МЕМБРАННЫЙ ПОГЛОТИТЕЛЬ ЗВУКОВОЙ ЭНЕРГИИ

Полезная модель относится к акустике и может быть использована на транспорте в промышленности и других областях для звукопоглощения, а также может применяться при изготовлении поглотителей звуковой энергии типа сэндвич.
Известен автомобильный звукопоглощающий лист, выполненный из полимерного материала с выступами, которые расположены по поверхности пластины равномерно. Выступы имеют цилиндрическую форму диаметром 20 мм и высотой 7 мм (патент WO2010092968, МПК В32В 27/06, B60R 13/08, опубл. 19.08.2010).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является используемый в автомобильной технике для подавления шумов конструктивный элемент, выполненный преимущественно из пластмассы в виде пластины с выступами, расположенными на пластине равномерно и соединенными вогнутыми перемычками, которые соединяют выступы по диагонали (патент DE19527181, МПК B60R 13/08; B62D 25/02, опубл. 01.02.1996)
Недостатком известных технических решений является то, что они не обеспечивают достаточно эффективного поглощения звуковой энергии, из-за равномерного расположения выступов и перемычек, не обеспечивающих отражения широкого спектра акустических волн, а лишь определенной частоты, что приводит к снижению коэффициента звукового поглощения.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение эффективности поглощения звуковой энергии.
Для решения поставленной задачи в мембранном поглотителе звуковой энергии, выполненном в виде пластины с выступами, соединенными перемычками, ось, проходящая через центры выступов в вертикальном направлении расположена под углом относительно вертикальной оси, при этом расстояние между центрами выступов выполнено изменяющимся по направлению от центра пластины к периферии, кроме того, перемычки выполнены выпуклыми, а вся поверхность пластины перфорирована.
Расстояние между центрами выступов по направлению от центра пластины к периферии может быть выполнено изменяющимся с определенной периодичностью. Выступы могут иметь сферическую форму, а перемычки в поперечном сечении могут иметь форму кругового сегмента. Радиус сферической поверхности выступов может лежать в пределах от 1,0 до 2,0 мм, а радиус кругового сегмента перемычек может лежать в пределах от 0,5 до 0,9 мм. Угол наклона оси, проходящей через центры выступов в вертикальном направлении относительно вертикальной оси, может составлять от 1 до 5 градусов. Поглотитель может быть выполнен из алюминиевой фольги.
Отличительные признаки, заключающиеся в том, что ось, проходящая через центры выступов в вертикальном направлении расположена под углом относительно вертикальной оси, при этом расстояние между центрами выступов выполнено изменяющимся по направлению от центра пластины к периферии, перемычки выполнены выпуклыми, а вся поверхность пластины перфорирована, в заявленной совокупности позволили повысить эффективность поглощения звуковой энергии. Это достигается за счет неравномерного расположения выступов с перемычками, близкого к хаотичному, позволяющего расширить диапазон отражаемых звуковых частот и, как следствие, повысить коэффициент звукового поглощения.
Выполнение пластины с перфорацией способствует проникновению звуковой энергии в отверстия и является дополнительным источником поглощения звуковой энергии.
Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из уровня техники, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности полезной модели «новизна».
Заявляемая полезная модель иллюстрируется чертежами:
фиг.1 - мембранный поглотитель звуковой энергии, общий вид;
фиг.2 - сечение А-А на фиг.1;
фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1.
Мембранный поглотитель звуковой энергии выполнен из алюминиевой фольги в виде пластины 1 с выступами 2, соединенными перемычками 3.
Расстояние между центрами выступов выполнено изменяющимся по направлению от центра пластины к периферии, при этом расстояние может изменяться с определенной периодичностью.
Выступы 2 могут быть расположены на пластине в виде групп, в которых расстояние между центрами выступов увеличивается или уменьшается по направлению от центра пластины к периферии. Изменение расстояния между центрами выступов может происходить в следующем порядке: вверх от центра пластины - 8, 6, 7, 8, 6, 7, 8...(мм); вниз от центра пластины - 7, 6, 8, 7, 6, 8...(мм); вправо от центра пластины - 7, 8, 9; 7, 8, 9...(мм); влево от центра пластины - 8, 9, 7, 8, 9, 7…(мм).
Ось, проходящая через центры выступов 2 в вертикальном направлении, расположена под углом относительно вертикальной оси. Величина угла составляет от 1 до 5 градусов. Угол наклона обеспечивает большую неравномерность расположения на пластине выступов 2 с перемычками 3, что способствует более эффективному отражению звуковой энергии и, как следствие, поглощению звуковой энергии в широком диапазоне частот.
Величина угла в интервале от 1 до 5 градусов является предпочтительной. Экспериментальные исследования показали, что при угле наклона более 5° при выдавливании выступов и перемычек происходят разрывы поверхности алюминиевой фольги.
Выступы 2 могут иметь сечение прямоугольной, конусной и любой другой формы. Предпочтительной является сферическая форма, так как выпуклые поверхности выступов способствуют рассеянию отраженных волн, и, как следствие, поглощению звуковой энергии в широком диапазоне частот.
Перемычки 3 в поперечном сечении имеют форму кругового сегмента, выпуклая поверхность которого также способствует рассеянию отраженных волн, и, как следствие, поглощению звуковой энергии в широком диапазоне частот.
Радиус сферической поверхности выступов лежит в пределах от 1 до 2 мм, а радиус кругового сегмента лежит в пределах от 0,5 до 0,9 мм.
В результате проведения экспериментальных исследований были определены предпочтительные величины радиуса R выступов и радиуса r перемычек.
Таблица
- Сравнительный анализ данных по коэффициенту звукового поглощения гладкой фольги и рельефной фольги
Частота звука f, Гц
Фольга гладкая
Рельефная фольга без перфорации
R=1 мм
R=1,25 мм
R=1,5 мм
R=2 мм
r=0,5 мм
r=0,6
r=0,7 мм
r=0,9 мм
315
0,05
0,054
0,068
0,07
0,055
400
0,02
0,023
0,029
0,03
0,025
500
0,08
0,085
0,087
0,09
0,085
630
0,03
0,064
0,076
0,08
0,065
800
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
1000
0,11
0,04
0,04
0,04
0,04
1250
0,02
0,026
0,028
0,03
0,025
1600
0,01
0,055
0,07
0,07
0,05
Из приведенной таблицы видно, что значения R=1,5 мм и r=0,7 мм являются оптимальными, обеспечивающими наибольший коэффициент поглощения звука. При значениях R>2 мм, а r>0,9 мм и R<1 мм, а r<0,5 мм коэффициент звукового поглощения уменьшается, и, как следствие, приводит к уменьшению эффективности поглощения звуковой энергии.
Вся поверхность пластины перфорирована сквозными отверстиями 4. Отверстия 4 расположены равномерно, при этом расстояние между отверстиями по вертикали может составлять 5 мм, а по горизонтали 10 мм. Наличие перфорации способствует проникновению звуковой энергии в отверстия и является дополнительным источником поглощения звуковой энергии.
Мембранный поглотитель звуковой энергии работает следующим образом.
При воздействии звука на поглотитель часть звуковых волн отражается поверхностью выступов и перемычек, а другая часть звуковой энергии поглощается перфорированными отверстиями, вследствие чего повышается эффективность поглощения звуковой энергии.
Заявляемое техническое решение позволяет повысить эффективность поглощения звуковой энергии.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.