Защитный экран для придорожного шумопоглощения

 

Изобретение относится к устройствам для защиты от воздействия шума, звуковых волн и их подавления и может быть использовано в строительных сооружениях для обеспечения нормального акустического режима, в частности в защитных экранах для придорожного шумопоглощения. Защитный экран для придорожного шумопоглощения содержит рамный каркас, встроенный в него акустический шумопоглощающий элемент, заднюю стенку и переднюю стенку из параллельно расположенных зигообразного профиля лицевых пластин со щелевыми ловушками между ними, перекрытыми изнутри со стороны лицевых пластин сетчатой мембраной, и стойки с опорными элементами для фиксации каркаса. Новым является то, что акустический шумопоглощающий элемент выполнен в виде трехслойного плоского пакета с внешними тонкостенными слоями гибкого иглопробивного материала на основе полимерных или синтетических волокон, поверхностной плотностью соответственно со стороны сетчатой мембраны 200-350 г/м², со стороны задней стенки 350-950 г/м², и промежуточного утолщенного слоя в виде одного или нескольких листов матов из базальтовых или минеральных волокон, или комбинации из них, объемной плотностью 25-100 кг/м³, прошитого нитями или проволокой, шагом ячеек 100-300 мм, с закреплением на рамном каркасе, установленного с образованием резонансных камер с ним соответственно со стороны сетчатой мембраны и со стороны задней стенки, при соотношении объемов полостей резонансных камер, объема трехслойного плоского пакета акустического шумопоглощающего элемента и суммарного объема щелевых ловушек в передней стенке от 1:1:1 до 1:0,3:0,1 и выполнении сетчатой мембраны поверхностной плотностью 35-95 кг/м² из термоскрепленных полимерных или синтетических волокон. Технический результат заключается в обеспечении повышенной защиты жилых и производственных комплексов, соответствующей инфраструктуры вдоль напряженных по движению различного рода транспортных магистралей. 10 з.п.ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к устройствам для защиты от воздействия шума, звуковых волн и их подавления и может быть использовано в строительных сооружениях для обеспечения нормального акустического режима, в частности в защитных экранах для придорожного шумопоглощения.

К защитным экранам для придорожного шумопоглощения предъявляются повышенные требования по эффективности защиты ими от придорожного шума, звуковых волн, особенно в жилых микрорайонах, в местах массовой застройки жилыми комплексами, открытой местности, вдоль транспортных магистралей, местах скопления всех видов наземного транспорта и увязки инфраструктуры с учетом обеспечения условий проживания, жизнедеятельности, работы, снижения шумов и звуков работающего и движущегося транспорта, их улавливания, подавления и поглощения. В качестве таких средств защиты в придорожной инфраструктуре нашли применение защитные экраны.

Известны аналогичные защитные экраны для придорожного шумопоглощения с рамными каркасами, шумопоглощающими элементами, задней стенкой и лицевыми пластинами с щелевыми ловушками между ними, выполненные в различных комбинациях встроенных элементов (патент RU № 2176004, МПК⁷ Е 01 F 8/00, 2001; патент RU №2176005, МПК⁷ Е 01 F 8/00, 2001).

Также известен защитный экран для придорожного шумопоглощения, содержащий рамный каркас секционного типа, встроенные в него акустические шумопоглощающие элементы, заднюю стенку и лицевые, параллельно расположенные, наклонные пластины с козырьками, щелевыми ловушками между ними, и стойки с опорными элементами для фиксации каркаса (заявка ЕПВ №0368135 А1, МПК⁶ Е 01 F 8/00, 1991).

В указанных конструкциях защитных экранов эффект звуко-шумопоглощения потоков, проникших в экраны, достигается за счет подавления их особенностями структур и свойств материалов шумопоглощающих элементов, их комбинации. Такие конструкции защитных экранов обладают наибольшей эффективностью при частоте колебаний в шумовых потоках до 100 децибел. Проблема подавления шумовых потоков остается до конца неразрешенной при наличии колебаний в шумовых потоках свыше 100 децибел и особенно в пределах 120-170 децибел.

Наиболее близким аналогом является защитный экран для придорожного шумопоглощения, содержащий рамный каркас, встроенный в него акустический шумопоглощающий элемент, заднюю стенку и переднюю стенку из параллельно расположенных, зигообразного профиля лицевых пластин со щелевыми ловушками между ними, перекрытыми изнутри со стороны лицевых пластин сетчатой мембраной, и стойки с опорными элементами для фиксации каркаса (см. RU 2151839 С1, Е 01 F 8/00, 27.06.2000).

Основной задачей изобретения является создание защитного экрана для придорожного шумопоглощения, в котором обеспечено эффективное подавление звукошумовых потоков не только мощностью до 100 децибел, но и выше, особенно в пределах 120-170 децибел.

Задача решается за счет того, что в защитном экране для придорожного шумопоглощения, содержащем рамный каркас, встроенный в него акустический шумопоглощающий элемент, заднюю стенку и переднюю стенку из параллельно расположенных зигообразного профиля лицевых пластин со щелевыми ловушками между ними, перекрытыми изнутри со стороны лицевых пластин сетчатой мембраной, и стойки с опорными элементами для фиксации каркаса, согласно изобретению, акустический шумопоглощающий элемент выполнен в виде трехслойного плоского пакета с внешними тонкостенными слоями гибкого иглопробивного материала на основе полимерных или синтетических волокон, поверхностной плотностью соответственно со стороны сетчатой мембраны — 200-350 г/м², со стороны задней стенки - 350-950 г/м², и промежуточного утолщенного слоя в виде одного или нескольких листов матов из базальтовых или минеральных волокон, или комбинации из них, объемной плотностью - 25-100 кг/м², прошитого нитями или проволокой, шагом ячеек 100-300 мм, с закреплением на рамном каркасе, установленного с образованием резонансных камер с ним соответственно со стороны сетчатой мембраны и со стороны задней стенки, при соотношении объемов полостей резонансных камер, объема трехслойного плоского пакета акустического шумопоглощающего элемента и суммарного объема щелевых ловушек в передней стенке от 1:1:1 до 1:0,3:0,1 и выполнении сетчатой мембраны поверхностной плотностью 35-95 кг/м² из термоскрепленных полимерных или синтетических волокон. Внешние тонкостенные слои трехслойного плоского пакета акустического шумопоглощающего элемента могут быть выполнены из иглопробивного материала на основе полиэфирных или полипропиленовых, или полиэтиленовых волокон, или комбинации из них, в виде одного или нескольких листов полотен, а сетчатая мембрана - из этих же термоскрепленных волокон. Акустический шумопоглощающий элемент может быть снабжен вертикально расположенными планками, установленными и закрепленными на его плоском пакете со стороны задней или передней стенки или с двух сторон, из стекло- или базальтопластика. Рамный каркас может быть выполнен за одно целое с задней стенкой из листовой оцинкованной стали, алюминиевых сплавов, стекло- или базальтопластика, или термопласта. Задняя стенка может быть выполнена из стеклопластика или базальтопластика, или термопласта, или алюминиевых сплавов. Задняя стенка может быть выполнена из сетчатого материала поверхностной плотностью 35-95 г/м² из термоскрепленных полимерных или синтетических волокон. Задняя стенка может быть выполнена из полиэфирных, полипропиленовых, полиэтиленовых волокон или комбинации из них. Задняя стенка может быть выполнена плоской или профилированной с гофрами по поверхности. Задняя стенка может быть выполнена выпуклой радиусной кривизны. На передней стенке могут быть установлены с примыканием к торцам лицевых пластин и перекрытием щелевых ловушек вертикальные рассекатели шумового потока, закрепленные на рамном каркасе. Вертикальные рассекатели шумового потока могут быть выполнены в виде плоских пластин из стекло- или базальтопластика.

Технический результат от использования изобретения заключается в обеспечении повышенной защиты жилых и производственных комплексов, соответствующей инфраструктуры вдоль напряженных по движению различного рода транспортных магистралей.

На фиг.1 представлен общий вид защитного экрана для придорожного шумопоглощения, на фиг.2 - поперечное сечение экрана в увеличенном масштабе, на фиг.3 - схема прошивки плоского пакета акустического шумопоглощающего элемента, на фиг.4 - схема расположения планок со стороны задней стенки на плоском пакете акустического шумопоглощающего элемента, на фиг.5 - расположение планок со стороны мембраны на плоском пакете акустического шумопоглощающего элемента, на фиг.6 - схема расположения планок с обеих сторон плоского пакета акустического шумопоглощающего элемента, на фиг.7 - вариант выполнения рамного каркаса за одно целое с задней стенкой, на фиг.8 - вариант плоской задней стенки, на фиг.9 - вариант профилированной задней стенки с гофрами, на фиг.10 - задняя стенка выпуклой радиусной кривизны, на фиг.11 - вертикальные рассекатели шумового потока, вид сбоку, на фиг.12 - поперечное сечение рассекателя шумового потока.

Защитный экран для придорожного шумопоглощения (фиг.1) содержит рамный каркас 1, встроенный в него акустический шумопоглощающий элемент 2, заднюю стенку 3 и переднюю стенку 4 из параллельно расположенных зигообразного профиля лицевых пластин 5 со щелевыми ловушками 6 между ними, перекрытыми изнутри со стороны лицевых пластин 5 сетчатой мембраной 7, и стойки 8 с опорными элементами 9 для фиксации каркаса 1.

Акустический шумопоглощающий элемент 2 (фиг.1) выполнен в виде трехслойного плоского пакета (фиг.2) с внешними тонкостенными слоями 10, 11 гибкого иглопробивного материала на основе полимерных или синтетических волокон, поверхностной плотностью соответственно со стороны сетчатой мембраны 7, составляющей 200-350 г/м², со стороны задней стенки 3 составляющей 350-950 г/м², и промежуточного утолщенного слоя 12 в виде одного или нескольких листов матов между ними из базальтовых или минеральных волокон, или комбинации из них, объемной плотностью 25-100 кг/м³, прошитых нитями или проволокой 13, шагом ячеек 14, составляющим 100-300 мм (фиг.3), с закреплением на рамном каркасе 1, установленного с образованием резонансных камер 15, 16 (фиг.2) соответственно со стороны сетчатой мембраны 7 и со стороны задней стенки 3, при соотношении объемов полостей резонансных камер 15, 16, объема трехслойного плоского пакета акустического шумопоглощающего элемента 2 и суммарного объема щелевых ловушек 6 в передней стенке 4 от 1:1:1 до 1:0,3:0,1 и выполнении сетчатой мембраны 7 поверхностной плотностью 35-95 кг/м², из термосрепленных полимерных или синтетических волокон.

Внешние тонкостенные слои 10, 11 трехслойного плоского пакета акустического шумопоглощающего элемента 2 могут быть выполнены из иглопробивного материала на основе полиэфирных или полипропиленовых, или полиэтиленовых волокон, или комбинации из них, а сетчатая мембрана 7 - из этих же термоскрепленных волокон.

Акустический шумопоглощающий элемент 2 может быть снабжен вертикально расположенными планками 17, установленными и закрепленными на его плоском пакете со стороны задней или передней стенки 3, 4 (фиг.4, фиг.5), или с двух сторон (фиг.6) из стекло- или базальтопластика.

Рамный каркас 1 может быть выполнен за одно целое с задней стенкой 3 (фиг.7) из листовой оцинкованной стали, алюминиевых сплавов, стекло- или базальтопластика, или термопласта.

Задняя стенка 3 может быть выполнена из стекло- или базальтопластика, или термопласта, или алюминиевых сплавов.

Задняя стенка 3 может быть выполнена из сетчатого материала поверхностной плотностью 35-95 г/м² из термоскрепленных полимерных или синтетических волокон. В частности, задняя стенка 3 может быть выполнена из полиэфирных, полипропиленовых, полиэтиленовых волокон или комбинации из них.

Задняя стенка 3 может быть выполнена плоской (фиг.8) или профилированной с гофрами 18 по поверхности (фиг.9), выпуклой радиусной кривизны (фиг.10).

На передней стенке 4 могут быть установлены закрепленные на рамном каркасе 1 вертикальные рассекатели 19 шумового потока с примыканием к торцам лицевых пластин 5 и перекрытием щелевых ловушек шумового потока 6 (фиг.11).

Вертикальные рассекатели 19 шумового потока могут быть выполнены в виде плоских пластин (фиг.12) из стекло- или базальтопластика.

Функционирование защитного экрана заключается в следующем.

На защитный экран (фиг.1) со стороны магистрали движения транспортных средств действует колебаниями обтекающего потока воздуха набегающий шумовой поток, взаимодействующий с покрытием магистрали. Набегающий шумовой поток имеет различный спектр, амплитуду и частоту колебаний. Часть шумового потока отражается и рассеивается, другая часть шумового потока уплотняется на лицевых пластинах 5 передней стенки 4, скользит по ним и попадает в щелевые ловушки 6, частично гасится в них, теряет энергию, проходя сетчатую мембрану 7, попадает в резонансную камеру 15, частично теряет в ней также свою энергию, теряет энергию, проходя акустический шумопоглощающий элемент 2 в резонансной камере 16 и окончательно гасится при взаимодействии с задней стенкой 3. Соотношения объема резонансных камер 15, 16, объема акустического шумопоглощающего элемента 2 и суммарного объема щелевых ловушек шумового потока установлены по экспериментальным данным, полученным на лабораторных установках с использованием натурных фрагментов защитных экранов. Все спектры частот шумовых потоков эффективно поглощаются экраном до 170 децибел, что стало возможным благодаря также эффективному применению внешних слоев 10, 11 в акустическом шумопоглощающем элементе 2 из иглопробивного материала на основе полимерных или синтетических волокон, выполнению также сетчатой мембраны 7 из этих, но термоскрепленных волокон. Конструкция акустического шумопоглощающего элемента 2 выполнена с повышением поверхностной плотности тонкостенных слоев 10, 11 в направлении от сетчатой мембраны 7 к задней стенке 3.

Рассекатели 19 шумового потока позволяют расчленить поток по его фронту набегания на защитный экран, что также способствует потере потоком энергии, локализовать его по щелевым ловушкам 6 передней стенки 4. Описанные вариантные решения (фиг.4-10) позволяют изготовить защитный экран для конкретного участка магистрали.

Могут быть различные варианты выполнения защитного экрана в отношении формы, размеров и расположения отдельных элементов и их комбинации. Иллюстрирующий материал представляет собой только предпочтительность форм его осуществления и возможность реализации обнаруженных и других свойств, описанных в материалах заявки на основе новой версии и принципах подавления шумовых потоков, ранее не использовавшихся, если все это не выходит за пределы объема технического решения, изложенного в пунктах формулы.

Формула изобретения

1. Защитный экран для придорожного шумопоглощения, содержащий рамный каркас, встроенный в него акустический шумопоглощающий элемент, заднюю стенку и переднюю стенку из параллельно расположенных зигообразного профиля лицевых пластин со щелевыми ловушками между ними, перекрытыми изнутри со стороны лицевых пластин сетчатой мембраной, и стойки с опорными элементами для фиксации каркаса, отличающийся тем, что акустический шумопоглощающий элемент выполнен в виде трехслойного плоского пакета с внешними тонкостенными слоями гибкого иглопробивного материала на основе полимерных или синтетических волокон, поверхностной плотностью соответственно со стороны сетчатой мембраны 200-350 г/м², со стороны задней стенки 350-950 г/м² и промежуточного утолщенного слоя в виде одного или нескольких листов матов из базальтовых или минеральных волокон или комбинации из них, объемной плотностью 25-100 кг/м³, прошитого нитями или проволокой, шагом ячеек 100-300 мм, с закреплением на рамном каркасе, установленного с образованием резонансных камер с ним соответственно со стороны сетчатой мембраны и со стороны задней стенки, при соотношении объемов полостей резонансных камер, объема трехслойного плоского пакета акустического шумопоглощающего элемента и суммарного объема щелевых ловушек в передней стенке от 1:1:1 до 1:0,3:0,1 и выполнении сетчатой мембраны поверхностной плотностью 35-95 кг/м² из термоскрепленных полимерных или синтетических волокон.

2. Экран по п.1, отличающийся тем, что внешние тонкостенные слои трехслойного плоского пакета акустического шумопоглощающего элемента выполнены из иглопробивного материала на основе полиэфирных, или полипропиленовых, или полиэтиленовых волокон или комбинации из них, в виде одного или нескольких листов полотен, а сетчатая мембрана - из этих же термоскрепленных волокон.

3. Экран по п.1 или 2, отличающийся тем, что акустический шумопоглощающий элемент снабжен вертикально расположенными планками, установленными и закрепленными на его плоском пакете со стороны задней или передней стенки или с двух сторон, из стекло- или базальтопластика.

4. Экран по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что рамный каркас выполнен за одно целое с задней стенкой из листовой оцинкованной стали, алюминиевых сплавов, стекло- или базальтопластика или термопласта.

5. Экран по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что задняя стенка выполнена из стеклопластика, или базальтопластика, или термопласта, или алюминиевых сплавов.

6. Экран по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что задняя стенка выполнена из сетчатого материала поверхностной плотностью 35-95 г/м² из термоскрепленных полимерных или синтетических волокон.

7. Экран по п.6, отличающийся тем, что задняя стенка выполнена из полиэфирных, полипропиленовых, полиэтиленовых волокон или комбинации из них.

8. Экран по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что задняя стенка выполнена плоской или профилированной с гофрами по поверхности.

9. Экран по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что задняя стенка выполнена выпуклой радиусной кривизны.

10. Экран по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что на передней стенке установлены с примыканием к торцам лицевых пластин и перекрытием щелевых ловушек вертикальные рассекатели шумового потока, закрепленные на рамном каркасе.

11. Экран по п.10, отличающийся тем, что вертикальные рассекатели шумового потока выполнены в виде плоских пластин из стекло- или базальтопластика.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12