ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПОМЕЩЕНИЙ
ACOUSTIC DISSIPATION ELEMENTS FOR OPERATIONAL BUILDINGS

Изобретение относится к промышленной акустике, в частности к широкополосному шумоглушению, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства при шумоглушении производственного оборудования методом звукопоглощения.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является устройство по патенту РФ №2366785, кл. Е04В 1/84, [прототип], содержащее каркас на перекрытии здания и стены со звукопоглощающей облицовкой.
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет частичного отражения звуковых волн от звукопоглотителя, а также сравнительно узкий (исключительно высокие частоты) диапазон шумоглушения.
Технический результат - повышение эффективности шумопоглощения.
Это достигается тем, что в звукопоглощающих элементах помещения, содержащих профилированную и перфорированную стенки, между которыми размещен слой звукопоглощающего материала, причем одна из стенок выполнена гладкой, а звукопоглощающий материал расположен в два слоя, один из которых, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным, а другой, мягкий, выполнен прерывистым и расположен под поверхностями первого слоя, звукопоглощающие элементы помещения содержат каркас, оконные, дверные проемы, проемы для размещения светильников и акустические ограждения, выполненные в виде жестких и перфорированных стенок, между которыми расположен звукопоглощающий материал, расположенный в два слоя, один из которых, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным, сложного профиля, состоящего из наклонных граней, направленных вниз и соединенных с горизонтальными гранями, в которых выполнены резонансные отверстия, а другой - мягкий, выполнен прерывистым и расположен под звукоотражающими поверхностями первого слоя, причем сплошной профилированный слой звукопоглощающего материала выполнен из материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения.
На фиг.1 изображена схема помещения, на фиг.2 - конструкция звукопоглощающего акустического ограждения помещения, на фиг.3 - конструкция элемента звукопоглотителя над наиболее шумным технологическим оборудованием, на фиг.4 - схема межэтажного перекрытия на упругом основании.
Звукопоглощающие элементы помещения содержат каркас цеха (на чертеже не показан), оконные 2 и 8, дверные 9 проемы, проемы 5 для размещения светильников и акустические ограждения 1, 3, 4, 10, 12 (фиг.1). Акустические ограждения (фиг.2), выполненные в виде жестких 13 и перфорированных стенок 14, между которыми расположен звукопоглощающий материал, расположенный в два слоя, один из которых, более жесткий 20, выполнен сплошным и профилированным, сложного профиля, состоящего из наклонных граней 15 и 17, направленных вниз и соединенных с горизонтальными гранями 18, в которых выполнены резонансные отверстия 19, а другой - мягкий 16, выполнен прерывистым и расположен под звукоотражающими поверхностями первого слоя 20.
Сплошной профилированный слой 20 звукопоглощающего материала выполнен из материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения. Элементы 6 и 7 звукопоглотителя над наиболее шумным технологическим оборудованием 11 содержат каркас 21, подвешиваемый за крючья 22, например, на тросах (на чертеже не показано) либо непосредственно крепящийся к жесткой стенке или потолку производственного помещения. Каркас 21 покрыт с наружной стороны фольгой, препятствующей осаждению пыли. К днищу 23 каркаса с внутренней стороны жестко крепится реактивная резонансная вставка 24, разделенная перегородками 25 и 27, с отверстиями 26 и 28, выполняющими функции горловин резонаторов Гельмгольца, установленных в данном случае последовательно. Активная часть элементов звукопоглотителя представляет собой заполненную звукопоглощающим материалом 29 полость между каркасом 21 и вставкой 24. Заполнение осуществляют звукопоглощающим негорючим материалом (например, винипором, стекловолокном) с защитным слоем 30 из стеклоткани, предотвращающим выпадение звукопоглощающего материала. Форма каркаса 21 и вставки 24 может быть любой (например, круглой или многогранной формы), а сам каркас 21 может быть выполнен перфорированным для увеличения поверхности звукопоглощения. Оборудование 11 установлено на виброизолирующие опоры (на чертеже не показано), оконные проемы 2, 8 содержат вакуумные звукоизолирующие стеклопакеты, а в качестве звукопоглощающего материала акустических ограждений помещения и элементов звукопоглотителей используется металлокерамика со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30...45% или используется элемент в виде послойной и перекрестной намотки из пористых нитей, намотанных на акустически прозрачный каркас, например проволочный каркас (на чертеже не показано) или элемент из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например металлопоролона или камня-ракушечника (на чертеже не показано).
Конструкция пола на упругом основании (фиг.2) содержит установочную плиту 31, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая устанавливается на базовой плите 34 межэтажного перекрытия с полостями 35 через слои вибродемпфирующего материала 33 и гидроизоляционного материала 32 с зазором 36 относительно несущих стен производственного помещения. Чтобы обеспечить эффективную виброизоляцию установочной плиты 31 по всем направлениям, слои вибродемпфирующего материала 33 и гидроизоляционного материала 32 выполнены с отбортовкой, плотно прилегающей к несущим конструкциям стен и базовой несущей плите 34 перекрытия. Для повышения эффективности звукоизоляции и звукопоглощения в цехах, находящихся под межэтажным перекрытием, полости 35 заполнены вибродемпфирующим материалом, например вспененным полимером, например полиэтиленом или полипропиленом, а стены облицованы звукопоглощающими конструкциями.
Звукопоглощающие элементы помещений работают следующим образом.
Звуковые волны, распространяясь в производственном помещении, взаимодействуют следующим образом. Звуковая энергия от оборудования 11, находящегося в помещении, пройдя через перфорированную стенку 14 акустических ограждений 1, 3, 4, 10, 12, попадает на слои мягкого звукопоглощающего материала 16 (например выполненного из базальтового или стеклянного волокна), который выполнен прерывистым и расположен под звукоотражающими поверхностями первого слоя 20. 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.
Элементы 6 и 7 звукопоглотителя с реактивными и активными элементами работают следующим образом. Взаимодействие звуковых волн с активными полостями, заполненными негорючим звукопоглотителем 29, приводит к шумоглушению в высокочастотном диапазоне, причем за счет выполнения этих полостей наклонными увеличивается поверхность звукопоглощения, и, как следствие, повышается коэффициент звукопоглощения. Резонансные полости также могут полностью или частично заполняться звукопоглотителем в зависимости от требуемого частотного диапазона шумоподавления.
3
При установке виброактивного оборудования на плиту 31 происходит двухкаскадная виброзащита за счет вибродемпфирующих вкраплений в саму массу плиты 31, а также за счет слоя вибродемпфирующего материала 33, в качестве которого могут быть использованы: иглопробивные маты типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, материал из твердых вибродемпфирующих материалов, например пластиката, из звукоизоляционных плит на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м.