ПОТОЛОК АКУСТИЧЕСКИЙ ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
ACOUSTIC CEILING FOR VEHICLES

Изобретение относится к акустике, в частности к средствам снижения для транспортных средств.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является потолок акустический подвесной, состоящий из жесткого каркаса, подвешиваемого к потолку с расположенной внутри каркаса звукопоглощающей конструкцией из звукопоглощающего материала, обернутого акустически прозрачным материалом, при этом к каркасу прикреплен перфорированный лист, а каркас выполнен по форме в виде прямоугольного параллелепипеда с размерами сторон в плане a×b, отношение которых лежит в оптимальном интервале величин a:b=1:1…2:1, а также оптимальные соотношения размеров c:d=0,1…0,5; где d - расстояние от точки подвеса каркаса до любой из его сторон; с - толщина слоя звукопоглощающего материала, при этом элементы каркаса скреплены между собой посредством скоб, жестко связанных со штангой, к которой присоединены подвесы, причем в каркасе установлены светильники, а звукопоглощающая конструкция выполнена, по крайней мере, из одного профилированного пористого листа из звукопоглощающего материала, ограниченного сверху и снизу перфорированными листами, а профиль пористого листа в сечении может быть треугольным, прямоугольным, трапециидальным, синусоидальным (Патент РФ №2431721, прототип).
Недостатком известного технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения, а также недостаточная надежность для использования в транспортных средствах из-за наличия пожароопасных элементов звукопоглощающей конструкции.
Технически достижимый результат - повышение эффективности и надежности шумоглушения в транспортных средствах.
3
3
Это достигается тем, что в потолке акустическом подвесном, состоящим из жесткого каркаса, подвешиваемого к потолку с расположенной внутри каркаса звукопоглощающей конструкцией из звукопоглощающего материала, обернутого акустически прозрачным материалом, причем к каркасу прикреплен перфорированный лист, а каркас выполнен по форме в виде прямоугольного параллелепипеда с размерами сторон в плане a×b, отношение которых лежит в оптимальном интервале величин а:b=1:1…2:1. а также оптимальные соотношения размеров c:d=0,1…0,5; где d - расстояние от точки подвеса каркаса до любой из его сторон; с - толщина слоя звукопоглощающего материала, при этом элементы каркаса скреплены между собой посредством скоб, жестко связанных со штангой, к которой присоединены подвесы, а перфорированный лист имеет следующие параметры перфорации: диаметр перфорации - 3…7 мм, процент перфорации 10%…15%, причем в каркасе установлены светильники, а крепление каркаса к потолку транспортного средства осуществляется с помощью дюбель-винтов, звукопоглощающая конструкция выполнена содержит гладкую и перфорированную поверхности, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция в виде жесткой и перфорированной стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой, прилегающий к жесткой стенке, и звукопоглощающий слой, прилегающий к перфорированной стенке, при этом слой звукоотражающего материала выполнен сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, а перфорированная стенка имеет следующие параметры перфорации: диаметр отверстий - 3÷7 мм, процент перфорации 10%÷15%, причем по форме отверстия могут быть выполнены в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного профиля, при этом в случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности, а в качестве звукопоглощающего материала применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA». или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, при этом поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух (например. «Acutex Т») или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например «Лутрасилом», при этом в качестве звукоотражающего материала применен материал 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, например пеноалюминий. или звукоизоляционные плиты на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м, а звукоотражающий слой, прилегающий к жесткой стенке, выполнен с перфорацией из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, при этом перфорация на звукоотражающем слое выполнена по аналогии дроссельных отверстий, являющихся горловиной резонаторов Гельмгольца. емкость которых определяется объемом звукоотражающего слоя и прилегающей к нему жесткой стенкой звукопоглощающего элемента.
На фиг. 1 представлен общий вид акустического потолка, на фиг. 2 - схема звукопоглощающей конструкции.
Потолок акустический для транспортных средств состоит из жесткого каркаса 1, выполненного по форме в виде прямоугольного параллелепипеда с размерами сторон в плане a×b, отношение которых лежит в оптимальном интервале величин a:b=1:1…2:1, подвешиваемого к потолку с помощью подвесок 4, закрепленных на штанге 2, жестко связанной посредством скоб 3 с каркасом 1.
Крепление каркаса к потолку осуществляется с помощью дюбель-винтов 10.
К каркасу прикреплен перфорированный лист 7, на котором через слой акустического прозрачного материала 6 расположена звукопоглощающая конструкция 5, при этом в каркасе установлены светильники 9. При монтаже акустического потолка должны соблюдаться оптимальные соотношения размеров: d - от точки подвеса каркаса до любой из его сторон и с - толщины слоя звукопоглощающего материала, причем отношение этих размеров должно находиться в оптимальном интервале величин: c:d=0,1…0,5. Перфорированный лист 7 имеет следующие параметры перфорации: диаметр отверстий 8 - 3…7 мм, процент перфорации 10%…15%. причем по форме отверстия могут быть выполнены в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного профиля (на чертеже показаны круглые отверстия). В случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности.
Звукопоглощающая конструкция выполнена в виде жесткой 11 и перфорированной 14 стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой 12, прилегающий к жесткой стенке 11, и звукопоглощающий слой 13, прилегающий к перфорированной стенке 14. При этом слой звукоотражающего материала выполнен сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, а перфорированная стенка имеет следующие параметры перфорации: диаметр отверстий - 3÷7 мм, процент перфорации 10%÷15%, причем по форме отверстия могут быть выполнены в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного профиля, при этом в случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности. В качестве звукопоглощающего материала слоя 13 может быть применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена. Поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух (например, «Acutex Т») или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например «Лутрасилом».
3
3
В качестве материала звукоотражающего слоя 12 может быть применен материал на основе алюминийсодержащих 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, например пеноалюминия. В качестве материала звукоотражающего слоя 12 могут быть применены звукоизоляционные плиты на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м.
Возможен вариант, когда звукоотражающий слой 12, прилегающий к жесткой стенке 11, выполнен с перфорацией (на чертеже не показана) из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны. При этом перфорация на звукоотражающем слое 12 выполнена по аналогии дроссельных отверстий, являющихся горловиной резонаторов Гельмгольца, емкость которых определяется объемом звукоотражающего слоя 12, и прилегающей к нему жесткой стенкой 11 звукопоглощающего элемента.
Звукопоглощающая конструкция работает следующим образом.
Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого, излучающего интенсивный шум, объекта, пройдя через перфорированную стенку 14 попадает наслои 13 из мягкого звукопоглощающего материала, где происходит ее поглощение, а затем на слой 12 из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, снова направляя их на звукопоглощающий материал для вторичного поглощения и рассеяния звуковой энергии. Выполнение перфорации на звукоотражающим слое 12 способствует более эффективному шумоглушению на средних и высоких частотах, так как звуковые волны будут проходить через перфорацию 14 звукопоглощающего элемента и рассеиваться на слое 13 из звукопоглощающего материала, за счет отражающих свойств звукоотражающего слоя 12, а на высоких частотах будет работать резонансный поглотитель Гельмгольца, представленный объемом, заключенным между звукоотражающим слоя 12, и жесткой стенкой 11 звукопоглощающего элемента, и перфорацией в виде дроссельных отверстий, выполняющих функцию горловин резонаторов Гельмгольца.
3
Звукоотражающий слой 12 может быть выполнен на основе алюминийсодержащих 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. или из мягкого вспененного пористого шумопоглощающего материала, например вспененного пенополиуретана или пенополиэтилена, или из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например пеноалюминия.
Потолок акустический для транспортных средств работает следующим образом.
Подвешивание подвесного акустического потолка осуществляют на подвесках 4, которые крепятся к потолку с помощью дюбель-винтов 10, а другим концом закреплены на каркасе 1 через штангу 2 и скобы 3. 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.
Преимуществом предлагаемого решения является его универсальность применения и легкость настройки характеристик на требуемый частотный диапазон шумоподавления за счет изменения длины подвеса.
Кроме того, выполнение звукопоглотителя из негорючих материалов делает конструкцию пожаробезопасной для транспортных средств.