ШУМОПОГЛОЩАЮЩЕЕ ПОКРЫТИЕ ВОЗДУХОВОДНЫХ КАНАЛОВ ОТОПИТЕЛЬНО-ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ПАССАЖИРСКОГО ПОМЕЩЕНИЯ (КАБИНЫ ВОДИТЕЛЯ) АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
NOISE-ABSORBING COAT FOR AIR DUCTS OF VEHICLE PASSENGER COMPARTMENT (DRIVER CABIN) HEAT-AND-VENT SYSTEM (HVS)

Изобретение относится к шумопоглощающим покрытиям, предназначенным для снижения аэродинамического шума, распространяющегося в воздуховодных каналах, преимущественно отопительно-вентиляционных систем (ОВС) пассажирских помещений (кабин водителя) автотранспортных средств (АТС).
В патенте Японии на изобретение JP 61-220911 (МПК В60Н 1/00, опубл. 01.10.1986), патенте Японии на изобретение JP 63-255117 (МПК В60Н 1/00, опубл. 21.10.1988) описано шумопоглощающее покрытие, предназначенное для снижения аэродинамического шума, содержащее слой пористого звукопоглощающего материала вспененного открытоячеистого или волокнистого типа, монтируемое на поверхности несущего каркаса регулирующих заслонок ОВС пассажирского помещения (кабины водителя) АТС с использованием соответствующего адгезионного монтажного слоя.
В патенте РФ на изобретение RU 2328382 (МПК В60Н1/04, G10K 11/00, опубл. 10.07.2008), патенте РФ на полезную модель RU 71600 (МПК В60Н 1/04, G10K 11/00, опубл. 20.03.2008) описано шумопоглощающее покрытие, монтируемое на поверхностях стенок сплошного или перфорированного сквозными отверстиями (с коэффициентом перфорации не менее 0,1) несущего каркаса регулирующих заслонок ОВС пассажирского помещения (кабины) АТС. Указанное шумопоглощающее покрытие выполнено из слоя пористого звукопоглощающего материала вспененного открытоячеистого или волокнистого типа, внешние и торцевые поверхности которого облицованы слоем соответствующей звукопрозрачной газовлагонепроницаемой пленки или ткани.
В патенте Германии на изобретение DE 3338775 (МПК В60R 13/08, F04D 29/66, опубл. 15.05.1985), описано шумопоглощающее покрытие, устанавливаемое в зоне входного отверстия корпуса электровентилятора ОВС и выполняющее дополнительную функцию его несущего элемента. Шумопоглощающее покрытие содержит в своем составе слой пористого звукопоглощающего материала волокнистого типа, обладающего повышенными жесткостными характеристиками (высокой жесткостью пористого скелета).
В патенте Франции FR 2309717 (МПК F01Р 11/12, опубл. 26.04.1976), заявке Германии на изобретение DE 3639138 (МПК В60Н 1/00, опубл. 19.05.1988), патенте Великобритании GB 2267359 (МПК F16L 55/033, опубл. 01.12.1993), патенте РФ на полезную модель RU 27016 (МПК В60Н 1/04, G10K 11/00, опубл. 10.01.2003), заявке Японии JP 2006-118472 (МПК F01N 1/02, опубл. 11.05.2006) описаны шумопоглощающие покрытия, монтируемые на внутренних поверхностях воздуховодных элементов и/или на поверхностях делителей воздушного потока ОВС, содержащие слой пористого звукопоглощающего материала и слой звукопрозрачной газовлагонепроницаемой пленки. Для улучшения шумокомфортных характеристик ОВС путем увеличения шумопонижающей эффективности покрытий в среднечастотном звуковом диапазоне они могут быть установлены с определенным воздушным зазором по отношению к жестким (не пористым) звукоотражающим стенкам воздуховодных элементов ОВС, а также может быть дополнительно подключена частотно настроенная акустическая камера (полость) типа резонатора Гельмгольца (см. JP 63-255117, МПК В60Н 1/00, опубл. 21.10.1988).
Общими недостатками известных анализируемых технических решений, представленных в качестве аналогов и прототипа, является недостаточно высокая акустическая (шумопонижающая) эффективность используемых шумопоглощающих покрытий, вследствие использования только их малогабаритных (тонкослойных) исполнений и обладающих малой активной поверхностью звукопоглощения, в том числе и недостаточно высоких звукопоглощающих свойств самих структур пористого звукопоглощающего материала. В ряде случаев введение в полости воздуховодных каналов дополнительных шумопонижающих элементов вызывает неизбежное увеличение гидравлического сопротивления (аэродинамического противодавления) всасываемому воздуху, что снижает производительность и эффективность работы ОВС (уменьшает объем воздуха, нагнетаемого в полость кабины водителя и/или пассажирского помещения автотранспортного средства), а следовательно, ухудшает его потребительские и эксплуатационные качества. Увеличение габаритов (толщины слоя пористого звукопоглощающего материала, тем более - при увеличении общей площади покрытия стенок звукопоглощающим материалом) такого типа покрытий воздуховодных элементов ОВС для повышения эффекта шумоглушения, вызывает соответствующее увеличение габаритов проходных сечений воздуховодных каналов, что нецелесообразно из-за стесненных условий компоновки ОВС в пассажирском помещении (кабине водителя) АТС, а также обуславливает увеличение себестоимости (цены) ОВС.
В качестве прототипа выбрана заявка на изобретение JP 2003-104045, в которой представлено оригинальное шумопоглощающее покрытие воздуховодных каналов ОВС пассажирского помещения (кабины водителя) АТС. Отличительной особенностью заявленного технического решения является монтажная зазорная установка шумопоглощающего покрытия по отношению к стенкам корпусных элементов и воздуховодных каналов ОВС, позволяющая в зависимости от выбранной величины воздушного зазора между пористой структурой панели шумопоглощающего покрытия и стенками корпуса (воздуховодных каналов) регулировать величиной реверберационного коэффициента звукопоглощения. Тем самым обеспечивается улучшенный акустический комфорт в том или ином частотном диапазоне звукового спектра. Зазорное сопряжение звукопоглощающих панелей шумопоглощающего покрытия со стенками корпусных элементов и воздуховодных каналов обеспечивается за счет выбора соответствующей высоты буртиков, находящихся на поверхностях стенок (интегрированных в структуры стенок) корпусных деталей или же образованных выступов в структурах пористых звукопоглощающих панелей.
Недостатком такого технического решения являются не только увеличенный расход пористого звукопоглощающего вещества звукопоглощающих панелей, усложнение конструкций корпусных элементов (введение ребер, буртиков), но и вынужденный рост габаритов ОВС (соответственно - рост стоимости и трудоемкости ее компоновки в стесненном пространстве пассажирского помещения или кабины водителя АТС). В случае неизменных габаритов ОВС интеграция такой конструкции загромоздит (уменьшит проходные сечения) воздуховодные каналы ОВС, что увеличит гидравлическое сопротивление (аэродинамическое противодавление) и отрицательно повлияет на ее производительность, тем самым ухудшив ее эксплуатационные характеристики.
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в улучшении акустических характеристик шумопоглощающего покрытия, при сопутствующем снижении его удельного веса и стоимости (цены), путем создания условий, усиливающих интенсификацию процессов динамических деформаций пористого скелета структуры шумопоглощающего покрытия и сопутствующих диссипативных рассеиваний энергии, усиление краевого дифракционного механизма поглощения энергии звуковых волн и увеличение активной поверхности звукопоглощения при уменьшенной толщине слоя пористого звукопоглощающего материала.
пер
пep
Поставленная техническая задача решается за счет того, что в заявляемом шумопоглощающем покрытии, смонтированном в поднутрениях или на поверхностях ее воздуховодных, регулирующих и направляющих элементов, содержащем слой пористого звукопоглощающего материала вспененного открытоячеистого или волокнистого типа, облицованного с внешней стороны защитным слоем звукопрозрачной газовлагонепроницаемой пленки или ткани, а с внутренней стороны - сплошным (неперфорированным) монтажным адгезионным слоем, структура слоя пористого звукопоглощающего материала перфорирована сквозными отверстиями диаметром d=(0,1…0,5)h, где h - толщина слоя пористого звукопоглощающего материала, располагаемыми с межцентровым шагом t=(0,5…2,0)h, при этом коэффициент перфорации лежит в диапазоне
пер
пов
где S - суммарная площадь проекции отверстий перфорации на плоскость поверхности шумопоглощающего покрытия, S - площадь лицевой проекции поверхности шумопоглощающего покрытия.
Торцевые поверхности шумопоглощающего покрытия могут быть как без защитного покрытия, так и дополнительно облицованы сплошным (неперфорированным) слоем звукопрозрачной газовлагонепроницаемой пленки или ткани, либо выполнены газовлагонепроницаемыми с использованием герметизированного слоя полимерного покрытия, нанесенного методом напыления, или оплавлены посредством технологической операции термического воздействия на торцевую зону пористой структуры шумопоглощающего покрытия с последующим образованием сплошного защитного газовлагонепроницаемого слоя.
Шумопоглощающие покрытия могут быть смонтированы как по одну, так и по обе стороны несущего каркаса регулирующих элементов ОВС и быть при этом однородными (идентичной пористой структуры, например, только волокнистой или только вспененной открытоячеистой), так и иметь по обеим сторонам несущего каркаса различные структуры (волокнистую, вспененную открытоячеистую) и отличающиеся механоакустические характеристики, обусловленные различной толщиной пористых слоев, отличающейся пористостью и динамической жесткостью, типами используемых звукопрозрачных газовлагонепроницаемых пленок или тканей, различными марками и технологиями нанесения газовлагонепроницаемых полимерных покрытий на торцевых поверхностях слоя пористого звукопоглощающего материала.
пер
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого технического решения, заключается в том, что за счет обеспечения усиления процессов интенсификации динамических деформаций и возникающих сопутствующих диссипативных рассеиваний энергии в скелете слоя пористого звукопоглощающего материала, усиления краевого дифракционного механизма поглощения энергии звуковых волн и увеличения активной площади поверхности звукопоглощения - в существенной степени, увеличивается эффективность поглощения аэродинамического шума, генерируемого элементами ОВС пассажирского помещения (кабины) АТС. При этом конструкция шумопоглощающего покрытия становится меньших габаритов, снижается расход пористого звукопоглощающего материала на величину до 20% (при k=0,2), обеспечивается уменьшение себестоимости (цены) изделия. Следовательно, в конечном итоге, улучшается акустический комфорт в пассажирском помещении (кабине водителя) АТС, а соответственно повышаются его потребительские, конкурентные и эксплуатационные свойства. Таким образом, вследствие достижения более высокой звукопоглощающей способности заявляемого шумопоглощающего покрытия при использовании перфорированного слоя пористого звукопоглощающего материала в сравнении со сплошной (неперфорированной) структурой, используемой в известных технических решениях, возможно применение более тонкостенных перфорированных пористых структур, не уступающих по звукопоглощению «толстым» сплошным.
Анализ 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 имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический результат, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.
Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Другие особенности и преимущества заявляемого изобретения станут понятны из чертежей, результатов экспериментальных исследований и следующего детального описания заявляемого устройства, где:
- на фиг.1 представлена схема типичной конструкции ОВС пассажирского помещения (кабины водителя) АТС, с установленными шумопоглощающими покрытиями в поднутрениях воздуховодных каналов, на поверхностях несущих каркасов регулирующих заслонок и делителей воздушного потока;
- на фиг.2 представлена схема поперечного сечения корпуса отопителя типичной конструкции ОВС пассажирского помещения (кабины) АТС;
- на фиг.3 представлено сечение воздуховодного элемента ОВС, с установленными в поднутрениях горизонтальных стенок шумопоглощающими покрытиями;
- на фиг.4 представлено сечение воздуховодного элемента ОВС, с установленным в поднутрении торцевой стенки корпуса шумопоглощающим покрытием;
- на фиг.5 представлено сечение воздуховодного элемента ОВС, содержащего пересекающиеся делители потока, разделяющие его внутреннюю полость на четыре неравные части, на поверхностях которых (с двух сторон) смонтированы соответствующие шумопоглощающие покрытия;
- на фиг.6 представлено сечение воздуховодного элемента ОВС, содержащего горизонтальный делитель потока, разделяющий его внутреннюю полость на две неравные части, на одной из сторон поверхностей которого смонтировано соответствующее шумопоглощающее покрытие;
- на фиг.7 представлено сечение воздуховодного элемента ОВС, содержащего горизонтальный делитель потока, разделяющий его внутреннюю полость на две неравные части, на поверхностях которого (с двух сторон) смонтированы соответствующее шумопоглощающее покрытие;
- на фиг.8 представлено сечение воздуховодного элемента ОВС, содержащего вертикальный делитель потока, разделяющий его внутреннюю полость на две неравные части, на одной из сторон поверхностей которого смонтировано соответствующее шумопоглощающее покрытие;
- на фиг.9 представлено сечение воздуховодного элемента ОВС, содержащего вертикальный делитель потока, разделяющий его внутреннюю полость на две неравные части, на поверхностях которого (с двух сторон) смонтированы соответствующие шумопоглощающие покрытия;
- на фиг.10 представлено сечение регулирующей заслонки ОВС, на одной стороне поверхности несущего каркаса которой смонтировано соответствующее шумопоглощающее покрытие;
- на фиг.11 представлено сечение регулирующей заслонки ОВС, на поверхностях несущего каркаса которой с двух сторон смонтированы однородные (из однородного материала) шумопоглощающие покрытия, при этом отверстиями перфорации, выполненные в слоях пористого звукопоглощающего материала шумопоглощающих покрытий, на разных сторонах несущего каркаса находятся на одной оси и имеют различные габаритные размеры;
- на фиг.12 представлено сечение регулирующей заслонки ОВС, на поверхностях несущего каркаса которой с двух сторон смонтированы разнородные (из разнородных материалов) шумопоглощающие покрытия, при этом отверстия перфорации, выполненные в слоях пористого звукопоглощающего материала шумопоглощающих покрытий на разных сторонах несущего каркаса, не соосны и имеют различные габаритные размеры;
- на фиг.13 представлено сечение регулирующей заслонки ОВС, на поверхностях несущего каркаса которой с двух сторон смонтированы разнородные шумопоглощающие покрытия, при этом отверстия перфорации выполнены в слое пористого звукопоглощающего материала только одного из шумопоглощающих покрытий;
- на фиг.14 представлены результаты определения реверберационного коэффициента звукопоглощения плосколистовой шумопоглощающей панели размером 1200×1000 мм, изготовленной из материала АА 12,5 SMT (производства ЗАО НПП «Тэкникал Консалтинг», г. Тольятти), структурный состав которого включает пористый слой открытоячеистого пенополиуретана толщиной 12,5 мм и слой алюминизированной полиэстеровой пленки толщиной 0,012 мм, в вариантах исполнения сплошного неперфорированного и перфорированного сквозными отверстиями (с заданным соотношением размеров отверстий перфорации, межцентрового шага и коэффициента перфорации) слоя пористого звукопоглощающего материала;
- на фиг.15 представлены результаты определения реверберационного коэффициента звукопоглощения сплошной (неперфорированной) плосколистовой шумопоглощающей панели размером 1200×1000 мм, изготовленной из материала АА 12,5 SMT (производства ЗАО НПП «Тэкникал Консалтинг», г. Тольятти), толщиной 12,5 мм и плосколистовой шумопоглощающей панели, изготовленной из материала АА 8 SMT (производства ЗАО НПП «Тэкникал Консалтинг», г. Тольятти), толщиной 8 мм. Таким образом, сопоставляются две шумопоглощающие панели из идентичной структуры материала, идентичных габаритных размеров (1200×1000 мм), но имеющих различную толщину пористого слоя - 12,5 мм (АА 12,5 SMT) и 8 мм (АА 8 SMT). При этом в более тонкой 8 мм панели материала АА 8 SMT дополнительно выполнены сквозные отверстия перфорации в ее пористом слое (с заданным соотношением геометрических размеров отверстий перфорации, межцентровым шагом и коэффициентом перфорации).
На представленных фигурах введены следующие буквенные и цифровые обозначения:
1 - корпус вентилятора;
2 - входное отверстие корпуса вентилятора;
3 - крыльчатка;
4 - электродвигатель;
5 - выходное окно корпуса вентилятора;
6 - соединительный воздуховод;
7 - корпус отопителя;
8…12, 14, 15 - подводящие и отводящие каналы;
13 - теплообменник;
16…18 - камеры корпуса отопителя;
19…21 - регулирующие заслонки;
22 - воздуховоды, сообщающие корпус отопителя с пространством пассажирского помещения (кабины водителя);
23 - распределяющие устройства;
24 - слой пористого звукопоглощающего материала;
25 - слой звукопрозрачной газовлагонепроницаемой пленки или ткани;
26 - монтажный адгезионный слой;
27 - отверстия перфорации;
28 - шумопоглощающее покрытие;
29 - стенка воздуховодного элемента;
30 - несущий каркас регулирующей заслонки;
31 - ось вращения регулирующей заслонки;
32 - делитель воздушного потока;
пер
d - диаметр отверстий перфорации;
пер
t - межцентровой шаг отверстий перфорации;
пер
k - коэффициент перфорации;
h - толщина слоя пористого звукопоглощающего материала;
Н - высота воздуховодного элемента;
1
2
H, H - расстояния от торцевых поверхностей горизонтальных стенок воздуховодного элемента до центральной линии делителя потока;
В - ширина воздуховодного элемента;
1
2
B, B- расстояния от торцевых поверхностей вертикальных стенок воздуховодного элемента до центральной линии делителя потока;
r
α - реверберационный коэффициент звукопоглощения;
f - частота звуковых волн.
Типичная конструктивная схема ОВС пассажирского помещения (кабины водителя) ОВС АТС содержит, в частности, корпус вентилятора 1, напротив входного отверстия 2 которого размещена крыльчатка 3, приводимая во вращение электродвигателем 4, выходное окно корпуса вентилятора 5, сообщенное посредством воздуховода 6 с корпусом отопителя 7. Корпус отопителя 7 содержит каналы, подающие (транспортирующие) воздушный поток на обогрев ветрового стекла 8, на обогрев и вентиляцию пассажирского помещения (кабины водителя) 9, 10, на обогрев ног водителя и переднего пассажира 11 и обогрев ног задних пассажиров 12. В нижней части корпуса отопителя 7 расположен теплообменник 13 (фиг.2), перед которым расположен подводящий канал 14, а за ним - отводящий канал 15 для отвода подогретого воздуха. Также в корпусе отопителя расположены камеры 16, 17, 18, в которые направляется поток воздуха и в которых расположены соответствующие регулирующие заслонки, к примеру, заслонка управления отопителем 19, заслонка обогрева 20 пассажирского помещения (кабины водителя), заслонка обогрева ветрового стекла 21. Отводящие каналы корпуса отопителя 10, 11, 12 сообщены с полостью пассажирского помещения (кабины водителя) посредством воздуховодов 22 и распределяющих устройств 23 (фиг.1), а отводящие каналы 8, 9 - только посредством распределяющих устройств (не показаны). Шумопоглощающее покрытие устанавливается в воздуховодных элементах ОВС, например, на внутренних поверхностях стенок воздуховодов 6, 22 и корпуса отопителя 7, в специально выполненных поднутрениях (фиг.1, 3, 4). Также оно может монтироваться с одной или двух сторон несущего каркаса 25 регулирующих заслонок 19, 20, 21 или на поверхностях стенок делителей потока 32 (фиг.5…9). Торцевые поверхности шумопоглощающего покрытия 28, вырубленного в виде плосколистовых панелей могут быть как облицованы звукопрозрачной газовлагонепроницаемой пленкой или тканью, так и выполнены газовлагонепроницаемыми с использованием герметизированного слоя полимерного покрытия, нанесенного методом напыления или выполнены оплавленными посредством осуществления технологической операции термического воздействия на торцевые зоны структуры слоя пористого звукопоглощающего материала, с образованием сплошного защитного газовлагонепроницаемого слоя.
пер
пер
пер
пер
пер
Заявляемое шумопоглощающее покрытие воздуховодных элементов ОВС выполняется из слоя пористого звукопоглощающего материала 24 вспененного открытоячеистого или волокнистого типа, структура которого перфорирована сквозными отверстиями 27, облицованного с внешней стороны защитным сплошным (неперфорированным) слоем звукопрозрачной газовлагонепроницаемой пленки или ткани 25, а с внутренней стороны снабженного монтажным адгезионным (например, липким клеевым) слоем 26, сопрягаемым с несущей поверхностью стенки воздуховодного элемента ОВС. При этом перфорация слоя пористого звукопоглощающего материала 24 выполняется сквозными отверстиями 27 диаметром d=(0,1…0,5)h (где h - толщина слоя пористого звукопоглощающего материала), располагаемыми с межцентровым шагом t=(0,5…2,0)h, с соблюдением значений коэффициента перфорации в диапазоне k=0,02…0,2. При более высокой степени перфорации слоя пористого звукопоглощающего материала (при k>0,2) поглощение звуковой энергии заметно падает, что вызвано существенным уменьшением используемого объема вещества пористого звукопоглощающего материала. В это же время малая степень перфорации (k<0,02), несмотря на сохранение значительного объема вещества пористого звукопоглощающего материала, не позволяет в достаточной степени воздействовать на ее динамическую жесткость (увеличить податливость и динамические деформации), заметно увеличить активную площадь поверхности звукопоглощения и усилить краевой дифракционный звукопоглощающий эффект, а следовательно, не позволяет обеспечить условия повышенного звукопоглощения.
В качестве слоя пористого звукопоглощающего вещества материала шумопоглощающего покрытия могут использоваться как вспененные открытоячеистые, так и волокнистые типы материалов. В частности, вспененные открытоячеистые типы звукопоглощающих материалов могут быть изготовлены на основе уретанового, нитрильного, винилового, бутадиен-стирольных и других полимерных составов. Волокнистые типы звукопоглощающих материалов могут быть изготовлены на основе натуральных (хлопковых, шелковых, джутовых, сизальных, льняных, конопляных и др., или белковых животного происхождения), синтетических (акриловых, полиэстеровых, полиоксадиазольных, полиимидных, углеродных, арамидных, полипропиленовых, нейлоновых и т.д.), минеральных волокон (базальтовых, керамических, стеклянных и т.д.). Звукопрозрачная газовлагонепроницаемая пленка может быть выполнена полиэстеровой алюминизированной, уретановой, поливинилхлоридной и т.п. 3вукопрозрачный газовлагонепроницаемый слой ткани может быть выполнен из материала типа «малифлиз», «филтс», стеклоткань и т.п.
2
3
2
2
r
Звукопрозрачность облицовочных слоев (пленки, ткани) характеризуется малым значением сопротивления продуванию (тканевые или микроперфорированные пленочные слои) и низкими значениями удельной поверхностной массы, определяемых массой на 1 мповерхности (сплошные пленочные слои). При этом значение сопротивления продуванию звукопрозрачных тканей должно преимущественно находиться в пределах 20…500 Н·с/м, при толщине тканевого слоя 0,025…0,25 мм и поверхностной плотности 20…300 г/м. Значения поверхностной плотности (удельной поверхностной массы) звукопрозрачных пленок должны преимущественно находиться в диапазоне 20…70 г/м при толщине пленки 0,025…0,1 мм. Защитный облицовочный слой принято считать звукопрозрачным в тех случаях, когда его установка на поверхность пористого звукопоглощающего слоя («технологическая сшивка» их сопрягаемых поверхностей) вызывает допустимое падение реверберационного коэффициента звукопоглощения (α) не более чем на 20%.
Процессы генерирования и поглощения звуковой энергии в заявляемом техническом устройстве происходит следующим образом. При работе ОВС на валу приводного электродвигателя 4 вращается крыльчатка 3, содержащая лопатки (лопасти), обеспечивая тем самым процесс всасывания воздушного потока из внешней воздушной (окружающей) среды в полость корпуса вентилятора 1, и его последующее нагнетание в полость пассажирского помещения (кабины водителя) АТС. При этом наряду с осуществлением «полезной работы», ОВС генерируются паразитные пульсации воздуха и аэродинамический шум, которые по воздуховодным элементам распространяются в обитаемое пространство пассажирского помещения (кабину водителя). Всасываемый в корпус вентилятора 1 воздушный поток нагнетается через воздуховод 6, в котором могут находиться делители потока 32, в корпус отопителя 7. Подаваемый ОВС в пространство полости пассажирского помещения (кабины водителя) воздушный поток, в зависимости от задаваемого положения регулирующих заслонок 19, 20, 21, для обеспечения, например, его подогрева может проходить через теплообменник 13 (проходя из полости 14 в полость 15), и далее передаваться в одну или сразу несколько из полостей 16, 17, 18. Далее, воздушный поток транспортируется через соответствующие отводящие каналы 8, 9, 10, 11, 12, посредством сообщенных воздуховодов 22, в котором могут находиться делители потока 32, и распределяющих устройств 23, непосредственно в полость пассажирского помещения (кабины водителя) АТС. Всасываемый и нагнетаемый воздушный поток заданной производительности (расхода), определяемый задаваемым скоростным режимом работы электродвигателя 4, при обтекании твердых неоднородностей элементов ОВС, изгибов (поворотов), имеющихся острых кромок, дополнительно генерирует соответствующие паразитные турбулентные вихри и аэродинамический шум, транспортируемый по воздуховодам 22 и распространяемый в пространстве пассажирского помещения (кабины водителя) в виде широкополосного надоедливого утомляющего шума, вызывающего дискомфорт и чувство усталости водителя и пассажиров и снижающего безопасность эксплуатации АТС. При прохождении воздушного потока по образованным воздуховодным трактам, звуковые волны, падающие на поверхности шумопоглощающих покрытий 28, смонтированных в поднутрениях воздуховодных элементов 6, 7, 22 на поверхностях стенок регулирующих заслонок 19, 20, 21, на поверхностях стенок делителей потока 32, проходят через слой звукопрозрачной газовлагонепроницаемой пленки или ткани 25, проникая в пористую структуру слоя звукопоглощающего материала 24, где осуществляется процесс поглощения звуковой энергии, а также демпфирования пульсаций нагнетаемого воздуха и амплитуд звуковых волн за счет преобразования их в работу на преодоление динамических деформаций пористого скелета и процесса трения при распространении звуковых волн в сообщающихся каналах пористой структуры с необратимым преобразованием (рассеиванием) в тепловую энергию. Перфорирование монолитного слоя пористого звукопоглощающего материала 24 шумопоглощающего покрытия 28 вызывает образование чередующихся зон локальных снижений динамических жесткостей (увеличение динамической податливости) его структуры. В зонах, непосредственно примыкающих к периметрам (свободным краям) отверстий перфорации 27, существенно увеличивается динамическая податливость структуры слоя пористого звукопоглощающего материала 24 и растут деформации его упругого скелета. Это, соответствующим образом, усиливает механизм преобразования звуковой энергии в тепловую, что способствует возрастанию эффектов поглощения энергии падающих звуковых волн этими чередующимися податливыми зонами перфорированного слоя пористого звукопоглощающего материала 24. В процесс поглощения звуковой энергии включаются также образованные открытые поверхности пористых торцевых зон отверстий перфорации 27, а также усиливается дифракционный механизм поглощения энергии звуковых волн в зонах образованных неоднородностей (отверстий перфорации) на поверхностях шумопоглощающего покрытия. В конечном итоге, использование перфорированного слоя пористого звукопоглощающего материала 24 шумопоглощающего покрытия 28 позволяет одновременно обеспечить как повышение его звукопоглощающей эффективности, так и снижение его удельного поверхностного веса до 20%.
Использование сплошной защитной звукопрозрачной газовлагонепроницаемой облицовочной пленки или ткани в составе шумопоглощающего покрытия, смонтированной на поверхности слоя пористого звукопоглощающего материала 24, позволяет исключать попадание и накапливание в структуре слоя пористого звукопоглощающего материала мелких частиц, жидкостей, насекомых, исключить ее разрушение вследствие возможного замерзания попавшей в поры влаги при низких (знакопеременных) температурах эксплуатации. В воздуховодных каналах ОВС обеспечивается также снижение гидравлического сопротивления (аэродинамического противодавления) движущемуся (засасываемому, нагнетаемому) воздушному потоку в процессе обтекания гладкой пленочной, а не «шершавой», с характерным микропрофилем, пористой поверхности шумопоглощающего покрытия (как это имеет место в некоторых приведенных выше аналогах). Этому же способствует дополнительная (целесообразная, в ряде случаев, по техническим и экономическим соображениям) герметизация торцевых поверхностей шумопоглощающего покрытия 28 аналогичного типа слоем звукопрозрачной газовлагонепроницаемой пленки или ткани, либо слоем образованного дополнительного газовлагонепроницаемого полимерного покрытия, либо их преднамеренным оплавлением посредством термического воздействия. Гладкое защитное (пленочное, тканевое) облицовочное покрытие поверхности пористого слоя исключает также процесс генерирования паразитных вихреобразующих турбулентных шумовых излучений движущимся высокоскоростным воздушным потоком.
r
пер
пер
пер
r
пер
пер
пер(зп)
r
Акустическая эффективность заявляемого технического решения подтверждалась результатами экспериментальных исследований с использованием реверберационного метода с применением малогабаритной реверберационной камеры «Кабина Альфа». Исследовались образцы сплошных (неперфорированных) и перфорированных плосколистовых шумопоглощающих панелей размером 1000×1200 мм, изготовленных из материала АА 12,5 SMT, производства ЗАО НПП «Тэкникал Консалтинг» (г. Тольятти), содержащих в своем составе слой открытоячеистого пенополиуретана толщиной 12,5 мм, облицованный слоем аллюминизированой полиэстеровой пленки толщиной 0,012 мм. Результаты проведенных экспериментов, представленные на фиг.14, свидетельствуют о том, что перфорирование слоя пористого звукопоглощающего материала плосколистовых шумопоглощающих панелей, облицованных сплошным слоем звукопрозрачного пленочного или тканевого покрытия, позволяет увеличить значения реверберационного коэффициента звукопоглощения α на величину до 0,3 в диапазоне частот 500…8000 Гц, при одновременном снижении их удельного веса до 20%. Указанные положительные эффекты наблюдаются при выполнении отверстий перфорации диаметром d=(0,1…0,5)h, располагаемых с межцентровым шагом t=(0,5…2,0)h, при соблюдении значений коэффициента перфорации слоя пористого звукопоглощающего материала в диапазоне k=0,02…0,2. Наибольшие эффекты возрастания значений реверберационного коэффициента звукопоглощения α достигаются при равенстве межцентровых расстояний отверстий перфорации t толщине пористого слоя шумопоглощающей панели h и выполненном диаметре отверстий перфорации d≈1/4h. При величине k=0,04 обеспечивается наибольший рост значений реверберационного коэффициента звукопоглощения α.
пер
Результаты экспериментальных исследований, приведенные на фиг.15, наглядно свидетельствуют о достигаемых идентичных шумопонижающих эффектах использования «тонкой перфорированной» шумопоглощающей панели и сопоставляемой «толстой неперфорированной» шумопоглощающей панели, габаритные размеры по толщине панели которых отличаются в 1,6 раз, а удельный поверхностный вес - в 2 раза (при перфорировании с k=0,2). Таким образом, использование заявленного шумопоглощающего покрытия воздуховодных элементов ОВС АТС позволяет получать следующие положительные эффекты:
r
- увеличение звукопоглощающей эффективности (реверберационного коэффициента звукопоглощения α) до 0,3 (до 30%) - при использовании равных по толщине слоев пористых звукопоглощающих материалов идентичных структур шумопоглощающих покрытий;
- уменьшение толщины шумопоглощающего покрытия до 40% - для вариантов достижения эффектов увеличения звукопоглощения;
- снижение удельной поверхностной массы до 2 раз - при соответствующем снижении стоимости (тонкого перфорированного шумопоглощающего покрытия);
- снижение гидравлического сопротивления (аэродинамического противодавления) в трактах всасывания и нагнетания, идентичного для вариантов сплошного и перфорированного шумопоглощающих покрытий - при одинаковой толщине, но уменьшенного - при использовании «тонкого» перфорированного покрытия из-за увеличения проходного сечения воздуховодных каналов (применение более тонких делителей воздушного потока) ОВС;
- исключение накапливания в открытоячеистой структуре слоя пористого открытоячеистого или волокнистого звукопоглощающего материала мелких аморфных частиц и жидкостей (в обоих вариантах - идентично);
- исключение разрушения открытоячеистой структуры слоя пористого звукопоглощающего материала вследствие возможного попадания и замерзания влаги в порах при низких температурах эксплуатации (в обоих вариантах - идентично).
Разумеется, заявляемое изобретение не ограничивается представленными конкретными конструктивными примерами его осуществления, описанными в тексте и показанными на прилагаемых фигурах, в графической части заявки. Остаются возможными и некоторые несущественные изменения различных элементов или материалов, из которых эти элементы выполнены, либо замена их технически эквивалентными, не выходящими за пределы объема притязаний, обозначенного формулой изобретения.