Малошумная судовая каюта
Изобретение относится к транспортному машиностроению. Каюта содержит металлический штампосварной каркас, состоящий из несущих профильных конструкций, внутри которых установлены пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов. Каждый такой элемент включает слои вибродемпфирующего материала на битумной основе, слой пористого звукопоглощающего материала и перфорированную декоративную панель. Между панелью и слоем пористого звукопоглощающего материала образован воздушный зазор. Каркас каюты соединен с несущими конструкциями судна посредством верхнего и нижнего подвесов. Звукопоглощающий материал выполнен в виде плиты из минеральной ваты на базальтовой основе и по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом. Подвесной акустический потолок состоит из жесткого каркаса, подвешиваемого к потолку. Внутри каркаса расположен звукопоглощающий материал, обернутый акустически прозрачным материалом. К каркасу прикреплен перфорированный лист. Под подвесным акустическим потолком дополнительно расположены штучные звукопоглотители сферической формы. Достигается уменьшение передачи шума и вибраций. 3 ил.
Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в качестве каюты на речных, морских судах и других объектах водного транспорта.
Известна кабина транспортного средства по патенту РФ №2451620 (прототип), содержащая каркас с несущими элементами, закрепленные на нем пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов, каждый из которых включает слои вибродемпфирующего материала на битумной основе и, по крайней мере один, слой пористого звукопоглощающего материала и перфорированную декоративную панель, причем между панелью и слоем пористого звукопоглощающего материала образован воздушный зазор.
Недостатками этой кабины являются неудовлетворительное гашение структурного шума, неприспособленность к подавлению реверберации, неудовлетворительное качество интерьера кабины и неудовлетворительная теплоизоляция.
Технический результат - повышение комфортабельности каюты и улучшение условий труда оператора.
Это достигается тем, что в судовой каюте, содержащей металлический штампосварной каркас, состоящий из несущих профильных конструкций, внутри которых установлены пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов, каждый из звуковибротеплоизоляционных элементов включает слои вибродемпфирующего материала на битумной основе и, по крайней мере один, слой пористого звукопоглощающего материала и перфорированную декоративную панель, причем между панелью и слоем пористого звукопоглощающего материала образован воздушный зазор, при этом каркас каюты соединен с несущими конструкциями судна посредством виброизолирующей системы, состоящей из верхнего подвеса, включающего в себя, по крайней мере, два виброизолятора верхнего подвеса каюты и, по крайней мере, два виброизолятора нижнего подвеса каюты, выполненных в виде цилиндрических или конических винтовых пружин, причем пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов могут быть выполнены либо цельными, либо состоящими из элементов, вписанных в контур каркаса кабины, а звукопоглощающий материал звуковибротеплоизоляционных элементов выполнен в виде плиты из минеральной ваты на базальтовой основе и по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом.
На фиг. 1 изображен общий вид малошумной судовой каюты; на фиг. 2 представлена конструкция подвесного акустического потолка, на фиг. 3 представлена конструкция штучного звукопоглотителя.
Малошумная судовая каюта (фиг. 1) представляет собой металлический штампосварной каркас 6, состоящий из несущих профильных конструкций (на чертеже не показано), внутри которых установлены пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов 10, каждый из которых включает слои вибродемпфирующего материала на битумной основе и, по крайней мере, один слой пористого звукопоглощающего материала и перфорированную декоративную панель, причем между панелью и слоем пористого звукопоглощающего материала образован воздушный зазор (на чертеже не показано). Внутри каюты к потолку и стенам крепятся штучные звукопоглотители (на чертеже не показано). Каркас 6 каюты соединен с несущими конструкциями 1 судна посредством виброизолирующей системы, состоящей из верхнего подвеса, включающего в себя, по крайней мере, два резиновых виброизолятора 2 и 3 верхнего подвеса каюты, и, по крайней мере, два виброизолятора 4 и 5 нижнего подвеса каюты, выполненных в виде цилиндрических или конических винтовых пружин. Внутри каюты расположены стол 7, стул 8 и кровать 9 для обслуживающего судно персонала, причем крепление этих предметов к каркасу 6 каюты может осуществляться жестко, либо через вибродемпфирующие прокладки (на чертеже не показано). Каюта снабжена подвесным акустическим потолком (фиг. 2).
Пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов 10 могут быть выполнены либо цельными, либо состоящими из элементов (на чертеже не показано), вписанных в контур каркаса 6 кабины, и состоящими из передней со щелевой перфорацией, и задней стенок 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. При этом передняя и задняя стенки пакетов могут быть выполнены из конструкционных материалов, с нанесенным на ее поверхности с одной или двух сторон слоем мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, или материала типа «Герлен-Д», а соотношение между толщиной облицовки и вибродемпфирующего покрытия лежит в оптимальном интервале величин - 1: (2,5…3,5).
Звукопоглощающий материал звуковибротеплоизоляционных элементов 10 выполнен в виде 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». Звукопоглощающий материал также может быть выполнен из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например пеноалюминия или металлокерамики, или металлопоролона, или камня-ракушечника со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30…45% (на чертеже не показан). Звукопоглощающий материал 6 может быть выполнен в виде крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3…2,5 мм (на чертеже не показан).
Подвесной акустический потолок (фиг. 2) состоит из жесткого каркаса 12, выполненного по форме в виде прямоугольного параллелепипеда с размерами сторон в плане В×С, отношение которых лежит в оптимальном интервале величин В:С=1:1…2:1, подвешиваемого к потолку производственного здания с помощью подвесок 14, имеющих скобы 15 для прокладки проводов электропитания к светильникам 17, установленным в каркасе 12. Крепление каркаса к потолку осуществляется с помощью дюбель-винтов 16. К каркасу прикреплен перфорированный лист 13, на котором через слой акустического прозрачного материала 18 расположен слой звукопоглощающего материала 11. При монтаже акустического потолка должны соблюдаться оптимальные соотношения размеров: D - от точки подвеса каркаса до любой из его сторон и Е - толщины слоя звукопоглощающего материала, причем отношение этих размеров должно находиться в оптимальном интервале величин: E:D=0,1…0,5. Перфорированный лист 13 имеет следующие параметры перфорации: диаметр перфорации - 3…7 мм, процент перфорации 10%…15%, причем по форме перфорация может быть выполнена в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного сечения (на чертеже показаны квадратные отверстия). В случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности.
В качестве звукопоглощающего материала 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, а в качестве акустически прозрачного материала, например, стеклоткань типа ЭЗ-100 или полимер типа «Повиден».
В качестве звукопоглощающего материала используются плиты на основе алюмине-содержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м3 со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5… 10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа.
В качестве звукопоглощающего материала используются элементы из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например пеноалюминия или металлокерамики, или металлопоролона, или камня-ракушечника со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 40…50 %.
В качестве звукопоглощающего материала используются элементы с послойной и перекрестной намоткой из пористых нитей, намотанных на акустически прозрачный каркас, например проволочный каркас.
Под подвесным акустическим потолком 13 дополнительно расположены на уровне, не мешающим эксплуатации каюты, штучные звукопоглотители 19 и 20.
В качестве звукопоглощающего материала используется крошка из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,5…2,0 мм.
Малошумная судовая каюта работает следующим образом.
Пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов 10 снижают структурную и реверберационную составляющие шума. Прокладки из пенополиуретана эффективно гасят высокочастотные колебания воздуха, источником которых является энергия потока звукового давления. Пенополиуретан одновременно является надежным теплоизолятором благодаря высокой пористости, изолированной с двух сторон тонкой оплавленной пленкой пенополиуретана. Декоративная перфорированная древесноволокнистая плита является хорошим гасителем колебаний. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов Тельмгольца, 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. Для предотвращения высыпания мягкого звукопоглотителя предусмотрена стеклоткань, например типа ЭЗ-100, расположенная между звукопоглотителем и перфорированной стенкой.
Подвесной акустический потолок работает следующим образом.
Подвешивание подвесного акустического потолка осуществляют на подвесках 14, которые крепятся к потолку с помощью дюбель-винтов 16, а другим концом закреплены на каркасе 12. Звуковые волны, распространяясь в производственном помещении, взаимодействуют с заполненными звукопоглотителем полостями. Взаимодействие звуковых волн с активными полостями, заполненными негорючим звукопоглотителем, приводит к шумоглушению в высокочастотном диапазоне, причем за счет наличия полостей увеличивается поверхность звукопоглощения, и, как следствие, повышается коэффициент звукопоглощения.
Возможен вариант выполнения штучного звукопоглотителя под акустическим потолком 13 (фиг. 3).
Штучный звукопоглотитель выполнен сферическим и 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 упруго-демпфирующего элемента 25, позволяющего демпфировать высокочастотные колебания, и шарнирно соединенного с подвеской 22, выполненной в виде стержня, один конец которого соединен с шарниром 23, установленным на упруго демпфирующем элементе 25, а другой - соединен с кольцом 21, предназначенным для его фиксации на объекте.
Сферическая резонансная полость 28 жестко соединена, с 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 упруго-демпфирующего 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.
Малошумная судовая каюта, содержащая металлический штампосварной каркас, состоящий из несущих профильных конструкций, внутри которых установлены пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов, каждый из звуковибротеплоизоляционных элементов включает слои вибродемпфирующего материала на битумной основе и по крайней мере один слой пористого звукопоглощающего материала и перфорированную декоративную панель, причем между панелью и слоем пористого звукопоглощающего материала образован воздушный зазор, при этом каркас каюты соединен с несущими конструкциями судна посредством виброизолирующей системы, состоящей из верхнего подвеса, включающего в себя по крайней мере два резиновых виброизолятора верхнего подвеса каюты, и по крайней мере двух виброизоляторов нижнего подвеса каюты, выполненных в виде цилиндрических или конических винтовых пружин, причем пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов могут быть выполнены либо цельными, либо состоящими из элементов, вписанных в контур каркаса кабины, а звукопоглощающий материал звуковибротеплоизоляционных элементов выполнен в виде плиты из минеральной ваты на базальтовой основе и по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, а штучный звукопоглотитель выполнен в виде жесткого каркаса, закрепленного на потолке каюты за крючья или на тросах, и содержит элементы со звукопоглощающим материалом, обернутым акустически прозрачным материалом и помещенным в перфорированную поверхность, а в качестве звукопоглощающего материала 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, а в качестве акустически прозрачного материала, например, - стеклоткань типа ЭЗ-100 или полимер типа «Повиден», а подвесной акустический потолок состоит из жесткого каркаса, подвешиваемого к потолку каюты с расположенным внутри каркаса звукопоглощающим материалом, обернутым акустически прозрачным материалом, а к каркасу прикреплен перфорированный лист, причем каркас выполнен по форме в виде прямоугольного параллелепипеда с размерами сторон в плане В×С, отношение которых лежит в оптимальном интервале величин В:С=1:1…2:1, причем также должны соблюдаться оптимальные соотношения размеров: D - от точки подвеса каркаса до любой из его сторон и Е - толщины слоя звукопоглощающего материала, причем отношение этих размеров должно находиться в оптимальном интервале величин: E:D=0,1…0,5, а в каркасе установлены светильники, при этом перфорированный лист имеет следующие параметры перфорации: диаметр перфорации - 3…7 мм, процент перфорации 10%…15%, под подвесным акустическим потолком дополнительно расположены на уровне, не мешающем эксплуатации каюты, штучные звукопоглотители, отличающаяся тем, что каркас штучного звукопоглотителя выполнен сферической формы с внутренней конгруэнтной каркасу сферической резонансной полостью, образованной жесткой сплошной сферической оболочкой, эквидистантной внешней перфорированной сферической оболочке, при этом пространство между сферическими оболочками заполнено звукопоглощающим материалом, а соединение внешней перфорированной сферической оболочки с объектом, например потолком производственного помещения, выполнено посредством упругодемпфирующего элемента, позволяющего демпфировать высокочастотные колебания и шарнирно соединенного с подвеской, выполненной в виде стержня, один конец которого соединен с шарниром, установленным на упругодемпфирующем элементе, а другой - соединен с кольцом, предназначенным для его фиксации на объекте, а сферическая резонансная полость жестко соединена с по крайней мере одной втулкой с осевым отверстием, выполняющим функцию горловины резонатора Гельмгольца с внешней перфорированной сферической оболочкой, а пространство между ними заполнено звукопоглотителем.
