходного сечения полости открытой горловой части 29 акустического резонатора Гельмгольца 34, представленной, в частности, площадями проходных сечений открытой горловой части 29, состоящей из одного или нескольких отверстий перфорации 19 (n) открытой горловой части 29 площадью проходного сечения F каждого из n горловой части 29, определяющих суммарную площадь n·F проходного сечения горловой части 29, и/или площади проходного сечения F трубчатого элемента 11 и его геометрической длины h, формирующих значение его резонансной частоты f согласно выражению (3).
ф
-9
-2
3
Полость резонаторной камеры 31, в составе используемых образцов акустических резонаторов Гельмгольца 34, может быть частично заполнена пористым звукопоглощающим веществом, предпочтительно выполненным в виде обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 9, изготовленных из идентичных или различных типов и марок пористых звукопоглощающих материалов, обладающих идентичными или отличающимися физическими характеристиками, химическим составом, пористостью, извилистостью пор, количеством и сочетанием типов структур пористых слоев в составе одно- и/или многослойных комбинаций, идентичной или отличающейся геометрической формы и габаритных размеров, находящихся преимущественно в линейном размерном диапазоне 5…100 мм. Объем каждого из обособленных дробленых звукопоглощающих элементов должен находиться в диапазоне значений V=4,2×(10…10) м, а заполнение объемов полостных емкостей обособленных корпусных модулей контейнерного типа 6, представленных корпусами с демонтированными крышками ААБ и со смонтированными замыкающими крышками 10, содержащими интегрированную открытую горловую часть 29, обособленными дроблеными звукопоглощающими элементами 9 не должен превышать 0,3 объемов указанных полостных емкостей.
ф
ф
-9
3
-2
3
Заявляемый диапазон изменения значений объемов V, используемых обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 9, с одной стороны (нижнее значение предела, равное 4,2×10 м), ограничивается, в основном, технологическими возможностями изготовления. С другой стороны, верхнее значение предела объемов V, равное 4,2×10 м, обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 9 ограничиваются, в основном, необходимостью достижения приемлемой акустической (звукопоглощающей) эффективности.
Обособленные дробленые фрагментированные звукопоглощающие элементы 9, могут быть представлены преимущественно в виде полуфабрикатных продуктов вторичной рециклированной утилизационной переработки твердых технологических отходов, и/или технологического брака производства пористых волокнистых, вспененных открытоячеистых звукопоглощающих материалов, и/или деталей из звукопоглощающих материалов, и/или изготовлены из соответствующих материалов деталей и узлов, отобранных для проведения вторичной рециклированной утилизационной переработки пакетов шумоизоляции разнообразных технических объектов, преимущественно демонтированных из состава автотранспортных средств, завершивших свой жизненный цикл и подлежащих, в связи с этим, процессам утилизации, и/или из аналогичного типа деталей и узлов утилизируемых штатных шумопонижающих пакетов, применяемых в других типах шумоактивных средств транспорта, агрегатах и системах энергетических установок, различных строительных объектах. Обособленные дробленые фрагментированные звукопоглощающие элементы 9 также могут быть произведены из исходного «нового» полуфабрикатного сырья, преимущественно плосколистового, представленного в виде монолитных листов или рулонов звукопоглощающих материалов, предназначенных для последующего технологического фрагментированного дробления. Обособленные дробленые фрагментированные звукопоглощающие элементы 9 могут быть представлены также в виде смеси, задаваемой в определенных пропорциях дозированных сочетаний обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 9, полученных из рециклированных утилизированных материалов и деталей, в составе которой находится определенное количество обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 9, изготовленных из исходного «нового», преимущественно из монолитного плосколистового полуфабрикатного сырья производства типичных пористых звукопоглощающих материалов.
пер-лп
Лицевая звукопрозрачная панель 39 и/или тыльная звукоотражающая панель 5 могут быть изготовлены из плотных конструкционных материалов, например, из металлических (алюминия, нержавеющей стали, оцинкованной стали), армированных щепоцементных (дюрисол, велокс), деревянных (импрегированной древесины), полиметиметакрилата (ПММА). Отверстия перфорации 41 лицевой звукопрозрачной панели 39 могут быть выполнены круглыми или в виде наклонных щелевых просечек, а коэффициент перфорации, характеризующий степень ее перфорирования и свойства звукопрозрачности, должен составлять k≥0,2.
Лицевые звукопрозрачные панели 39 могут быть расположены как с заданным воздушным зазором, так и беззазорно относительно противолежащих поверхностей замыкающих крышек 10, а также могут дополнительно содержать с ними соответствующие адгезионные связи, с использованием соответствующего звукопрозрачного адгезионного соединения (адгезионных веществ 14).
Используемые защитные звукопрозрачные пленочные или звукопрозрачные фольговые слои 40 могут быть изготовлены из сплошной воздухонепродуваемой эластичной полимерной пленки (полиэстеровой алюминизированной, уретановой, поливинилхлоридной) или тонкой металлической фольги (алюминиевой, стальной, медной, латунной).
2
2
Толщина сплошного защитного звукопрозрачного воздухонепродуваемого пленочного слоя 40 должна находиться в диапазоне значений 0,010…0,1 мм, а его удельный поверхностный вес - 20…70 г/м. Толщина защитного звукопрозрачного сплошного воздухонепродуваемого фольгового слоя должна находиться в диапазоне значений 0,05…0,3 мм, а его удельный поверхностный вес - не превышать 0,8 кг/м.
Открытые входные срезы трубчатых элементов 11 открытых горловых частей 29 акустических резонаторов Гельмгольца 34 могут быть дополнительно перекрыты пористым воздухопродуваемым тканевым или микроперфорированным пленочным слоем материала 32.
Трубчатый элемент 11 открытой горловой части 29 акустического резонатора Гельмгольца 34, консольно закрепленный в составе замыкающей крышки 10, может содержать дополнительные демпфирующие элементы, представленные в виде отверстий перфорации 33, выполненных в соответствующих зонах его стенки, и/или может содержать пористую воздухопродуваемую пробку 35, установленную в полости указанного трубчатого элемента 11 с перекрытием его проходного сечения, и/или может содержать пористый воздухопродуваемый тканевый слой или воздухопродуваемый микроперфорированный пленочный слой материала 32, смонтированный на одном из концевых участков трубчатого элемента, и/или может содержать пористый воздухопродуваемый тканевый слой 32, смонтированный на отдельных ограниченных участках поверхности стенки трубчатого элемента 11 в зонах выполнения в ней отверстий перфорации 33.
Установленные в полостях трубчатых элементов 11 открытых горловых частей 29 акустических резонаторов Гельмгольца 34 пористые воздухопродуваемые пробки 35 могут быть изготовлены из вспененного открытоячеистого или волокнистого звукопоглощающего материала, преимущественно произведенного из соответствующих утилизируемых отходов полимерных материалов.
R
Находящиеся в полостях трубчатых элементов 11 открытых горловых частей 29 акустических резонаторов Гельмгольца 34 пористые воздухопродуваемые пробки 35, преимущественно пространственно должны располагаться посредине и/или в зонах четвертей динамических длин l трубчатых элементов 11 открытых горловых частей 29 акустических резонаторов Гельмгольца 34.
пер.о.
Т
пер.о.
Выполненные в стенках консольно закрепленных трубчатых элементов 11 открытых горловых частей 29 акустических резонаторов Гельмгольца 34 дополнительные демпфирующие каналы могут быть представлены отверстиями перфорации 33 суммарной площадью сечений F, которая должна составлять не более 0,05 площади проходного сечения S соответствующего поперечного сечения трубчатого элемента 11 открытой горловой части 29 акустического резонатора Гельмгольца 34, в плоскости которого содержатся указанные отверстия перфорации 33, которые характеризуются коэффициентом перфорации k стенки трубчатого элемента 11 открытой горловой части 29 акустического резонатора Гельмгольца 34.
R
к
к1
к2
Варьирование частотной настройкой акустического резонатора Гельмгольца 34 (резонансной частотой f) может выполняться, в частности, путем изменения объема полости V его резонаторной камеры 31 (варианты V и V), например установкой зеркального монтажного разворота на 180° замыкающей крышки 10 выпуклой или вогнутой стороной, оборудованной интегрированной открытой горловой частью 29 в составе акустического резонатора Гельмгольца 34 (см. фиг. 25)
к
Варьирование величиной V акустических резонаторов Гельмгольца 34, монтируемых в непосредственной близости друг к другу, может осуществляться также использованием (компоновкой) отличающихся по габаритам обособленных корпусных модулей контейнерного типа 6, представленных полостными емкостями штатных (серийных) корпусов ААБ демонтированных, например, из различных моделей и типов транспортных средств, или частичным заполнением полости обособленного корпусного модуля контейнерного типа 6 соответствующим типом и количеством (объемом) обособленных дробленых фрагментированных звукопоглощающих элементов 9, преимущественно, выполненных из утилизируемого плотного полимерного материала, а также использованием различных по геометрии (габаритам) исполнения конструкций замыкающих крышек 10, оборудованных соответствующими конструкциями открытой горловой частью 29 акустического резонатора Гельмгольца 34 - плоских, выпуклых, вогнутых (см. фиг. 25 и 26).
R
г
R
R
г
Варьирование частотной настройкой (резонансной частотой f) акустического резонатора Гельмгольца 34 может осуществляться путем изменения диаметра (проходного сечения) его открытой горловой части 29 - d и/или динамической длины - l горловой части 29 (см. фиг. 26). В частности, динамические длины l могут быть идентичны по величине при различных соотношениях их геометрических длин h при отличающихся диаметрах открытых горловых частей d из-за больших (меньших) значений вязкоприсоединяемых колеблющихся масс воздуха к концевым срезам конструктивных элементов открытой горловой части 29 (трубчатого элемента 11, отверстий перфорации 19)
R
г
R
R
Варьирование частотной настройкой (резонансной частотой - f) акустического резонатора Гельмгольца 34 может производиться также заменой одногорловой трубчатой конструкции акустического резонатора Гельмгольца 34 с консольно присоединенным в составе замыкающей крышки 10 трубчатым элементом 10, на открытую горловую часть 29, предусматривающую использование перфорированной конструкции замыкающей крышки 10 (одним или несколькими отверстиями перфорации 19) в составе конструкции акустического резонатора Гельмгольца 34, геометрические параметры которых h и d будут между собой отличаться. Варьирование «остротой» (дискретностью) частотной настройки путем изменения значения резонансной частоты f и частотной характеристики добротности в зоне резонансной частоты колебаний f акустического резонатора Гельмгольца 34, может производиться введением в конструкцию его открытой горловой части 29 различного типа диссипативных (энергорассеивающих) элементов (акустических сопротивлений), выполненных в виде, например, соответствующих размеров, числа и месторасположения отверстий перфорации 19, и/или использования пористых воздухопродуваемых пробок 35, и/или пористых воздухопродуваемых тканевых (микроперфорированных пленочных) слоев материалов 32, смонтированных в плоскостях свободных концевых срезов открытой горловой части 29 и/или в зонах отверстий перфорации 19, выполненных в стенке открытой горловой части 29 (в стенке консольно закрепленного трубчатого элемента 11 - отверстий перфорации 33), акустического резонатора Гельмгольца 34.
Близлежащие по месторасположению сблокированные обособленные корпусные модули контейнерного типа 6 могут содержать между собой дополнительно смонтированные слои промежуточного вязкоэластичного вибродемпфирующего материала 22, а на их внешних торцевых поверхностях могут быть дополнительно смонтированы соответствующего типоразмера уплотнительные звукоизолирующие прокладки 16.
Замыкающие крышки 10, оборудованные интегрированными открытыми горловыми частями 29, выполнены в виде монолитного плосколистового элемента, герметично сопрягающегося с несколькими сблокированными в составе звукопоглощающей панели полостными емкостями корпусов с демонтированными крышками автомобильных аккумуляторных батарей по их периметрическим отбортовочным частям проемов каждой из полостных емкостей.
Разумеется, заявляемое изобретение не ограничивается приведенными конкретными конструктивными примерами его осуществления, описанными в тексте и показанными на прилагаемых чертежах. Остаются возможными и некоторые несущественные изменения различных конструктивных элементов или материалов, из которых эти конструктивные элементы выполнены либо замена их технически эквивалентными, не выходящими за пределы объема притязаний, обозначенных формулой изобретения.