ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ
SOUND ABSORBING STRUCTURE

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к звукопоглощающим конструкциям (ЗПК), и может быть использовано в авиастроении, автомобилестроении, судостроении, строительстве и других отраслях промышленности.
Известна конструкция ячеистого заполнителя для панелей по патенту США №3623936, Кл. В32b 3/12, в которой между передними листами (обшивками) размещен ячеистый заполнитель, выполненный из набора соединенных крестообразно П-образных симметричных профилей шириной, равной 2,5 кратной толщине заполнителя, с прямоугольными пазами размером от 1/5 до 3/5 ширины заготовки профиля, высотой, равной 2/5 от ширины заготовки, и перегородкой, равной 1/5 от ширины заготовки. Профили соединены между собой по пазам путем поворота относительно друг друга на 180° в вертикальной плоскости и на 90° в горизонтальной плоскости.
Общими существенными признаками для аналога и заявляемого технического решения являются:
- конструкция панелей представляет собой ячеистый заполнитель, размещенный между обшивками;
- ячеистый заполнитель выполнен в виде набора профилей, полученных с помощью формообразующих элементов;
- в вершинах профилей прорезаны пазы;
- профили соединены между собой по пазам;
- профили соединены между собой путем поворота относительно друг друга на 90° в горизонтальной плоскости;
- развитая поверхность контакта заполнителя с обшивками.
К причинам, препятствующим достижению технического результата, обеспечиваемого заявленным техническим решением, относятся:
- ячеистый заполнитель из набора П-образных профилей, собранных в замок по прямоугольным пазам, представляет собой жесткое соединение, позволяющее конструировать панели только для поверхностей первого порядка.
- выполнение ячеистого заполнителя из набора П-образных профилей с последующей сборкой в замок по прямоугольным пазам путем поворота относительно друг друга на 180° в вертикальной плоскости и на 90° в горизонтальной плоскости, определяет сложность сборки.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является конструкция ячеистого заполнителя по патенту США №3574103 класс U.S. CL 161/68 (МПК В32b 3/28). Конструкция представляет собой симметричные профили с целым рядом параллельных V-образных гофр. Угол между плоскими сторонами гофр находится в диапазоне от 10° до 120°. С одной стороны в вершинах гофр прорезаны V-образные пазы на глубину от 25% до 75% высоты гофра. Пазы могут быть выполнены и другой формы. Профили соединены между собой по пазам путем поворота относительно друг друга на 180° в вертикальной плоскости и на 90° в горизонтальной плоскости.
Общими существенными признаками для прототипа и заявляемого технического решения являются:
- конструкция панелей представляет собой ячеистый заполнитель, размещенный между обшивками;
- заполнитель представляет собой взаимно-пересекающиеся профили, выполненные в виде симметричных гофр;
- в вершинах гофр прорезаны пазы
- профили соединены между собой по пазам путем поворота относительно друг друга на 90° в горизонтальной плоскости.
К причинам, препятствующим достижению технического результата, достигаемого заявленным техническим решением, относятся:
- ячеистый заполнитель из симметричных гофрированных профилей соединен по вершинам гофр, которые являются ребрами жесткости, и V-образным пазам, представляет собой жесткое соединение, позволяющее конструировать панели только для поверхностей первого порядка, так как выполнение V-образных канавок, имеющих глубину от ~25% до ~75% высоты гофра недостаточно для получения криволинейной поверхности;
- верхний и нижний листы обшивки крепятся к ячеистому заполнителю по линии вершин гофр, что не обеспечивает достаточной прочности крепления обшивки к заполнителю и, как следствие, надежности панели в целом.
Задачей изобретения является повышение надежности конструкции, снижение материалоемкости и трудоемкости изготовления, использование панели для облицовки поверхностей как первого, так и второго порядка.
Достигаемый технический результат - повышение гибкости конструкции с сохранением прочности, повышение надежности, снижение материалоемкости и трудоемкости изготовления.
Технический результат достигается за счет того, что в звукопоглощающей конструкции, включающей наружную и внутреннюю обшивки, размещенный между ними ячеистый заполнитель, содержащий взаимно-пересекающиеся гофрированные профили, соединенные между собой по пазам, выполненным в профиле с симметричными гофрами, профиль с симметричными гофрами выполнен с развитой поверхностью контакта в вершинах гофр, а пазы выполнены на глубину, равную высоте профиля минус толщина материала, на расстоянии, определяемом из условий заданного радиуса кривизны внутренней обшивки, допустимого напряжения и модуля упругости материала, при этом вершины гофр второго профиля направлены в одну сторону, а его основание является одновременно наружной обшивкой.
Известно в уровне техники техническое решение - патент РФ №2247878, МПК F16F 1/00 «Способ изготовления звукопоглощающей конструкции газового тракта», в котором ячеистый заполнитель формуют штамповкой, например вакуумной, или литьем под давлением, из термопластичной пластмассы с образованием ячеек в форме усеченных пирамид, создавая при этом на них сплошные вершины, затем изгибают заполнитель и при скреплении с обшивками придают форму, как первого, так и второго порядков кривизны.
Данное техническое решение, как и заявленное, решает задачу придания заполнителю кривизны как первого, так и второго порядков, однако имеет следующие недостатки:
- трудоемко и нетехнологично в изготовлении - требует специального технологического дорогостоящего оборудования, например, такого, как штамп;
- при формовании ячеистой панели штамповкой, например, вакуумной, или литьем под давлением, получают ячейки с фиксированными размерами;
- для получения других размеров ячеек требуется разработка и изготовление нового штампа или литьевой формы.
- фиксированный радиус гиба, получаемый в процессе изготовления ячеистой панели. Радиус гиба ограничен наружной и внутренней обшивками.
- материалоемко - обусловлено наличием двух обшивок.
- звукопоглощающая конструкция может быть использована при температуре, ниже температуры плавления используемого для изготовления заполнителя термопластичного материала.
Заявляемая совокупность и взаимосвязь существенных признаков находится в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом, является новой, так как имеет существенные отличительные от прототипа признаки и позволяет получить новый вышеуказанный технический результат по сравнению с прототипом и другими близкими по технической сущности аналогами.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критериям новизна и изобретательский уровень.
На фиг.1 изображена звукопоглощающая конструкция, общий вид.
На фиг.2 - схема сборки звукопоглощающей конструкции.
На фиг.3 - звукопоглощающая конструкция, вид сбоку.
Звукопоглощающая конструкция (фиг.1) состоит из внутренней обшивки 1, симметричного, например, трапецеидального профиля 2 и гофрированного профиля 5.
Вершины гофр 3 симметричного, например, трапецеидального профиля 2 имеют (фиг.2) развитую поверхность контакта в вершинах гофр 3, а поперек гофр 3 прорезаны пазы 4, выполненные (фиг.3) на глубину (h), равную высоте (H) минус толщина (S) материала профиля 2 и на расстоянии (L), определяемом из условий заданного радиуса кривизны R внутренней обшивки, угла α° раскрытия паза 4 профиля 2, допустимого напряжения материала σ, модуля упругости материала Е. Второй профиль 5 (фиг.2) выполнен с гофрами 6, направленными в одну сторону, и основанием 7, которое является одновременно наружной обшивкой.
Симметричный гофрированный профиль 2 с развитой поверхностью контакта в вершинах гофр 3 получают, например, из полимерного композиционного материала на основе стекло- или угле - ткани с помощью формообразующих элементов. По вершинам гофр 3 в поперечном направлении прорезают пазы 4. Процесс сборки симметричного гофрированного профиля 2 с внутренней обшивкой 1 производят по развитым поверхностям контакта вершин гофр 3. Второй профиль 5 получают путем укладки стекло- или угле - ткани на профиль 2 поперек гофров 3, заправляя ткань в пазы 4, при этом основание 7 профиля 5 контактирует с развитыми поверхностями вершин гофр 3. Процесс сборки и заявленная конструкция в целом обеспечивают повышение надежности, снижение материалоемкости и трудоемкости изготовления.
Выполнение в профиле 2 пазов 4 поперек гофр 3 на глубину (h), равную высоте профиля (H) минус толщина (S) материала профиля 2, на расстоянии (L), определяемом из условий заданного радиуса R кривизны внутренней обшивки 1, угла α° раскрытия паза 4, допустимого напряжения материала σ и модуля упругости материала Е, позволило значительно повысить гибкость панели с сохранением ее прочностных свойств.
Расстояние L между пазами 4 может быть рассчитано по формуле:
где,
R - радиус кривизны поверхности;
α° - угол кривизны поверхности;
σ - допустимое напряжение материала;
Е - модуль упругости материала.
Для сохранения прочностных характеристик панели требуемый радиус кривизны задают на этапе формования.
Кроме того, готовая панель сохраняет гибкость за счет использования второго профиля 5 в качестве наружной обшивки - гибкость обеспечивается наличием открытых пазов 4.
Предложенная звукопоглощающая конструкция, в зависимости от используемого материала для ее изготовления, может быть использована как при низких, так и при высоких температурах.
Таким образом, заявляемое техническое решение по сравнению с прототипом и ближайшими аналогами более технологично в изготовлении, позволяет решить поставленную задачу и получить новый технический результат:
- повышение гибкости конструкции с сохранением ее прочности;
- снижение трудоемкости изготовления;
- снижение материалоемкости и веса конструкции - основание второго профиля одновременно является обшивкой панели.
Звукопоглощающая конструкция может быть использована в промышленности с помощью известных средств и методов.