РЕЗОНАНСНЫЙ ШУМОПОГЛОТИТЕЛЬ
RESONANCE NOISE ABSORBER

Изобретение относится к шумопонижающим конструкциям, в частности к шумозащитным устройствам, предназначенным для защиты техногенных территорий от негативного шумового воздействия, создаваемого транспортными средствами, промышленными объектами, рабочим оборудованием, акустоизлучающими системами и т.д.
Известна шумопоглощающая панель [1], содержащая каркас и расположенный в его внутренней полости звукопоглощающий элемент.
Недостатком устройства является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет частичного отражения звуковых волн от звукопоглотителя, а также сравнительно узкий (исключительно высокие частоты) диапазон шумоглушения.
Известна звукопоглощающая сотовая панель [2], содержащая размещенный между поверхностными листами сотовый заполнитель, состоящий из сблокированных пустотелых ячеек, имеющих постоянную площадь сечения.
Недостатком этого устройства является недостаточная эффективность звукоглушения, так как все его внутренние резонаторы настроены на поглощение акустических колебаний лишь определенной частоты, в то время как возбуждения звука на современных машинах обычно являются широкополосными, что вызвано существованием большого числа независимых источников звука и нерегулярностью некоторых физических процессов.
o
эф
Ближайшим аналогом заявляемого устройства является резонансный поглотитель, состоящий из герметично соединенных панели и короба, причем на поверхности панели выполнены расположенные равномерно отверстия, являющиеся горловинами резонаторов, в устье которых размещен демпфирующий материал, при этом соотношение толщины панели, диаметров горловин, расстояний между ними, а также глубина внутренней полости поглотителя выбираются таким образом, чтобы обеспечить требуемый спектр поглощаемых частот в соответствии с зависимостью , где d - диаметр отверстия, м; f - резонансная частота, Гц; L - расстояние между отверстиями, м; h - глубина внутренней полости поглотителя, м; c - скорость звука в воздухе при 20°C; l - эффективная длина горловины отверстия, м, определяемая зависимостью , где l - толщина панели [3, стр.65, рис.3.17].
Данное устройство широко применяется при создании заданной акустической спектральной характеристики внутренних помещений. Недостатком этих поглотителей является их недостаточная универсальность при изменении спектра частот в акустошумовой картине окружающей среды.
Задачей изобретения является расширение возможностей применения шумопоглотителя в различной акустической обстановке и, в конечном результате, повышение эффективности защиты от акустошумового загрязнения открытых техногенных территорий.
o
эф
Поставленная цель достигается за счет того, что резонансный шумопоглотитель, состоящий из герметично соединенных панели и короба, причем на поверхности панели равномерно расположены горловины резонаторов, в устье которых размещен демпфирующий материал, при этом соотношение эффективной длины горловины, диаметров горловин, расстояний между их центрами, а также глубина внутренней полости поглотителя выбираются таким образом, чтобы обеспечить требуемый спектр поглощаемых частот, имеет сменные элементы, установленные в технологических отверстиях на панели, причем горловины резонаторов представляют собой отверстия, выполненные в сменных элементах, глубина внутренней полости поглотителя образуется расстоянием между задней внутренней стенкой короба и окончанием сменного элемента, а соотношение длин сменных элементов, диаметров горловин резонаторов и расстояний между их центрами, а также между задней внутренней стенкой короба и окончанием сменного элемента выбираются в соответствии с зависимостью , где d - диаметр отверстия в сменном элементе, м; f - резонансная частота, Гц; L - расстояние между отверстиями, м; h - расстояние между задней внутренней стенкой короба и окончанием сменного элемента, м; c - скорость звука в воздухе при 20°C; l - эффективная длина горловины отверстия, м, определяемая зависимостью , где l - длина сменного элемента, м.
По второму варианту выбор соотношения размеров может осуществляться в соответствии с зависимостью .
По третьему варианту шумопоглотитель может иметь ребра жесткости, связывающие между собой короб и панель.
По четвертому варианту короб может быть сориентирован в рабочем положении таким образом, чтобы панель располагалась снизу.
По пятому варианту сменные элементы имеют в отверстии демпфирующий материал.
По шестому варианту сменные элементы могут выполняться в виде стержня с крышкой, посредством которой осуществляется плотное прилегание сменного элемента к панели, и буртика, выполненного по окружности стержня сменного элемента таким образом, чтобы обеспечить фиксацию сменного элемента в технологических отверстиях на панели.
Общий вид резонансного шумопоглотителя представлен на фиг.1. На фиг.2 показан вид панели. На фиг.3; 4 и 5 показаны возможные варианты построения устройства. На фиг.6 показан сменный элемент. На фиг.7 показана фиксация сменного элемента в технологическом отверстии панели.
Шумопоглотитель состоит из панели 1 с технологическими отверстиями 2, короба 3 и сменных элементов 4 с отверстиями 5. Кроме того, в состав устройства могут входить ребра жесткости 6, а отверстия 5 могут содержать демпфирующий материал 7. Сменный элемент 4 может иметь вид стержня 8 с крышкой 9 и буртиком 10.
Герметичное соединение панели 1 и короба 3 создает замкнутый объем. Наличие технологических отверстий 2 на панели 1 обеспечивает возможность установки одинаковых сменных элементов 4. Диаметр отверстия 5 в сменном элементе 4 и длина стержня сменного элемента определяются исходя из диапазона частот, в котором необходимо обеспечить шумопоглощение.
Наличие крышки 9 сменного элемента 4 и буртика 10 обеспечивают фиксацию и плотное прилегание сменного элемента к панели 2.
Таким образом, устройство реализует совокупность резонаторов Гельмгольца. При достижении зоны установки шумопоглотителя распространяющегося в техносферной среде акустошумового сигнала, обеспечивается его поглощение. Наличие ребер жесткости 6 повышает жесткость конструкции, увеличивая способность резонаторов к поглощению сигналов. Демпфирующий материал 7 обеспечивает повышение активного акустического сопротивления и, как следствие, коэффициента поглощения резонатора в целом.
2
Резонансная частота f резонатора Гельмгольца определяется выражением , где S - площадь сечения отверстия, м; L - расстояние между отверстиями, м; h - расстояние между задней внутренней стенкой короба и окончанием сменного элемента, м; l - длина сменного элемента, м; c - скорость звука в воздухе при 20°C [3, стр.66]. С учетом соотношения , где d - диаметр отверстия, м, проведем несложные преобразования и получим . Последующие преобразования позволят получить выражения для определения одного из определяемых параметров при заданных остальных, например, .
Устройство может устанавливаться на различных несущих конструкциях в зоне активного акустошумового загрязнения: на перегородках, заборах, барьерах, стенах жилых домов и технических зданий и т.д.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение возможностей применения резонансного шумопоглотителя в различной акустической обстановке и, в конечном результате, обеспечение более эффективной защиты от акустошумового загрязнения открытых урбанизированных пространств при снижении себестоимости каждого отдельного устройства.
Источники информации
1. А.С. СССР №348755, F01N 1/04. Шумопоглощающая панель / 1970 г.
2. Патент Японии №6004306. МПК B32B 3/12. Опубл. «Изобретения стран мира». 1996, вып.26, №9.
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.