Шумозащитный экран рекреационной зоны
NOISE PROTECTION SCREEN OF RECREATIONAL ZONE

Изобретение относится к шумопонижающим конструкциям, представленных в виде шумоизоляционных экранных элементов, монтируемых на открытых постранствах и предназначенных для обеспечения акустической безопасности окружающей среды в рекреационных зонах, представленных территориями, расположенными в пригородной местности или в городе, отведенных для организации мест отдыха населения (парки, сады, городские леса, лесопарки и т.д.). Также они могут быть использованы для защиты населения селитебных территорий (населенных пунктов) от негативного шумового воздействия, генерируемого транспортными средствами, шумогенерирующим энергетическим и промышленным оборудованием, устанавливаемым вдоль автомобильных и железных дорог, а также аэродромов, открытых участков линий метрополитена, вблизи испытательных полигонов, шумоактивных строительных и производственных площадок, или каких-либо других источников повышенного шумового излучения техногенного происхождения, квалифицируемых в качестве шумогенерирующих технических объектов, производящих негативное акустическое загрязнение окружающей среды. В таких случаях, негативному (вредному) воздействию шумового излучения подвергаются как люди, находящиеся внутри и вне жилых и общественных помещений строительных зданий, на открытых пространствах улиц, скверов, парков отдыха, открытых спортивных площадок, так и животные, обитающие на прилегающих рекреационных территориях лесных массивов, национальных парков, агрофонов, находящихся вблизи отмеченных шумоактивных технических объектов, что вызывает, в том числе, и нарушение процессов их эффективного спаривания и продуктивного размножения.
Ввиду того, что прямым функциональным назначением заявляемого технического устройства является защита рекреационных зон и селитебных территорий от негативного (вредного) шумового загрязнения, то обосновано принято его терминологическое название шумозащитный экран (далее - ШЗЭ). Такого типа известное техническое устройство, как правило, устанавливается в непосредственной близости от источника (источников) шумового излучения в зоне максимальной концентрации звуковой энергии и максимального угла охвата источника шумового излучения. Оно содержит фундаментное основание и силовые несущие элементы, в виде вертикальных стоек и горизонтальных профилей, на которых монтируются плоские или изогнутые звукоотражающие и звукопоглощающие панели, изготовленные из соответствующих конструктивных материалов.
Описания некоторых известных типичных конструкций ШЗЭ, применяемых для уменьшения акустического загрязнения окружающей среды, приведены в работах [1, 2].
[1] Шум на транспорте. Перевод с англ. К.Г. Бомштейна под редакцией В.Е. Тольского, Т.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. - Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014, с. 289…304.
Согласно указанным информационным источникам, с приведенными в них схемами 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) материалов. В состав конструкций ШЗЭ, наряду со звукоотражающими панельными элементами, могут быть дополнительно включены звукопоглощающие панельные конструкции, а также использованы различного типа светопрозрачные панели из поликарбонатного пластика, или в отдельных зонах выполнены соответствующие разрывы с контрэкранами-контрзатворами для их звукоизолирующего перекрытия, и/или применены открывающиеся звукоизолирующие дверные проемы для обеспечения возможных свободных проходов. В состав известных конструкций ШЗЭ включаются соответствующие несущие силовые и крепежные элементы, в частности, несущее основание ШЗЭ. Также могут быть дополнительно использованы декоративные элементы, для придания им соответствующего эстетического вида. Геометрическая форма ШЗЭ может быть представлена как плоскими вертикальными, так и Г-образными конструкциями, содержать изогнутые и парусообразные неплоские по геометрической форме панели. Наряду с требуемыми (заданными согласованными техническими требованиями на проектирование, техническими условиями эксплуатации) акустическими (шумопонижающими) параметрами, конструкция ШЗЭ должна обладать приемлемыми долговечностными, прочностными и жесткостными характеристиками. Они должны выдерживать воздействия негативных климатических условий (атмосферных осадков, ветровой и снеговой нагрузок, сейсмических воздействий), обладать требуемой коррозионной стойкостью, огнестойкостью и приемлемым эстетическим видом. Некоторые технические варианты исполнения конструктивных элементов ШЗЭ, согласно источника [1], приведены на представленных в нем фото на страницах 302…304 (рис. 13…17). Используемые расчетные схемы по определению акустических (шумопонижающих) характеристик типичных конструкций ШЗЭ, согласно цитируемого источника [2] приведены на стр. 291…294 (рис. 2…6). Основным и наиболее важным недостатком такого типа известных типичных технических решений является отсутствие в составе структур ШЗЭ эффективных низкочастотных звукопоглощающих элементов, которые обеспечивали бы приемлемо высокое необратимое диссипативное преобразование (рассеивание) низкочастотной звуковой энергии, в виде падающих и поглощаемых ими низкочастотных звуковых волн. В это же время, существенная доля распространяемой низкочастотной звуковой энергии может свободно без существенного ослабления переизлучаться (в отдельных случаях - усиливаться) звукопрозрачными и/или динамически возбужденными составными структурными конструктивными элементами ШЗЭ. Необходимо учитывать, что доминирующая доля низкочастотной звуковой энергии вследствие возникновения физического процесса дифракции звуковых волн преимущественно распространяется через свободную краевую верхнюю часть (верхнее ребро) ШЗЭ на близлежащие от ШЗЭ рекреационные зоны и обитаемые (селитебные) территории. В это же время, в наибольшей степени конструктивные недостатки известных технических устройств ШЗЭ проявляются именно в низкочастотном звуковом диапазоне, когда длины λ (половины длин λ) излучаемых звуковых волн соизмеримы с характерными габаритными размерами звукоизолирующих преград (ШЗЭ) и в связи с чем в максимальной степени реализуется физический процесс звуковой дифракции. Именно по этой причине, поглощение низкочастотной энергии в известных типичных конструкциях ШЗЭ, является достаточно низким (неэффективным). Такого вида типичные конструкции ШЗЭ в указанном низкочастотном звуковом диапазоне, по сути, являются звукопрозрачными и малоэффективными. Следует указать также, что звукопоглощающая эффективность типичных пористых (волокнистых, открытоячеистых вспененных) звукопоглощающих материалов, из которых изготовлены звукопоглощающие панели ШЗЭ, в низкочастотном (50…500 Гц) звуковом диапазоне также является очень низкой.
Согласно информации источника [2], акустическая эффективность (шумопонижающая способность) ШЗЭ возрастает на 3 дБ с увеличением частоты звука на октаву (т.е. звуковая энергия с ростом частоты звука уменьшается 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. Дополнительная установка на лицевую поверхность ШЗЭ облицовочного плосколистового слоя пористого звукопоглощающего материала, образующего звукопоглощающую панель ШЗЭ, характеризуемого коэффициентом звукопоглощения равным 0,4…0,8, позволяет увеличить акустическую эффективность ШЗЭ на 2…7 дБ. Применяемые Г-образные конструкции ШЗЭ идентичной высоты и идентичной используемой структуры и марки материалов, в сравнении с ШЗЭ плоской вертикальной конструкции, обеспечивают дополнительное увеличение акустической эффективности до 3 дБ.
Известные типичные конструкции ШЗЭ обладают наиболее слабой акустической эффективностью (шумопонижающей эффективностью) в низкочастотном звуковом диапазоне, являющемся, в это же время, доминирующим по уровню звукового давления в регистрируемых шумовых спектрах транспортных потоков. В частности, как следует из информационного источника [1] (см. рис 7.1, стр. 120), приведенный в нем широкополосный октавный спектр звукового излучения, зарегистрированный инструментальными средствами у фасада здания с интенсивным движением автотранспорта, содержит выраженные доминирующие низкочастотные составляющие, свидетельствующие о том, что они являются определяющими в энергетическом звуковом спектре с октавными полосами частот 63, 125 и 250 Гц. Как следует из рис. 9.3 (стр. 168 этого же цитируемого источника [1]), доминирующее в спектре низкочастотное звуковое излучение сосредоточенно преимущественно в октавной полосе с центром 125 Гц. Приведенные результаты базируются на статистическом анализе внешнего автотранспортного шума, при интенсивности движения автотранспортных средств 5400 авт/ч, доля грузовых автомобилей в общем потоке которого составляла 6%. На рис. 10.2, стр. 184 информационного источника [1] приведен 1/3 октавный спектр внешнего шума движущегося тепловоза, замеренный на расстоянии 25 м от оси железнодорожного пути. Он также свидетельствует о доминирующем звуковом энергетическом вкладе низкочастотных составляющих, сосредоточенных преимущественно в 1/3 октавах с центрами 100 и 125 Гц.
Из патента США на изобретение US 4007919 (опубликованного 15.02.1977), европейского патента на изобретение ЕР 0213521 (опубликованного 16.08.1986), патента Франции на изобретение FR 2780074 (опубликованного 19.06.1998), патента Германии на изобретение DE 10159160 (опубликованного 26.06.2003), международной заявки на изобретение WO 2007/120061 (опубликованной 25.01.2007) известно применение различных типов и конструктивно-технологических исполнений экранирующих конструкций, квалифицируемых в виде шумоизолирующих, шумопоглощающих, шумоотражающих, акустических, шумозащитных экранов (ШЗЭ).
Из патента Германии на изобретение DE 19804862 (опубликованного 08.10.1998), патента Германии на изобретение DE 10251506 (опубликованного 22.07.2004), европейского патента на изобретение ЕР 1031671 (опубликованного 30.08.2000), патента Великобритании на изобретение GB 2251256 (опубликованного 01.07.1992), патента США на изобретение US 5942736 (опубликованного 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 поверхности тыльной звукоотражающей панели. Известные конструктивно-технологические исполнения такого типа ШЗЭ образуют как звукоотражающие, так и резонаторные шумопонижающие конструкции, сформированные множествами образованных открытых резонаторных горлышек, соединенных с замкнутыми камерными элементами (акустических резонаторов Гельмгольца), позволяющие достигать настроенного на заданный частотный диапазон поглощения энергии падающих на них средне- и высокочастотных звуковых волн. Однако, узкополосный и малоэффективный в актуальной низкочастотной области шумового спектра диапазон звукопоглощения такого типа технических устройств ШЗЭ является их существенным недостатком. Это распространяется как для вариантов низкочастотного, так и широкополосного шумового заглушения широкополосных шумовых спектров (характеризуемых как широкой частотной полосой звукового излучения, так и включающих доминирующий низкочастотный звуковой диапазон) источников как это следует из [1]. Возможны также конструктивно-технологические варианты исполнения ШЗЭ, предусматривающие компоновочное расположение в полости, образованной между двумя оппозитными панелями (тыльной звукоотражающей и лицевой звукопрозрачной), семейств разногабаритных акустических резонаторных камер, каждая из которых обеспечивает отличающийся друг от друга частотно-настроенный шумопонижающий (звукопоглощающий) эффект. Однако, такого типа указанные разновидности конструкций ШЗЭ, из-за стесненных на практике габаритно-компоновочным причин, обладают зауженным эффективным частотным диапазоном поглощения звуковой энергии. Существуют также ограниченные возможности его практического расширения при небольшом числе отличающихся по частотной настройке узкополосных акустических резонаторных камер небольших габаритов. В свою очередь, это не позволяет эффективно снижать шумовое излучение транспортных средств и/или шумоактивного промышленного и энергетического оборудования, являющегося преимущественно низкочастотным.
Для потенциального расширения частотного диапазона эффективного заглушения звуковой энергии, согласно известных технических решений, содержащихся в описаниях патента Германии на изобретение DE 3012514 (опубликованного 08.10.1981), европейского патента на изобретение ЕР 1077446 (опубликованного 21.02.2001), заявки США на изобретение US 2003/0006090 (опубликованной 09.01.2003), международной заявки на изобретение WO 2007/140728 (опубликованной 13.12.2007), предлагаются к применению различного типа комбинированные конструкции ШЗЭ, в которых в полости образованной между 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 в определенной мере 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 (моющих) жидкостей, ее лицевая поверхность (в отдельных случаях и торцевые поверхности) могут облицовываться внешним защитным звукопрозрачным слоем газовлагонепроницаемой пленки или ткани.
Недостатком рассмотренных выше технических решений, представленных известными конструкциями ШЗЭ, является недостаточно высокая акустическая (шумопонижающая) эффективность используемых в них монолитных, однослойных, плосколистовых звукопоглощающих панелей. Это, в частности, вызвано недостаточно высокими звукопоглощающими свойствами монолитных пористых структур плосколистового панельного типа, характеризующихся выраженным скачкообразным изменением (резким рассогласованием) волнового (акустического) сопротивления физическому процессу распространения звуковых волн в пространственной зоне на разделительной границе плоскоповерхностного лицевого слоя плосколистовой пористой звукопоглощающей панели с примыкающей к ней упругой воздушной средой. В результате, это вызывает дополнительный звукоотражающий эффект, сопровождающийся соответствующим уменьшением звукопоглощающего эффекта, увеличение передачи звуковой энергии через свободную верхнюю краевую часть ШЗЭ, что, в конечном итоге, ухудшает результирующие шумопонижающие качества ШЗЭ.
В патенте РФ на изобретение RU 2155252, опубликованном 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 плоско листовую звукопоглощающую панель из волокнистого нетканого материала (минеральной ваты). При этом, 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 дополнительного переизлучения паразитной звуковой энергии, в виде вторичного 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, с последующим ослаблением переизлучения ими паразитного структурного шума, в нем недостаточно эффективно используются применяемые акустические модули, с точки зрения поглощения шумового излучения, передающегося на ШЗЭ воздушным путем. Это обусловлено как недостаточно высокой акустической (шумопонижающей) эффективностью используемой монолитной пористой структуры звукопоглощающего материала, представленного в виде тонкостенных плосколистовых звукопоглощающих панелей и их нерациональным компоновочным размещением. Также в рассматриваемой конструкции технического устройства в недостаточной степени реализуются потенциалы дифракционных диссипативных механизмов поглощения звуковой энергии, возникающих при распространении звуковых волн на краевых границах свободных концевых периметрических частей (ребер) шумопонижающих модулей (на периметрических краевых зонах тыльной звукоотражающей и монолитной плосколистовой звукопоглощающей панелей). Рассмотренное техническое решение характеризуется также высокой стоимостью и неудовлетворительными экологическими показателями в отношении его утилизационной безопасности по завершению жизненного цикла.
эл
зп
зп
В качестве прототипа выбран патент РФ на изобретение RU 2465390, опубликованный 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 перпендикулярного лицевой поверхности несущей основы. Со стороны размещения обособленных звукопоглощающих панелей поверхность шумопонижающего элемента футерована защитным слоем звукопрозрачной газовлагонепроницаемой пленки или ткани.
Указанному известному техническому устройству по прототипу (как и выше рассмотренным аналогам) присущи большинство приведенных выше недостатков. Использование обособленных звукопоглощающих панелей, монтируемых на поверхностях несущей основы, не обеспечивает приемлемо высоких звукопоглощающих свойств конструкции ШЗЭ в актуальной низкочастотной области звукового спектра которая, как известно, доминирует в спектрах шумовых излучений транспортных (автомобильных, железнодорожных) потоков. Применяемые в аналогах обособленные звукопоглощающие панели произведены из дорогостоящих воздухопродуваемых пористых волокнистых или вспененных открытоячеистых материалов на изготовление которых потрачены исходные ценные сырьевые углеводородные (нефть, природный газ) вещества, с произведенными при этом сопутствующими трудовыми и энергетическими затратами и сопутствующими экологическими загрязнениями при их технологических процедурах изготовления. С учетом того, что техническое устройство ШЗЭ, устанавливаемое, в частности, вдоль автодорожных магистралей и железнодорожных путей, селитебных территорий, рекреационных зон, является протяженной крупногабаритной материалоемкой конструкцией, линейные размеры которой достигают десятков и сотен километров, то это вынуждает затрачивать на ее изготовление огромные количества звукопоглощающих материалов, производящихся, преимущественно, из дорогостоящего невозобновляемого углеводородного сырья.
Наряду с решением проблемы экологически чистой утилизации пористых звукопоглощающих полимерных материалов, производимых из углеводородного сырья, существуют проблемы утилизации технических объектов, завершивших свой жизненный цикл, с необходимостью проведения экологически чистой и экономически оправданной утилизации производственно-технологического брака, представленного в виде твердых отходов полимерных материалов (деталей и узлов машин, а также утилизации разнообразной тары и упаковки, изготовленных из твердых полимерных материалов). Решение указанных технических проблем экологически безопасной и экономически эффективной утилизации изделий из полимерных материалов связано с реализацией дорогостоящих технологических процессов, осуществляемых с применением сложного технологического оборудования. Одним из наиболее быстрорастущих по объемам производства и потребления полимерным материалом является полиэтилентерефталат (далее - ПЭТ). В особенности, широкое распространение ПЭТ получил в индустрии производства полимерной упаковки (ПЭТ-тары). Также, в больших объемах, он широко используется в качестве волокнистых и пленочных материалов под торговыми марками сипрон, лавсан, полиэстер. Технические условия к ПЭТ материалу определяются требованиями отечественного стандарта - ГОСТ Р 51695-2000 «Полиэтилентерефталат. Общие технические условия». Особое место в номенклатуре производства ПЭТ-тары занимает бутылочная емкостная ПЭТ-тара, как наиболее распространенная в пищевой и упаковочной промышленности, используемая для упаковки и хранения питьевой воды, напитков, пива, соков, растительного и машинного масел и т.п. Ее ежегодное производство и возникающие сопутствующие необходимые объемы утилизации в мировом масштабе исчисляется триллионами штук (млн. тонн). Это представляет очень важную экологическую проблему предотвращения загрязнения окружающей среды такого типа утилизируемыми твердыми трудноразлагаемыми полимерными материалами (полимерная упаковочная тара составляет около 40% коммунально-бытовых отходов, отправляемых на свалку). Основными техническими приемами утилизации твердых полимерных отходов, как известно, являются технологические процессы их термического разложения путем пиролиза, разложения (гидролиза, гликолиза), с получением исходных низкомолекулярных продуктов (мономеров, олигомеров) и вторичной (рециклированной) механической переработки. Указанным техническим приемам утилизационной переработки предшествует предварительная обработка твердых полимерных отходов, включающая сепарационное разделение (флотационное, аэросепарационное, электросепарационное, химическими методами, методами глубокого охлаждения), сортировку и идентификацию, измельчение (механическое, криогенное), мойку, сушку (вихревую, ленточную, ковшевую, с «кипящим слоем»), грануляцию. Полученное сырье, в виде гранулята, используют в качестве вторичной добавки к первичному сырью, наряду с дополнительно вводимыми пластификаторами, стабилизаторами и наполнителями, при производстве различного типа технических устройств, в частности, товаров бытовой химии, строительных и сельскохозяйственных орудий, поддонов для транспортировки грузов, труб, облицовочных элементов и т.п. Конечными потребителями продукции из ПЭТ-материала являются производители бутылочной емкостной ПЭТ-тары, пленок и волокон, пищевая, текстильная, шинная промышленность. Технологические процессы изготовления бутылочной емкостной ПЭТ-тары базируются на литье под давлением, экструзии, раздувном формовании, вакуум-формовании и могут включать, в том числе, применение вторичного (переработанного) полиэтилентерефталата в виде ПЭТ-хлопьев (чипсов, флексов) или ПЭТ-гранул.
Наращивание объемов рециклированной переработки утилизируемой бутылочной емкостной ПЭТ-тары, связанной с осуществлением сложных и трудоемких технологических процессов ее сбора, сортировки, очистки, дробления, термо-химических преобразований, сдерживается высокими финансовыми издержками, достигающими 50% роста общих затрат на производство продукции. Широко распространенным способом утилизации вышедшей из употребления бутылочной емкостной ПЭТ-тары является ее энергетическая утилизация путем сжигания, объемы которого могут достигать до 40% полимерных отходов. Однако, указанная технология утилизации вызывает необходимость применения сложных и дорогостоящих технических устройств очистки продуктов сгорания, которые характеризуются недостаточно высокой эффективностью и/или неудовлетворительной стабильностью функционирования.
Известные технические решения по рециклированной переработке ПЭТ-материалов, представленных утилизируемыми бутылочными емкостями ПЭТ-тары, содержатся, в частности, в приведенных ниже ссылках на описания опубликованных заявок и патентов изобретений, относящихся к соответствующим техническим устройствам и технологическим операциям (технологическим процессам - способам):
- сбора, сортировки, сепаративного разделения, пакетирования в интегральные блоки - RU 2348530, RU 2150385, RU 2091224, US 2014299523, US 2014299524, US 2011/0127362, US 2004/0155374, US 5115987, US 5688693, JP 2005041671, JP 2002292630, US 5554657, US 4830188, KR 20070070754, FR 2560155;
- очистки (мойки) - RU 2335394, RU 2465972, RU 2137787, RU 2020005, RU 2235019, US 2011/0127362, US 2004/0155374, US 2003/0010360, EP 0237127, WO 09527753, WO 0183112, US 5688693, DE 10002682, WO 09955508, US 5266124, EP 0304667, DE 19545357, JPH 11302443, US 4830188, US 2010140382;
- измельчения (дробления) - RU 2384592, RU 2561475, RU 2349451, RU 2150385, RU 2233200, WO 0183112, US 2011/0155374, WO 09527753, US 7546965, US 5947016, US 5688693, DE 19545357, KR 20000072851, KR 20000010466, JPH 11302443, US 4830188, KR 20010079125;
- гранулирования - US 6436322, DE 19618363, US 6217804, KR 20010079125;
- экструзии, термохимических технологических процессов - RU 2496805, RU 2458946, RU 2263658, RU 2137787, RU 2103257, US 5073203, US 2007/0299150, DE 19629042, WO 09928285, WO 09527753, US 4605762, US 5945460, US 5807932, US 5597891, US 5952520, US 5580905, KR 20000010466, JPH 11302443, MX 201201936, MX 2007004429, US 4973746, US 4355175;
- комбинированным технологиям производства многокомпонентных композитных и/или многослойных полимерных материалов - RU 2302433, RU 2264917, RU 2356915, SU 1331654, RU 2363572, RU 2569371, JPH 08253223, FR 2560155, US 5472753, US 5804305, WO 9702939, WO 9920462, KR 20100045695, JP 2002361647.
- использования по другому целевому назначению составных частей утилизируемой ПЭТ-тары в качестве полуфабрикатных элементов технических устройств - RU 2559129.
Приведенные выше известные способы и технические устройства утилизации ПЭТ-тары (бутылочной емкостной ПЭТ-тары) характеризуются сложными, трудоемкими, дорогостоящими и экологически несовершенными (грязными) технологическими приемами их переработки.
В составе заявляемого технического устройства предусматривается использование относительно простого, дешевого и экологически чистого вторичного применения, по другому целевому назначению, уже произведенной и вынужденно утилизируемой пустотелой полостной бутылочной емкостной ПЭТ-тары, исключающее сложные, трудоемкие, экологически грязные технологические процедуры их вторичной (рециклированной) переработки. В данном случае, подразумевается их использование в качестве уже готового полуфабрикатного продукта (пригодного к использованию оригинального конструктивного звукопоглощающего элемента), в составе технического устройства ШЗЭ. Подробное описание особенностей конструктивно-технологических исполнений такого типа ШЗЭ будет раскрыто ниже - в тексте приведенного описания заявки, графических изображений и формулы изобретения.
Как известно, заглушение (утилизация) паразитной звуковой энергии, выделяемой в открытое пространство окружающей среды разнообразными эксплуатируемыми шумогенерирующими техническими объектами (например, движущимися потоками наземных шумогенерирующих транспортных средств), базируется на реализации физических процессов ее поглощения (преобразования), с сопутствующей необратимой диссипацией (рассеиванием) в тепловую энергию. С этой целью используются, в частности, различного типа конструкции шумозаглушающих устройств, с содержащимися в них пористыми структурами звукопоглощающих материалов. Также в используемых шумозаглушающих технических устройствах имеют место преднамеренно создаваемые (реализуемые) компенсационные интерференционные фазо-амплитудные энергетические взаимодействия, в том числе и противофазные амплитудные подавления распространяемых прямых и отраженных звуковых волн. С этой целью, в составе шумозаглушающих технических устройств могут, в частности, содержаться различного типа трубчатые и объемные резонаторные конструкции - четвертьволновые R' и/или полуволновые R'' акустические резонаторы, и/или акустические резонаторы Гельмгольца R''', реализующие физические процессы преобразования звуковой энергии в тепловую за счет возникающих резистивных диссипативных потерь звуковой энергии, вследствие резонансно возбуждаемых с высокими амплитудами колеблющихся воздушных масс в процессе их трения о поверхностные зоны стенок их горловых частей.
R
R
Частотная настройка эффективного процесса поглощения звуковой энергии в заявляемом техническом устройстве ШЗЭ осуществляется на актуальный низкочастотный диапазон спектра звукового излучения, генерируемого автомобильным и/или железнодорожным транспортом, который находится, преимущественно, в частотной области - 50…300 Гц. При этом, заявляемое техническое устройство ШЗЭ включает применение натурных образцов утилизируемой штатной пустотелой полостной бутылочной ПЭТ-тары в качестве исходного базового шумозаглушающего элемента конструкции, с его соответствующим пространственным размещением в закрытых объемных резонаторных звукопоглощающих модулях контейнерного типа, содержащих лицевую звукопрозрачную панель. Соответствующим образом располагая в составе звукопоглощающей панели, составленной из семейств объемных резонаторных звукопоглощающих модулей контейнерного типа, разногабаритную, отличающуюся емкостными параметрами и геометрической формой горловых и камерных частей, утилизируемую пустотелую полостную бутылочную ПЭТ-тару, возможна реализация оригинальных семейств шумозаглушающих технических устройств, представленных отличающимися по резонансной частотной настройке низкочастотными акустическими резонаторами Гельмгольца R''', характеризующихся соответствующими значениями собственных резонансных частот звуковых колебаний f, находящимися в указанном актуальном низкочастотном диапазоне 50…300 Гц (см. значения f в таблице 1.1). Тем самым, возможна реализация настроенного поглощения низкочастотной звуковой энергии применением такого типа образованных акустических резонаторов Гельмгольца R''', с отличающимися объемными габаритно-геометрическими параметрами, в заданном частотном звуковом диапазоне, используемыми группировками (семействами) объемных резонаторных звукопоглощающих модулей контейнерного типа, составленных из натурных образцов утилизируемой пустотелой полостной бутылочной ПЭТ-тары, формирующими звукопоглощающую панель в составе заграждающей стеновой конструкции ШЗЭ. Дополнительное физическое воздействие на преднамеренное расширение частотной полосы заглушения, производимого каждым из единичных экземпляров используемой пустотелой полостной бутылочной ПЭТ-тары, используемой в составе объемного резонаторного звукопоглощающего модуля контейнерного типа, при необходимости, может достигаться введением в их горловые части соответствующих конструктивных элементов формирования дополнительных диссипативных резистивных потерь, представляемых, в частности, перфорированием стенок их горловых частей. При необходимости достижения дополнительного усиления степени поглощения звуковой энергии в средне- и высокочастотной области звукового спектра, внутренняя поверхность тыльной звукоотражающей панели и/или внутренней поверхности лицевой звукопрозрачной панели объемного резонаторного звукопоглощающего модуля контейнерного типа (ОРЗМКТ) может футероваться сплошным или перфорированным слоем пористого звукопоглощающего материала.
Поставленная техническая задача решается за счет того, что в отличие от известных технических устройств ШЗЭ, в виде рассмотренных аналогов и прототипа, заявляемое техническое устройство шумозащитного экрана рекреационной зоны (ШЗЭРЗ) - выполняется в виде замкнутой периметрической конструкции, ограждающей рекреационную зону от интенсивного шумового излучения наземных шумогенерирующих транспортных средств и содержит участки разрывов, образующих проходы и проезды на территорию рекреационной зоны, перекрываемые заширмляющими звукоизоляционными контрэкранами-контрзатворами. Звукопоглощающая панель, габаритной высотой не менее 5 м, представлена сблокированными между собой ОРЗМКТ прямоугольной геометрической формы с образованными воздушными полостями, формируемыми сопрягаемыми тыльной и боковыми звукоотражающими стенками, лицевой звукопрозрачной перфорированной стенкой и верхней замыкающей крышкой. Воздушные полости ОРЗМКТ заполняются акустическими резонаторами Гельмгольца R''', образованными утилизируемыми пустотелыми полостными бутылочными емкостями ПЭТ-тары, содержащими емкостные камерные и открытые резьбовые горловые части, пространственно ориентированные в направлении лицевой звукопрозрачной перфорированной стенки.
Смонтированные, в виде звукопоглощающей панели, входящей в состав стеновой конструкции ШЗЭРЗ, отдельные объемные резонаторные звукопоглощающие модули контейнерного типа (ОРЗМКТ), образующие сборную конструкцию ШЗЭРЗ, могут быть скреплены (сочленены) между собой соответствующими замковыми соединениями, или другого типа механическими монтажно-крепежными элементами, в том числе посредством несущей профилированной стержневой основы, пруткового каркаса или соответствующими звукопрозрачными адгезионными соединениями (липкими клеевыми, термоактивными термоплавкими).
Применяемые при этом звукопрозрачные адгезионные соединения составных частей ШЗЭРЗ 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.
Тыльная звукоотражающая панель может быть изготовлена из плотного звукоотражающего конструкционного материала (металлического алюминия, нержавеющей стали, оцинкованной стали, армированного щепоцементного - дюрисола, велокса, деревянного - импрегированной древесины, полимерного - полиметиметакрилата, или многослойной композиции из нескольких разнородных материалов).
Открытая резьбовая горловая часть используемой утилизируемой пустотелой полостной бутылочной емкости ПЭТ-тары может дополнительно содержать диссипативные демпфирующие элементы (демпфирующие каналы), представленные в виде сквозных (проходных) отверстий перфорации, заданных габаритов и суммарной площади проходного сечения, выполненных в ее стенке.
пер.о.
г
пер.о.
г
пер.о.
Дополнительно выполненные в стенках открытых резьбовых горловых частей, диссипативные демпфирующие каналы, представленные сквозными отверстиями перфорации суммарной площадью проходных сечений F, должны составлять не более чем 0,05 площади проходного поперечного сечения S соответствующего проходного поперечного сечения открытой резьбовой горловой части утилизируемой пустотелой полостной бутылочной емкости ПЭТ-тары, в плоскости которого содержатся сквозные отверстия перфорации (F≤0,05S). Таким образом, они характеризуются предельным значением коэффициента перфорации стенки открытой резьбовой горловой части k, представленным выражением (1):
2
3
По крайней мере, на ограниченной части внешней и/или внутренней поверхности перфорированной лицевой стенки ОРЗМКТ с использованием соответствующего типа 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.
R
m
R
к
г
R
г
Техническое устройство заглушения звуковой энергии, представленное ШЗЭРЗ, содержащим в качестве звукопоглощающей панели ОРЗМКТ, с выраженным эффектом поглощения ее низкочастотного звукового диапазона, формируется отдельными разночастотно (с отличающимися частотами f) настроенными акустическими резонаторами Гельмгольца R''', образуемыми утилизируемыми пустотелыми полостными бутылочными емкостями ПЭТ-тары, которые могут содержать дополнительно введенные в их открытые резьбовые горловые части демпфирующие резистивные элементы диссипативного рассеивания звуковой энергии в виде сквозных отверстий перфорации. Также в процесс утилизационного преобразования (заглушения) звуковой энергии, включаются габаритные массо-упругие воздушные фрагменты, образующиеся (локализующиеся) между внешними поверхностями контактирующих стенок утилизируемых пустотелых полостных бутылочных емкостей ПЭТ-тары и оппозитно расположенными поверхностями задней звукоотражающей стенки и перфорированной стенкой лицевой панели ОРЗМКТ (включая и возможный вариант дополнительной футеровки тыльной поверхности задней звукоотражающей стенки сплошным или перфорированным слоем пористого звукопоглощающего материала вспененного открытоячеистого или волокнистого типа). В этом случае имеет место реализация дополнительного эффекта поглощения звуковой энергии тех частотных составляющих звукового спектра, у которых четверть длины звуковой волны 0,25λ близка к габаритам ширины образуемого габаритного воздушного слоя (параметра В). Задаваемая частотная настройка физического параметра (f) по обеспечению эффективного заглушения низкочастотной звуковой энергии, представленным устройством объемного резонаторного звукопоглощающего модуля контейнерного типа ШЗЭ, достигается соответствующим выбором отличающихся между собой его базовых составных конструктивных (габаритно-геометрических) элементов (параметров) - объемов полостных емкостей камерных частей V каждой из многочисленных отличающихся емкостями и габаритами используемых утилизируемых пустотелых полостных бутылочных емкостей ПЭТ-тары, а также их отличающихся габаритных параметров геометрических длин h (динамических длин - l) и площадей проходных сечений открытой резьбовой горловой части S (см. фиг. 11а, 11б, 11в, 11г и табл. 1) и учетом физических параметров среды распространения звуковых волн (скорости звука с, температуры окружающего воздуха t°C), как это представлено выражением (2), (3), (4), (5):
где t°C - температура окружающего воздуха, °С;
R
f - значение собственной (резонансной) частоты в Гц акустического резонатора Гельмгольца R''';
π=3,14
г
2
S - площадь проходного поперечного сечения в м открытой резьбовой горловой части (с демонтированной резьбовой пробкой) утилизируемой пустотелой полостной бутылочной емкости ПЭТ-тары;
г
где d - диаметр круглого проходного сечения открытой резьбовой горловой части (с демонтированной резьбовой пробкой) используемой утилизируемой пустотелой полостной бутылочной емкости ПЭТ-тары, м;
k
3
V - объем полостной емкости камерной части акустического резонатора Гельмгольца R''', соответствующий (идентичный) воздушному объему камерной части используемой утилизируемой пустотелой полостной бутылочной емкости ПЭТ-тары, м;
п
k - проводимость открытой резьбовой горловой части акустического резонатора Гельмгольца R''', м;
R
где l - динамическая длина открытой резьбовой горловой части акустического резонатора Гельмгольца R''', м.
г
где h - геометрическая (габаритная) длина открытой резьбовой горловой части акустического резонатора Гельмгольца R''', м.
Соотношения габаритно-геометрических параметров, используемой в составе технического устройства объемного резонаторного звукопоглощающего модуля контейнерного типа (ОРЗМКТ) ШЗЭРЗ, утилизируемой пустотелой полостной бутылочной ПЭТ-тары, аппроксимирующие параметрические характеристики акустических резонаторов Гельмгольца R''', формируют соответствующую эффективность используемой звукопоглощающей панели в целом и результирующего применения шумозаглушающих технических устройств ШЗЭРЗ. Используемые образцы пустотелой полостной утилизируемой бутылочной ПЭТ-тары, характеризующиеся выраженным разделением открытой резьбовой горловой и камерной частей, рассматриваются в качестве классического акустического резонатора Гельмгольца R''', схематическое изображение и технические параметры которого приведены на фиг. 11а. В частности, типичная куполообразная верхняя зона камерной части пустотелой полостной утилизируемой бутылочной ПЭТ-тары, сопрягаемая с присоединительной цилиндрической открытой резьбовой горловой частью (см. фиг. 11б, 11в), достаточно адекватно аппроксимирует физическую модель классического акустического резонатора Гельмгольца, схематично представленную на фиг. 11а.
k
г
R
г
г
г
R
R
-3
-3
Сопрягаемая с камерной частью объемом V, короткая (h, l) открытая горловая часть типичной утилизируемой бутылочной ПЭТ-тары, соизмеримая по габаритам с ее диаметром d (площадью проходного сечения S), характеризуется значениями физического параметра проводимость k акустического резонатора Гельмгольца R''', измеряемого линейными размерами и находящегося в диапазоне значений 10×10…20,6×10 м (см. табл. 1). Тем самым, обеспечивается его эффективное функционирование в качестве звукопоглощающего устройства вследствие реализации малого волнового сопротивления горловой части акустического резонатора Гельмгольца R'''. В этих случаях обеспечивается прохождение и возбуждение резонансных колебаний воздушной массы m в полости открытой горловой части, с возникновением в ней «короткого акустического замыкания» на собственной (резонансной) частоте звуковых колебаний f (в узкой частотной полосе Δf, определяемой высокой добротностью резонирующей колебательной системы, с центральным значением - f) акустического резонатора Гельмгольца R'''.
В отдельных случаях может быть признано рациональным выполнение малогабаритного дренажного отверстия в донной и/или боковой стенке камерной части используемой утилизируемой пустотелой полостной бутылочной ПЭТ-тары для эвакуации возможного попадания через ее горловую часть в полость камерной части атмосферных осадков. Принятое ограничение габаритов дренажного отверстия не допускает ухудшения акустических свойств используемой утилизируемой пустотелой полостной бутылочной ПЭТ-тары, функционирующей в виде акустических резонаторов Гельмгольца R'''. Оно достигается соответствующим ограничением выбора габаритных размеров (площади проходного сечения) дренажного отверстия согласно выражения (6):
др.о.
2
где F - площадь проходного поперечного сечения дренажного отверстия, м;
г
2
S - площадь проходного поперечного сечения открытой резьбовой горловой части, м.
ce
r
pr
r
Используемые в составе технического устройства ШЗЭРЗ заширмляющие звукоизоляционные контрэкраны-контрзатворы, перекрывающие образуемые проезды и проходы в участках разрывов ШЗЭРЗ, могут быть выполнены как подвижного (с ручным приводом или электроприводом), так и неподвижного типа. Структурный элементный состав шумозащитных стеновых конструкций заширмляющих звукоизоляционных контрэкранов-контрзатворов принимается аналогичным структурному элементному составу базовых шумозащитных стеновых конструкций ШЗЭРЗ. Заширмляющие звукоизоляционные контрэкраны-контрзатворы по своим габаритным длинам L не менее чем в 5 раз превышают габаритную ширину В перекрываемых ими проходов и проездов, образуемых в участках разрывов ШЗЭРЗ, формируя при этом свободные лабиринтные проходы, ограниченные внешними противолежащими перекрываемыми поверхностями стеновой конструкции ШЗЭРЗ и заширмляющего звукоизоляционного контрэкрана-контрзатвора. Ширина свободных лабиринтных проходов В принимается равной в 2 раза меньше ширины В прохода (проезда), выполненного в стеновой конструкции ШЗЭРЗ в зоне его разрыва. Такое конструктивно-компоновочное исполнение заширмляющего звукоизоляционного контрэкрана-контрзатвора в зонах проходов и проездов, образуемых в участках разрывов ШЗЭРЗ, обеспечивает эффективное заграждение прямой передачи транспортных шумовых излучений на территорию рекреационной зоны. При этом, реализуются физические условия дополнительного поглощения звуковой энергии в узком лабиринтном канале, как в вариантном исполнении образуемом между лицевой звукопоглощающей поверхностью заширмляющего звукоизоляционного контрэкрана-контрзатвора и перекрываемым им участком тыльной звукоотражающей панели ШЗЭРЗ, так и в вариантном исполнении образуемом между лицевой звукопоглощающей поверхностью заширмляющего звукоизоляционного контрэкрана-контрзатвора и перекрываемым им участком тыльной звукоотражающей панели ШЗЭРЗ, дополнительно футерованным звукопоглощающей панелью, образованной сблокированными между собой ОРЗМКТ, воздушные полости которых заполнены установленными в них акустическими резонаторами Гельмгольца R''', образованными утилизируемыми пустотелыми полостными бутылочными емкостями ПЭТ-тары, содержащими емкостные камерные и открытые резьбовые горловые части, пространственно ориентированные (препендикулярно) в направлении поверхности стеновой конструкции заширмляющего звукоизоляционного контрэкрана.
Сравнение научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках МКИ показывает, что совокупность существенных признаков заявленного технического решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что заявляемое устройство ШЗЭРЗ 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 представленных чертежей и следующего детального описания технического устройства, где:
- на фиг. 1 представлена схема установки заявляемого устройства ШЗЭРЗ (поз. 1) в виде технического устройства замкнутого периметрического типа, ограждающего рекреационную зону, представленную в виде городского парково-развлекательного комплекса (поз. 51), защищаемую от интенсивного шумового излучения наземных шумогенерирующих автотранспортных средств (АТС);
- на фиг. 2 схематично представлена фрагментная часть поперечного сечения заявляемого технического устройства ШЗЭРЗ (поз. 1), ограждающего участок лесного массива (поз. 52) рекреационной зоны от интенсивного шумового излучения наземных шумогенерирующих АТС;
- на фиг. 3 схематично представлен общий вид заявляемого технического устройства ШЗЭРЗ (поз. 1), установленного вблизи от железнодорожных путей (поз. 38) с проходящим шумогенерирующим железнодорожным составом (поз. 36);
- на фиг. 4 схематично представлен общий вид заявляемого технического устройства ШЗЭРЗ (поз. 1), установленного вблизи дорожного покрытия (поз. 37) с движущимися на нем шумогенерирующими техническими объектами пассажирского, грузопассажирского и грузового автомобильного (легковые автомобили, автобусы, грузовые автомобили) транспорта (поз. 36);
- на фиг. 5а представлена схема исполнения двухстороннего свободного лабиринтного прохода (поз. 55) и проезда (поз. 61), выполненных в участке разрыва (поз. 41) ШЗЭРЗ (поз. 1);
- на фиг. 5б представлена схема исполнения двухстороннего свободного лабиринтного прохода (поз. 55), выполненного в участке разрыва (поз. 41) ШЗЭРЗ (поз. 1), по обе стороны зон образованного разрыва, перекрываемых звукоизоляционными заширмляющими контрэкранами-контрзатворами (поз. 40), дополнительно смонтированы два локальных участка звукопоглощающей панели (поз. 63)
- на фиг. 5в представлена схема исполнения одностороннего свободного лабиринтного прохода (поз. 62) и проезда (поз. 61), выполненных в участке разрыва (поз. 41) ШЗЭРЗ (поз. 1);
на фиг. 5г представлена схема исполнения заширмляющего звукоизоляционного контрэкрана-контрзатвора подвижного типа (поз. 40) в виде откатных ворот (поз. 42) с электроприводом (поз. 48), смонтированного в зоне разрыва (поз. 41) ШЗЭРЗ (поз. 1);
- на фиг. 6 представлен общий вид заявляемого технического устройства звукопоглощающей панели (поз. 56), в виде составного элемента ШЗЭРЗ (поз. 1), выполненного в виде сблокированных объемных резонаторных звукопоглощающих модулей контейнерного типа (поз. 14, далее - ОРЗМКТ 14), смонтированных и неподвижно зафиксированных между собой соответствующими стыковочными монтажно-крепежными механическими элементами (поз. 33);
- на фиг. 7 представлен общий вид заявляемого технического устройства фрагмента звукопоглощающей панели (поз. 56), в виде составного элемента ШЗЭРЗ (поз. 1), выполненного в виде сблокированных ОРЗМКТ (поз. 14), смонтированных и неподвижно между собой зафиксированных в образованных ячейках несущей профилированной стержневой основы (поз. 34);
- на фиг. 8 представлен общий вид заявляемого технического устройства фрагмента звукопоглощающей панели (поз. 56), в виде составного элемента ШЗЭРЗ (поз. 1), выполненного в виде сблокированных ОРЗМКТ (поз. 14), неподвижно между собой зафиксированных прутковым каркасом (поз. 35);
m
m
m
- на фиг. 9 представлен общий вид единичного обособленного образца ОРЗМКТ (поз. 14), габаритными размерами L×B×H, водящего в состав звукопоглощающей панели (поз. 56), содержащего открывающуюся замыкающую крышку (поз. 21) и пространственно ориентированные в направлении лицевой звукопрозрачной стенки (поз. 15) своими открытыми резьбовыми горловыми частями (поз. 24) утилизируемые пустотелые полостные бутылочные емкости ПЭТ-тары (поз. 22), расположенные во внутренней полости ОРЗМКТ (поз. 14);
- на фиг. 10а представлен вид сбоку на заявляемое техническое устройство ШЗЭРЗ (поз. 1) с близко расположенным к нему шумогенерирующим АТС (поз. 36);
- на фиг. 10б представлен вид сбоку на заявляемое техническое устройство ШЗЭРЗ (поз. 1) с близко расположенным к нему шумогенерирующим АТС (поз. 36), тыльная звукоотражающая панель (поз. 8) ШЗЭРЗ (поз. 1) дополнительно футерована слоем сплошного (неперфорированного) пористого звукопоглощего материала (поз. 58);
- на фиг. 10в представлен вид сбоку на заявляемое техническое устройство ШЗЭРЗ (поз. 1) с близко расположенным к нему шумогенерирующим АТС (поз. 36), тыльная звукоотражающая панель (поз. 8) ШЗЭРЗ (поз. 1) дополнительно футерована слоем перфорированного пористого звукопоглощего материала (поз. 59);
к
к
г
г
г
R
г
R
- на фиг. 11а представлена принципиальная схема физической модели акустического резонатора Гельмгольца R''' (поз. 25) классического типа, характеризующегося колбообразной геометрической формой камерной части (поз. 23), воздушным объемом V (воздушной массой m), с присоединенной к ней (сообщающейся с ней) горловой частью (поз. 24), воздушным объемом V (воздушной колеблющейся массой m), геометрической длиной h (динамической длиной l), площадью проходного поперечного сечения S, определяющие значение собственной (резонансной) частоты колебаний f акустического резонатора Гельмгольца (поз. 25) - R''', согласно приведенных на фиг. 11а взаимосвязанных соотношений его геометрических и физических параметров (см. также выражения 2…5);
к
к
г
R
г
г
г
г
к
- на фиг. 11б представлено схематическое изображение используемой утилизируемой пустотелой полостной бутылочной емкости ПЭТ-тары (поз. 22) и ее физической модели, геометрические параметры которой, адекватно аппроксимируют физическую модель классического акустического резонатора Гельмгольца R''', поз. 25 (представленную на фиг. 11а), содержащего камерную часть (поз. 23) - воздушным объемом V (сосредоточенной в ее объеме массой воздуха m) и открытую резьбовую горловую часть (поз. 24), геометрической длиной h, динамической длиной l и площадью проходного поперечного сечения S открытой резьбовой горловой части с воздушным объемом V (сосредоточенной в объеме ее части колеблющейся массой воздуха m), характеризующуюся исследованным верхним предельным значением эффективных соотношений площадей проходных поперечных сечений горловой и камерной частей S/S=0,13. Донная стенка камерной части (поз. 23) содержит дренажное отверстие (поз. 27) ограниченных габаритных размеров;
к
к
к
к
к
г
R
г
г
г
г
г
г
к
- на фиг. 11в представлено схематическое изображение используемой утилизируемой пустотелой полостной бутылочной емкости ПЭТ-тары (поз. 22), геометрические параметры которой, адекватно аппроксимируют физическую модель классического акустического резонатора Гельмгольца R''', поз. 25 (представленную на фиг. 11а), содержащего камерную часть (поз. 23) диаметром d, площадью проходного поперечного сечения S и воздушным объемом V (с сосредоточенной в ее объеме V колеблющейся массой воздуха m) и открытую резьбовую горловую часть (поз. 24), геометрической длиной h, динамической длиной l, диаметром d, площадью сечения S и воздушным объемом V (сосредоточенной в ее объеме V массой воздуха m), характеризующуюся исследованным нижним предельным значением эффективных соотношений площадей проходных поперечных сечений открытой резьбовой горловой и камерной частей (с куполообразной верхней зоной камерной части) S/S=0,03; в боковой стенке камерной части (поз. 23) выполнено дренажное отверстие (поз. 27) ограниченных габаритных размеров, а в горловой части (поз. 24) выполнены демпфирующие отверстия перфорации (поз. 28) ограниченных габаритных размеров;
к
к
г
R
г
г
- на фиг. 11г представлено упрощенное схематическое изображение динамического функционирования динамической физической модели колебательной акустической системы, представленной акустическим резонатором Гельмгольца R''' (поз. 25), образованным используемой утилизируемой пустотелой полостной бутылочной емкостью ПЭТ-тары (поз. 22), содержащей камерную часть (поз. 23) с сосредоточенной в ее объеме V упругой воздушной массой m, открытую резьбовую горловую часть (поз. 24) геометрической длиной h (динамической длиной l), воздушным объемом V, с сосредоточенной в ней упругой колеблющейся массой воздуха m;
- на фиг. 12 представлена схема сечения фрагмента ОРЗМКТ (поз. 14), входящего в состав звукопоглощающей панели (поз. 56), внутренняя полость которого заполнена смонтированным в ней семейством акустических резонаторов Гельмгольца (поз. 25), образованных используемыми утилизируемыми пустотелыми полостными бутылочными емкостями ПЭТ-тары (поз. 22) идентичных геометрических форм, габаритных размеров и воздушных объемов камерных (поз. 23) и открытых резьбовых горловых частей (поз. 24); напротив открытых срезов резьбовых горловых частей (поз. 24) смонтирована лицевая звукопрозрачная стенка (поз. 15) ОРЗМКТ (поз. 14), облицованная изнутри защитным звукопрозрачным пленочным или защитным звукопрозрачным фольговым слоем (поз. 17);
- на фиг. 13 представлена схема сечения фрагмента ОРЗМКТ (поз. 14), входящего в состав звукопоглощающей панели (поз. 56), внутренняя полость которого заполнена смонтированным в ней сблокированным семейством акустических резонаторов Гельмгольца (поз. 25), образованных используемыми утилизируемыми пустотелыми полостными бутылочными емкостями ПЭТ-тары (поз. 22) идентичных геометрических форм, габаритных размеров и воздушных объемов камерных (поз. 23) и открытых резьбовых горловых частей (поз. 24), содержащих демпфирующие отверстия перфорации (поз. 28), с образованием блока адгезионно сопрягаемых боковыми стенками бутылочных емкостей ПЭТ-тары (поз. 22) соответствующими монтажно-крепежными элементами адгезионного типа (поз. 29); напротив открытых срезов резьбовых горловых частей (поз. 24) смонтирована лицевая звукопрозрачная стенка (поз. 15) ОРЗМКТ (поз. 14), облицованная извне защитным звукопрозрачным пленочным или защитным звукопрозрачным фольговым слоем (поз. 17);
- на фиг. 14 представлена схема сечения фрагмента ОРЗМКТ (поз. 14), входящего в состав звукопоглощающей панели (поз. 56), внутренняя полость которого заполнена смонтированным в ней сблокированным семейством акустических резонаторов Гельмгольца (поз. 25), образованных используемыми утилизируемыми пустотелыми полостными бутылочными емкостями ПЭТ-тары (поз. 22) отличающихся геометрических форм и габаритных размеров (воздушных объемов камерных (поз. 23), открытых резьбовых горловых частей (поз. 24)), содержащих демпфирующие отверстия перфорации (поз. 28); напротив открытых срезов резьбовых горловых частей (поз. 24) смонтирована лицевая звукопрозрачная стенка (поз. 15) ОРЗМКТ (поз. 14), облицованная извне защитным звукопрозрачным пленочным или защитным звукопрозрачным фольговым слоем (поз. 17);
- на фиг. 15а представлена схема сечения фрагмента ОРЗМКТ (поз. 14), входящего в состав звукопоглощающей панели (поз. 56), внутренняя полость которого заполнена смонтированным в ней сблокированным семейством акустических резонаторов Гельмгольца (поз. 25), образованных используемыми утилизируемыми пустотелыми полостными бутылочными емкостями ПЭТ-тары (поз. 22) отличающихся геометрических форм и габаритных размеров (воздушных объемов камерных (поз. 23), открытых резьбовых горловых частей (поз. 24)); внутри полости ОРЗМКТ (поз. 14) на внутренней поверхности тыльной звукоотражающей стенки (поз. 18) ОРЗМКТ (поз. 14) смонтирован внутренний сплошной (неперфорированный) футерующий слой пористого звукопоглощающего материала (поз. 30);
- на фиг. 15б представлена схема сечения фрагмента ОРЗМКТ (поз. 14), входящего в состав звукопоглощающей панели (поз. 56), внутренняя полость которого заполнена смонтированным в ней сблокированным семейством акустических резонаторов Гельмгольца (поз. 25), образованных используемыми утилизируемыми пустотелыми полостными бутылочными емкостями ПЭТ-тары (поз. 22) отличающихся геометрических форм и габаритных размеров (воздушных объемов камерных (поз. 23), открытых резьбовых горловых частей (поз. 24)); внутри полости ОРЗМКТ (поз. 14) на внутренней поверхности тыльной звукоотражающей стенки (поз. 18) ОРЗМКТ (поз. 14) смонтирован внутренний футерующий перфорированный слой пористого звукопоглощающего материала (поз. 60);
- на фиг. 16 представлена схема сечения фрагмента ОРЗМКТ (поз. 14), входящего в состав звукопоглощающей панели (поз. 56), внутренняя полость которого заполнена смонтированным в ней сблокированным семейством акустических резонаторов Гельмгольца (поз. 25), образованных используемыми утилизируемыми пустотелыми полостными бутылочными емкостями ПЭТ-тары (поз. 22); внутренняя поверхность лицевой звукопрозрачной стенки (поз. 15) ОРЗМКТ (поз. 14) содержит сквозные отверстия перфорации (поз. 16) и дополнительно футерована изнутри перфорированным слоем пористого звукопоглощающего материала (поз. 31);
- на фиг. 17 представлен фронтальный вид на фрагмент ОРЗМКТ (поз. 14), входящий в состав звукопоглощающей панели (поз. 56), с демонтированной лицевой звукопрозрачной стенкой (поз. 15); внутренняя полость ОРЗМКТ (поз. 14) заполнена смонтированным в ней сблокированным семейством акустических резонаторов Гельмгольца (поз. 25), образованных используемыми утилизируемыми пустотелыми полостными бутылочными емкостями ПЭТ-тары (поз. 22), с сопутствующим формированием четвертьволновых акустических резонаторов (поз. 26), образуемых тупиковыми воздушными объемами, локализирующихся в щелевых полостях между контактирующими внешними поверхностями боковых стенок утилизируемых пустотелых полостных бутылочных емкостей ПЭТ-тары (поз. 22), ограниченных внутренней поверхностью тыльной звукоотражающей стенки (поз. 18) ОРЗМКТ (поз. 14);
На представленных фигурах использованы следующие обозначения:
1 - шумозащитный экран рекреационной зоны (далее - ШЗЭРЗ);
2 - фундаментное основание ШЗЭРЗ (поз. 1);
3 - цокольная часть ШЗЭРЗ (поз. 1);
4 - несущее основание ШЗЭРЗ (поз. 1) (на фигурах - не представлено);
5 - поперечные стойки ШЗЭРЗ (поз. 1) (на фигурах - не представлены);
6 - продольные стойки ШЗЭРЗ (поз. 1) (на фигурах - не представлены);
7 - защитный козырек ШЗЭРЗ (поз. 1);
8 - тыльная звукоотражающая панель ШЗЭРЗ (поз. 1);
9 - лицевая звукопрозрачная панель ШЗЭРЗ (поз. 1);
10 - сквозные отверстия перфорации лицевой звукопрозрачной панели (поз. 9) ШЗЭРЗ (поз. 1);
11 - перфорированный слой звукопоглощающего материала, смонтированный на лицевой звукопрозрачной панели (поз. 9) ШЗЭРЗ (поз. 1);
12 - защитный звукопрозрачный пленочный (или защитный звукопрозрачный фольговый) слой лицевой звукопрозрачной панели (поз. 9) ШЗЭРЗ (поз. 1);
13 - механические монтажно-крепежные элементы ШЗЭРЗ (поз. 1);
14 - объемный резонаторный звукопоглощающий модуль контейнерного типа (далее - ОРЗМКТ 14);
15 - лицевая звукопрозрачная стенка ОРЗМКТ (поз. 14);
16 - сквозные отверстия перфорации лицевой звукопрозрачной стенки (поз. 15) ОРЗМКТ (поз. 14) (далее - сквозные отверстия перфорации 16);
17 - защитный звукопрозрачный пленочный (или защитный звукопрозрачный фольговый) слой лицевой звукопрозрачной стенки (поз. 15) ОРЗМКТ (поз. 14);
18 - тыльная звукоотражающая стенка ОРЗМКТ (поз. 14);
19 - боковая стенка ОРЗМКТ (поз. 14);
20 - нижняя стенка ОРЗМКТ (поз. 14);
21 - замыкающая крышка (съемного или открывающегося типа) ОРЗМКТ (поз. 14);
22 - утилизируемые пустотелые полостные бутылочные емкости ПЭТ-тары;
23 - камерная часть утилизируемой пустотелой полостной бутылочной емкости ПЭТ-тары (поз. 22);
24 - открытая резьбовая горловая часть (с демонтированной резьбовой пробкой) утилизируемой пустотелой полостной бутылочной емкости ПЭТ-тары (поз. 22);
25 - акустические резонаторы Гельмгольца R''', образованные утилизируемыми пустотелыми полостными бутылочными емкостями ПЭТ-тары (поз. 22);
26 - четвертьволновые акустические резонаторы R', образуемые тупиковыми локализированными щелевыми полостями, формирующимися между контактирующими стенками утилизируемых пустотелых полостных бутылочных емкостей ПЭТ-тары (поз. 22) и внутренней поверхностью тыльной звукоотражающей стенки (поз. 18) ОРЗМКТ (поз. 14);
27 - дренажное отверстие камерной части (поз. 23) утилизируемой пустотелой полостной бутылочной емкости ПЭТ-тары (поз. 22);
28 - демпфирующие отверстия перфорации стенки открытой резьбовой горловой части (поз. 24) утилизируемой пустотелой полостной бутылочной емкости ПЭТ-тары (поз. 22);
29 - монтажно-крепежные элементы адгезионного типа;
30 - сплошной (неперфорированный) внутренний футерующий слой пористого звукопоглощающего материала ОРЗМКТ (поз. 14);
31 - перфорированный слой пористого звукопоглощающего материала, монтируемый на лицевой звукопрозрачной стенке (поз. 15) ОРЗМКТ (поз. 14);
32 - соединения ОРЗМКТ (поз. 14) замкового типа (на фигурах - не представлены);
33 - монтажно-крепежный механический элемент ОРЗМКТ (поз. 14);
34 - несущая профилированная стержневая основа;
35 - прутковый каркас;
36 - источник шумового излучения (движущееся автотранспортное средство - АТС, движущийся железнодорожный состав);
37 - дорожное покрытие;
38 - железнодорожные пути;
39 - автомагистраль;
40 - заширмляющий звукоизоляционный контрэкран-контрзатвор ШЗЭРЗ (поз. 1);
41 - разрыв ШЗЭРЗ (поз. 1), перекрывающийся заширмляющим звукоизоляционным контрэкраном-контрзатвором (поз. 40);
42 - откатные ворота;
43 - опорные столбы для монтажа откатных ворот (поз. 42);
44 - бетонное основание;
45 - направляющая рельса;
46 - роликовые опоры;
47 - зубчатая рейка;
48 - электропривод;
49 - поддерживающие ролики;
50 - концевой ролик;
51 - рекреационная зона, представленная в виде парково-развлекательного комплекса;
52 - рекреационная зона, представленная в виде лесного массива (национального парка);
53 - элементы рекреационной зоны (поз. 51) (зеленые насаждения, беговые дорожки, спортивное оборудование, монументальные сооружения, фонтаны, скамейки, открытые кино-концертные площадки и т.п.);
54 - строительное сооружение, стыкуемое с торцевой частью передвижного контрэкрана-контрзатвора (поз. 40).
55 - свободный лабиринтный двухсторонний проход в зоне разрыва (поз. 41) стеновой конструкции (поз. 57) ШЗЭРЗ (поз. 1) - далее двухсторонний проход (поз. 55);
56 - звукопоглощающая панель ШЗЭРЗ (поз. 1);
57 - стеновая конструкция ШЗЭРЗ (поз. 1);
58 - сплошной (неперфорированный) футерующий слой пористого звукопоглощающего материала, смонтированный на тыльной звукоотражающей панели ШЗЭРЗ (поз. 1);
59 - перфорированный футерующий слой пористого звукопоглощающего материала, смонтированный на тыльной звукоотражающей панели ШЗЭРЗ (поз. 1);
60 - перфорированный внутренний футерующий слой пористого звукопоглощающего материала ОРЗМКТ (поз. 14);
61 - проезд в зоне разрыва (поз. 41) стеновой конструкции (поз. 57) ШЗЭРЗ (поз. 1);
62 - свободный лабиринтный односторонний проход в зоне разрыва (поз. 41) стеновой конструкции (поз. 57) ШЗЭРЗ (поз. 1) - далее односторонний проход (поз. 62);
63 - локальный участок звукопоглощающий панели, смонтированный на тыльной звукоотражающей панели (поз. 8) ШЗЭРЗ (поз. 1), перекрываемый заширмляющим звукоизоляционным контрэкраном-контрзатвором (поз. 40).
Принятые буквенные обозначения составных конструктивных элементов и физических параметров, используемых в описании заявляемого технического решения:
r
α - реверберационный коэффициент звукопоглощения;
-1
f - частота звуковых колебаний, Гц (с);
R
f - значение собственной (резонансной) частоты в Гц акустического резонатора Гельмгольца R''', Гц;
Δf - ширина частотной полосы (резонансной характеристики), Гц;
ϕ - фаза звуковых колебаний, град.;
Т - период звуковых колебаний;
с - скорость звука, м/с;
λ - длина звуковой волны, м;
апм
0,25λ - четверть длины звуковой волны, укладывающаяся по габаритному параметру В ОРЗМКТ (поз. 14), м;
t°C - температура воздуха в градусах Цельсия;
Q - параметрическая характеристика «добротность»;
R
Q - добротность частотной характеристики акустического резонатора R;
k - проводимость акустического резонатора Гельмгольца R''' (поз. 25), м;
п
k - проводимость открытой резьбовой горловой части (поз. 24) акустического резонатора Гельмгольца R''' (поз. 25), м
г
г
m - масса воздуха, сосредоточенная в объеме V открытой резьбовой горловой части (поз. 24) используемой утилизируемой пустотелой полостной бутылочной емкости ПЭТ-тары (поз. 22), кг;
к
к
m - масса воздуха, сосредоточенная в объеме V камерной части (поз. 23) используемой утилизируемой пустотелой полостной бутылочной емкости ПЭТ-тары (поз. 22), кг;
R - акустический резонатор;
R' - четвертьволновый акустический резонатор;
R''' - акустический резонатор Гельмгольца;
m
L - габаритная длина корпуса ОРЗМКТ (поз. 14), м;
m
В - габаритная толщина корпуса ОРЗМКТ (поз. 14), м;
m
Н - габаритная высота корпуса ОРЗМКТ (поз. 14), м;
π=3,14;
экв
Δ - величина образуемого эквивалентного воздушного зазора между близлежащими торцевыми (граневыми) поверхностями обособленных звукопоглощающих панелей, м (см. прототип);
- 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, м (см. прототип);
зп
h - толщина обособленных звукопоглощающих панелей, определяемая размерностью сечения перпендикулярного лицевой поверхности несущей основы, м (см. прототип);
г
h - геометрическая длина открытой резьбовой горловой части (поз. 24) утилизируемой пустотелой полостной бутылочной емкости ПЭТ-тары (поз. 22);
R
l - динамическая длина открытой резьбовой горловой части (поз. 24) акустического резонатора Гельмгольца R''' (поз. 25), м;
к
d - диаметр круглого проходного сечения камерной части (поз. 23) утилизируемой пустотелой полостной бутылочной емкости ПЭТ-тары (поз. 22), м;
кп
к
2
d - приведенный диаметр некруглого проходного сечения камерной части (поз. 23) утилизируемой пустотелой полостной бутылочной емкости ПЭТ-тары (поз. 22), м, определяемый из выражения , где S - площадь в м проходного сечения камерной части (поз. 23), π=3,14;
г
d - диаметр круглого проходного сечения открытой резьбовой горловой части (поз. 24) утилизируемой пустотелой полостной бутылочной емкости ПЭТ-тары (поз. 22), м.
пер.о.
2
F - суммарная площадь проходных поперечных сечений дополнительных демпфирующих каналов в виде демпфирующих отверстий перфорации (поз. 28), выполненных в стенках открытых резьбовых горловых частей (поз. 24) используемых утилизируемых пустотелых полостных бутылочных емкостей ПЭТ-тары (поз. 22), м;
др.о.
2
F - площадь проходного поперечного сечения дренажного отверстия (поз. 27), м;
к
2
S - площадь проходного поперечного сечения камерной части (поз. 23) утилизируемой пустотелой полостной бутылочной емкости ПЭТ-тары (поз. 22), м;
г
2
S - площадь проходного поперечного сечения открытой резьбовой горловой части (поз. 24) утилизируемой пустотелой полостной бутылочной емкости ПЭТ-тары (поз. 22), м;
эл
2
S - площадь проекции на лицевую поверхность несущей основы меньшей по площади из близлежащих обособленных звукопоглощающих панелей, закрепленных на ней, м (см. прототип);
г
г
г
2
F - площадь проходного поперечного сечения открытой горловой части (поз. 24) акустического резонатора Гельмгольца R''' (поз. 25), м (S=F);
к
3
V - объем полостной емкости камерной части акустического резонатора Гельмгольца R''' (поз. 25), м
г
3
V - воздушный объем открытой горловой части (поз. 24) акустического резонатора Гельмгольца R''' (поз. 25), м;
пер.о.
k - коэффициент перфорации стенки открытой резьбовой горловой части (поз. 24) утилизируемой пустотелой полостной бутылочной емкости ПЭТ-тары (поз. 22);
пер-лп
k - коэффициент перфорации лицевой звукопрозрачной панели (поз. 9) ШЗЭ (поз. 1);
ce
L - габаритная длина заширмляющего звукоизоляционного контрэкрана-контрзатвора (поз. 40);
z
L - габаритная длина участка тыльной звукоотражающей панели (поз. 8) ШЗЭРЗ (поз. 1), перекрываемого заширмляющим звукоизоляционным контрэкраном-контрзатвором (поз. 40);
е
Н - габаритная высота звукопоглощающей панели (поз. 56) ШЗЭРЗ (поз. 1);
pr
В - габаритная ширина двухстороннего (поз. 55) или одностороннего (поз. 62) прохода в зоне разрыва (поз. 41) стеновой конструкции (поз. 57) ШЗЭРЗ (поз. 1);
r
В - габаритная ширина разрыва (поз. 41), выполненного в стеновой конструкции (поз. 57) ШЗЭРЗ (поз. 1), перекрывающегося заширмляющим звукоизоляционным контрэкраном-контрзатвором (поз. 40).
Технические термины, использованные в тексте описания заявки на изобретение, приведены ниже.
n
r
2
Звукопоглощение - физический процесс необратимого диссипативного перехода колебательной механической (волновой) энергии, распространяемой звуковой волной в упругой среде, в тепловую энергию. Оценивается в условных единицах коэффициентом звукопоглощения (нормальным - α и реверберационным - α) и/или эквивалентной площадью звукопоглощения (А), в м.
Звукопрозрачностъ - 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 звукопрозрачностъ характеризуется коэффициентом прохождения звука. Конструкция считается звукопрозрачной если вносимое ею ослабление передачи звуковой энергии не превышает 10%.
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.
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.
Потери диссипативные - необратимое рассеяние (потеря) энергии, в данном рассматриваемом случае - колебательной (звуковой) энергии.
Интерференция волн - физический процесс сложения в неограниченном пространстве или в ограниченном волноводе двух или большего числа волн, имеющих одинаковые периоды колебаний Т, в результате которого в различных зонах неограниченного пространства или ограниченного пространства волновода, амплитудное значение результирующей волны увеличивается или уменьшается в зависимости от соотношений фаз колебаний ϕ складывающихся (взаимодействующих) волн, формируя таким образом неравномерные пространственные распределения амплитуды результирующей волны.
rev
Материал звукопоглощающий - конструкционный акустический материал, волокнистой и/или открытоячеистой пористой воздухопродуваемой природы, характеризуемый значением реверберационного коэффициента звукопоглощения α не менее 0,2.
rev
Материал звукоотражающий - конструкционный материал, представленный плотной твердой воздухонепродуваемой структурой вещества, характеризуемого реверберационным коэффициентом звукопоглощения α не превышающим величину 0,1.
r
Материал звукопрозрачный (пленочный сплошной, пленочный микроперфорированный, фольгированный микроперфорированный, тканевый, нетканого полотна) - конструкционный материал, установка которого на поверхность пористого звукопоглощающего слоя (выполнением соответствующей звукопрозрачной «технологической сшивки» их сопрягаемых поверхностей) вызывает допустимое падение реверберационного коэффициента звукопоглощения (α) не более чем на 10%.
Перфорированное отверстие (отверстия перфорации) - одно или несколько сквозных отверстий заданной (как правило - идентичной) геометрической формы и габаритных размеров (площади проходного сечения), расположенных друг относительно друга и/или относительно другого близкорасположенного конструктивного элемента детали (узла) на заданном расстоянии. Перфорация - от латинского perforate - пробиваю, прокалываю - технологический процесс выполнения сквозных отверстий заданных размеров, расположенных соответствующим образом в структуре стенки изготавливаемой детали (узла). Под микроперфорацией подразумеваются отверстия диаметром не превышающим 0,001 м, т.е. не более 1 мм.
Коэффициент перфорации - отношение суммарной площади отверстий перфорации к общей площади лицевой поверхности стенки (структуры детали) которая была подвергнута процедуре перфорирования (до момента ее перфорирования).
Акустические резонаторы - частотонастроенные шумозаглушающие устройства (резонаторы Гельмгольца R''', четвертьволновые R' и полуволновые R'' акустические резонаторы R), предназначенные для диссипативного поглощения (рассеивания, демпфирования) звуковой (акустической) энергии, распространяемой в рассматриваемой газодинамической (аэродинамической) системе, к которой они подключены; наиболее эффективное использование акустических резонаторов R относится к поглощению резонансных звуковых колебаний, дискретно выделяющихся в спектрах шумового излучения газодинамической (аэродинамической) системы.
R
Собственная (резонансная) частота f - частота колебаний, на которой имеет место явление резонанса (в данном случае - частота звука на которой наблюдается акустический резонанс, характеризуемый существенным увеличением амплитуд звукового давления).
R
Добротность Q - параметрическая характеристика, определяемая частотной шириной резонансных характеристик Δf, ответственной за диссипативные потери и ограниченной частотной областью спада амплитудного значения на 3 дБ относительно значения собственной (резонансной) частоты колебаний f)
R
Добротность частотной характеристики акустического резонатора Q - параметрическая характеристика акустического резонатора R, указывающая на реализующиеся в нем внутренние диссипативные потери, возникающие как в отдельных составных структурах (элементах) акустического резонатора, так и обусловленными внешними энергетическими потерями, непосредственно связанными с процессом излучения звука в окружающую среду, на который также расходуется определенная часть колебательной энергии акустического резонатора R.
Клеи, адгезивы - композиции на основе органических или неорганических веществ, способные соединять (склеивать) различные материалы; их действие обусловлено образованием прочной адгезионной связи между клеевой прослойкой и соединяемыми поверхностями; на прочность клеевого шва влияют также когезия клеевого слоя и сопрягаемых поверхностей; основой органических клеев служат главным образом синтетические олигомеры и полимеры (феноло-формальдегидные, эпоксидные, полиэфирные смолы, полиамиды, полиуретаны, кремний-органические полимеры, каучуки и др.), образующие клеевую пленку в результате затвердевания при охлаждении (термопластичные клеи), отверждении (термоактивные клеи) или вулканизации (резиновые клеи); к неорганическим клеям относят алюмофосфатные, керамические, силикатные, металлические.
Рекреационная зона - специально выделяемая территория в пригородной местности или в городе, предназначенная для организации мест отдыха населения и включающая в себя парки, сады, городские леса, лесопарки, пляжи, иные объекты. В рекреационные зоны могут включаться особо охраняемые природные территории и природные объекты.
Рекреационный потенциал - свойство природной территории оказывать на человека положительное физическое, психическое воздействие. В наибольшей мере проявляется во время отдыха.
ce
r
pr
r
Заявляемое устройство ШЗЭРЗ (поз. 1) представляет собой сборную стеновую конструкцию (поз. 57), заграждающую свободную передачу звуковой энергии на территорию рекреационной зоны (поз. 51, 52) от близко расположенных к ней источников интенсивного шумового излучения (поз. 36), выполненную в виде замкнутого, смонтированного по внешнему периметру рекреационной зоны (поз. 51, 52), шумозащитного технического устройства. Заявляемое устройство ШЗЭРЗ (поз. 1) содержит фундаментное основание (поз. 2), цокольную часть (поз. 3), несущее основание (поз. 4), поперечные стойки (поз. 5), продольные профили (поз. 6), защитный козырек (поз. 7), тыльную звукоотражающую панель (поз. 8), звукопоглощающую панель (поз. 56), лицевую звукопрозрачную панель (поз. 9), перфорированную сквозными отверстиями (поз. 10), механические монтажно-крепежные элементы (поз. 13), монтажно-крепежные элементы адгезионного типа (поз. 29). Стеновая конструкция (поз. 57) ШЗЭРЗ (поз. 1) содержит участки разрывов (поз. 41), перекрываемые заширмляющими звукоизоляционными контрэкранами-контрзатворами (поз. 41) с образованием свободных лабиринтных двухсторонних (поз. 55) или односторонних (поз. 62) проходов и проездов (поз. 61). Проезды (поз. 61), используются для обеспечения свободного доступа (проезда) на территорию рекреационной зоны (поз. 51, 52) различного типа специального обслуживающего транспорта (уборочные и ремонтные машины, поливальные машины, парково-садовая техника, грузо-пассажирские автомобили для доставки необходимых для функционирования рекреационной зоны веществ, материалов и продуктов, и т.п.). Заширмляющие звукоизоляционные контрэкраны-контрзатворы (поз. 41) по своим габаритным длинам L не менее чем в 5 раз превышают габаритную ширину В перекрываемых ими участков разрывов (поз. 40) ШЗЭРЗ (поз. 1). Ширина свободных лабиринтных проходов (поз. 55, 62) В исполнена в 2 раза меньше ширины В прохода (проезда), выполненного в стеновой конструкции ШЗЭРЗ (поз. 57) в зоне его разрыва (поз. 40). Такой выбор соотношений габаритных параметров свободных лабиринтных проходов, проездов и заширмляющих звукоизоляционных контрэкранов-контрзатворов обеспечивает эффективное заграждение передачи шумового излучения внутрь пространства рекреационной зоны при обеспечении свободного доступа посетителей и технических средств специального обслуживающего транспорта на территорию рекреационной зоны.
Звукопоглощающая панель (поз. 56), как составной элемент представленного в качестве заявки на изобретение ШЗЭРЗ (поз. 1), ограждающего рекреационную зону (поз. 51, 52) от интенсивного низкочастотного звукового излучения транспортных потоков, выполняется высотой не менее 5 м. Выбор габаритной высоты звукопоглощающей панели (поз. 56) не менее 5 м обеспечивает не менее чем в 1,8 раза ее превосходство над длинами низкочастотных звуковых волн, доминирующих в спектрах шума транспортных потоков наземных транспортных средств (в частности, длину звуковой волны с частотой 125 Гц - в 1,8 раза при температуре воздуха в ограждающей ШЗЭРЗ (поз. 1) рекреационной зоне t°C=+20°C и в 2 раза при t°C=-20°С; длину звуковой волны с частотой 250 Гц - в 3,6 раза при t°C=+20°C и в 3,9 раза при t°C=-20°С). Указанный выбор диапазона габаритных параметров способствует достижению эффективного звукоизоляционного заграждения передачи звуковой энергии на территорию рекреационной зоны.
m
m
m
Сборная конструкция звукопоглощающей панели (поз. 56) ШЗЭРЗ (поз. 1) состоит из сопрягаемых друг с другом своими торцевыми зонами ОРЗМКТ (поз. 14). Указанные ОРЗМКТ (поз. 14) представлены модульными объемными корпусными конструкциями прямоугольной формы, габаритными размерами L, B, H, состоящими из замыкающих крышек (поз. 21), лицевых звукопрозрачных стенок (поз. 15), перфорированных сквозными отверстиями (поз. 16), тыльных звукоотражающих стенок (поз. 18), боковых стенок (поз. 19), нижних стенок (поз. 20). Замыкающая крышка (поз. 21) ОРЗМКТ (поз. 14) может быть выполнена съемного или открывающегося типа. Внутренняя воздушная полость ОРЗМКТ (поз. 14) заполнена установленными в ней утилизируемыми пустотелыми полостными бутылочными емкостями ПЭТ-тары (поз. 22), содержащих емкостные камерные (поз. 23) и открытые резьбовые горловые (поз. 24) части. Своими резьбовыми горловыми частями (поз. 24) утилизируемые пустотелые полостные бутылочные емкости ПЭТ-тары (поз. 22) направлено ориентированы в сторону лицевой звукопрозрачной стенки (поз. 15) - перепендикулярно к ее поверхности. Используемые в составе конструкции ОРЗМКТ (поз. 14) технические элементы, в виде утилизируемых пустотелых полостных бутылочных емкостей ПЭТ-тары (поз. 22), образуют семейства акустических резонаторов Гельмгольца R''' (поз. 25), которые выполняют функцию поглотителей акустической энергии низкочастотного диапазона. Тем самым, обеспечивается востребованный шумозаглушающий эффект (снижение низкочастотного звукового излучения, производимого источниками шумового излучения - движущимися наземными транспортными средствами (поз. 36). Кроме этого, в воздушной полости ОРЗМКТ (поз. 14) сопутствующе формируются четвертьволновые акустические резонаторы R' (поз. 26), образуемые локализованными щелевыми полостями, между внешними поверхностями контактирущих стенок камерных частей (поз. 23) утилизируемых пустотелых полостных бутылочных емкостей ПЭТ-тары (поз. 22), внутренними поверхностями боковых (поз. 19), нижней (поз. 20) стенок, верхней крышки (поз. 21) и тыльной звукоотражающей стенки (поз. 18, см. фиг. 17), способствующие дополнительному увеличению эффекта поглощения звуковой энергии заданного частотного диапазона.
к
к
г
к
г
к
г
к
г
к
г
к
г
к
кп
-3
3
-3
Воздушные объемы V полостей камерных частей (поз. 23) используемых (наиболее распространенных, типичных) утилизируемых пустотелых полостных бутылочных емкостей ПЭТ-тары (поз. 22), как следует из таблицы 1, находятся, преимущественно, в диапазоне значений V=(0,35…18,9)×10 м. Соотношение воздушных объемов их открытых резьбовых горловых частей (поз. 24) V относительно воздушных объемов V камерных частей (поз. 23), используемых в составе сблокированных утилизируемых пустотелых полостных бутылочных емкостей ПЭТ-тары (поз. 22), составляет (находится в диапазоне значений) V/V=(0,009…0,02)×10. Соотношение площадей проходных поперечных сечений открытых резьбовых горловых частей (поз. 24) S к соответствующим сечениям их камерных частей (поз. 23) S, используемых в составе ОРЗМКТ (поз. 14) пустотелых полостных бутылочных емкостей ПЭТ-тары (поз. 22), составляет (находится в диапазоне) S/S=0,03…0,13. При этом соотношение диаметров проходных поперечных сечений открытых резьбовых горловых частей (поз. 24) d к соответствующим диаметрам полостей их камерных частей (поз. 23) d (для круглого сечения камерной части (поз. 23)) в составе утилизируемых пустотелых полостных бутылочных емкостей ПЭТ-тары (поз. 22) составляет d/d=0,2…0,6. При вариантных исполнениях применения в составе ОРЗМТКТ (поз. 14) сблокированных утилизируемых пустотелых полостных бутылочных емкостей ПЭТ-тары (поз. 22) с некруглым сечением камерной части (поз. 23), в качестве расчетного значения диаметра полости камерной части (поз. 23) применяется приведенный диаметр d, определяемый из выражения:
к
2
где S - площадь в м проходного поперечного сечения камерной части (поз. 23), π=3,14.
др.о.
г
В донных и/или боковых стенках камерных частей (поз. 23) утилизируемых пустотелых полостных бутылочных емкостей ПЭТ-тары (поз. 22) может содержаться, по крайней мере, одно или несколько дренажных отверстий (поз. 27), суммарная площадь проходного поперечного сечения F которых не превышает заданного граничного значения по отношению к площади проходного поперечного сечения горловой S части (поз. 24), представленного в выражении (6).
пер.о.
пер.о.
Также, в стенке открытой резьбовой горловой части (поз. 24) могут быть выполнены демпфирующие отверстия перфорации (поз. 28), заданной ограниченной суммарной площадью проходного сечения F, характеризуемой коэффициентом перфорации стенки открытой горловой части К согласно выражению (1).
На лицевой звукопрозрачной панели (поз. 9) ШЗЭРЗ (поз. 1) и/или на лицевой звукопрозрачной стенке (поз. 15) ОРЗМКТ (поз. 14) может быть дополнительно смонтирован защитный звукопрозрачный пленочный (или защитный звукопрозрачный фольговый) слой (поз. 12, 17). При необходимости, это может обеспечивать конструкции устройства ШЗЭРЗ (поз. 1) выполнение компромиссных требований (регламентированных характеристик) в отношении акустики (шумозаглушения), надежности, долговечности и эстетического дизайна.
Тыльная звукоотражающая панель (поз. 8) ШЗЭРЗ (поз. 1) и/или тыльная звукоотражающая стенка (поз. 18) ОРЗМКТ (поз. 14) могут дополнительно футероваться слоем сплошного пористого (поз. 30, 58) или перфорированного пористого (поз. 59, 60) звукопоглощающего материала.
к
к
г
г
г
г
Утилизируемые пустотелые полостные бутылочные емкости ПЭТ-тары (поз. 22), используемые как в составе отдельного единичного ОРЗМКТ (поз. 14), так и в составе звукопоглощающей панели (поз. 56) - могут быть представлены как идентичными, так и отличающимися по габаритам и геометрическим формам камерных частей (поз. 23) (воздушных объемов V камерных частей (поз. 23), площадями проходных поперечных сечений S камерных частей (поз. 23)), так и открытых резьбовых горловых частей (поз. 24) (геометрических длин l, масс m, воздушных объемов V, площадями проходных поперечных сечений S).
R
R
Образуемые акустические резонаторы Гельмгольца R''' (поз. 25), представленные утилизируемыми пустотелыми полостными бутылочными емкостями ПЭТ-тары (поз. 22), размещенные в воздушной полости корпуса ОРЗМКТ (поз. 14), могут характеризоваться идентичными или различающимися значениями физических параметров - собственной (резонансной) частотой f, добротностью Q, дополнительным введением в их конструктивные части соответствующих звукопоглощающих, и/или звукопрозрачных, и/или диссипативных элементов, смонтированных в их открытых горловых частях (поз. 24), в данном случае - в виде демпфирующих отверстий перфорации (поз. 28), выполненных в стенке открытой резьбовой горловой части (поз. 24).
Использование в конструкции как звукопоглощающей панели (поз. 56) в целом, так и отдельных ОРЗМКТ (поз. 14) ШЗЭРЗ (поз. 1) защитных звукопрозрачных пленочных или защитных звукопрозрачных фольговых слоев (поз. 12, 17), смонтированных на поверхности лицевой звукопрозрачной панели (поз. 9) ШЗЭРЗ (поз. 1) и/или на поверхности лицевой звукопрозрачной стенке (поз. 15) ОРЗМКТ (поз. 14), позволяет без существенного (не более чем на 10%) ухудшения звукопоглощающих характеристик ШЗЭРЗ (поз. 1), исключать попадание и накапливание в составных элементах ШЗЭРЗ (поз. 1) атмосферных осадков и/или различного типа мелких аморфных частиц, технологических жидкостей (используемых при процессах мойки ШЗЭРЗ (поз. 1)), насекомых, исключить разрушение ШЗЭРЗ (поз. 1) вследствие негативного воздействия ультрафиолетового излучения, возможного замерзания влаги при низких (знакопеременных) температурах эксплуатации (температурах окружающей среды).
пер-лп
Смонтированные в виде звукопоглощающей панели (поз. 56) ШЗЭРЗ (поз. 1), отдельные ОРЗМКТ (поз. 14), включающие составные элементы - тыльную звукоотражающую стенку (поз. 14), боковые стенки (поз. 19), нижнюю стенку (поз. 20), лицевую звукопрозрачную стенку (поз. 15), замыкающую крышку (поз. 21) - могут быть изготовлены из соответствующих конструкционных материалов, например, из металлических (алюминия, оцинкованной стали), полимерных (полиамида, полипропилена, поливинилхлорида). Сквозные отверстия перфорации (поз. 10, 16), лицевой звукопрозрачной панели (поз. 9) ШЗЭРЗ (поз. 1) и/или лицевой звукопрозрачной стенки (поз. 15) ОРЗМКТ (поз. 14) могут быть выполнены круглыми или в виде наклонных щелевых просечек, а коэффициент перфорации, характеризующий их свойства приемлемой звукопрозрачности, определяется согласно выражения k≥0,2.
Используемые защитные звукопрозрачные пленочные или звукопрозрачные фольговые слои (поз. 12, 17) могут быть представлены сплошной или перфорированной (микроперфорированной) воздухонепродуваемой (воздухопродуваемой) эластичной полимерной пленкой (полиэстеровой алюминизированной, уретановой, поливинилхлоридной) или тонкой сплошной или перфорированной (микроперфорированной) металлической фольгой (алюминиевой, стальной, медной, латунной).
2
2
Толщина сплошного (перфорированного, микроперфорированного) защитного звукопрозрачного воздухонепродуваемого (воздухопродуваемого) пленочного слоя (поз. 12, 17) находится в диапазоне значений 0,010…0,1 мм, а его удельный поверхностный вес составляет - 20…70 г/м. Толщина защитного звукопрозрачного сплошного (перфорированного, микроперфорированного) воздухонепродуваемого (воздухопродуваемого) фольгового слоя (поз. 12, 17) находится в диапазоне значений 0,05…0,3 мм, а его удельный поверхностный вес - не превышать 0,8 кг/м.
Пористый звукопоглощающий материал (поз. 11, 30, 31, 58, 59, 60) может быть представлен как в виде пористого открытоячеистого вспененного, так и пористого волокнистого материалов синтетического, минерального, или органического происхождения.
Для обеспечения требований пожарной безопасности эксплуатации заявляемого технического устройства, в структуру пористого звукопоглощающего материала (поз. 11, 30, 31, 58, 59, 60) могут добавляться антипирены. Таким образом, могут использоваться отдельные вещества или смеси веществ, предохраняющие материалы органического происхождения от воспламенения и самостоятельного горения. Антипирены при этом распадаются с образованием негорючих веществ и/или препятствуют разложению материала с выделением горючих газов. Применяемые антипирены могут наноситься в виде растворов на поверхности пористого звукопоглощающего материала или могут пропитывать его внутреннюю пористую структуру. В качестве антипиренов могут использоваться, в частности, гидрооксид алюминия, соединения бора, сурьмы, хлоридов, органические и неорганические соединения фосфора.
пер.о.
г
пер.о.
г
г
пер.о.
Выполненные в стенках открытых резьбовых горловых частей (поз. 24) используемых утилизируемых пустотелых полостных бутылочных емкостей ПЭТ-тары (поз. 22), представленных акустическими резонаторами Гельмгольца (поз. 25), дополнительные демпфирующие каналы, представленные в виде демпфирующих отверстий перфорации (поз. 28) суммарной площадью проходных поперечных сечений F, не превышают значения 0,05S (F≤0,05S, где S - площадь проходного поперечного сечения открытой резьбовой горловой части (поз. 24) акустического резонатора Гельмгольца (поз. 25), в плоскости которого содержатся указанные демпфирующие отверстия перфорации (поз. 28), характеризуемые коэффициентом перфорации К≤0,05 (см. выражение (1)) стенки открытой резьбовой горловой части (поз. 24) акустического резонатора Гельмгольца (поз. 25)).
Тыльная звукоотражающая панель (поз. 8) ШЗЭРЗ (поз. 1) может закрепляться как на несущем основании (поз. 4), поперечных (поз. 5) и продольных (поз. 6) стойках, так и на несущей профилированной стержневой основе (поз. 34).
Защитный козырек (поз. 7) может выполняться из разнообразных конструкционных материалов, например из поликарбоната.
ОРЗМКТ (поз. 14), являющиеся составными базовыми частями сборной конструкции звукопоглощающей панели (поз. 56) ШЗЭРЗ (поз. 1), могут монтажно сопрягаться между собой с образованием стеновых конструкций соединениями замкового типа (поз. 32), дополнительно фиксироваться и закрепляться различного типа монтажно-крепежными элементами (поз. 33) на несущей профилированной стержневой основе (поз. 34) или на прутковом каркасе (поз. 35), с последующим монтажным закреплением на несущих элементах ШЗЭРЗ (поз. 1), тыльной звукоотражающей панели (поз. 8) ШЗЭРЗ (поз. 1) с использованием соответствующих механических монтажно-крепежных элементов (поз. 13) ШЗЭРЗ (поз. 1).
Заширмляющие звукоизоляционные контрэкраны-контрзатворы (поз. 40) могут выполняться подвижного (с ручным или электроприводом) или неподвижного типа. Структура составных элементов заширмляющих звукоизоляционных контрэкранов-контрзатворов (поз. 40) неподвижного типа выполняется аналогичной структуре ШЗЭРЗ (поз. 1) и содержит идентичные составные конструкционные элементы (фундаментное основание (поз. 2), цокольную часть (поз. 3), несущее основание (поз. 4), продольные (поз. 6) и поперечные (поз. 5) стойки, тыльную звукоотражающую панель (поз. 8), звукопоглощающую панель (поз. 56) и т.д.). Структура заширмляющих звукоизоляционных контрэкранов-контрзатворов подвижного типа (поз. 40) содержит звукопоглощающую панель, аналогичную звукопоглощающей панели (поз. 56) в составе стеновой конструкции (поз. 57) ШЗЭРЗ (поз. 1).
Возможна реализация компоновочного решения, когда заширмляющий звукоизоляционный контрэкран-контрзатвор (поз. 40) одной из своих торцевых частей примыкает к строительному сооружению (поз. 54), в котором содержится арочный изогнутый проход для входа-выхода на территорию рекреационной зоны (поз. 51, поз. 52). На фиг. 5 г, в частности, представлен вариант исполнения заширмляющего звукоизоляционного контрэкрана-контрзатвора (поз. 40) подвижного типа, выполненного в виде откатных ворот (поз. 42). Откатные ворота приводятся в движение посредством дистанционного управления электроприводом (поз. 48) и передвигаются с использованием направляющего рельса (поз. 45), роликовых опор (поз. 46), зубчатой рейки (поз. 47), поддерживающих (поз. 49) и концевого (поз. 50) роликов.
Возможен вариант конструктивного исполнения участка тыльной звукоотражающей панели (поз. 8) ШЗЭРЗ (поз. 1), расположенной по обе стороны поверхностных зон образованных разрывов (поз. 40), перекрываемых заширмляющими звукоизоляционными контрэкранами-контрзатворами (поз. 41), с дополнительным монтажем локальной звукопоглощающей панели (поз. 63).
В процессах эксплуатации наземных шумогенерирующих транспортных средств, как и другого различного типа шумоактивного технологического и/или производственного оборудования, размещенного вблизи рекреационных зон, преимущественно представленного в виде автострад и/или железнодорожных путей, и/или открытых участков метрополитена, генерируется паразитная звуковая энергия, загрязняющая окружающую среду, которая квалифицируется внешним шумом шумогенерирующих технических объектов. При использовании заявляемого технического устройства, представленного ШЗЭРЗ (поз. 1), ограждающего рекреационную зону (поз. 51, 52) от негативного воздействия источников интенсивного шумового излучения (поз. 36), таких как движущиеся АТС, железнодорожные составы, поезда метрополитена на открытых участках и др., излучаемые ими звуковые волны, распространяясь в полусферическом открытом пространстве (ограниченном отражающей звуковые волны земной поверхностью), в процессе распространения попадают на составные заграждающие (звукоотражающие, звукопоглощающие и звукоизолирующие) элементы ШЗЭРЗ (поз. 1), частично отражаются от них в обратном направлении их прямого распространения, а частично проникают в звукопоглощающие диссипативные структуры звукопоглощающей панели (поз. 56) ШЗЭРЗ (поз. 1). Излучаемые в воздушной среде звуковые волны (распространяемые, проникающие и отражаемые от составных элементов ШЗЭРЗ - поз. 1) проникают в открытые горловые части (поз. 24) утилизируемых пустотелых полостных бутылочных емкостей ПЭТ-тары (поз. 22), представленных акустическими резонаторами Гельмгольца (поз. 25), возбуждают резонансные колебания воздушных масс, локализованных в открытых резьбовых горловых частях (поз. 24), сопровождающиеся диссипативными потерями, с преобразованием звуковой энергии в тепловую, с формированием того или иного результирующего шумопонижающего (звукопоглощающего) эффекта. Также в физический процесс поглощения звуковой энергии могут включаться пористые звукопоглощающие элементы, выполненные в виде сплошных или перфорированных слоев пористых звукопоглощающих материалов, смонтированных на поверхностях стенок лицевой звукопрозрачной панели (поз. 9), тыльной звукоотражающей стенки ОРЗМКТ (поз. 18), тыльной звукоотражающей панели (поз. 8), при их использовании в составе элементов ШЗЗРЗ (поз. 1).
R
R
г
R
Звуковое излучение и, в особенности, низкочастотное звуковое излучение, как наиболее характерное в спектральном составе наземных шумогенерирующих транспортных (автомобильных, железнодорожных) потоков [1, 2], на звуковых частотах совпадающих (близких по значениям) с резонансными частотами звуковых колебаний f акустических резонаторов Гельмгольца (поз. 25), образованных используемыми утилизируемыми пустотелыми полостными емкостями ПЭТ-тары (поз. 22), эффективно проникает в их открытые резьбовые горловые части (поз. 24). Вследствие низкого акустического сопротивления («короткого акустического замыкания»), возникающего в полостях открытых горловых частей (поз. 24) на резонансных (собственных) частотах звуковых колебаний f, эффективно поглощается звуковая энергия с возникающими сопутствующими энергетическими затратами, расходуемыми на возбуждение и преобразование в процессе резистивного трения колеблющихся масс воздуха о поверхности стенок горловых частей (поз. 24). Сосредоточенные в полостях открытых резьбовых горловых частей (поз. 24) колеблющиеся массы воздуха, характеризуются их геометрическими длинами h, а также дополнительно вязкоприсоединенными к ним концевыми удлинениями, в виде соответствующих динамических приращений колеблющихся воздушных масс, определяемых динамическими длинами l, согласно выражения (5).
R
R
В результате осуществления работы (затрат энергии) на динамическое возбуждение резонансных звуковых колебаний с резонансными частотами f и возникающими, при этом, сопутствующими энергетическими затратами, расходуемыми на поверхностное резистивное трение колеблющихся воздушных масс о стенки открытых резьбовых горловых частей (поз. 24) акустических резонаторов Гельмгольца (поз. 25), при возбуждении в них высокоамплитудных резонансных колебаний воздушных масс с резонансными частотами звуковых колебаний f, возникают соответствующие энергетические диссипативные потери, обуславливающие необратимое преобразование звуковой энергии в тепловую энергию, с уменьшением уровня звуковой энергии (снижением шумового излучения), распространяемой в воздушной среде на защищаемую территорию рекреационной зоны. В первую очередь, они вызваны процессами резистивного динамического трения колеблющейся воздушной массы (колеблющихся масс), заключенной в полости открытой резьбовой горловой части (поз. 24), о поверхности стенок отмеченных твердотелых элементов, формирующих указанную открытую резьбовую горловую часть (поз. 24), с возникающим при этом необратимым энергетическим преобразованием (рассеиванием) распространяемой звуковой (колебательной) энергии в теплоту. Для возможной интенсификации протекания физического процесса генерирования диссипативных потерь колебательной энергии, включая целенаправленное управление (расширение) частотной характеристикой заглушения используемого акустического резонатора Гельмгольца (поз. 25), путем изменения его параметрической характеристики добротность, - в полость открытой резьбовой горловой части (поз. 24) может помещаться дополнительный диссипативный (энергорассеивающий) элемент резистивного трения, представленный в заявляемом случае в виде демпфирующих отверстий перфорации (поз. 28), выполненных в их стенках.
R
В техническом устройстве ОРЗМКТ (поз. 14), в составе звукопоглощающей панели (поз. 56), осуществляется также физический процесс сопутствующего дополнительного ослабления низкочастотной звуковой энергии четвертьволновыми акустическими резонаторами R' (поз. 26), формируемыми локализованными тупиковыми щелевыми полостями, образующимися между внешними поверхностями контактирующих стенок утилизируемых пустотелых полостных бутылочных емкостей ПЭТ-тары (поз. 22) и внутренними поверхностями тыльной звукоотражающей стенки (поз. 18), боковых (поз. 19), нижней (поз. 20) стенок и замыкающей крышки (поз. 21) ОРЗМКТ (поз. 14). Эффект необратимого энергопреобразующего рассеивания распространяемой в упругой среде (воздухе) низкочастотной акустической энергии вышеуказанных акустических резонаторов R' (поз. 26), в этом случае базируется на реализациях возникающих интерференционных компенсационных эффектов, связанных со сложением (результирующим суммированием) в локализованных тупиковых щелевых полостях противофазных амплитудных значений распространяемых (падающих и отражаемых) четвертей звуковых волн заданных значений частот f и фаз ϕ (противофаз) звуковых колебаний.
При использовании вариантных перфорированных исполнений пористых звукопоглощающих структур материалов, смонтированных на поверхностях стенок лицевой звукопрозрачной панели (поз. 9), тыльной звукоотражающей стенки ОРЗМКТ (поз. 18), тыльной звукоотражающей панели (поз. 8), реализуются дополнительные физические эффекты усиления (интенсификации) поглощения средне- и высокочастотной звуковой энергии, с ее последующим необратимым преобразованием в тепловую энергию. Они обусловлены осуществляемым уменьшением динамической жесткости (увеличением динамической податливости) пористого скелета звукопоглощающего материала перфорированного исполнения, вызывающего усиление его динамических деформаций от силового воздействия звукового давления падающих звуковых волн, а также уменьшения доли отражаемой звуковой энергии от перфорированной структуры (по отношению к сопоставляемому вариантному исполнению сплошной структуры), с улучшенным вариантом согласования волновых акустических сопротивлений на границах разделения воздушной и пористо-воздушной сред распространения звуковых волн, включая реализации дополнительных эффектов поглощения звука краевыми периметрическими зонами перфораций, а также поверхностными зонами внутренних каналов отверстий перфорации.
R
R
R
R
R
R
Функционирование акустических резонаторов Гельмгольца R''' (поз. 25), как технических устройств энергопреобразующего ослабления (заглушения) акустической энергии (согласно фиг. 11а), реализуемого на отдельных дискретных значениях звуковых частот f или в заданных узких частотных диапазонах (Δf), формируемых элементами резистивных диссипативных потерь, определяется соответствующими дискретными значениями их собственных (резонансных) частот колебаний f и характеристиками добротности Q указанных акустических резонаторов Гельмгольца R'''. Параметр добротность Q при этом равен отношению значения собственной (резонансной) частоты колебаний f акустического резонатора Гельмгольца R''' (поз. 25) к ширине частотной полосы Δf, на границах которой акустическая энергия при вынужденных резонансных колебаниях вдвое (на 3 дБ) меньше акустической энергии на резонансной частоте f. Добротность Q акустического резонатора Гельмгольца R''' (поз. 25) определяется (формируется) реализуемой в нем величиной внутренних диссипативных потерь, возникающих как непосредственно в составных структурах (элементах) акустического резонатора Гельмгольца R''' (поз. 25), так и возникающими внешними энергетическими потерями, непосредственно связанными с процессом излучения звука в окружающую среду, на который также расходуется колебательная энергия акустического резонатора Гельмгольца R''' (поз. 25).
к
г
г
г
г
R
R
R
R
Анализируя и используя потенциалы применения в качестве устройств заглушения звуковой энергии, утилизируемые пустотелые полостные бутылочные емкости ПЭТ-тары (поз. 22), с отличающимися габаритно-геометрическими параметрами, характеризуемыми отличающимися воздушными объемами V камерных (поз. 23) и открытых резьбовых горловых частей V (поз. 24), геометрическими длинами h, площадями проходных поперечных сечений S, диаметрами d открытых резьбовых горловых частей (поз. 24), возможно целенаправленно формировать технические устройства эффективного поглощения звуковой энергии, настроенными на актуальный низкочастотный диапазон звукового спектра. В этих случаях в составе конструкций ОРЗМКТ (поз. 14) звукопоглощающей панели (поз. 56), формируются отличающиеся частотные характеристики звукопоглощения (резонансные частоты звуковых колебаний f, добротности Q) используемых семейств акустических резонаторов Гельмгольца R''' (поз. 25). С учетом выделяющегося в спектре преимущественного низкочастотного характера типичных шумовых излучений движущегося автомобильного и железнодорожного транспорта, как это уже было, в частности, отмечено в монографии [1], формируется заданная низкочастотная настройка ОРЗМКТ (поз. 14) в составе звукопоглощающей панели (поз. 56) по физическому параметру f образуемых конструкций акустических резонаторов Гельмгольца R''' (поз. 25). Она производится путем соответствующего взаимосвязанного выбора габаритно-геометрических параметров их составляющих конструктивных элементов, согласно выражений (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7). Как следует из приведенной таблицы 1, собственные (резонансные) частоты звуковых колебаний f типичных (наиболее распространенных в применении), утилизируемых пустотелых полостных бутылочных емкостей ПЭТ-тары (поз. 22), характеризуемых соответствующими габаритно-геометрическими параметрами утилизируемых пустотелых полостных бутылочных емкостей ПЭТ-тары (поз. 24), сосредоточены в рассматриваемом актуальном частотном диапазоне 50…300 Гц.
к
к
к
к
кп
г
R
г
г
R
к
Заявляемое техническое устройство поглощения звуковой энергии, предназначенное преимущественно для эффективного поглощения низкочастотной звуковой энергии, сосредоточенной в диапазоне частот 50…300 Гц, представлено ШЗЭРЗ (поз. 1). Оно включает применение звукопоглощающих панелей (поз. 56), составленных из ОРЗМКТ (поз. 14), сформированных в виде акустических резонаторов Гельмгольца R''' (поз. 25), образованных утилизируемыми пустотелыми бутылочными емкостями ПЭТ-тары (поз. 22). ОРЗМКТ формируются соответствующим выбором заданного числа и многообразия отличающихся базовых конструктивных (геометрических, габаритных) параметров - объемов V (масс m) и площадей проходных поперечных сечений S (диаметров d, приведенных диаметров d) полостных емкостей камерных частей (поз. 23), используемых утилизируемых пустотелых полостных бутылочных емкостей ПЭТ-тары (поз. 22) и соответствующих геометрических длин h (динамических длин l), формируемой площадями проходных поперечных сечений (S, d) полостей открытых резьбовых горловых частей (поз. 24) акустических резонаторов Гельмгольца R''' (поз. 25), которые определяют значения их собственных (резонансных) частот f согласно выражений (2) и (5). Как следует из приведенных результатов расчетных исследований, представленных в таблице 1, использование типичных образцов утилизируемой пустотелой бутылочной ПЭТ-тары (поз. 22), с соответствующими ей габаритно-геометрическими параметрами, в качестве частотонастроенных акустических резонаторов Гельмгольца R''' (поз. 25), позволяет осуществлять их резонансную частотную настройку на поглощение низкочастотной звуковой энергии (низкочастотного транспортного шума), характеризуемой частотным диапазоном 50…300 Гц, попадающем в актуальный доминирующий частотный диапазон автотранспортных и железнодорожных шумовых излучений [1, 2]. При использовании утилизируемых пустотелых полостных бутылочных емкостей ПЭТ-тары (поз. 22), характеризуемых воздушными объемами камерных частей (поз. 23) V=0,35…18,9 литра (см. табл. 1) и габаритной высотой 0,2…0,6 м, образующих соответствующих габаритов локализованные тупиковые щелевые полости, представленные в виде четвертьволновых акустических резонаторов R', обеспечение звукопоглощающих эффектов, обусловленных использованием соответствующих конструкций ОРЗМКТ (поз. 14), находится в звуковом частотном диапазоне 140…430 Гц. При применении в составе конструкции ШЗЭРЗ (поз. 1) дополнительных диссипативных пористых звукопоглощающих элементов (поз. 11, 30, 31), указанных в техническом описании и представленными на графических изображениях, прогнозируется расширенная по частотному составу шумозаглушающая эффективность заявляемого технического устройства ШЗЭРЗ (поз. 1), в большей степени перекрывающая низко-, средне- и высокочастотную области звукового спектра.
Использование заявляемого технического устройства позволит повысить рекреационный потенциал селитебных территорий.
Заявляемое изобретение не ограничивается приведенными конкретными конструктивно-технологическими примерами его осуществления, описанными в тексте и показанными на прилагаемых фигурах. Остаются возможными и некоторые несущественные изменения различных конструктивно-технологических исполнений отдельных составных элементов или материалов, из которых эти конструктивные элементы выполнены, либо замена их технически эквивалентными, не выходящими за пределы объема притязаний, обозначенного формулой изобретения.