РЕЗОНАНСНЫЙ ЗВУКОПОГЛОТИТЕЛЬ
RESONANCE SOUND ABSORBER

Изобретение относится к средствам снижения шума на промышленных и транспортных объектах.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является штучный звукопоглотитель по патенту РФ №2485256 [1], содержащий жесткий перфорированный каркас, внутри которого размещен звукопоглощающий материал, каркас выполнен из нижней части конической формы с крышкой и верхней части цилиндрической формы, которая крепится к крышке нижней части перфорированного каркаса посредством вибродемпфирующей прокладки, позволяющей демпфировать высокочастотные колебания, при этом к верхней части цилиндрического перфорированного каркаса шарнирно закреплен элемент, при помощи которого каркас крепится к требуемому объекту, например потолку производственного помещения, а полости нижней и верхней частей перфорированного каркаса заполнены звукопоглощающими материалами различной плотности, причем вокруг верхней части цилиндрической формы перфорированного каркаса расположен, по крайней мере, один винтовой звукопоглощающий элемент штучного поглотителя, выполненный в виде цилиндрической винтовой пружины из плотного негорючего звукопоглощающего материала.
Недостатками этого штучного звукопоглотителя является сравнительно невысокая эффективность шумоподавления на низких и средних частотах из-за отсутствия объемных полостей для резонаторов Гельмгольца и полостей, заполненных звукопоглотителем, т.е. поглотителей различной плотности.
Технический результат - повышение эффективности шумоглушения на высоких частотах путем введения в штучный звукопоглотитель объемных полостей для резонаторов Гельмгольца, которые повышают эффективность на высоких частотах.
Это достигается тем, что в резонансном звукопоглотителе, содержащем жесткий каркас из верхней, активной, части и нижней, реактивной, части, реактивная часть выполнена в виде, по крайней мере, трех коаксиально и осесимметрично расположенных резонансных цилиндров, полости которых снабжены отверстиями разного диаметра, выполняющими функции горловин резонатора Гельмгольца, а опорные диски, расположенные по торцам цилиндров, жестко и герметично соединяют их между собой, образуя реактивную часть жесткого каркаса звукопоглотителя, при этом верхняя, активная, часть выполнена в виде жесткой перфорированной цилиндрической обечайки с перфорированной крышкой и сплошным основанием, причем полость цилиндрической обечайки заполнена звукопоглощающим материалом, а соединение верхней и нижней частей выполнено посредством упругодемпфирующего элемента, позволяющего демпфировать высокочастотные колебания, при этом к перфорированной крышке перфорированной цилиндрической обечайки шарнирно закреплен элемент, при помощи которого каркас крепится к требуемому объекту, а вокруг перфорированной цилиндрической обечайки расположен, по крайней мере, один винтовой звукопоглощающий элемент, выполненный по форме в виде цилиндрической винтовой пружины, охватывающей обечайку и опирающейся в опорный диск, соединенный с реактивной частью звукопоглотителя.
На чертеже показана схема резонансного звукопоглотителя.
Резонансный звукопоглотитель содержит жесткий каркас из верхней, активной, части 1 и нижней, реактивной, части 4, выполненной в виде, по крайней мере, трех коаксиально и осесимметрично расположенных резонансных цилиндров 8, 9 и 11, полости которых снабжены отверстиями 7, 10, 12 разного диаметра, выполняющими функции горловин резонатора Гельмгольца. Опорные диски 13 и 14, расположенные по торцам цилиндров, жестко и герметично соединяют их между собой, образуя реактивную часть 4 жесткого каркаса звукопоглотителя.
Верхняя, активная, часть 1 выполнена в виде жесткой перфорированной цилиндрической обечайки 2 с перфорированной крышкой и сплошным основанием, причем полость цилиндрической обечайки заполнена звукопоглощающим материалом. Соединение верхней 1 и нижней 4 частей выполнено посредством упругодемпфирующего элемента 5, позволяющего демпфировать высокочастотные колебания, при этом к перфорированной крышке перфорированной цилиндрической обечайки 2 шарнирно закреплен элемент, при помощи которого каркас крепится к требуемому объекту, например потолку помещения.
Вокруг перфорированной цилиндрической обечайки 2 расположен, по крайней мере, один винтовой звукопоглощающий элемент 3, выполненный по форме в виде цилиндрической винтовой пружины, охватывающей обечайку 2 и опирающейся в опорный диск 6, соединенный с реактивной частью 4 звукопоглотителя.
Винтовой звукопоглощающий элемент 3 выполнен в виде полого винтового звукопоглощающего элемента, образованного внешней и внутренней винтовыми поверхностями, образующими полость (на чертеже не показано), при этом пространство, образованное внешней и внутренней винтовыми поверхностями, заполнено звукопоглощающим материалом (на чертеже не показано) с плотностью, меньшей, чем у винтового звукопоглощающего элемента 3.
Реактивная часть 4, выполненная в виде, по крайней мере, трех коаксиально и осесимметрично расположенных резонансных цилиндров 8, 9 и 11, полости которых снабжены отверстиями 7, 10, 12 разного диаметра, выполняющими функции горловин резонатора Гельмгольца, заключена в акустически прозрачную сферическую оболочку 15, выполненную в виде легкого перфорированного каркаса, внутренняя полость которого облицована звукопроницаемым материалом, а полость между сферической оболочкой 15 и внешним резонансным цилиндром 9 заполнена звукопоглотителем 16, при этом сферическая оболочка 15 закреплена своей верхней частью на опорном диске 14, соединяющим верхние торцы цилиндров 8, 9 и 11.
Возможен вариант, когда отверстия 7, 10, 12 разного диаметра, выполняющие функции горловин резонатора Гельмгольца, расположенные в резонансных цилиндрах 8, 9 и 11, снабжены втулками, соединяющими полости резонансных цилиндров с внешней поверхностью сферической оболочки 15.
Резонансный звукопоглотитель работает следующим образом.
Звуковые волны, распространяясь на промышленном или транспортном объектах, взаимодействуют со звукопоглощающим материалом винтового звукопоглощающего элемента 3, расположенным в верхней, активной, части 1 каркаса, а также в перфорированной цилиндрической обечайке 2, при этом происходит снижение шума на низких, средних и высоких частотах соответственно.
Соединение верхней 1 и нижней 4 частей каркаса посредством упругодемпфирующего элемента 5 позволяет демпфировать высокочастотные колебания, которые могут излучаться жестким каркасом, что позволяет его использовать для снижения шума на транспортных объектах. Звукопоглощение на средних и высоких частотах происходит за счет акустического эффекта, построенного по принципу резонаторов Гельмгольца, образованных воздушными полостями резонансных цилиндров 8, 9 и 11, полости которых снабжены отверстиями 7, 10, 12 разного диаметра, выполняющими функции горловин резонатора Гельмгольца, для гашения шума в заданной полосе частот, при этом для подавления звуковых колебаний в требуемом звуковом диапазоне частот, как правило, большие объемы полостей резонансных цилиндров 8, 9 и 11 выбирают для подавления шума в низкочастотном диапазоне, а малые - в области средних и высоких частот. Взаимодействие звуковых волн с винтовым звукопоглощающим элементом 3 приводит к шумоглушению в высокочастотном диапазоне, а выполнение звукопоглотителя из негорючих материалов делает конструкцию пожаробезопасной.