АКУСТИЧЕСКАЯ ОТДЕЛКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
ACOUSTIC FINISHING OF PRODUCTION PREMISES

Изобретение относится к промышленной акустике, в частности к широкополосному шумоглушению, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства при шумоглушении производственного оборудования методом звукопоглощения.
Известен акустический экран, содержащий гладкую и перфорированную стенки, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала (SU 348755 A1, F01N, 1972).
Известна акустическая отделка, которая содержит гладкую и перфорированную стенки, между которыми расположен звукопоглощающий материал. Рельефные поверхности звукопоглощающего материала расположены между перфорированной и гладкой стенками под углом друг к другу, меньшим 180°, и состоят из отдельных элементов, расположенных с определенным шагом, при этом гладкая стенка облицована одним непрерывным рельефным слоем из звукопоглощающего материала (патент РФ №2268966 - прототип).
Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет сравнительно невысокого коэффициента звукопоглощения.
Технически достижимый результат - повышение эффективности шумоглушения за счет повышения коэффициента звукопоглощения путем увеличения поверхностей звукопоглощения.
Целью изобретения является повышение эффективности шумоглушения за счет повышения коэффициента звукопоглощения путем увеличения поверхностей звукопоглощения и снижение трудоемкости изготовления при одновременной экономии исходного материала.
Это достигается тем, что в акустической отделке производственных помещений, содержащей каркас здания, выполненный в виде упругого основания, являющегося полом помещения, теплозвукоизолирующие ограждения, жестко связанные с колоннами, которые в свою очередь соединены с металлоконструкцией, например, в виде фермы, акустический подвесной потолок, который размещен в зоне ферм и выполнен в виде штучных звукопоглотителей, нижняя часть которых выступает за нижнюю часть ферм в сторону основания, а на ограждениях закреплены акустические стеновые панели, рабочее место оператора расположено между акустическими экранами, а каркас здания сверху закрыт звукоизолирующим покрытием, выполняющим также функцию кровли, в котором расположены вертикальные и наклонные оконные проемы в виде вакуумных звукоизолирующих стеклопакетов, акустическая стеновая панель содержит гладкую и перфорированную стенки, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, представляющей собой чередование сплошных участков и пустотелых участков, причем пустотелые участки образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа, форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру, причем вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей, при этом ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой и перфорированной стенках.
На фиг.1 изображена схема акустической отделки производственных помещений, на фиг.2 - схема акустической стеновой панели, на фиг.3 - фронтальный разрез штучного звукопоглотителя, на фиг.4 - его профильная проекция.
Акустическая отделка производственных помещений (фиг.1) содержит каркас здания, выполненный в виде упругого основания 1, являющегося полом помещения, теплозвукоизолирующие ограждения 2, жестко связанные с колоннами 3, которые в свою очередь соединены с металлоконструкцией 4, например, в виде фермы. Акустический подвесной потолок 5 размещен в зоне ферм 4 и выполнен в виде установленных с определенным шагом штучных звукопоглотителей, нижняя часть которых выступает за нижнюю часть ферм 4 в сторону основания 1. На ограждениях 2 закреплены акустические стеновые панели 6. На упругом основании 1 помещения установлено виброакустическое оборудование 7 и 8 с различными спектральными характеристиками уровней звуковой мощности. Рабочее место оператора 15, включающее в себя пульты управления 16 и 17 с оборудованием 7 и 8, расположено между акустическими экранами 9 и 11, причем в одно из них, например 9-м, выполнен смотровой звукоизолирующий люк 10 для контроля визуализации наблюдения за технологическим процессом. Каркас здания сверху закрыт звукоизолирующим покрытием 12, выполняющим также функцию кровли, в котором расположены вертикальные 13 и наклонные 14 оконные проемы в виде вакуумных звукоизолирующих стеклопакетов.
Акустическая стеновая панель 6 содержит гладкую 2 и перфорированную 18 стенки (фиг.2), между которыми расположен слой 19 звукопоглощающего материала сложной формы, представляющей собой чередование сплошных участков 19 и пустотелых участков 22. Пустотелые участки 22 образованы призматическими поверхностями 21 и 22, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру, причем вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей 21 и 22, при этом ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой 2 и перфорированной 18 стенках.
Акустические стеновые панели 6 могут быть выполнены в виде плит из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA», или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа Э3-100 или полимером типа «Повиден».
Штучный звукопоглотитель состоит из жесткого каркаса 24, подвешиваемого за крючья 27 на тросах (см. фиг.3, 4) либо непосредственно крепящегося к потолку производственного здания. Внутри каркаса расположен звукопоглощающий материал 25, обернутый сетчатой капроновой тканью 26 или стеклотканью. В некоторых случаях поверх стеклоткани 26 к каркасу 24 может быть прикреплен просечно-вытяжной стальной лист (на чертеже не показан). Каркас может быть выполнен по форме в виде прямоугольного параллелепипеда с размерами ребер L×H×B, отношение которых лежит в оптимальном интервале величии L:H:B=2:1:0,5, или куба с размером ребра k×L, где min L=100 мм; k - коэффициент пропорциональности, лежащий в пределах от 1 до 10 с шагом 2.
Внутри каркаса 1 могут быть полости 28, не заполненные звукопоглощающим материалом, причем их расположение может быть выполнено послойно рядами (на чертеже не показано) или в шахматном порядке, как показано на фиг.3. Каркас 24 подвешивается за крючья 27, как показано на фиг.3, или крючья могут быть расположены с вершинах куба (на чертеже не показано). При этих схемах подвеса должны соблюдаться оптимальные соотношения размеров: D - от центра каркаса до точки подвеса к потолку и С - расстояние между осями соседних каркасов, причем отношение этих размеров должно находиться в оптимальном интервале величин: C:D=1:1…4:1. Заполнение осуществляют звукопоглощающим негорючим материалом (например, винипором, стекловолокном) с защитным слоем 26 из стеклоткани, предотвращающим выпадение звукопоглотителя.
3
В качестве звукопоглощающего материала может быть применен материал на основе алюминийсодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например пеноалюминия.
В качестве звукопоглощающего материала может быть применена минеральная вага на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая ваты типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена.
Просечно-вытяжной стальной лист может быть выполнен с коэффициентом перфорации перфорированной поверхности равным или более 0,25.
Акустическая отделка производственных помещений работает следующим образом.
3
Рабочее место оператора 15 располагают между акустическими экранами 9 и 11 и защищают оператора от прямого звука, который распространяется от виброактивного оборудования 7 и 8. Для того чтобы повысить эффективность защиты от отраженных звуковых волн, над рабочей зоной (рабочим местом) устанавливают акустический подвесной потолок 5, размещенный в верхней зоне помещения (зоне ферм 4). Он снижает уровни звуковых волн, исходящих от оборудования 7 и 8 за счет многократного отражения звуковых волн от кулисных звукопоглотителей. Для снижения звуковой вибрации рабочее место оператора оснащают полом на упругом основании. При установке виброактивного оборудования 7 и 8 на плиту 18 происходит двухкаскадная виброзащита, за счет вибродемпфирующих вкраплений в саму массу плиты 18, а также за счет слоя вибродемпфирующего материала 21, в качестве которого могут быть использованы: иглопробивные маты тина «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, материал из твердых вибродемпфирующих материалов, например пластиката, из звукоизоляционных плит на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м.
Рабочее место оператора 15 надежно защищено как от акустической нагрузки на оператора, так и от механических факторов производственной среды, таких, например, как витающая в цехе стружка, или движущиеся части оборудования.
Звуковая энергия от оборудования 7 и 8, находящегося в помещении, пройдя через перфорированную стенку акустических стеновых панелей 6 попадает на слои звукопоглощающего материала (который может быть как мягким, например, из базальтового или стеклянного волокна, так и жестким, например, из камня-ракушечника). Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца", где потери энергии происходят за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора, о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети пор звукопоглотителя. Коэффициент перфорации перфорированной стенки принимается равным или более 0,25. Для предотвращения высыпания мягкого звукопоглотителя предусмотрена стеклоткань, например типа Э3-100, расположенная между звукопоглотителем и перфорированной стенкой. При этом акустический подвесной потолок 5, размещенный в верхней зоне помещения (зоне ферм 4), снижает уровни звуковых волн, исходящих от оборудования 7 и 8, а рабочее место оператора 15, расположенное между акустическими экранами 9 и 11, надежно защищено как от акустической нагрузки на оператора, так и от механических факторов производственной среды, таких, например, как витающая в цехе стружка или движущиеся части оборудования.
Штучный звукопоглотитель работает следующим образом.
Звуковые волны, распространяясь в производственном помещении, взаимодействуют с заполненными звукопоглотителем 25 полостями. Звукопоглощение на низких и средних частотах происходит за счет акустического эффекта, построенного по принципу резонаторов Гельмгольца, образованных полостями 28. Различные объемы резонансных полостей служат для подавления звуковых колебаний в требуемом звуковом диапазоне частот, как правило, большие объемы для подавления шума в низкочастотном диапазоне, а малые - в области средних и высоких частот.
Взаимодействие звуковых волн с активными полостями, заполненными негорючим звукопоглотителем 25, приводит к шумоглушению в высокочастотном диапазоне, причем за счет наличия полостей 28 увеличивается поверхность звукопоглощения и, как следствие, повышается коэффициент звукопоглощения.
Преимуществом предлагаемого изобретения является его универсальность применения для различных производственных помещений, имеющих самые разнообразные шумовые характеристики. При этом следует отметить относительную легкость настройки штучного звукопоглотителя на требуемый частотный диапазон шумоподавления и его экономически обоснованную эффективность (имеется в виду снижение шума до санитарно-гигиенических норм). Кроме того, выполнение звукопоглотителя из негорючих материалов делает конструкцию пожаробезопасной.