ПЕРЕДВИЖНОЙ ШУМОИЗОЛИРУЮЩИЙ ЭКРАН

Передвижной шумоизолирующий экран
Полезная модель относится к технике измерения шума выпуска отработавших газов в акустической полубезэховой камере, и конкретно имеет отношение к передвижным шумоизолирующим экранам, применяемым для экспериментальных стендовых исследований эффективности шумозаглушающих хараетеристик глушителей шума выпуска отработавших газов двигателей колесных транспортных средств.
Измерение шума выпуска отработавших газов двигателя легкового автомобиля для оценок абсолютных значений уровней излучаемого шума выпуска и сравнительных оценок эффективности шумозаглушающих характеристик глушителей шума системы выпуска производится с помощью измерительного микрофона, располагаемого вблизи свободного среза выхлопной трубы системы выпуска двигателя автомобиля, установленного в акустической полубезэховой камере на динамическом стенде с беговыми барабанами.
Во время стендовых акустических исследований системы выпуска отработавших газов двигателя автомобиля, установленного на беговых барабанах динамометрического стенда в большой полубезэховой камере, как правило, невозможно добиться необходимой высокой точности результатов измерений уровней звука при оценках эффективности шумозаглушающих характеристик различных конструкций глушителей. Причина сложности получения объективных результатов заключается в наличии высокого уровня маскирующего шумового фона в точке измерений (в зоне устанавливаемого измерительного микрофона) вблизи излучаемого звук среза выхлопной трубы, передающегося в эту измерительную зону из пространства моторного отсека от шумового излучения работающего двигателя (корпусных деталей двигателя, систем впуска и охлаждения двигателя) и вращающихся шин автомобиля, контактирующих с рабочей поверхностью беговых барабанов стенда.
Известно устройство звукозаглушающей кабины по авторскому свидетельству СССР №1652997 (5G10K 11/00) для использования на транспорте и в промышленности для снижения шума в заданной рабочей зоне низкочастотной области звукового спектра. Устройство представляет собой
20ait13490
. .,..„г«1И1Н 1Ш11 IIU 111
МПК G10K 11/00, B60R 13/08.
корпус, футерованный изнутри звукопоглощающим материалом, защищенный перфорированным листом, содержащий специальные полости с отверстиями. Недостатками устройства являются его неэффективность для использования в качестве широкополосного заглушающего устройства и, в частности, средних и высоких частот звукового спектра, являющихся, как правило, доминирующими в спектрах шумов энергетических и транспортных установок и, в частности, в спектрах шумов выхлопа ДВС. Существенным недостатком является также односторонняя звукопоглощающая способность экрана, обеспечивающая звукопоглощающий эффект только со стороны прямого падения звуковых волн на перфорированный лист с звукопоглощающим материалом.
Известен противореверберационный акустический зкран с противощумными поглощающими модулями (заявка Франции 2501886, G10K 11/16). Устройство является двухсторонним поглотителем звука, однако не пригодно для применения в опытных исследовательских и доводочных работах, в процессах совершенствования конструкций систем выпуска отработавших газов двигателей транспортных средств, в виду его громоздкости (габаритности), отсутствия специальных каналов, уплотнителей, заглушек для пропускания концевой части выхлопной трубы через структуру экрана и мобильных устройств передвижения экрана к задней части транспортного средства (в заданную зону исследований).
Известно устройство подавления шума по заявке Великобритании №2087522 в виде экрана, имеющего форму ковра, изготовленного из стекловолокна. Такой экранный ковер подвешивается к потолку между шумящей машиной (или другим источником шума) и рабочей зоной оператора. Недостатками устройства являются его ограниченная применимость, неудобство практического использования, низкая звукоизолирующая способность ввиду отсутствия тяжелого весового звукоизолирующего слоя в структуре экрана.
Известно устройство звукоизолирующего экрана для подавления звука, излучаемого шинами движущегося транспортного средства (заявка Великобритании 2163103 и G10K 11/16), выполненного в виде двухстеночной структуры, внутреннее пространство которой содержит как звукопоглощающие материалы, так и специальные резонаторные полости, образуемые между внутренними поверхностями стенок. Между поверхностями нижнего торца экрана и поверхностью дорожного покрытия имеется небольшой воздушный зазор. Недостатками устройства являются его относительно невысокая
v/5 (O
звукоизолирующая способность (легковесная тонкостенная структура, смонтированная на кузове, воздушный зазор) и относительно узкий, в связи с этим, рабочий диапазон заглушаемых звуковых частот, что делает его неэффективным для заглушения широкополосных интенсивных источников шума типа автомобильных ДВС.
Известно устройство звукоизолирующей панели для противошумового экрана по заявке Франции 2690000 (G10K 11/16) в виде оболочки звукоизолирующей панели с отверстием на передней стенке. Задняя часть структуры оболочки выполнена из жесткой пластмассы и, в связи с этим, задняя стенка не является звукопоглощающей, а выполняет только функцию звукоизолирующего элемента. В связи с этим, звуковые волны, излучаемые, например, свободным срезом выхлопной трубы за экраном, в зоне установки измерительного микрофона, будут без поглощения отражаться от этой жесткой звукоотражающей поверхности и, по сути, удваивать звуковую энергию в зоне измерений (за экраном), что является существенным недостатком, искажающим объективность измерения уровней шума исследуемого объекта - системы выпуска отработавших газов двигателя транспортного средства.
Известно устройство акустического отражателя по заявке Великобритании №2251719, G10K 11/16 в виде специального несущего каркаса, полостей с размещенными в них звукопоглощающими материалами типа стекловолокна, пенопласта и т.п. Недостатками известного устройства являются аналогичные, приведенные выше и, в первую очередь, - отсутствие специальных сквозных каналов (окон, заглушек, уплотнителей), необходимых для герметичного, звукоизолированного, виброизолированного прохода концевой части выхлопной трубы через структуру экрана, слабая звукоизолирующая способность в широком частотном диапазоне.
Известна звукоизолирующая перегородка по заявке Великобритании 2182481 (G10K 11/16, Е04В 1/84) - прототип, в виде замкнутой водонепроницаемой оболочки, заполненной звукопоглощающим материалом. Оболочка выполнена за одно целое с продольной отбортовкой, вмещающей несущий элемент и отделённой перемычкой от звукопоглощающего материала. С помощью специальных крючков перегородка подвешивается к несущему каркасу в заданных точках.
специальных окон (каналов) для прохождения через структуру перегородки трубопроводов в заданном месте и заданного геометрического размера.
Сущность полезной модели заключается в том, что в известном передвижном шумоизолирующем экране, содержащем несущий каркас, на котором смонтирована многослойная панель, структура которой включает комбинацию плотно взаимно прилегающих слоев, выполненных из высокоэффективных звукопоглощающих и звукоизолирующих материалов, а также средство для мобильного перемещения экрана в пространстве, в экране выполнено несколько, по меньшей мере два, сквозных окна, расположенных примерно на уровне свободного среза выхлопного патрубка основного глушителя шума выхлопа, при этом в названных окнах съёмно смонтированы акустические заглушки, структура которых аналогична структуре экрана; в свою очередь, по крайней мере, одна из заглушек снабжена несколькими сквозными каналами, диаметр которых не менее наружного диаметра выхлопного патрубка и в которых плотно и съёмно смонтированы звукоизолирующие пробки, при этом в каждом сквозном канале смонтирован термошумоизолирующий уплотнитель; средство для перемещения экрана в пространстве выполнено в виде двух пар обрезиненных колёс, при этом крайние колёса являются поворотными и самоустанавливающимися, а средние колёса выполнены в виде опорных роликов; нижний торец экрана беззазорно контактирует с полом полубезэховой акустической камеры посредством упругого эластичного звукоизолирующего уплотнителя. В представленном, предпочтительном варианте конструктивного исполнения, несущий каркас экрана выполнен в виде металлического листа, на плоскости которого, со стороны исследуемого транспортного средства, по крайней мере, размещены: внешний перфорированный металлический лист, слой волокнистого или открытоячеистого пенистого шумопоглощающего материала, и непосредственно прилегающий к несущему каркасу слой весового виброшумодемпфирующего шумоизолирующего листового битумного материала; с противоположной стороны металлический лист несущего каркаса облицован слоем самоклеющегося открытоячеистого шумопоглощающего материала, на внешней поверхности которого размещена тонкая защитная звукопрозрачная плёнка. может быть изготовлен и из других материалов, обладающих приемлемыми
звукопоглощающими и звукоизолирующими хараетеристиками.
При таком конструктивном исполнении, передвижной шумоизолирующий экран может быть эффективно использован при исследованиях эффективности шумозаглушающих характеристик глушителей шума выпуска отработавших газов двигателя колёсных транспортных средств, а в частности, автомобилей, что и заложено в основу решения рассматриваемой технической задачи.
На фиг.1 изображена полубезэховая акустическая камера, в которой установлен стенд с динамическими беговыми барабанами и подготовленным к проведению акустических испытаний автомобилем.
На фиг.2 изображён передвижной шумоизолирующий экран. Отдельно показаны акустические заглушки сквозных окон экрана. На чертеже они графически условно увеличены.
На фиг.З показано поперечное сечение акустического экрана.
На фиг.4 показана акустическая заглушка, смонтированная в сквозном окне экрана (поперечное сечение).
На фиг. 5 показана заглушка окна, в которой одна из звукоизолирующих пробок демонтирована (поперечное сечение).
На фиг.6 показана акустическая заглушка окна экрана (поперечное сечение).
На фиг. 7...11 представлены диаграммы иллюстрирующие эффективность экрана на различных режимах работы двигателя. Величины заглушений (звукоизолирующий эффект) общих уровней шума в дБа в зависимости от оборотов двигателя и звукоизоляция экрана как функция частоты на отдельных скоростных режимах работы двигателя - 3000, 3200 и 5000 об/мин.
Передвижной шумоизолирующий экран содержит несущий каркас 1, на котором смонтирована многослойная панель 2, структура которой включает комбинацию плотно взаимно прилегающих слоев, выполненных из вьюокоэффективных звукопоглощающих и звукоизолирующих материалов, а также механические узлы 3 для перемещения экрана в пространстве камеры. В экране выполнено несколько, по меньшей мере два, сквозных окна 4, расположенных примерно на уровне свободного среза выхлопного патрубка 5 основного глушителя шума выхлопа, при этом в названных окнах 4 съёмно смонтированы акустические заглушки 6, структура которых аналогична структуре экрана; в свою очередь, по крайней мере, одна из заглушек 6 снабжена
5 несколькими сквозными каналами 7, диаметр которых не менее наружного
диаметра выхлопного патрубка бив которых плотно и съёмно смонтированы звукоизолирующие пробки 8, при этом в каждом сквозном канале смонтирован термошумоизолирующий уплотнитель 9; механические узлы 3 для перемещения экрана в пространстве выполнены в виде двух пар обрезиненных колёс, при этом крайние колёса 10 являются поворотными и самоустанавливающимися, а средние колёса 11 выполнены в виде опорных роликов; нижний торец 12 экрана беззазорно контактирует с полом 13 полубезэховой акустической камеры посредством упругого эластичного звукоизолирующего уплотнителя 14. В представленном, предпочтительном варианте конструктивного исполнения, несущий каркас 1 экрана выполнен в виде металлического листа, на плоскости которого, со стороны исследуемого транспортного средства, по крайней мере, размещены: внешний перфорированный металлический лист 15, слой волокнистого или открытоячеистого пенистого шумопоглощающего материала 16, и непосредственно прилегающий к несущему каркасу слой 17 весового виброшумодемпфирующего шумоизолирующего листового битумного материала; с противоположной стороны - металлический лист 1 несущего каркаса облицован слоем самоклеющегося открытоячеистого шумопоглощающего материала 18, на внешней поверхности которого размещена тонкая защитная звукопрозрачная плёнка 19.
При проведении акустических исследований системы выпуска двигателя транспортных средств, передвижной шумоизолирующий экран устанавливается в непосредственной близи в районе задка (бампера) автомобиля, фиг.1. Выхлопная труба 5 основного глушителя, через специальную удлинительную насадку (фиг.2, С-С) выводится в сквозной канал 7 акустической заглушки 6. Заглушка имеет несколько дополнительных каналов со специальными звукоизолирующими пробками 8 для расширения возможности исследования автомобилей с различным по ширине и высоте кузова расположением выхлопной трубы основного глушителя. Неиспользуемые каналы 7 при акустических исследованиях закрываются звукоизолирующими пробками 8, фиг.5. В задействованном при испытаниях канале 7, между наружной стенкой выхлопной трубы или удлинительной насадкой трубы (на чертежах не показана), устанавливается дополнительный термошумоизолирующий уплотнитель 9, обеспечивающий соответствующий шумоизолирующий и виброизолирующий эффект, плотно охватывая проходящий через канал участок вибрирующей выхлопной трубы
б
глушителя или удлинительной насадки трубы. В конструкции экрана, фиг.2, имеется второе окно 4 и вторая, симметрично расположенная, взаимозаменяемая с первой, сплошная акустическая заглушка 6 (Д-Д и фиг.6) для расширения технических возможностей использования экрана. Такая комбинация и расположение заглушек 6 в структуре экрана позволяет проводить исследования излучения шума выхлопа с лево- и правосторонним расположением выхлопной трубы глушителей относительно продольной оси автомобиля. Для двухтрубной выхлопной трубы возможно использование специальной заглушки (на чертежах не показана) с соответствующим двухканальным проходным сечением (трубопроводом). Экран, как звукопоглощающая и звукоизолирующая структура, представляет собой многослойную конструкцию, фиг.З, содержащую защитный, звукоизолирующий, звукопоглощающий слои и несущий передвижной каркас, позволяющую эффективно изолировать шум в зоне измерений, излучаемый из пространства моторного отсека автомобиля работающим двигателем и вращающимися шинами с беговыми барабанами динамического стенда, достигая, при этом, необходимой точности измерения и объективности оценок эффективности заглушения шума глушителями системы выпуска отработавших газов двигателя автомобиля. На несущей листовой металлической оболочке (несущий каркас) 1, расположенной в центре структуры, экрана, для повышения шумоизолирующих свойств структуры экрана устанавливается плотный весовой виброшумодемпфирующий звукоизолирующий слой 17 листового самоклеющегося материала. Внешняя футеровка несущего каркаса 1 экрана со стороны установки измерительного микрофона эффективным звукопоглощающим пенополиуретаном (ППУ) 18с защитной звукопрозрачной пленкой 19 позволяет существенно ослабить влияние отраженного звукового поля, формируемого со стороны исследуемого источника излучения - свободного среза выхлопного патрубка 5 глушителя. Внутренняя футеровка экрана звукопоглощающим материалом 16, закрытым перфорированным металлическим листом 15, со стороны исследуемого на стенде автомобиля позволяет поглотить шум, измеряемый из моторного отсека от двигателя и вращающихся шин. Нижний торец 12 структуры экрана имеет специальный звукоизолирующий резиновый уплотнитель 14, контактирующий нижней кромкой с поверхностью пола 13 камеры, ослабляющий передачу звука в зону измерений (зону установки микрофона), тем самым увеличивая общий звукоизолирующий эффект экрана. Колеса 10 и 11 экрана выполнены с прорезиненным протектором для
Эффективной виброизоляции экрана от пола 13 полубезэховой акустической камеры. Структура акустических заглушек 6 аналогична структуре экрана, т.е. содержит все те же составные шумоизолирующие, несущие и облицовочные слои, что и экран. Крепление заглушек 6 в окнах 4 экрана осуществляется с помощью резьбовых соединений, фиг.4, - приварных шпилек и барашковых гаек. В канале окна и по фланцу прилегания заглушки к окну экрана использован уплотнитель 20 из пористого губчатого материала (резины, пенополиуретана).
В результате применения предлагаемого шумоизолирующего экрана достигается повышение точности и объективности акустических измерений по оценке эффективности шумозаглушающих характеристик глушителей системы выпуска отработавших газов двигателя транспортного средства (легкового автомобиля).
Эффективность заявляемой конструкциипередвижного
шумоизолирующего экрана подтверждается результатами экспериментальной оценки его звукоизолирующих характеристик. В большой полубезэховой акустической камере на стенде с беговыми барабанами был установлен исследуемый легковой автомобиль, фиг.1. В зоне задней части автомобиля на заданном измерительном расстоянии от свободного .среза выхлопной трубы устанавливался микрофон с измерительным усилителем и спектроанализатором. Измерения производились как с установленным в задней зоне вблизи задка автомобиля звукоизолирующим экраном, так и без установки звукоизолирующего экрана. В случае установки звукоизолирующего экрана, он позволял дополнительно уменьшать маскирующий шумовой фон в точке измерений от шума двигателя, трансмиссии и шин и, таким образом, более точно и объективно оценивать шумозаглушающую способность различных конструкций опытных глушителей, поочередно монтируемых в ияатную трассу системы выпуска отработавших газов двигателя автомобиля.
Как следует из фиг. 7... 11, в диапазоне исследуемых оборотов двигателя, звукоизолирующий эффект экрана, определенный как разница соответствующих уровней шума, замеренных с экраном и без экрана, составил 3...7 дБА - по общему уровню шума и до 15 дБ - в высокочастотной области 1000...8000 Гц, что, таким образом, позволяет эффективно расширить динамический диапазон измерений шумозаглушающих характеристик исследуемых глушителей.