Звукопоглощающая слоистая конструкция
Sound-absorbing layered structure

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и строительства и представляет собой шумопонижающую конструкцию интерьера.
Известны различные типы звукопоглощающих и шумоизоляционных конструкций, используемых для снижения уровней токсичного шума в кабинах и салонах транспортных средств, а также внутри строительных сооружений. Например, в [1] описана звукопоглощающая слоистая конструкция материала, содержащая отличающиеся по плотности слои нетканого и полимерного материала, клеевые и антиадгезионные слои, а также лицевое декоративное фольгированное покрытие. Основными недостатками этой конструкции являются низкие значения коэффициента звукопоглощения в частотном диапазоне до 2000 Гц и высокое удельное сопротивление продуванию потоком воздуха вследствие использования воздухонепроницаемых, в том числе, металлизированных слоев. Конструкция не приспособлена к широкополосному и низкочастотному шумопонижению.
Наиболее близким по сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является слоистая звукопоглощающая конструкция, содержащая соединенные между собой лицевую и монтажную части, выполненные из слоистых акустических, в том числе звукопоглощающих материалов, при этом плотность материала лицевой части превышает плотность материала монтажной части, в которой выполнены тупиковые отверстия на глубину не более половины толщины слоя, а также декоративный слой, при этом все слои соединены между собой звукопрозрачными клеевыми слоями [2]. Недостатками известной звукопоглощающей конструкции являются невысокие показатели коэффициента звукопоглощения в низкочастотной (менее 2000 Гц) области звукового спектра, низкие значения динамических механических характеристик, сложность изготовления тупиковых отверстий заданной конфигурации и глубины, сложность сборки конструкции.
Задачей изобретения является повышение коэффициента звукопоглощения в низкочастотной области звукового спектра и, как следствие, увеличение эффективности широкополосного шумопонижения.
2
Поставленная задача решается тем, что звукопоглощающая слоистая конструкция, содержащая защитно-декоративный акустически прозрачный слой и соединенные между собой лицевую и монтажную части, каждая из которых выполнена, по меньшей мере, из одного слоя акустического материала различной плотности, при этом в слое материала монтажной части выполнены отверстия, отличающаяся тем, что акустические материалы выполнены из нетканых волокнистых материалов, причем поверхностная плотность материала лицевой части составляет 0,9-1,3 кг/м, а плотность материала монтажной части в 2-6 раз превышает плотность материала лицевой части, при этом отверстия в слое или слоях материала монтажной части выполнены сквозными.
Введение в состав конструкции акустических материалов из нетканых волокнистых материалов обеспечивает высокое удельное сопротивление продуванию потоком воздуха и, как следствие, повышение коэффициента звукопоглощения в частотном диапазоне 1000-2000 Гц.
max
Использование сквозной перфорации в слое материала монтажной части в сочетании с наличием воздушного зазора между монтируемой конструкцией и монтажной поверхностью повышает акустические характеристики звукопоглощающей конструкции в области низких частот. С учетом спектральных характеристик низкочастотного шума и имеющихся ограничений по суммарной толщине звукопоглощающей конструкции (h) требуемый воздушный зазор обеспечивается установкой закладных элементов соответствующей толщины.
Сочетание продуваемых акустических нетканых материалов указанной плотности (плотность материала монтажной части в 2-6 раз превышает плотность материала лицевой части) обеспечивает подъем коэффициента звукопоглощения слоистой конструкции в среднечастотной области частот (400-800 Гц). Достигнутый суммарный технический результат не является следствием каких-либо известных научно-технических решений и обнаружен авторами впервые.
В качестве основой акустической характеристики звукопоглощающих конструкций использовали нормальный коэффициент звукопоглощения (далее - коэффициент звукопоглощения), определяемый экспериментально методом двухмикрофонного акустического интерферометра. Для измерений использовалось аттестованное оборудование (комплект импедансных труб) 4206А (Брюль и Къер).
На фиг. 1 представлена звукопоглощающая слоистая конструкция конкретного выполнения. Конструкция содержит: 1 - защитно-декоративный акустически-прозрачный слой; 2 - слой нетканого материала низкой плотности лицевой части; 3 - плоскость соединения слоев акустических материалов; 4 - слой нетканого материала высокой плотности монтажной части со сквозными отверстиями; 5 - воздушный зазор; 6 - монтажная поверхность.
2
2
На фиг. 2 приведены результаты измерения частотной зависимости коэффициента звукопоглощения предлагаемой звукопоглощающей конструкции - 1 и шумопонижающей слоистой конструкции по прототипу - 2. В качестве акустических материалов лицевой и монтажной частей звукопоглощающей слоистой конструкции выбраны нетканые волокнистые материалы, с исходной толщиной холста 10 мм. Поверхностная плотность материала лицевой части 1,1 кг/м. Плотность однослойного материала монтажной части составляет 4,4 кг/м. Для изготовления материала использовали волокно льняное котонизированное [3] и волокно полипропиленовое [4].
Как следует из представленных данных, предлагаемая звукопоглощающая слоистая конструкция обладает более высоким коэффициентом звукопоглощения, преимущественно в области низких и средних частот, и в сравнении с известной конструкцией является более эффективной в широком диапазоне частот 250-2000 Гц.
Акустические материалы, входящие в состав предлагаемой конструкции, в отдельности имеют более низкие показатели, чем их сочетание в соответствии с приведенным описанием.
Таким образом, использование предлагаемой звукопоглощающей слоистой конструкции повысит эффективность шумопонижения, в том числе трудноустранимого низкочастотного шума в кабинах и салонах транспортных средств, что существенно повысит санитарную безопасность работы оператора машины.
Источники информации
1. Патент RU №2518596 МПК (2010.01) В32В 7/10, Е04В 1/84.
2. Патент RU №2369495 МПК (2010.01) МПК B60R 13/08, G10K 11/168. Прототип.
3. ТУ BY 100048286.120-2010.
4. ТУ BY 2272024-05283280-2006, изм. 1-2.