ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩАЯ ПАНЕЛЬ

Звукопоглощающая панель относится к средствам борьбы с шумом на пути его распространения путем его изоляции и может найти применение в звукоизолирующих ограждающих конструкциях.
Известно, что для повышения эффективности звукопоглотителей в низкочастотном диапазоне частот используются перфорированные покрытия для звукопоглощающих материалов и изделий. Соотношение между индексами перфорации и диаметрами перфорированного покрытия определено требованиями к звукопоглощающим материалам и изделиям (ГОСТ 23499-2009. Материалы и изделия звукоизоляционные и звукопоглощающие строительные, пункт 6.3). Известен шумопоглощающий экран, где гибкий материал экрана выполнен перфорированным с диаметром отверстий соответствующим 0,1-1,2 длины звуковой волны и с расстоянием между отверстиями равным 4,0-5,0 диаметров отверстий. Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности шумоглушения низкочастотных диапазонов шума (Полезная модель №90814, Шумозащитный экран, кл. Е04В 1/82). Наличие барабанов, на которые наматывается экран с приводом их вращения, а также аэростатов для поддержания экрана в вертикальном положении усложняет конструкцию.
Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является сэндвич-панель «Армакс-акустик», которая взята нами за прототип (w.w.w.armaxbio.com/production/akusticheskie-sendvich-paneli.html). Панель содержит две стальные тонколистовые обшивки, одна из которых выполнена перфорированной с полимерным покрытием. Между обшивками размещен звукоизолирующий и звукопоглощающий наполнитель (минеральноволокнистый). Эффективная величина звукоизоляции воздушного шума при наполнителе минеральной ватой доходит до 31 дБ. Панели имеют толщину 60, 100, 120 и 150 мм. Панели нашли применение, но недостаточно эффективны в низкочастотном диапазоне частот. Решаемая техническая задача-повышение акустической эффективности в низкочастотном диапазоне частот и упрощение процесса изготовления звукопоглощающих панелей.
Поставленная техническая задача в звукопоглощающей панели, содержащей соединенные между собой перфорированную металлическую обшивку и звукопоглощающий наполнитель, достигается тем, что тонколистовая металлическая обшивка содержит цилиндрические отверстия, длина которых превышает толщину обшивки, при этом, каждое из цилиндрических отверстий является горлышком акустического резонатора. Сущность полезной модели показана на Фиг. 1-4. На Фиг. 1 представлен общий вид звукоизолирующей панели; на Фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 для панели с круглыми отверстиями; на Фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1 для панели с цилиндрическими отверстиями; на Фиг. 4 - изменение коэффициентов звукопоглощения а на разных частотах для панелей с круглыми отверстиями фиг. 2 позиция 5 и с цилиндрическими отверстиями фиг. 3 позиция 2. Звукопоглощающая панель содержит тонколистовую металлическую обшивку 1 с перфорацией в виде цилиндрических отверстий 2 и звукопоглощающий наполнитель (минеральноволокнистая плита) 3. Обшивка 1 и наполнитель 3 соединены между собой клеевым соединением 4. Звукопоглощающая панель работает следующим образом. Выполнение отверстий цилиндрической формы 2 и наличие объема, образованного звукопоглощающим наполнителем 3, приводит к образованию акустического резонатора (резонатора Гельмгольца). Акустический резонатор представляет собой сосуд, сообщающийся с внешней средой через небольшое отверстие или трубу (горло), (Физическая энциклопедия, т. 4, стр. 317, изд. М. Большая Российская энциклопедия, 1994 г. ). Акустический резонатор описывается выражением:
0
0
3
2
F - собственная резонансная частота, Гц; V - объем звукопоглощающего наполнителя, м; С - скорость звука 340 м/с; L - длина цилиндрического отверстия, м; S - площадь поперечного сечения цилиндрического отверстия, м. Объем одного цилиндрического отверстия можно определить делением объема звукопоглощающего наполнителя на количество отверстий в панели, при равномерном их распределении. Из приведенного выражения видно, что при одинаковых объемах и диаметрах отверстий, с увеличением значения L резко уменьшается резонансная частота акустического резонатора. При наличии трения в цилиндрическом отверстии в нем возникает сильное поглощение звука на частоте F, что и используется в данной панели. В звукопоглощающей панели с цилиндрическими отверстиями их длина L превышает толщину Н обшивки 1 (Фиг. 3). Для наглядности на фиг. 4 приведены экспериментальные данные изменений коэффициентов звукопоглощения а панелей с круглыми отверстиями Фиг. 2 и цилиндрическими отверстиями Фиг. 3. В качестве металлической обшивки использовалась алюминиевая фольга толщиной 0,1 мм с отверстиями 2,5 мм. Экспериментальные данные на Фиг. 3 и таблицы 1 убедительно показывают повышение звукопоглощения в низкочастотном диапазоне частот.
1
2
Таблица 1. Частотная характеристика изменений коэффициентов звукопоглощений для панелей с круглыми отверстиями α и α - с цилиндрическими отверстиями.
При этом упрощается процесс перфорации металлической обшивки, например, валками с коническими дыроколами. Нет отходов металла. Тогда как при перфорации круглыми отверстиями потери металла составляют 10-30% при диаметре отверстий 0,7-6 мм (Гост 23499-2009. Материалы и изделия звукоизоляционные и звукопоглощающие строительные. Пункт 6.3). В настоящее время отработан технологический процесс изготовления более акустически эффективных звукоизолирующих панелей в низкочастотном диапазоне частот.