Звукопоглощающий элемент
Изобретение относится к промышленной акустике и может быть использовано для снижения шума привода машин, облицовки производственных помещений и других звукопоглощающих конструкций. Звукопоглощающий элемент содержит гладкую и перфорированную поверхности, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция, выполненная в виде гладкой и перфорированной поверхностей, между которыми размещена звукопоглощающая конструкция сложной формы, представляющая собой чередование сплошных участков и пустотелых участков. Сплошные участки, в свою очередь, образованы гладкими призматическими поверхностями, расположенными перпендикулярно гладкой и перфорированной поверхностям и закрепленными к гладкой поверхности, а также двумя связанными с ними и наклонными относительно гладких призматических поверхностей поверхностями сложной формы, имеющими с одной стороны гладкую поверхность. При этом поверхности сложной формы с другой стороны имеют зубчатую, или волнистую, или образованную сферическими участками форму поверхности. Вершины зубьев или выступов обращены внутрь этих поверхностей, а сами поверхности закреплены на перфорированной поверхности. К гладкой поверхности прикреплены рельефные звукопоглощающие элементы. В качестве звукопоглощающего материала применен материал на основе алюминесодержащих 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. Материал перфорированной поверхности выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов. Внутренняя поверхность перфорированной поверхности, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкции, облицована акустически прозрачным материалом, а пустотелые участки заполнены звукопоглощающим материалом, при этом внутри поверхностей сложной формы, имеющих с одной стороны гладкую поверхность, а с другой стороны зубчатую, закреплен резонатор Гельмгольца, выполненный в виде сферической поверхности с диаметрально закрепленными на ней втулками с резонансными отверстиями. Рельефные звукопоглощающие элементы, выполненные в виде тетраэдров, прикрепленных к гладкой поверхности, установлены с чередованием звукопоглощающих и резонансных элементов, которые представляют собой резонатор Гельмгольца, выполненный в виде тетраэдра, с закрепленными на нем втулками с резонансными отверстиями. В призматических поверхностях сплошных участков звукопоглощающего элемента, с их чередованием, размещены резонансные элементы, которые представляют собой резонатор Гельмгольца, выполненный в виде прямоугольной призмы, с закрепленными на ней резонансными втулками, расположенными на противоположных гранях прямоугольной призмы. Технический результат состоит в повышении эффективности шумоглушения в высокочастотной области. 1 ил.
Изобретение относится к промышленной акустике и может быть использовано для снижения шума привода машин, облицовки производственных помещений и других звукопоглощающих конструкций.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является звукопоглощающий элемент из патента РФ №2626471 от 28.07.2017 г. (прототип), содержащий гладкую и перфорированную поверхности, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция, в виде гладкой и перфорированной поверхностей, между которыми размещена звукопоглощающая конструкция сложной формы, представляющая собой чередование сплошных участков и пустотелых участков, при этом сплошные участки, в свою очередь, образованы гладкими призматическими поверхностями, расположенными перпендикулярно гладкой и перфорированной поверхностям и закрепленными к гладкой поверхности, а также двумя, связанными с ними и наклонными, относительно гладких призматических поверхностей, поверхностями сложной формы, имеющими с одной стороны гладкую поверхность, а с другой стороны зубчатую или волнистую, пустотелые участки заполнены звукопоглощающим материалом, например строительно-монтажной пеной, при этом внутри поверхностей сложной формы, имеющими с одной стороны гладкую поверхность, а с другой стороны зубчатую, закреплен резонатор Гельмгольца, выполненный в виде сферической поверхности с диаметрально закрепленными на ней втулками с резонансными отверстиями.
Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шум оглушения в высокочастотной области.
Технический результат - повышение эффективности шумоглушения в высокочастотной области.
Это достигается тем, что в звукопоглощающем элементе, содержащим гладкую и перфорированную поверхности, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция, звукопоглощающая конструкция выполнена в виде гладкой и перфорированной поверхностей, между которыми размещена звукопоглощающая конструкция сложной формы, представляющая собой чередование сплошных участков и пустотелых участков, при этом сплошные участки, в свою очередь образованы гладкими призматическими поверхностями, расположенными перпендикулярно гладкой и перфорированной поверхностям и закрепленными к гладкой поверхности, а также двумя, связанными с ними и наклонными, относительно гладких призматических поверхностей, поверхностями сложной формы, имеющих с одной стороны гладкую поверхность, а с другой стороны зубчатую или волнистую, или образованную сферическими участками форму поверхности, причем вершины зубьев или выступов обращены внутрь этих поверхностей, а сами поверхности закреплены на перфорированной поверхности, а к гладкой поверхности прикреплены рельефные звукопоглощающие элементы, например в виде тетраэдров.
На чертеже изображена схема звукопоглощающего элемента.
Звукопоглощающий элемент содержит гладкую 1 и перфорированную 2 поверхности, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция.
Звукопоглощающая конструкция выполнена сложной формы и представляет собой чередование сплошных участков 3 и пустотелых участков 4. Сплошные участки 3, в свою очередь, образованы гладкими призматическими поверхностями 5, расположенными перпендикулярно гладкой 1 и перфорированной 2 поверхностям и закрепленными к гладкой 1 поверхности, а также двумя, связанными с ними и наклонными, относительно гладких призматических поверхностей 5, поверхностями 6 сложной формы, имеющих с одной стороны гладкую поверхность, а с другой стороны зубчатую или волнистую, или образованную сферическими участками форму (на чертеже не показано) поверхность, причем вершины зубьев или выступов обращены внутрь этих поверхностей, а сами поверхности закреплены на перфорированной 2 поверхности. К гладкой 1 поверхности прикреплены рельефные звукопоглощающие элементы 7, например в виде тетраэдров.
Возможен вариант, когда внутри поверхностей 6 сложной формы, имеющими с одной стороны гладкую поверхность, а с другой стороны зубчатую, закреплен резонатор Гельмгольца, выполненный в виде сферической поверхности 9 с диаметрально закрепленными на ней втулками 8 с резонансными отверстиями.
В качестве звукопоглощающего материала применен материал на основе алюминесодержащих 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, например пеноалюминий.
В качестве звукопоглощающего материала второго, более мягкого, слоя применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена.
Материал перфорированной поверхности выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкция, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».
Возможен вариант, когда пустотелые участки 4 заполнены звукопоглощающим материалом, например строительно-монтажной пеной.
Звукопоглощающий элемент работает следующим образом.
Звуковая энергия, пройдя через слой перфорированной поверхности 2 и третий слой 8 звукопоглощающего элемента, выполненного из вспененного звукопоглощающего материала, падает на прерывистый звукопоглощающий слой 4, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 3, где происходит первичное рассеивание звуковой энергии. Внутри поверхностей 6 сложной формы, имеющих с одной стороны гладкую поверхность, а с другой стороны зубчатую, закреплен резонатор Гельмгольца, выполненный в виде сферической поверхности 9 с диаметрально закрепленными на ней втулками 8 с резонансными отверстиями. Здесь осуществляется переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии), т.е. в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов ʺГельмгольцаʺ, имеют место потери энергии за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора в виде втулок 8 с резонансными отверстиями о стенки втулок, являющимися горловиной резонаторов ʺГельмгольцаʺ.
Возможен вариант, когда рельефные звукопоглощающие элементы 7, выполненные в виде тетраэдров, прикрепленных к гладкой 1 поверхности, установлены с чередованием звукопоглощающих и резонансных элементов 10, которые представляют собой резонатор Гельмгольца, выполненный в виде тетраэдра, с закрепленными на нем втулками с резонансными отверстиями.
Возможен вариант, когда в призматических поверхностях 5 сплошных участков 3 звукопоглощающего элемента, с их чередованием, размещены резонансные элементы 11, которые представляют собой резонатор Гельмгольца, выполненный в виде прямоугольной призмы, с закрепленными на ней резонансными втулками 12 и 13, расположенными на противоположных гранях прямоугольной призмы.
Звукопоглощающий элемент, содержащий гладкую и перфорированную поверхности, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция, звукопоглощающая конструкция выполнена в виде гладкой и перфорированной поверхностей, между которыми размещена звукопоглощающая конструкция сложной формы, представляющая собой чередование сплошных участков и пустотелых участков, при этом сплошные участки, в свою очередь, образованы гладкими призматическими поверхностями, расположенными перпендикулярно гладкой и перфорированной поверхностям и закрепленными к гладкой поверхности, а также двумя связанными с ними и наклонными относительно гладких призматических поверхностей поверхностями сложной формы, имеющими с одной стороны гладкую поверхность, отличающийся тем, что поверхности сложной формы с другой стороны имеют зубчатую, или волнистую, или образованную сферическими участками форму поверхности, причем вершины зубьев или выступов обращены внутрь этих поверхностей, сами поверхности закреплены на перфорированной поверхности, а к гладкой поверхности прикреплены рельефные звукопоглощающие элементы, например в виде тетраэдров, при этом в качестве звукопоглощающего материала применен материал на основе алюминесодержащих 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, например пеноалюминий, или в качестве звукопоглощающего материала второго, более мягкого, слоя применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, а материал перфорированной поверхности выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкции, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден», а пустотелые участки заполнены звукопоглощающим материалом, например строительно-монтажной пеной, при этом внутри поверхностей сложной формы, имеющих с одной стороны гладкую поверхность, а с другой стороны зубчатую, закреплен резонатор Гельмгольца, выполненный в виде сферической поверхности с диаметрально закрепленными на ней втулками с резонансными отверстиями, при этом рельефные звукопоглощающие элементы, выполненные в виде тетраэдров, прикрепленных к гладкой поверхности, установлены с чередованием звукопоглощающих и резонансных элементов, которые представляют собой резонатор Гельмгольца, выполненный в виде тетраэдра, с закрепленными на нем втулками с резонансными отверстиями, а в призматических поверхностях сплошных участков звукопоглощающего элемента, с их чередованием, размещены резонансные элементы, которые представляют собой резонатор Гельмгольца, выполненный в виде прямоугольной призмы, с закрепленными на ней резонансными втулками, расположенными на противоположных гранях прямоугольной призмы.
