ЗВУКОИЗОЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
SOUND-INSULATING DEVICE

Настоящее изобретение относится к звукоизолирующему устройству для снижения шума от транспортных средств, поездов и тому подобного на скоростных и железных дорогах или от других источников звука.
Звукоизолирующее устройство, в котором группа плоских звукоизолирующих элементов крепится к двутавровой стальной балке, установленной в вертикальном положении во множестве вдоль автомобильной дороги, железнодорожного пути, и тому подобного, при этом данный звукопоглощающий элемент выполнен в виде стеновой поверхности, известно.
Данный тип звукоизолирующего устройства имеет преимущества в простоте конструкции, небольшом количестве деталей и удовлетворительной технологичности, поскольку звукоизолирующие элементы устанавливаются друг на друга в вертикальном направлении посредством подгонки обоих концов сверху двутавровой стальной балки при креплении к двутавровой стальной балке таким образом, что звукоизолирующий элемент крепится непосредственно к двутавровой стальной балке.
Подобное звукоизолирующее устройство включает в себя железнодорожную звукоизолирующую стену, установленную на земле вдоль пути прохождения железнодорожного транспорта с образованием звукопоглощающей поверхности на обращенной к пути поверхности вертикальной части стены и поглощением шума качения, возникающего от колес, и шума от двигателя (см. например, патентный документ 1).
Звукопоглощающая панель на данной звукоизолирующей стене выполнена посредством наполнения звукопоглощающими материалами, такими как стекловата, плоского корпуса, имеющего звукопоглощающую поверхность передней стороны в виде пористого листа и заднюю сторону в виде стального листа, причем указанная звукопоглощающая панель крепится посредством вертикального размещения друг над другом по отношению к несущей колонне, установленной на пути.
Кроме того, известна звукоизолирующая стена, установленная на автомобильной или железной дороге, причем данная звукоизолирующая стена крепится к вертикально стоящим двутавровым стальным балкам посредством размещения друг над другом в вертикальном направлении группы выполненных в виде панелей звукопоглощающих плит, в которых звукопоглощающий материал заполняется в каркас корпуса (см., например, патентный документ 2).
Звукоизолирующая стена предназначена для усиления звуконепроницаемости за счет размещения упругого воздухонепроницаемого элемента на контактной поверхности звукопоглощающей плиты в дополнение к звукопоглощающей плите, расположенной друг над другом в вертикальном направлении, а также для предотвращения прохождения звука.
Данный звукоизолирующий элемент в такой звукоизолирующей стене включает звукоизолирующие материалы, такие как стекловата и вата, размещенные в коробчатом кожухе, имеющем большое количество звукопоглощающих отверстий, выполненных в передней поверхности, или их размещают в нем с перфорированной решеткой, и предназначен для звукоизоляции посредством поглощения звука звукопоглощающим материалом.
[Патентный документ 1] Японская публикация №3660335.
[Патентный документ 2] Японская опубликованная заявка на патент №2004-132018.
Звукоизолирующая стена, описанная в патентном документе 1 и патентном документе 2, ставит перед собой задачу поглощения звука посредством звукопоглощающего материала, однако, поскольку и передняя, и задняя поверхности алюминиевой плиты, между которыми размещается звукопоглощающий материал, контактируют со звукопоглощающим материалом в связи с его структурой при использовании звукоизолирующего материала, звуковая волна легко отражается и эффективность звукоизоляции снижается.
Кроме того, при использовании звукопоглощающего материала, такого как стекловата или вата, поглощается влага, например дождевая вода и снег, поскольку такой звукопоглощающий материал имеет водоудерживающие свойства, за счет чего временно снижается звукопоглощающая способность. Кроме того, при поглощении такой влаги звукопоглощающий материал теряет свои качества, за счет чего звукопоглощающую способность трудно поддерживать на постоянном уровне в течение долгого периода и часто возникает необходимость в техническом обслуживании, таком как ремонт или замена.
Кроме того, в такой звукоизолирующей стене требуется, чтобы зазор был заполнен различным звукопоглощающим элементом, расположенным между основанием двутавровой стальной балки и звукоизолирующим элементом, или чтобы звукоизолирующий элемент при его установке на двутавровой стальной балке был закреплен на ней посредством болтов или тому подобному, за счет чего технологичность сборки постепенно падает. Кроме того, поскольку используют звукопоглощающий материал, появляются проблемы увеличения веса и количества деталей.
Возникают проблемы, связанные со сложной конфигурацией звукоизолирующего элемента, сложностью изготовления, повышением стоимости, поскольку конструкция состоит из группы элементов, как описано выше. В случае поломки звукоизолирующего элемента звукопоглощающий материал необходимо утилизировать как промышленные отходы, что влечет за собой проблему увеличения расходов на обработку.
Задачей настоящего изобретения является создание звукоизолирующего устройства, имеющего высокие звукоизолирующие свойства, при этом способного сохранять указанные свойства в течение долгого периода времени, характеризующегося высокой технологичностью сборки, простого в изготовлении и легкоутилизируемого, а также устраняющего недостатки известных из уровня техники технических решений.
Для решения поставленных выше задач изобретение по пункту 1 формулы изобретения касается звукоизолирующего устройства, в котором длинный звукоизолирующий элемент, имеющий многогранную рабочую часть, изогнутую под заданным углом с образованием открытой стороны, обращенной к источнику звука, последовательно расположен друг над другом между несущими колоннами, установленными в вертикальном положении на заданном расстоянии, с образованием звукоизолирующей стены соответствующей высоты; при этом звуковая волна от источника звука интерферирует друг с другом за счет многогранной рабочей части для уменьшения шума.
Изобретение по пункту 2 касается звукоизолирующего устройства, в котором в несущей колонне используют двутавровую стальную балку, а звукоизолирующие элементы установлены друг над другом и закреплены посредством размещения вставного участка, выполненного на обоих концах звукоизолирующего элемента, между основаниями двутавровой балки.
Изобретение по пункту 3 касается звукоизолирующего устройства, в котором вставной участок получен за счет выполнения вырезанного участка с обоих концов звукоизолирующего элемента, причем ширина, допускающая размещение вставного участка между основаниями двутавровой балки, определяется вырезанным участком, и при этом вставной участок размещен между основаниями и удерживается там.
Изобретение по пункту 4 касается звукоизолирующего устройства, в котором каждый участок изгиба звукоизолирующего элемента имеет угол 142° с получением многогранной рабочей части.
Изобретение по пункту 5 касается звукоизолирующего устройства, в котором одна концевая сторона звукоизолирующего элемента загнута к открытой стороне на стороне, противоположной направлению сгибания участка изгиба с образованием загнутого участка, а упругий элемент, такой как эластомер, размещен между звукоизолирующим элементом, который совмещен кромкой с изогнутым участком.
Изобретение по пункту 6 касается звукоизолирующего устройства, в котором на обоих концах звукоизолирующего элемента закреплена блокирующая крышка посредством способа, такого как точечная сварка.
Изобретение по пункту 7 касается звукоизолирующего устройства, в котором около верхнего и нижнего концов звукоизолирующего элемента выполнено сквозное отверстие, через которое вставляют выполненный в виде троса соединительный материал для удержания в собранном виде расположенных друг над другом звукоизолирующих элементов.
Изобретение по пункту 8 касается звукоизолирующего устройства, в котором вставка выполненного в виде троса соединительного материала осуществляется простым образом за счет размещения между верхним и нижним отверстием трубного элемента.
Согласно изобретению по пункту 1 предложено звукоизолирующее устройство, обладающее высоким звукоизоляционным свойством, причем указанное звукоизоляционное устройство имеет возможность сохранять данную звукоизоляционную способность в течение долгого периода времени за счет высокого срока службы. Кроме того, звукоизолирующее устройство обладает также высокой технологичностью при сборке; оно может просто изготавливаться и легко утилизироваться, за счет чего снижается стоимость.
Согласно изобретению по пунктам 2 и 3 звукоизолирующее устройство выполнено таким образом, что поверхность стены образуется простым прикреплением звукоизолирующих элементов к несущей колонне, и более того, ширина вставного участка может изменяться по месту, за счет чего размер вставного участка может регулироваться в зависимости от размера между различными основаниями двутавровой стальной балки, тем самым обеспечивается надежное прикрепление звукоизолирующего элемента.
Согласно изобретению по пункту 4 звукоизолирующее устройство может снижать шум наиболее эффективным образом, а также может обладать высокой звукоизоляционной способностью. Кроме того, звукоизолирующее устройство может быть выполнено простым образом с возможностью снижения стоимости, такой как стоимость материала и стоимость обработки.
Согласно изобретению по пункту 5 предложено звукоизолирующее устройство, которое может дополнительно повышать эффект шумопонижения за счет эффективного предотвращения утечки звука, а также имеет красивый внешний вид и может повышать безопасность.
Согласно изобретению по пункту 6 предложено звукоизолирующее устройство, которое дополнительно улучшает звукоизолирующее свойство и может эффективно предотвращать прохождение звука во внешнее пространство и в котором, кроме того, звукоизолирующий элемент может легко прикрепляться между основаниями двутавровой стальной балки, поскольку в них может удерживаться его форма, а также может повышать срок службы за счет повышения прочности звукоизолирующего элемента.
Согласно изобретению по пункту 7 предложено звукоизолирующее устройство, которое может крепко удерживать звукоизолирующие элементы в положении друг над другом, а также при ударе транспортным средством, поездом или тому подобным поглощает удар всеми зафиксированными звукоизолирующими элементами с тем, чтобы смягчить удар.
Согласно изобретению по пункту 8 предложено звукоизолирующее устройство, которое позволяет легко вставить выполненный в виде троса соединительный материал через расположенные друг над другом звукоизолирующие элементы и может повышать технологичность и безопасность.
Изобретение, его задачи и преимущества могут быть более понятны при помощи последующего описания предпочтительного варианта осуществления вместе с прилагаемыми чертежами, где:
На Фиг.1 показан частичный вид увеличенного поперечного сечения звукоизолирующего устройства согласно настоящему изобретению;
На Фиг.2 показан вид спереди звукоизолирующего устройства согласно настоящему устройству;
На Фиг.3 показано поперечное сечение по линии А-А на Фиг.2;
На Фиг.4 показан увеличенный вид сверху по Фиг.2;
На Фиг.5 показан увеличенный вид основных деталей, показанных на Фиг.4;
На Фиг.6 показан частичный увеличенный вид в перспективе звукоизолирующей стены;
На Фиг.7 поясняется расположение при проведении теста по измерению шума;
На Фиг.8 показан вид сбоку рабочей части звукопоглощающего элемента при проведении теста по измерению шума; и
На Фиг.9 объясняется принцип зеркального отображения в случае отражающей земли при методе граничных элементов.
Ниже будет приведено подробное описание одного варианта выполнения звукоизолирующего устройства согласно настоящему изобретению со ссылкой на чертежи.
Несущая колонна 30 установлена вертикально на заданном расстояние на обеих сторонах или на одной стороне скоростной дороги (включая обычную дорогу) и железнодорожного пути, как показано на Фиг.2, причем нижняя часть несущей колонны 30 размещена в земле E на заданную длину. Кроме того, нижняя часть несущей колонны 30 закреплена анкерным болтом 32, как показано на Фиг.3 и 4. В данном варианте выполнения в несущей колонне 30 используется двутавровая стальная балка, являющаяся широко распространенным изделием, а несущая колонна установлена в вертикальном положении на расстоянии 2000 мм.
На Фиг.1-3 звукоизолирующий элемент 11 изогнут на заданный угол, причем сторона, обращенная к источнику звука, выполнена открытой.
Звукоизолирующий элемент 11 выполнен посредством изготовления длинной тонкой пластины из алюминия и ее прессования для придания пластине длинной многогранной формы. Согнутый угол каждого участка 15 изгиба составляет 142°, за счет чего формируют многогранную рабочую часть 12, имеющую ровные участки 12a, 12b, 12c, 12d, 12e и 12f, показанные на Фиг.1. При формовании звукоизолирующего элемента 11 он выполняется толщиной примерно 1,8 мм и длиной около 2000 мм, что является расстоянием между двутавровыми стальными балками 30, и высотой 250 мм.
1
1
2
Как показано на Фиг.5 и 6, вставной участок 13 выполнен на обоих концах звукоизолирующего элемента 11. Вставной участок 13 образован посредством выполнения вырезанного участка 14 с обоих концов звукоизолирующего элемента 11, причем вырезанный участок 14 выполнен на длину L таким образом, чтобы ширина W вставного участка 14 была немного меньше ширины W между полками 31, 31 стальной двутавровой балки, и на глубину, позволяющую размещать вставной участок между полками 31, 31 стальной двутавровой балки посредством вырезанного участка 14.
2
С другой стороны, длина L в продольном направлении вырезанного участка 14 соответствует длине, при которой вставной участок 13 может прикрепляться к полке 31, однако желательно предусмотреть небольшой запас. Таким образом, даже если допущена ошибка в размерах при расстановке вертикально стоящих двутавровых стальных балок 30, 30, ошибка может быть компенсирована, за счет чего обеспечивается надежное прикрепление звукоизолирующего элемента 11. Звукоизолирующий элемент 11 устанавливают в продольном направлении после прикрепления посредством вырезанного участка 14, не допуская поворота относительно двутавровой стальной балки 30.
Звукоизолирующий элемент 11 образует звукоизолирующую стену 10, имеющую соответствующую высоту посредством размещения вставных участков 13, 13 с обоих концов между полками 31, 31 и последовательного укладывания друг над другом и крепления звукоизолирующих элементов 11 между двутавровой стальной балки 30, 30. В настоящем варианте выполнения группа звукоизолирующих элементов 11 соответствующим образом уложена друг над другом с образованием высоты звукоизолирующей стены 10, составляющей примерно 3000 мм. Звукоизолирующий элемент 11 расположен в горизонтальном направлении относительно двутавровой стальной балки 30 посредством его удержания между полками 31, 31.
При укладке звукоизолирующих элементов 11 друг над другом участки 15, 15 изгиба верхних и нижних звукоизолирующих элементов 11 касаются друг друга и таким образом установлены в направлении высоты, как показано на Фиг.1.
Буферный слой, выполненный из упругого материала (не показан), может быть размещен между участками 15, 15 изгиба; в этом случае верхний и нижний звукоизолирующие элементы 11, 11 надежно устанавливаются и крепятся с одновременным устранением размерной ошибки за счет буферного слоя.
Звукоизолирующий элемент 11 также устанавливается последовательно в обоих направлениях посредством прикрепления между последовательно установленных двутавровых стальных балок 30, 30.
Звукоизолирующий элемент 11 служит препятствием для звуковой волны от источника звука посредством плоских участков 12a, 12b, 12c, 12d, 12e и 12f многогранной рабочей части 12 за счет такого их расположения, что открытая сторона многогранной рабочей части 12 обращена в сторону источника звука, за счет чего шум может снижаться.
Как показано на Фиг.6, блокирующая крышка 18 закреплена посредством точечной сварки и тому подобного на обоих концах звукоизолирующего элемента 11, и концы вставного участка 13 закрыты данной блокирующей крышкой 18. Таким образом, концы звукоизолирующего элемента 11 блокируются, предотвращая прохождение звука с боковых сторон. За счет прикрепления блокирующей крышки 18 упрочняются оба конца звукоизолирующего элемента 11, предотвращая тем самым потерю формы звукоизолирующего элемента 11.
Загнутый участок 16 образован посредством изгиба в направление открытой стороны в противоположную сторону от направления изгиба участка изгиба на нижнем конце, являющимся одним краем звукоизолирующего элемента 11. Край другого звукоизолирующего элемента 11 находится в контакте с указанным загнутым участком 16 при установке звукоизолирующих элементов 11 друг на друга в вертикальном направлении, как показано на Фиг.1, закрывая тем самым открытый участок, образованный верхним и нижним звукоизолирующими элементами 11, 11.
Упругий элемент 17, такой как эластомер, расположен между звукоизолирующими элементами 11, касающимися кромкой загнутого участка 16. Упругий элемент 17 выполнен с поперечным сечением, позволяющим его размещение между участком 15 изгиба и загнутым участком 16, причем он выполнен длинным, чтобы соответствовать длине звукоизолирующего элемента 11, или коротким для установки на соответствующем расстоянии.
Загнутый участок 16 может не выполняться; в этом случае вместо загнутого участка 16 устанавливают колпачок (не показан), которым закрывают открытый участок, образованный верхним и нижним звукоизолирующими элементами 11, 11.
На Фиг.6 выполнены сквозные отверстия 19, 19 в соответствующих местах около верхнего и нижнего краев звукоизолирующего элемента 11 с возможностью размещения в них соединительного материала 20, выполненного в виде троса. Соединительный материал 20, выполненный в виде троса, изготовлен посредством использования длинной углеродистой стальной заготовки, скрученной затем для получения проволоки.
При размещении соединительного материала 20, выполненного в виде троса, проходят каждое сквозное отверстие последовательно от звукоизолирующего элемента 11 в верхней части двутавровой балки 30 до звукоизолирующего элемента 11 в нижней части двутавровой балки 30, при этом соединительный материал 20 может быть заранее снабжен участком 20а увеличенного диаметра, например, как показано на фигуре, чтобы находится в натянутом состоянии, при этом предотвращая выпадение сверху или снизу, а уложенные друг на друга звукоизолирующие элементы могут быть в собранном виде удерживаться посредством данного соединительного материала 20. В случае предусмотренного соединительного материала 20, даже если на внешнюю сторону будет приложена сила, например, от удара транспортного средства или поезда, такая сила может распределяться или смягчаться по звукоизолирующим элементам 11, собранным в вертикальном направлении посредством выполненного в виде троса соединительного материала 20.
Как показано штрихпунктирной линией с двумя точками на Фиг.1 и 6, между верхним и нижним сквозными отверстиями 19, 19 может быть закреплен трубчатый элемент 21, размещенный в звукоизолирующем элементе 11, что облегчает введение соединительного материала 20, выполненного в виде троса. В данном случае, при просовывании соединительного материала 20, выполненного в виде троса, с одного сквозного отверстия 19 материал 20 будет легко вытаскиваться из другого сквозного отверстия 19 и, таким образом, соединительный материал 20, выполненный в виде троса, может легко проходить через расположенные друг над другом звукоизолирующие элементы 11.
Хотя это не показано, трубчатый элемент выполнен имеющим длину по высоте звукоизолирующей стены 100 и закреплен относительно расположенных один над другим звукоизолирующих элементов 11, 11. В этом случае, соединительный материал 20, выполненный в виде троса, может сразу проходить через сквозное отверстие 19 в самом верхнем звукоизолирующем элементе 11 к сквозному отверстию 19 в самом нижнем звукоизолирующем элементе 11, за счет чего обеспечивается легкое прохождение соединительного материала 20, выполненного в виде троса.
Кроме того, хотя это не показано, после того, как соединительный материал 20, выполненный в виде троса, прошел через сквозные отверстия 19 в звукоизолирующих элементах 11, расположенных друг над другом в вертикальном направлении, соединительный материал 20, выполненный в виде троса, проходит через сквозное отверстие 19 в граничном звукоизолирующем элементе 11 с пересечением двутавровой балки 30 таким образом, чтобы соединительный материал 20, выполненный в виде троса, имел в основном форму U при натяжении, тем самым предотвращается выскальзывание конца соединительного материала 20, выполненного в виде троса, за счет чего два расположенных друг над другом звукоизолирующих элемента 11 могут удерживаться посредством соединительного материала 20, выполненного в виде троса, а также упрощается присоединение.
В настоящем примере, как показано на Фиг.2 и 3, к верхней части звукоизолирующей стены 10 прикреплен звукоподавитель 24 многогранного типа, как в патенте на звуконепроницаемый щит (товарный знак) настоящего заявителя.
Звукоподавитель 24 выполнен из первого многогранного элемента 25 и второго многогранного элемента 26, полученных посредством сгибания алюминиевого материала на заданный угол (142°) посредством таких методов обработки, как прессование в пресс-форме и формование участков 25а, 25а изгиба. Его толщина, высота и глубина могут быть изменены в зависимости от требуемых звукоизолирующих свойств и состояния трассы или железной дороги, на которых он будет устанавливаться. Его длина равна длине звукоизолирующего элемента.
Первый многогранный элемент 25 присоединен стороной нижнего конца присоединительной части 25б в открытом состоянии к верхнему концу боковой стороны звукоизолирующей стены 10. Второй многогранный элемент 26 стороной нижнего конца присоединен таким образом, чтобы быть открытым в основном в горизонтальном направлении вблизи вершины первого многогранного элемента 25.
При возникновении шума изолирование звуковой волны осуществляется звукоизолирующей стеной 10, однако часть звуковой волны распространяется вверх вдоль звукоизолирующей стены 10, пытаясь обогнуть звукоизолирующую стену 10 к ее внешней стороне.
При установке звукоподавителя 24 пытающаяся обогнуть стену звуковая волна изолируется посредством преграждения и гашения звуковой волны за счет первого многогранного элемента 25 аналогично работе звукоизолирующего элемента 11, которая будет описана ниже.
Звуковая волна также продолжает движение вверх и пытается обогнуть первый многогранный элемент 25, однако звуковая волна, перемещающаяся в сторону внешней стороны первого многогранного элемента 25, движется к внутренней стороне второго многогранного элемента 26 и таким образом гасится, аналогично вышеописанному, тем самым предотвращается проникновение звуковой волны во внешнее пространство.
Поэтому в случае, когда шум (звуковая волна), который не может быть изолирован посредством звукоизолирующей стены 10, движется вверх, его проникновение на внешнюю сторону сводится к минимуму за счет двойных звукоизолирующих элементов, установленных наверху.
В данном примере используется звукоподавитель 24 вышеописанной конструкции, однако звукоподавитель может быть любых конструкций, причем, когда используется такой звукоподавитель, осуществляется высокоэффективная звукоизоляция и надежно поглощается высокочастотный диапазон по сравнению с тем, когда используется только звукоизолирующая стена 10.
Звукоизолирующий элемент 11 может быть выполнен имеющим другие формы, отличные от описанной выше, при условии, что это многогранная форма, при этом может изменяться длина в соответствии с расстоянием между двутавровыми стальными балками 30, толщина для увеличения прочности или высота. Средствами обработки могут быть различные технологии формования в дополнение к прессованию в пресс-форме, такие как экструзионное прессование или способ получения одноосно-ориентированных волокнистых материалов.
Звукоизолирующий элемент 11 имеет вставной участок 13, образованный за счет выполнения вырезанного участка 14, таким образом, размеры вставного участка 13 могут изменяться за счет изменения размеров вырезанного участка 14. Вставной участок 13 может быть прикреплен к двутавровому стальному элементу 30, имеющему основание 31 различной длины, за счет изменения размеров вставного участка 13.
Вставной участок может быть получен другим образом, отличным от выполнения вырезанного участка 14, при условии, что он имеет форму, позволяющую его размещение между основаниями 31, 31 двутавровой балки, а способы формирования не ограничиваются вышеописанными. В настоящем примере двутавровая балка используется в качестве несущей колонны 30 по причине ее универсальности; однако несущая колонна 30 не ограничивается только двутавровой стальной балкой и использоваться может любое универсальное изделие, соответствующее форме вставного участка. Кроме того, звукоизолирующий элемент 11 может иметь отличный от вставного участка 13 участок, выступающий в сторону, направленную к источнику звука, причем верхний и нижний участки звукоизолирующего элемента 11 могут выступать с образованием большой звукоизолирующего поверхности, показанной на Фиг.1.
В качестве материала звукоизолирующего элемента 11 используют алюминий, однако могут использоваться металлы, отличные от алюминия, или полимеры. В частности, при выполнении звукоизолирующего элемента 11 из полимера можно улучшить видимость за счет использования прозрачного или полупрозрачного полимера, тем самым улучается внешний вид, а через звукоизолирующий элемент может проходить свет.
Высота звукоизолирующей стены 10 и звукоподавителя 22 может соответствующим образом изменяться в зависимости от величины шума от транспортного средства или поезда, являющихся источником звука, высоты (высоты транспортного средства или поезда) источника шума, и для улучшения видимости из транспортного средства и поезда, снижения стоимости и повышения технологичности сборки может быть установлена на любую высоту согласно установочным возможностям.
В отношении звукоизолирующего устройства согласно настоящему изобретению было проведено опытное моделирование по измерению шума, результаты которого будут показаны ниже.
Метод моделирования является методом граничных элементов в двухмерной постановке задачи (МГЭ), причем получают вносимые потери звукоизолирующей стены в полусвободном пространстве, содержащем отражающую землю. Причиной этому является то, что вносимые потери, полученные МГЭ в двухмерной постановке задачи, большей частью соответствуют значению вносимых потерь, когда точечный источник звука и точка приема звука расположены в поперечном сечении, перпендикулярном тестируемой звукоизолирующей стене.
Расположение источника звука, звукоизолирующей стены и точки приема звука при проведении опыта по измерению шума показано на Фиг.7. Источник звука расположен на земле в виде точечного источника звука на расстоянии 7,5 м от звукоизолирующей стены. Точка приема звука находится в 14 позициях R1-R14 на различном расстоянии от звукоизолирующей стены. Положение каждой точки приема звука (расстояние, высота от звукоизолирующей стены) показано на фигуре.
Используемым в моделировании образцом являлась только звукоизолирующая стена, выполненная высотой 3 м и шириной 150 мм - звукоподавитель не был прикреплен. Протестировано было три типа звукоизолирующих стен в качестве образца.
Образцом 1 была отражающая прямолинейная стена. Образцом 2 была звукопоглощаюшая прямолинейная стена с коэффициентом звукопоглощения 0,8 и формой, похожей на форму обычно использующейся звукоизолирующей стены. Образцом 3 было звукоизолирующее устройство согласно настоящему изобретению, в котором звукоизолирующие элементы 23, показанные на Фиг.8, расположены друг над другом в вертикальном направлении с образованием поверхности стены. Толщина и условия были одинаковыми для всех образцов 1-3.
Уровень звукового давления в каждой точке R1-R12 приема звука был определен посредством МГЭ в двухмерной постановке задачи при вышеуказанных условиях для случая, когда звукоизолирующая стена была установлена в виде каждого образца, и для случая, когда звукоизолирующая стена не была установлена, при этом вносимые потери звукоизолирующей стены в виде каждого образца были получены по следующему уравнению:
O
B
ВП=L-L,
O
B
где ВП - вносимые потери (dB), L - уровень звукового давления (dB) в случае, когда звукоизолирующая стена не установлена, и L - уровень звукового давления (dB) в случае, когда звукоизолирующая стена установлена.
При численном анализе были произведены вычисления в отношении звукового поля, представленного на Фиг.9, с использованием принципа отражения от отражающей земли. Заданным диапазоном частот является 50-4000 Hz; был произведен подсчет полученного сигнала в отношении частоты 1/81 октавного диапазона. При определении вносимых потерь относительно 1/3 октавного диапазона значения 27 частот, содержащихся в соответствующем диапазоне, являлись энергией, созданной для получения вносимых потерь. После корректировки, учитывающей спектр (оценка свойства) шума дорожного движения, относительно аналитического значения третьоктавного диапазона в соответствующих образцах в случаях с наличием/без защитной стены (звукоизолирующей стены), была сгенерирована энергия для достижения общего значения, после чего были получены вносимые потери (O.A.) в отношении шума дорожного движения посредством нахождения разницы между данными двумя случаями.
Результат анализа вносимых потерь в каждой точке R1-R14 приема звука показан в таблице 1, а каждый относительный уровень (количество эффекта) по отношению к образцу 2 (звукопоглощающая прямолинейная стена) показан в таблице 2 для сравнения.
Таблица 1
Приемник звука
Горизонтальное расстояние от защитной стены (м)
Высота (м)
Образец 1 (прямолинейная стена)
Образец 2 (звукопоглощающая стена)
Образец 3 (настоящее изобретение)
R1
5,0
0,0
17,0
17,7
19,9
R5
10,0
0,0
15,7
16,3
18,2
R2
5,0
1,2
19,4
20,1
22,2
R6
10,0
1,2
18,7
19,3
21,3
R9
15,0
1,2
18,4
19,0
21,0
R12
20,0
1,2
18,3
18,8
20,3
R3
5,0
3,5
13,7
14,1
15,5
R7
10,0
3,5
15,7
16,2
17,6
R10
15,0
3,5
16,4
16,9
18,3
R13
20,0
3,5
16,7
17,2
18,8
R4
5,0
5,0
5,3
5,4
5,8
R8
10,0
5,0
12,4
12,7
13,8
R11
15,0
5,0
14,5
14,9
16,1
R14
20,0
5,0
15,4
15,9
17,1
Таблица 2
Приемник звука
Горизонтальное расстояние от защитной стены (м)
Высота (м)
Образец 1 (прямолинейная стена)
Образец 2 (звукопоглощающая стена)
Образец 3 (настоящее изобретение)
R1
5,0
0,0
-0,7
-
2,2
R5
10,0
0,0
-0,6
-
1,9
R2
5,0
1,2
-0,7
-
2,2
R6
10,0
1,2
-0,6
-
2,0
R9
15,0
1,2
-0,6
-
2,0
R12
20,0
1,2
-0,6
-
1,5
R3
5,0
3,5
-0,4
-
1,4
R7
10,0
3,5
-0,5
-
1,4
R10
15,0
3,5
-0,5
-
1,5
R13
20,0
3,5
-0,5
-
1,5
R4
5,0
5,0
-0,2
-
0,4
R8
10,0
5,0
-0,3
-
1,1
R11
15,0
5,0
-0,4
-
1,2
R14
20,0
5,0
-0,4
-
1,3
Из результатов таблиц 1 и 2 видно, что образец 3 (звукоизолирующее устройство согласно настоящему изобретению) имело более высокие значения вносимых потерь и более высокий относительный уровень по сравнению с образцом 1 и образцом 2 во всех точках приема звука. Таким образом, среди используемых в моделировании образцов звук от звукового источника был наиболее ослаблен в образце 3, тем самым доказав, что он имеет большой звукоизолирующий эффект.
Далее будет подробно описана работа звукозащитного устройства.
Звукоизолирующая стена 10 изолирует звук посредством звукоизолирующих элементов 11(23), имеющих многогранную форму и открытую сторону, обращенную к источнику звука, за счет чего, применяя принципы многократного отражения, интерференции звуковой волны, ограничения распространения отраженного звука и тому подобному, можно осуществлять эффективную звукоизоляцию. Звуковая волна, распространяющаяся в направлении звукоизолирующего элемента 11(23), движется в сторону плоских участков 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, составляющих многогранную рабочую часть 12. Звуковая волна, достигшая каждого плоского участка 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, отражается плоскими участками 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, однако собирается, сходясь в основном около центра поперечного сечения звукоизолирующего элемента 23, поскольку в каждом плоском участке 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f посредством участка 15 изгиба образован угол.
Собранные звуковые волны интерферируют и гасятся, тем самым получается высокий звукоизолирующий эффект. Из таблиц 1 и 2 видно, что эффективность звукоизоляции выше по сравнению со звукоизолирующей стеной, в которой используют звукопоглощающий материал.
Кроме того, поскольку не происходит поглощения влажности, как в случае со звукопоглощающим материалом, звукоизолирующая способность не будет ухудшаться даже в случае дождя или снега, и следовательно, звукоизолирующая стена 10 не будет существенно терять свои свойства, за счет чего звукоизолирующие характеристики будут сохраняться в течение большого периода времени. Таким образом, высокий звукоизолирующий эффект будет всегда достигаться без осуществления частого технического обслуживания.
В частности, звукоизолирующий элемент 11(23) согласно настоящему варианту выполнения отражает шум и эффективно его улавливает при распространении шума в направлении звукозащитного элемента 11 за счет выполнения угла каждого участка 15 изгиба равным 142°, посредством чего получают максимальную интерференцию.
Звукоизолирующий элемент 11 выполнен имеющим вставной участок 13 за счет выполнения на обоих концах вырезанного участка 14; вставной участок 13 размещают между основаниями 31, 31 двутавровой стальной балки 30, а звукоизолирующие элементы 11 последовательно удерживаются с расположением их друг над другом и образованием звукоизолирующей стены 10, за счет чего обеспечиваются удовлетворительная технологичность сборки, уменьшение веса, поскольку не используется звукопоглощающий материал, дополнительное улучшение технологичности, отсутствие необходимости в новых деталях для крепления звукоизолирующего элемента 11 к двутавровой стальной балке 30, повышенное удобство с точки зрения перемещения и управления транспортировкой деталей.
Кроме того, звукоизолирующий элемент 11 может состоять из одного элемента, причем его формование может быть осуществлено простым способом посредством прессование в пресс-форме, экструзионным прессованием или методом получения одноосно-ориентированного волокнистого материала, за счет чего он может изготавливаться в массовом производстве без больших затрат. Кроме того, поскольку размер в продольном направлении может при формовании меняться, можно формовать звукоизолирующий элемент 11, имеющий длину, соответствующую расстоянию между двутавровыми стальными балками 30.
Звукоизолирующий элемент 11 выполнен в основном полукруглой формы в поперечном сечении за счет выполнения участков 15 изгиба, выполнен небольшого размера с одновременным повышением звукоизолирующих свойств и может быть установлен совершенно не выступающим в сторону производящих шум автомобильной дороги или железнодорожному пути, за счет чего экономится место.
При поломке звукоизолирующего элемента 11 звукоизолирующий элемент 11 может быть утилизирован без каких-либо затрат, поскольку он не содержит звукопоглощающий материал, а значит, нет необходимости в его утилизации как промышленного отхода, и более того, он пригоден для переработки для вторичного использования.
Звукоизолирующее устройство согласно настоящему изобретению позволяет получить звукоизолирующий эффект за счет широкого применения в местах, где создается шум, дополнительный к шуму от скоростных и железных дорог. Кроме того, многогранная форма звукоизолирующего устройства согласно настоящему изобретению может применяться в различных местах.