АКУСТИЧЕСКИ КОМФОРТНОЕ ПОМЕЩЕНИЕ
ACOUSTICALLY COMFORTABLE ROOM

Изобретение относится к промышленной акустике, в частности к широкополосному шумоглушению, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в качестве средства защиты от шума.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является акустическая конструкция по патенту РФ №2366785, кл. F01N 1/04, [прототип], содержащая каркас на перекрытии здания и стены со звукопоглощающей облицовкой.
Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет сравнительно невысокого коэффициента вибродемпфирования межэтажного перекрытия.
Технический результат - повышение эффективности шумоглушения.
Это достигается тем, что в акустической конструкции цеха, содержащей каркас цеха, несущие стены с ограждениями в виде пола и потолка, которые облицованы звукопоглощающими конструкциями, оконные и дверные проемы, а также штучные звукопоглотители, содержащие каркас, в котором расположен звукопоглощающий материал, и установленные над шумным оборудованием, пол выполнен на упругом основании и содержит установочную плиту, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая устанавливается на базовой плите межэтажного перекрытия с полостями через слои вибродемпфирующего материала и гидроизоляционного материала с зазором относительно несущих стен производственного помещения, причем полости базовой плиты заполнены вибродемпфирующим материалом, например вспененным полимером, а штучный звукопоглотитель выполнен в виде, по крайней мере, трехгранной пирамидальной конструкции, состоящей из наклонных граней, соединенных с образованием вершины крепежными элементами, а в качестве основания трехгранной пирамиды используется каркас помещения, к которому через вибродемпфирующие элементы посредством крепежных элементов и упругих стяжек присоединяются перфорированные наклонные грани, при этом упругие стяжки расположены внутри каркаса в плоскости, перпендикулярной судовой переборке, причем один конец стяжек крепится к крюкам, закрепленным на каркасе, а другой - к крепежным элементам, стягивающим наклонные грани, с внутренней стороны к которым прикреплен звукопоглощающий негорючий материал, обернутый акустически прозрачным материалом, при этом внутри каркаса между слоями звукопоглощающего материала имеется воздушная полость.
На фиг.1 изображен общий вид производственного помещения, на фиг.2 - схема штучного поглотителя, на фиг.3 представлен общий вид составного, кулисного штучного звукопоглотителя, на фиг.4 - общий вид кулисного штучного звукопоглотителя с обрамлением каркасом, на фиг.5 - схема варианта подвеса каркаса на уголке, на фиг.6 - схема варианта подвеса каркаса на деревянном брусе.
Акустически комфортное помещение (фиг.1) содержит каркас цеха (не показан), оконные 9 и дверные 10 проемы и несущие стены 1, 2, 3, 4 с ограждениями 5, 6 (пол и потолок), которые облицованы звукопоглощающими конструкциями, а также штучные звукопоглотители 7 и 8, содержащие каркас, в котором расположен звукопоглощающий материал, и установленные над шумным оборудованием. В качестве звукопоглощающего материала звукопоглощающих конструкций используются плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA», или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом (не показано), например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден». В качестве звукопоглощающего материала может быть использован также жесткий пористый материал, например пеноалюминий или металлокерамика, или камень-ракушечник со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин 30÷45%. В качестве звукопоглощающего материала может быть использован материал в виде крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, или полиуретана, или пластиката, причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин 0,3÷2,5 мм (не показано).
Штучный звукопоглотитель (фиг.2) состоит из жесткого каркаса, выполненного в виде, по крайней мере, трехгранной пирамидальной конструкции, состоящей из трех перфорированных наклонных граней 12, соединенных с образованием вершины крепежными элементами 17. В качестве основания трехгранной пирамиды используется потолочный каркас 11 помещения, к которому через вибродемпфирующие элементы 15 посредством крепежных элементов 14 и упругих стяжек 16 присоединяются перфорированные наклонные грани 12. При этом упругие стяжки 16 расположены внутри каркаса в плоскости, перпендикулярной судовой переборке 11. Один конец стяжек крепится к крюкам, закрепленным на каркасе 11 помещения, а другой - к крепежным элементам 7.
С внутренней стороны каркаса к перфорированным наклонным граням 12 прикреплен звукопоглощающий негорючий материал 13 (например, винипор, стекловолокно), обернутый акустически прозрачным материалом, например стеклотканью. Внутри каркаса между слоями звукопоглощающего материала 13 имеется воздушная полость 18.
Кулисный звукопоглотитель (фиг.3 - фиг.6) состоит из жесткого каркаса 24, закрепленного на потолке 25 здания посредством уголков 23 или с помощью деревянного бруса 26. К каркасу 6 подвешены за крючья 20 с хомутами 19 или на тросах (не показано) элементы 27 и 28 со звукопоглощающим материалом обернутым акустически прозрачным материалом и помещенным в перфорированную поверхность 21. Каждый из элементов выполнен по форме в виде двух концентричных объемных поверхностей правильных многогранников в виде прямоугольной призмы (фиг.3 и 4) или платоновых тел, например куба, тетраэдра, октаэдра, додекаэдра, икосаэдра (не показано), причем одна из которых - внешняя 21 - выполнена перфорированной, а другая внутренняя 22 - сплошной, причем звукопоглощающий материал, обернутый акустически прозрачным материалом, расположен в промежутке между поверхностями 21 и 22, которые соединены между собой посредством, по крайней мере, двух втулок (не показано), выполняющих функции горловин резонатора Гельмгольца, образованного полостью внутри сплошной поверхности правильного многогранника (не показано).
Внешняя перфорированная объемная поверхность 21 правильного многогранника каждого из элементов имеет следующие параметры перфорации: диаметр отверстий 8-3…7 мм, коэффициент перфорации 30…35%. Причем по форме отверстия могут быть выполнены в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного профиля (не показаны). В случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности.
Внешняя перфорированная объемная поверхность 21 правильного многогранника каждого из элементов может быть выполнена со щелевой перфорацией, причем коэффициент перфорации выполнен равным или более 0,3, при этом лист выполнен из нержавеющей стали или оцинкованного листа толщиной 0,7 мм с полимерным защитно-декоративным покрытием типа «Пурал» толщиной 50 мкм или «Полиэстер» толщиной 25 мкм, или алюминиевого листа толщиной 1,0 мм и толщиной покрытия 25 мкм.
В качестве звукопоглощающего материала используются плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA», или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, а в качестве акустически прозрачного материала, например, стеклоткань типа ЭЗ-100 или полимер типа «Повиден».
3
В качестве звукопоглощающего материала используются плиты на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа.
В качестве звукопоглощающего материала используются элементы из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например пеноалюминия, или металлокерамики, или металлопоролона, или камня-ракушечника, со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 40…50%.
В качестве звукопоглощающего материала используются элементы с послойной и перекрестной намоткой из пористых нитей, намотанных на акустически прозрачный каркас, например проволочный каркас.
В качестве звукопоглощающего материала используется крошка из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин 0,5…2,0 мм.
Акустически комфортное помещение работает следующим образом.
Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, попадает на слои звукопоглощающего материала звукопоглощающих конструкций, которыми облицованы несущие стены 1, 2, 3, 4 с ограждениями 5, 6 (пол 6 и потолок 5), а также штучные звукопоглотители 7 и 8, содержащие каркас, в котором расположен звукопоглощающий материал, и которые установлены над шумным оборудованием. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца", где потери энергии происходят за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора, о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети пор звукопоглотителя. Коэффициент перфорации перфорированной стенки принимается равным или более 0,25. Для предотвращения высыпания мягкого звукопоглотителя предусмотрена стеклоткань, например типа ЭЗ-100, расположенная между звукопоглотителем и перфорированной стенкой. Звуковые волны, распространяясь в производственном помещении, взаимодействуют с заполненными звукопоглотителем полостями.
Взаимодействие звуковых волн с активными полостями, заполненными негорючим звукопоглотителем, приводит к шумоглушению в высокочастотном диапазоне, причем за счет наличия полостей увеличивается поверхность звукопоглощения и, как следствие, повышается коэффициент звукопоглощения.
Штучный звукопоглотитель работает следующим образом.
Звуковые волны, распространяясь, взаимодействуют с звукопоглощающим материалом 13. Звукопоглощение на низких и средних частотах происходит за счет акустического эффекта, построенного по принципу резонаторов Гельмгольца, образованных воздушными полостями 18. Различные объемы резонансных полостей служат для подавления звуковых колебаний в требуемом звуковом диапазоне частот, как правило, большие объемы для подавления шума в низкочастотном диапазоне, а малые - в области средних и высоких частот. Взаимодействие звуковых волн с звукопоглотителем приводит к шумоглушению в высокочастотном диапазоне, а выполнение звукопоглотителя из негорючих материалов делает конструкцию пожаробезопасной.
Кулисный звукопоглотитель работает следующим образом.
Звукопоглощение на низких и средних частотах происходит за счет акустического эффекта, построенного по принципу резонаторов Гельмгольца, образованных полостями. Различные объемы резонансных полостей служат для подавления звуковых колебаний в требуемом звуковом диапазоне частот, как правило, большие объемы для подавления шума в низкочастотном диапазоне, а малые - в области средних и высоких частот.
Взаимодействие звуковых волн с активными полостями, заполненными звукопоглощающим материалом, приводит к шумоглушению в высокочастотном диапазоне, причем за счет наличия полостей увеличивается поверхность звукопоглощения и, как следствие, повышается коэффициент звукопоглощения.