АКУСТИЧЕСКАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
ACOUSTIC CONSTRUCTION FOR INDUSTRIAL FACILITIES

Изобретение относится к промышленной акустике.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является акустическая конструкция производственных помещений по патенту РФ №2366785, [прототип], содержащий каркас цеха, оконные проемы и акустические ограждения в виде собранных в секции акустических шумопоглощающих панелей, и штучные звукопоглотители, установленные над шумным оборудованием.
Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет сравнительно невысокого коэффициента звукопоглощения.
Технический результат - повышение эффективности шумоглушения за счет повышения коэффициента звукопоглощения путем увеличения поверхностей звукопоглощения при сохранении габаритных размеров помещения.
Это достигается тем, что в акустической конструкции для производственных помещений, содержащей каркас цеха, оконные проемы и акустические ограждения стен, штучные звукопоглотители, установленные над шумным оборудованием, которое установлено на виброизолирующие опоры, причем оконные проемы содержат вакуумные звукоизолирующие стеклопакеты, а акустические ограждения стен выполнены в виде шумопоглощающих панелей, которые состоят из каркаса, выполненного в виде параллелепипеда, образованного передней и задней стенками панели, каждая из которых имеет П-образную форму, причем на передней стенке имеется щелевая перфорация, коэффициент перфорации которой принимается равным или более 0,25, а боковые ребра увеличивают жесткость панели в целом, при этом стенки панели фиксируются между собой вибродемпфирующими крышками, а между передней и задней стенками панели расположен звукопоглощающий элемент, в качестве которого используются плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool» или минеральной ваты типа «URSA», а передняя и задняя стенки каркаса выполнены из нержавеющей стали или оцинкованного листа толщиной 0,7 мм с полимерным защитно-декоративным покрытием типа «Пурал» толщиной 50 мкм или «Полиэстер» толщиной 25 мкм, или алюминиевого листа толщиной 1,0 мм и толщиной покрытия 25 мкм, причем отношение высоты h каркаса к его ширине b находится в оптимальном отношении величин: h/b=1,0….2,0; а отношение толщины s' каркаса в сборе к его ширине b находится в оптимальном отношении величин: s'/b=0,1…0,15; а отношение толщины s звукопоглощающего элемента к толщине s' каркаса в сборе находится в оптимальном отношении величин: s/s'=0,4…1,0, а вибродемпфирующие крышки, фиксирующие стенки панели, выполнены из эластомера, пенополиуретана или пенополиэтилена, древесноволокнистого, древесностружечного материала, или гипсо-асбокартона, или эластичного листового вибропоглощающего материала с коэффициентом внутренних потерь не ниже 0,2, или композитного материала, или пластиката типа «Агат», или «Антивибрит», или «Швим».
На фиг. 1 изображен общий вид акустической конструкции для производственного помещения, на фиг. 2 - общий вид акустической шумопоглощающей панели, на фиг. 3 - схема штучного звукопоглотителя.
Акустическая конструкция для производственных помещений (фиг. 1) содержит каркас цеха (на чертеже не показано), стены 1, 2, 3, 4 с акустическими ограждениями, подвесной акустический потолок 5, пол 6, выполненный с покрытием вибродемпфирующим материалом, штучные звукопоглотители 7 и 8, оконные 9 и дверные 10 проемы. Оборудование 11 установлено на виброизолирующие опоры (на чертеже не показано), оконные проемы 9 содержат вакуумные звукоизолирующие стеклопакеты, а акустические ограждения стен выполнены в виде шумопоглощающих панелей (фиг. 2), которые состоят из каркаса, выполненного в виде параллелепипеда, образованного передней 12 и задней 13 стенками панели, каждая из которых имеет П-образную форму, причем на передней стенке имеется щелевая перфорация 14 и 15, коэффициент перфорации которой принимается равным или более 0,25, а боковые ребра 16, 17 увеличивают жесткость панели в целом. Стенки панели фиксируются между собой вибродемпфирующими крышками 19, 20, а между передней 12 и задней 13 стенками панели расположен звукопоглощающий элемент 18, в качестве которого используются плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool» или минеральной ваты типа «URSA», или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».
Отношение высоты h каркаса к его ширине b находится в оптимальном отношении величин: h/b=1,0…2,0; а отношение толщины s' каркаса в сборе к его ширине b находится в оптимальном отношении величин: s'/b=0,1…0,15; а отношение толщины s звукопоглощающего элемента к толщине s' каркаса в сборе находится в оптимальном отношении величин: s/s'=0,4…1,0; а вибродемпфирующие крышки, фиксирующие стенки панели, выполнены из эластомера, или пенополиуретана, или пенополиэтилена, или древесноволокнистого, или древесностружечного материала, или гипсо-асбокартона, или эластичного листового вибропоглощающего материала с коэффициентом внутренних потерь не ниже 0,2, или композитного материала, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим».
Передняя и задняя стенки каркаса выполнены из нержавеющей стали или оцинкованного листа толщиной 0,7 мм с полимерным защитно-декоративным покрытием типа «Пурал» толщиной 50 мкм или «Полиэстер» толщиной 25 мкм, или алюминиевого листа толщиной 1,0 мм и толщиной покрытия 25 мкм.
3
Возможен вариант, когда в качестве звукопоглощающего материала акустической шумопоглощающей панели используются плиты 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.
На фиг. 3 показана схема штучного звукопоглотителя, выполненного в виде сферического звукопоглотителя.
Звукопоглотитель сферический содержит жесткий каркас, выполненный сферической формы с внутренней конгруэнтной каркасу сферической резонансной полостью 28, образованной жесткой сплошной сферической оболочкой 26, эквидистантной внешней перфорированной сферической оболочке 24. При этом пространство 27 между сферическими оболочками 24 и 26 заполнено звукопоглощающим материалом, а соединение внешней перфорированной сферической оболочки 24 с объектом, например потолком производственного помещения, выполнено посредством упругодемпфирующего элемента 25, позволяющего демпфировать высокочастотные колебания, и шарнирно соединенного с подвеской 22, выполненной в виде стержня, один конец которого соединен с шарниром 23, установленном на упругодемпфирующем элементе 25, а другой - соединен с кольцом 21, предназначенным для его фиксации на объекте.
Сферическая резонансная полость 28 жестко соединена, по крайней мере, одной втулкой 29 с осевым отверстием, выполняющим функцию горловины резонатора Гельмгольца, с внешней перфорированной сферической оболочкой 24, а пространство 27 между ними заполнено звукопоглотителем.
Звукопоглотитель сферический работает следующим образом.
Звуковые волны, распространяясь на промышленном или транспортном объектах, взаимодействуют со звукопоглощающим материалом, расположенным в пространстве 27, образованном жесткой сплошной сферической оболочкой 26, эквидистантной внешней перфорированной сферической оболочке 24, подавляющим шумы на низких, средних и высоких частотах соответственно.
Соединение каркаса посредством упругодемпфирующего элемента 25, позволяет демпфировать высокочастотные колебания, которые могут излучаться жестким каркасом, что позволяет его использовать для снижения шума на транспортных объектах. Звукопоглощение на средних и высоких частотах происходит за счет акустического эффекта, построенного по принципу резонатора Гельмгольца, образованного воздушной сферической полостью 28 и горловиной резонатора 29, диаметр которой для гашения шума в заданной полосе частот подбирают в требуемом звуковом диапазоне частот, как правило, так: большие объемы для подавления шума - в низкочастотном диапазоне, а малые - в области средних и высоких частот, причем выполнение звукопоглотителя из негорючих материалов делает конструкцию пожаробезопасной.
Акустическая конструкция для производственных помещений работает следующим образом.
Звуковая энергия от оборудования 11, находящегося в помещении, пройдя через перфорированную стенку 12 ограждений 1, 2, 3, 4, попадает на слои звукопоглощающего элемента 18, выполненного из звукопоглощающего материала, в котором осуществляется переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии), при этом поры звукопоглотителя, представляют 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.
Предложенная автором акустическая конструкция является эффективным способом борьбы с производственными шумами.