ЗВУКОИЗОЛИРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ РЕВЕРБЕРАЦИОННОЙ КАМЕРЫ
SOUND SUPPRESSION ELEMENT OF REVERBERATION CHAMBER

Изобретение относится к отрасли машиностроения, строительства, а именно к звукоизоляции, и может быть использовано как устройство звукоизоляции, например для ворот реверберационных камер (РК), предназначенных для испытаний космических аппаратов (КА) с имитацией воздействия шума на КА при выведении на орбиту.
Известен «Уплотнительный узел» (патент RU №2170893). Изобретение предназначено для уплотнения дверных проемов и люков предпочтительно холодильных шкафов, термоклиматических камер. Уплотнительный узел включает эластичную оболочку. Она состоит из двух камер, разделенных плоской упругой перегородкой. В первой из уплотняемых деталей по контуру выполнен глухой паз, сужающийся в сторону второй из уплотняемых деталей. Одна из камер оболочки выполнена по форме паза и установлена в нем. Другая камера контактирует со второй уплотняемой деталью. Кромки паза размещены с возможностью сжатия плоской перегородки. Камеры оболочки могут быть заполнены упругим материалом и/или упругими вставками. Глухой паз может быть образован отогнутыми кромками двух листовых частей первой детали. По контуру кромки паза выполнен выступ в сторону второй детали. Стенка паза у кромки выполнена с уступом. Изобретение просто по конструкции, технологично, обеспечивает устойчивость и герметичность уплотнения.
Недостаток аналога заключается в том, что уплотнение не обеспечивает высокой степени звукоизоляции из-за недостаточной эффективности снижения прохождение звуковых колебаний через материальную среду.
К аналогам также относится: «Индустриальные металлические акустические двери» (см. Интернет: ACRAN - Industrial Metal & Acoustic Doors). Конструкция включает раздвижные одинарные или двойные двери из одного или двух листов со звукоизолирующим заполнителем, например деревянным. Дверь оснащена неопреном, кремниевыми или нитриловыми резиновыми уплотнениями для звукоизоляции сопряжения двери по периметру со стенкой камеры.
Недостаток указанного аналога заключается в том, что применяемые в нем уплотняющие прокладки выполнены из материалов, которые недостаточно эффективно обеспечивают высокой степени звукоизоляции по периметру двери.
К аналогам также относится уплотнительный узел, описанный в авторском свидетельстве SU №1339369 «Дверца холодильного шкафа», которая содержит теплоизолированный корпус с пазами и эластичную оболочку, которая состоит из двух камер, разделенных между собой упругой перегородкой с перекрываемыми каналами для прохода воздуха. При этом одна камера выполнена толстостенной, установлена в пазах корпуса и снабжена ниппелем для подачи воздуха в полость оболочки, конец которого размещен на поверхности дверцы, а другая камера выполнена тонкостенной, выступает за поверхность дверцы и покрыта снаружи гидрофобным материалом.
Недостатком данного устройства является низкая звукоизоляция по сравнению с вакуумной.
Физическое явление, состоящее в том, что звук не может распространяться в пустоте, считается общепризнанным научным фактом.
Теоретически вакуумные конструкции обладают идеальной звукоизоляцией. Однако практически полного вакуума достичь нельзя, и между стенками вакуумной конструкции, кроме разреженной среды, всегда находятся также соединительные элементы и стенки, ограждающие разреженную среду с боков конструкции («Вакуумные звукоизолирующие конструкции», Боголепов И.И., Инженерно-строительный журнал, №1,2008).
Решение следующих проблем позволяет добиться применения вакуумной звукоизоляции:
- устранение звуковых мостиков, через которые звук идет от одной стенки к другой, обходя вакуум, посредством ограничительных элементов и опор между стенками вакуумной конструкции;
- устранение разрушающего воздействия наружного давления на стенки вакуумной конструкции, создаваемого из-за вакуума между ними;
- герметичность вакуумной конструкции.
Наиболее близкое техническое решение описано в патенте RU №1270251. Звукоизолирующий элемент включает две стенки с размещенной между ними по периметру упругой прокладкой с возможностью вакуумирования внутреннего пространства. Стенки выполнены в виде части сферы, обращенной выпуклостью наружу, а между стенками и прокладкой размещены виброизолирующие опоры в виде жестко соединенных со стенками металлических рамок.
Недостатком данного технического решения является повышенное требование к равномерности зазоров при сопряжении виброизолирующих опор с прокладкой.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение звукоизоляции РК по контуру уплотнения стенки ворот.
Данная задача решается за счет того, что звукоизолирующий элемент с возможностью вакуумирования внутреннего пространства содержит стенки контуров уплотнения с расположенными на внутренней поверхности стенок виброизолирующими опорами, сопряженными с прокладками, расположенными по периметру контуров уплотнения. Стенки контуров уплотнения выполнены в виде уголков в сечении из твердого материала с возможностью образования герметичного внутреннего пространства. В одной из стенок конструкции расположен вакуумный штуцер. Виброизолирующие опоры выполнены в виде упругих элементов, на поверхности которых расположены уплотнители, сопряженные с прокладками, при этом прокладки выполнены в виде плоских уплотнительных полос из мягкого эластичного материала, а уплотнители выполнены с упругими выступающими элементами.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является снижение требований к равномерности зазоров при сопряжении виброизолирующих опор посредством уплотнителя с прокладкой, не ухудшая герметизацию, так как опоры выполнены в виде упругих элементов, а прокладка выполнена в виде плоской уплотнительной полосы из мягкого эластичного материала, что в совокупности является компенсатором погрешностей изготовления деталей уплотнительного контура. Это позволяет обеспечить широкое применение предлагаемой конструкции в серийном производстве. Устройство герметизации позволяет удерживать высокую степень разряжения вакуума.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - звукоизолирующий элемент РК в разрезе, в рабочем положении;
на фиг.2 - звукоизолирующий элемент РК в разрезе, при открытых воротах. Звукоизолирующий элемент с возможностью вакуумирования внутреннего пространства 4 содержит стенки 1, 9 контуров уплотнения 5, 11 с расположенными на внутренней поверхности стенок 1, 9 виброизолирующими опорами 8, 14, сопряженными с прокладками 6, 12, расположенными по периметру контуров уплотнения 5, 11. Стенки 1, 9 контуров уплотнения 5, 11 выполнены в виде уголков в сечении из твердого материала с возможностью образования герметичного внутреннего пространства 4. В одной из стенок конструкции расположен вакуумный штуцер 3, на фиг.1 он проходит сквозь стенку 2 ворот РК. Виброизолирующие опоры 8, 14, выполнены в виде упругих элементов, на поверхности которых расположены уплотнители 7, 13, сопряженные с прокладками 6, 12. При этом прокладки 6, 12 выполнены в виде плоских уплотнительных полос из мягкого эластичного материала, а уплотнители 7, 13 выполнены с упругими выступающими элементами, образующими между собой впадины. Стенки 1, 9 контуров уплотнения 5, 11 установлены на стенках 2, 10 ворот РК и корпуса РК соответственно.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
После установки объекта испытаний (КА) во внутреннем объеме 15 РК в ней создают широкополосный звук, который распространяется по объему РК и, многократно отражаясь от ее стен, образует диффузное поле звукового давления, воздействующего на КА с аналогичным эффектом воздействия, который испытывает КА при старте и выведении его ракетой-носителем на орбиту.
При закрывании ворот РК стенки 1, 9 смыкаются в местах контуров уплотнения 5, 11, образуя герметичное пространство 4, как показано на фиг.1. Уплотнители 7, 13, расположенные на виброизолирующих опорах 8, 14, плотно прижимают прокладки 6, 12 в месте сопряжения по периметру контуров уплотнения 5, 11. При этом происходит вдавливание упругих выступающих элементов, уплотнителей 7, 13, в мягкую эластичную основу прокладок 6, 12, что приводит к обратимой деформации основы и обеспечивает надежный герметичный контакт соединения.
При создании вакуума откачкой воздуха из внутреннего пространства 4 конструкции через вакуумный штуцер 3 внешнее атмосферное давление прижимает стенки 1, 9 друг к другу, вызывая напряжение сжатия. Причем чем больше вакуум, тем больше сила прижатия и звукоизоляция, а также надежнее герметичность. Сопротивление стенок 1, 9 позволяет достичь более высокой степени разряжения, что приводит к дополнительной силе прижатия уплотнителей 7, 13 к прокладкам 6, 12, чему также способствует пружинящее качество виброизолирующих опор 8, 14.
Баланс следующих факторов обеспечит необходимую звукоизоляцию конструкции в широком диапазоне частот:
- разреженный воздух, находящийся между стенками 1, 9, плохо проводит звуковую энергию, а по периметру контуров уплотнения 5, 11 между стенками 1, 9 имеются прокладки 6, 12, выполняющие функцию звукоизолирующих мостиков, так же плохо проводящих звук. Выбирая соответствующие импедансы стенок 1, 9 с виброизолирующими опорами 7, 13 и прокладок 6, 12 между ними, можно обеспечить по всему периметру контуров уплотнения 5, 11 необходимую эффективность звукоизолирующего мостика;
- надежность герметичного соединения обеспечивается прижатием прокладок 6, 12 по периметру контуров уплотнения 5, 11;
- стенки 1, 9 выполнены из твердого материала, способного к сопротивлению разрушающего воздействия внешнего атмосферного давления, создаваемого из-за вакуума между ними.
Снижение уровня звукового давления, выходящего из РК через звукоизолирующий элемент обеспечивается не менее 40 дБ.