ЛАБОРАТОРНЫЙ ШУМОПОГЛОЩАЮЩИЙ ЭКРАН ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ШУМОЗАЩИТНЫХ СРЕДСТВ

Полезная модель относится к шумопонижающим конструкциям и может быть использована в учебном процессе для исследования свойств шумозащитных экранов, применяемых при организации защиты от шумового воздействия, создаваемого транспортными средствами, промышленным оборудованием и т.д.
Из предшествующего уровня техники известен передвижной шумоизолирующий экран [Патент ПМ №20750, B60R 13/08. Передвижной шумоизолирующий экран / Фесина М.И., Люкшин Ю.И., Дерябин И.В., Теляковский Ю.И. Опубл.: 27.11.2001, Бюл. №33.] преимущественно для исследований эффективности шумозаглушающих характеристик глушителей шума выпуска отработавших газов двигателей колесных транспортных средств, содержащий несущий каркас, на котором смонтирована многослойная панель, структура которой включает комбинацию плотно взаимно прилегающих слоев, выполненных из высокоэффективных звукопоглощающих и звукоизолирующих материалов, а также механические узлы для перемещения экрана в пространстве камеры, отличающийся тем, что в экране выполнено несколько, по меньшей мере, два сквозных окна, расположенных на уровне выхлопного патрубка основного глушителя шума выхлопа, при этом в названных окнах съемно смонтированы акустические заглушки, структура которых аналогична структуре экрана, в свою очередь, по крайней мере, одна из заглушек снабжена несколькими сквозными каналами, диаметр которых не менее наружного диаметра выхлопного патрубка и в которых плотно и съемно смонтированы звукоизолирующие пробки, при этом в каждом сквозном канале смонтирован термошумоизолирующий уплотнитель, средство для перемещения экрана в пространстве выполнено в виде двух пар обрезиненных колес, при этом крайние колеса являются поворотными и самоустанавливающимися, а средние колеса выполнены в виде опорных роликов, нижний торец экрана беззазорно контактирует с полом полубезэховой акустической камеры посредством упругого эластичного звукоизолирующего уплотнителя. Другой вариант данного решения отличается тем, что несущий каркас экрана выполнен в виде металлического листа, на плоскости которого, со стороны исследуемого транспортного средства, по крайней мере, размещены внешний перфорированный металлический лист, слой волокнистого или открытоячеистого пенистого шумопоглощающего материала, и непосредственно прилегающий к несущему каркасу слой весового виброшумодемпфирующего шумоизолирующего листового битумного материала, с противоположной стороны металлический лист несущего каркаса облицован слоем самоклеющегося открытоячеистого шумопоглощающего материала, на внешней поверхности которого размещена тонкая защитная звукопрозрачная пленка.
Указанный экран предназначен для использования в исследованиях, однако не обеспечивает применение его в заявленной области - в учебном процессе для изучения свойств шумозащитных экранов при применении их для организации защиты от шумового воздействия.
Из предшествующего уровня техники известна шумопоглощающая панель [Патент РФ №2362855, Е04В 1/82. Шумопоглощающая панель / Кочетов О.С., Кочетова М.О. Опубликовано: 27.07.2009.], содержащая каркас и расположенную в его внутренней полости шумопоглощающую вставку, при этом каркас выполнен в виде параллелепипеда, образованного передней и задней стенками панели, каждая из которых имеет П-образную форму, причем на передней стенке имеется щелевая перфорация, коэффициент перфорации которой принимается равным или более 0,25, а стенки панели фиксируются между собой вибродемпфирующими крышками, а шумопоглощающая вставка выполнена цельной или состоящей из шумопоглощающих элементов, имеющих каркас, вписанный в контур панели, при этом передняя и задняя стенки каркаса шумопоглощающих элементов выполнены из нержавеющей стали или оцинкованного листа толщиной 0,7 мм с полимерным защитно-декоративным покрытием типа «Пурал» толщиной 50 мкм или «Полиэстер» толщиной 25 мкм, или из алюминиевого листа толщиной 1,0 мм и с покрытием толщиной 25 мкм, причем отношение высоты h каркаса к его ширине b находится в оптимальном отношении величин: h/b=1,0÷2,0, отношение толщины s' каркаса в сборе к его ширине b находится в оптимальном отношении величин: s'/b=0,1÷0,15, а отношение толщины s звукопоглощающего материала к толщине s' каркаса в сборе находится в оптимальном отношении величин: s/s'=0,4÷1,0.
Недостатком панели является сложность конструкции, а также несоответствие заявленной области - учебному процессу и исследованию свойств шумозащитных экранов при организации защиты от шумового воздействия.
Задача, на решение которой направлено заявленное устройство, заключается в расширении арсенала технических средств в данной области и обеспечении возможности исследования свойств шумозащитных экранов, используемых для организации защиты от шумового воздействия, создаваемого транспортными средствами, промышленным оборудованием и т.д. в рамках учебного процесса.
Поставленная цель достигается за счет того, что экран включает коробчатую несущую часть и коробчатую крышку, причем обе части имеют правильную геометрическую форму прямоугольного типа, а на верхней панели крышки имеется щелевая перфорация, параллельная одной из сторон крышки, в которой по всей длине перфорационного отверстия установлены уголковые элементы таким образом, чтобы при их перемещении внутри щелевой перфорации изменялась величина образующегося щелевого зазора, при этом фиксация уголковых элементов осуществляется винтами, вворачивающимися в резьбовые отверстия, расположенные по обе стороны каждого перфорационного отверстия, причем внутренний размер коробчатой крышки совпадает с внешним размером коробчатой несущей части таким образом, чтобы обеспечивать их свободное соединение, при этом глубина образующегося таким образом внутреннего объема может регулироваться вертикальным перемещением крышки относительно несущей части, а фиксация их взаиморасположения осуществляется винтами, вворачивающимися в резьбовые отверстия, расположенные на боковых поверхностях короба несущей части, причем расстояние между осевыми линиями каждого из щелевых зазоров, ширина сформированного уголковыми элементами щелевого зазора, расстояние между внутренней поверхностью несущей части и нижним выступом уголкового элемента, а также глубина образованной уголковыми элементами щели выбираются таким образом, чтобы в соответствии с зависимостью , где h - расстояние между внутренней поверхностью несущей части и нижним выступом уголкового элемента, м; b - ширина щелевого зазора, м; ƒ - резонансная частота, Гц; L - расстояние между осевыми щелевых зазоров, м;  - глубина образованной уголковыми элементами щели, м; с - скорость звука в воздухе при 20°С, м/с, обеспечить требуемый спектр поглощаемых частот.
Дополнительно, несущая часть имеет пластинчатые выступы в нижней части конструкции, предназначенные для установки экрана в акустической камере.
Дополнительно, несущая часть имеет коробчатую структуру с каждой стороны ее крышки, при этом коробчатая крышка устанавливается как с одной стороны, так и с двух сторон несущей части.
Дополнительно, внешний размер коробчатой несущей части и внутренний размер коробчатой крышки имеют совпадающие размеры с допусками, обеспечивающими скользящую посадку.
Дополнительно, внутренний объем экрана заполнен демпфирующим материалом.
Дополнительно, демпфирующий материал располагается внутри щелевого зазора.
Дополнительно, габаритные размеры экрана определяются внутренними размерами акустической камеры, в которой будет устанавливаться экран.
Дополнительно, на боковых поверхностях коробчатой крышки имеются прорези, совпадающие с осевыми линиями резьбовых отверстий на боковых поверхностях коробчатой несущей части.
Дополнительно, угловые элементы имеют прорези, совпадающие с осевыми линиями резьбовых отверстий, расположенных по обе стороны каждого перфорационного отверстия.
Дополнительно, размер перфорационных отверстий выбирается исходя из требуемого для исследования диапазона щелевых зазоров.
Дополнительно, размер уголковых элементов выбирается исходя из требуемого для исследования диапазона щелевых зазоров.
Дополнительно, расстояние между внутренней поверхностью несущей части и нижним выступом уголкового элемента выбирается в соответствии с зависимостью
На фиг. 1 представлена коробчатая несущая часть, на фиг. 2 - коробчатая крышка. На фиг. 3 - показана установка угловых элементов в перфорационные отверстия на верхней части коробчатой крышки. На фиг. 4 - показана коробчатая несущая часть с двухсторонним размещением коробчатой структуры. На фиг. 5 представлен вид экрана при двухсторонней установке коробчатых крышек. На фиг. 6 показано заполнение экрана демпфирующим материалом.
Лабораторный шумопоглощающий экран состоит из коробчатой несущей части 1 и коробчатой крышки 2, на верхней части которой имеется щелевая перфорация 3, в которую устанавливаются уголковые элементы 4, фиксируемые винтами 5, вворачивающимися в резьбовые отверстия 6, расположенные по обе стороны каждого перфорационного отверстия 3. Винты 7 вворачиваются в отверстия 8, расположенные на боковых поверхностях короба несущей части 1. Уголковые элементы 4 имеют прорези 9, осевые которых совпадают с осевыми отверстий 6. Коробчатая крышка 2 на боковых поверхностях имеет прорези 10, осевые которых совпадают с осевыми отверстий 8. Уголковые элементы 4 образуют щелевой зазор 11. Выступающие элементы 12 несущей части 1 предназначены для установки экрана, например, в акустическую камеру.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение возможности исследования в рамках учебного процесса свойств шумозащитных экранов при применении их для организации защиты от шумового воздействия, создаваемого транспортными средствами, промышленным оборудованием и т.д.
Установка требуемой величины щелевого зазора 11 осуществляется взаимным перемещением уголковых элементов 4 внутри перфорационного отверстия 3, обеспечиваемым наличием прорезей 9. После установки уголковых элементов 4 в нужное положение они фиксируются винтами 5. Изменение расстояния между внутренней поверхностью несущей части 1 и нижним выступом уголкового элемента 4 осуществляется вертикальным перемещением коробчатой крышки 2, что обеспечивается наличием прорезей 10. Требуемое взаиморасположение короба несущей части 1 и коробчатой крышки 2 фиксируется винтами 8.
Плотное прилегание боковых стенок короба несущей части 1 и коробчатой крышки 2 после прижатия их винтами 8 создает замкнутость внутреннего объема (без учета щелевых зазоров). Наличие такого внутреннего замкнутого объема и щелевых зазоров 11 обеспечивает образование совокупности резонаторов Гельмгольца, что и позволяет реализовать поглощение (ослабление) акустошумового сигнала, достигающего экрана. Ширина и глубина щелевого зазора 11, расстояние между внутренней поверхностью несущей части 1 и нижним выступом уголкового элемента 4 определяются исходя из диапазона частот, в котором необходимо обеспечить шумопоглощение.
Дополнительным условием, обеспечивающим замкнутость внутреннего объема (его герметичность) является назначение таких допусков на внутренние размеры коробчатой несущей части 1 и коробчатой крышки 2, которые обеспечивают скользящую посадку в их соединении.
Таким образом, устройство реализует совокупность резонаторов Гельмгольца щелевого типа, при достижении которого обеспечивается поглощение распространяющегося акустошумового сигнала.
Демпфирующий материал 7 и 8 обеспечивает повышение активного акустического сопротивления и, как следствие, коэффициента поглощения резонатора в целом.
Резонансная частота ƒ резонатора Гельмгольца для случая выполнения отверстий в виде щелей определяется выражением  где h - расстояние между внутренней поверхностью несущей части и нижним выступом уголкового элемента, м; b - ширина щелевого зазора, м; ƒ - резонансная частота, Гц; L - расстояние между осевыми щелевых зазоров, м;  - глубина образованной уголковыми элементами щели, м; с - скорость звука в воздухе при 20°С, м/с, [Булкин В.В., Беляев В.Е., Сергеев В.Н. Конструкторские расчеты элементов РЭС в условиях механических и акустических воздействий: Учеб. пособие / Под ред. В.В. Булкина. - Муром: ИПЦ МИ ВлГУ, 2004. - 132 с. (стр. 66)]. Проведя несложные преобразования, получим выражения для вычисления одного из определяемых параметров при заданных остальных, например
Размер перфорационных отверстий 3 может выбираться исходя из того, какие щелевые зазоры 11 требуются для исследования свойств экрана.
Аналогично, размер уголковых элементов 4 может выбираться исходя из того, какая глубина щелевых зазоров 11 требуется для формирования поглощающих свойств экрана.
Установка экрана в акустическую камеру может осуществляться, например, по направляющим с использованием выступающих элементов 12 короба несущей части 1. Габаритные размеры экрана могут определяться внутренними размерами акустической камеры.
Применение двухсторонней конструкции экрана обеспечит либо исследование разных совокупностей резонаторов Гельмгольца с каждой из сторон, либо облегчит режим исследования при воздействии акустического шума с разных сторон, например, при одновременном воздействии разных по спектру сигналов с одной и другой стороны.
Источники информации
1. Патент ПМ №20750, B60R 13/08. Передвижной шумоизолирующий экран / Фесина М.И., Люкшин Ю.И., Дерябин И.В., Теляковский Ю.И. Опубл.: 27.11.2001, Бюл. №33.
2. Патент РФ №2362855, Е04В 1/82. Шумопоглощающая панель / Кочетов О.С., Кочетова М.О. Опубликовано: 27.07.2009.
3. Булкин В.В., Беляев В.Е., Сергеев В.Н. Конструкторские расчеты элементов РЭС в условиях механических и акустических воздействий: Учеб. пособие / Под ред. В.В. Булкина. - Муром: ИПЦ МИ ВлГУ, 2004. - 132 с.