ШУМОЗАЩИТНЫЙ ЭКРАН

Заявленное техническое решение относится к устройствам защиты от шума и, в частности, к шумозащитным экранным элементам, предназначенным для защиты урбанизированных территорий от негативного шумового воздействия транспортных средств, промышленного оборудования и т.д.
Из предшествующего уровня техники известны различные варианты построения шумозащитных устройств, среди которых широкое распространения получили однослойные экраны, обеспечивающие защиту выбранных зон территории отражением падающей на них звуковой энергии. Такие экраны имеют простую конструкцию, изготавливаются из простых строительных или конструкционных материалов, таких, как бетон, асбоцементные панели, кирпич, пластик, стекло, металл, и т.д. [см., например, Иванов Н.И. Инженерная акустика. Теория и практика борьбы с шумом: Учебник. - М.: Логос, 2008. - 422 с; - С. 220].
Недостатком этих экранов является то, что падающая на них энергия отражается от поверхности экрана в самых разных направлениях, определяемых углом падения шумового потока, что, обеспечивая защиту от шума за экраном, может создавать увеличение уровня шума в зоне перед экраном.
Задача, на решение которой направлено заявленное устройство, заключается в обеспечении возможности локализации отраженного защитным экраном акустического шума и канализации его в направлении наименьшего влияния на находящихся в данном районе людей.
2
p
p
Поставленная цель достигается за счет того, что шумозащитный экран прямоугольной формы выполняется из плотных материалов, имеет профиль цилиндропараболического отражателя с фокусным расстоянием, определяемым особенностями территории установки экрана, при этом горизонтальная протяженность экрана выбирается в соответствии с условиями применения исходя из соотношения L≥λ, где L - горизонтальная протяженность экрана, м, λ - длина волны нижнего значения частоты акустического сигнала, м, глубина экрана по профилю изгиба определяется зависимостью h=L/16∗F, где h - наибольшее расстояние от плоскости раскрыва отражателя до самого экрана, м, F - фокусное расстояние, м, а угол диаграммы направленности отражателя определяется соотношением α=arctg(λ/F), где λ - длина волны акустического сигнала на рассматриваемой частоте диапазона.
Дополнительно, шумозащитный экран может состоять из ряда одинаковых конструктивных элементов.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение возможности локализации акустических шумов и канализации их в направлении такой зоны урбанизированной территории, в которой их наличие будет связано с наименьшим воздействием на находящихся в рассматриваемой зоне людей.
На фиг. 1 представлен шумозащитный экран со стороны лицевой стороны. На фиг. 2 - вид экрана сверху (вид А по фиг. 1). На фиг. 3 - основные размеры экрана. На фиг. 4 показан принцип действия экрана.
Шумозащитный экран (фиг. 1) имеет прямоугольную форму с направления лицевой части и должен быть выполнен из плотных материалов, способных поддерживать форму конструкции и обеспечивать отражение падающих на него звуковых волн. В горизонтальной плоскости (фиг. 2) экран имеет вид дуги, симметричной относительно осевой ОФ, расположенной перпендикулярно к касательной к дуге в точке О. Таким образом, экран фактически представляет собой цилиндропараболический отражатель.
При использовании экрана на урбанизированной территории, например, в районе перекрестка автомобильных дорог с наличием лесопарковой или аналогичной зоны, установка экрана может быть произведена таким образом, чтобы основной лепесток диаграммы направленности рефлектора обеспечивал поступление акустического шума в зону лицевой части экрана, работающего в режиме приемной антенны. Осевая линия рефлектора должна быть ориентирована в сторону желательного перенаправления отраженного шумового потока. Расположение точки фокуса Φ (фиг. 3) определяет выбор фокусного расстояния F.
Распространяемый источниками шума акустический сигнал попадает на отражающую поверхность. Поскольку источник шума не один и расположены они в различных точках пространства, звуковой поток можно представить в виде параллельных векторов, которые падая на лицевую поверхность экрана, отражаются от нее в область фокуса Φ (фиг. 4).
Таким образом, обеспечивается перенаправление (канализация) шумового потока в зону урбанизированной территории, имеющей меньшую плотность сосредоточения людей, обеспечивающей необходимое шумопоглощение и т.д.
Выбор основных размеров определяется следующими соображениями [см. например, Лавров А.С, Резников Г.Б. Антенно-фидерные устройства: уч. пособие для вузов. - М: Сов. радио, 1974. - 368 с; - С. 232-238.]. Горизонтальная длина L (линейный размер) любого отражателя, как известно из волновой теории, не может быть меньше длины волны λ падающего на отражатель звука. Иначе говоря, должно выполняться условие L≥λ. Идеальным считается равенство L=≥λ. Применительно к защите от акустических шумов речь идет о длине волны нижних частот звукового диапазона, составляющей несколько метров. В этом случае экран может собираться в большую конструкцию из унифицированных элементов.
2
Фокусное расстояние может выбираться исходя из реальных размеров конкретной урбанизированной зоны таким образом, чтобы обеспечить достаточно направленное отражение шума в заданном направлении. Выбранное значение фокусного расстояния F и линейный размер экрана L определяют величину отклонения краевых участков экрана от касательной, проходящей через точку O: h=L/16∗F.
p
p
Угол диаграммы направленности отражателя также определяется соотношением величины фокусного расстояния F и длины волны акустического сигнала λ. Поскольку речь идет не о гармоническом, а о шумовом сигнале в широком диапазоне частот и с непостоянной спектральной характеристикой, можно вести речь о значениях средневзвешенных частот диапазонов, определяемых общепринятой практикой деления всего звукового диапазона на октавы с центральными частотами. В этом случае для каждой из указанных частот диаграмма направленности будет иметь разное значение: α=arctg(λ/F), где λ - длина волны акустического сигнала на рассматриваемой частоте диапазона.
При известном диапазоне частот акустического шума, доминирующих в выбранном районе урбанизированной территории, а также известных архитектурно-планировочных особенностях рассматриваемой территории, может быть сформирована такая совокупность основных размеров экрана, при которых обеспечивается эффективная защита от акустического шума.