АКУСТИЧЕСКИЙ ЭКРАН КОЧЕТОВА Российский патент 2008 года по МПК E04B1/84 

Изобретение относится к промышленной акустике, в частности к широкополосному шумоглушению, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в качестве средства защиты от шума, в частности акустический экран предназначен для установки вдоль автомобильных и железнодорожных магистралей, строительных площадок и других источников шума с целью защиты жилой застройки от источников повышенного шума.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является акустический экран по а.с. СССР № 348755, кл. F01N 1/04, 1970 г. [прототип], содержащий перфорированную стенку и звукопоглощающий слой.

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 экрана.

Это достигается тем, что в акустическом экране, содержащем каркас и акустическое полотно, каркас выполнен в виде опорных стоек и горизонтальных профилей, на которых крепятся акустические панели, причем горизонтальные профили устанавливаются и фиксируются в регулируемом по ширине вертикальном пазе опорной стойки, причем акустические панели могут быть как шумоотражающими светопрозрачными, так и непрозрачными шумопоглощающими, при этом компоновка их в акустическом экране может быть в любом сочетании вертикальных и горизонтальных рядов, причем компоновка экрана выполнена так, что верхний горизонтальный ряд акустических панелей расположен под углом в пределах 20...45°, а опорные стойки выполнены соответственно в верхней части с наклоном под углом в пределах 20...45°, или компоновка экрана выполнена на опорных стойках любой конфигурации, например в виде дуги окружности большого радиуса, а шумопоглощающая панель содержит каркас в виде параллелепипеда, образованного передней и задней перфорированными стенками с коэффициентом перфорации, равным или более 0,25, каждая из которых имеет П-образную форму с боковыми ребрами, при этом перфорация выполнена щелевой в виде расположенных рядами прямоугольников, а смежные ряды расположены со смещением, причем количество щелей в одном ряду четное, а в другом - нечетное, при этом отношение ширины нечетных рядов b₁ к ширине четных рядов b₂ находится в оптимальном интервале величин b₁/b₂=0,7...0,9, а отношение расстояний между рядами h₁ и h₂ равно h₁/h₂=2,0, причем стенки панели фиксируются между собой вибродемпфирующими крышками, а в качестве звукопоглощающего материала звукопоглощающего элемента 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".

На фиг.1 изображен общий вид акустического экрана, на фиг.2-4 - его варианты.

Акустический экран (фиг.1) является сборно-разборной конструкцией, состоящей из опорных стоек 3 и акустического полотна, состоящего из горизонтальных профилей 1, 2, 6 и акустических панелей, которые при монтаже устанавливаются в горизонтальные профили 1, 2, 6, которые, в свою очередь, устанавливаются и фиксируются в регулируемом по ширине вертикальном пазе опорной стойки 3. Стойка 3 состоит из двутавровой балки и крепежных уголков, которые служат для фиксации акустического полотна экрана. Размер двутавра определяется в зависимости от высоты акустического экрана (до 6 метров) и действующих ветровых нагрузок. Стойка имеет опорный фланец для болтового крепления к фундаменту. В опорном фланце крепежные отверстия выполнены овальными, что позволяет компенсировать погрешность установки закладных элементов в фундаменте опор. Горизонтальный профиль служит для фиксации акустических панелей при монтаже акустического экрана и изготавливается из холоднокатаной стали толщиной 2 мм. Максимальная длина горизонтального профиля - до 4 метров с шагом 500 мм. Защита от коррозии - горячий цинк с толщиной покрытия 80-120 мкм. Акустические панели могут быть как шумоотражающими светопрозрачными 7, так и непрозрачными шумопоглощающими 5, причем компоновка их в акустическом экране может быть в любом сочетании вертикальных и горизонтальных рядов (см. Фиг.1). Возможна компоновка экрана акустическими панелями с чередованием рядов шумоотражающими светопрозрачными и непрозрачными шумопоглощающими акустическими панелями (см. Фиг.2 и 4). Возможна компоновка экрана, когда верхний горизонтальный ряд акустических панелей расположен под углом в пределах 20...45° (см. Фиг.2 и 3), что позволяет повысить его эффективность за счет возврата потока акустической энергии на источник шума, например движущийся поезд в зимнее время, когда снег является дополнительным звукопоглотителем. При этом опорные стойки 3 выполняются соответственно в верхней части с наклоном под углом в пределах 20...45°. Возможна компоновка поверхности экрана на опорных стойках 3 любой конфигурации, например в виде дуги окружности большого радиуса, как это показано на Фиг.4.

Панель шумопоглощающая 5 содержит каркас в виде параллелепипеда, образованного передней и задней перфорированными стенками (на чертеже не показано) с коэффициентом перфораций, равным или более 0,25, каждая из которых имеет П-образную форму с боковыми ребрами, причем перфорация выполнена щелевой в виде расположенных рядами прямоугольников, а смежные ряды расположены со смещением, причем количество щелей в одном ряду четное, а в другом - нечетное, при этом отношение ширины нечетных рядов b₁ к ширине четных рядов b₂ находится в оптимальном интервале величин b₁/b₂=0,7...0,9, а отношение расстояний между рядами h₁ и h₂ равно h₁/h₂=2,0, причем стенки панели фиксируются между собой вибродемпфирующими крышками, а в качестве звукопоглощающего материала звукопоглощающего элемента 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, при этом звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа "Повиден". Панель 5 шумопоглощающая может быть выполнена в виде параллелепипеда, образованного передней и задней стенками панели, каждая из которых имеет П-образную форму (на чертеже не показано), причем на передней стенке имеется щелевая перфорация, коэффициент перфорации которой принимается равным или более 0,25, а стенки панели фиксируются между собой вибродемпфирующими крышками, в качестве звукопоглощающего материала звукопоглощающего элемента 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".

Панель 7 шумоотражающая содержит каркас (на чертеже не показано) в виде многоугольника, например прямоугольника, образованного П-образной формы ребрами, выполненными из вибродемпфирующего материала, а в качестве щумоотражающего светопрозрачного элемента используется панель из сплошного листа экструдированного поликарбонатного пластика, причем отношение длины прямоугольника к его высоте лежит в интервале от 2 до 3, а отношение толщины сплошного листа экструдированного поликарбонатного пластика к его высоте находится в оптимальном интервале величин 0,006...0,008, при этом в качестве шумоотражающего светопрозрачного элемента используется панель из ячеистого листа экструдированного поликарбонатного пластика с отношением длины прямоугольника к его высоте, находящимся в оптимальном отношении величин 2,0...3,0, а отношение толщины ячеистого листа экструдированного поликарбонатного пластика к его высоте находится в оптимальном интервале величии 0,016...0,02.

Акустический экран работает следующим образом.

Звуковая энергия, пройдя через перфорированную стенку шумопоглощающей панели 5, попадает на стенки звукопоглощающего слоя (который может быть как мягким, например из базальтового или стеклянного волокна, так и жестким, например типа "акмигран" и т.п.). Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих 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 шумопоглощающей панели 5 принимается равным или более 0,25. Для предотвращения высыпания мягкого звукопоглотителя предусмотрена стеклоткань, например типа ЭЗ-100, расположенная между звукопоглотителем и перфорированной стенкой (на чертеже не показано). Звуковая энергия, пройдя через сплошные или ячеистые листы шумоотражающей панели 7 из экструдированного поликарбонатного пластика, существенно ослабевает, причем изоляция шума составляет порядка 20...40 дБ и зависит от толщины листа. Вибродемпфирующие ребра 2-5, фиксирующие шумоотражающий светопрозрачный элемент, выполнены из эластомера, что позволяет демпфировать колебания каркаса и другие источники вибраций.

Предложенный авторами акустический экран является эффективным способом борьбы с производственными шумами.

Изобретение относится к промышленной акустике, в частности к широкополосному шумоглушению, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в качестве средства защиты от шума, в частности акустический экран предназначен для установки вдоль автомобильных и железнодорожных магистралей, строительных площадок и других источников шума с целью защиты жилой застройки от источников повышенного шума. Акустический экран состоит из акустических панелей, каркаса, выполненного в виде опорных стоек и горизонтальных профилей, на которых крепятся акустические панели из шумопоглощающего материала, причем акустические панели могут быть светопрозрачными и шумопоглощающими непрозрачными и скомпонованы в акустическом экране в сочетании вертикальных и горизонтальных рядов. Светопрозрачная панель шумоотражающая выполнена из сплошного прямоугольного листа поликарбонатного пластика при отношении длины прямоугольника к его высоте в интервале 2...3 и отношении толщины листа к его высоте в интервале 0,006...0,008 или из ячеистого листа экструдированного поликарбонатного пластика с отношением длины прямоугольника к его высоте, находящемся в оптимальном отношении величин 2,0...3,0, и отношении толщины ячеистого листа экструдированного поликарбонатного пластика к его высоте - в оптимальном интервале величин 0,016...0,02. Горизонтальные профили установлены и зафиксированы в регулируемом по ширине вертикальном пазе каждой опорной стойки. Каркас каждой шумопоглощающей панели выполнен в виде параллелепипеда, образованного передней и задней стенками панели. Стенки панели зафиксированы вибродемпфирующими крышками. На стенках панели имеется щелевая перфорация в виде расположенных рядами прямоугольников, причем смежные ряды расположены со смещением, а количество указанных щелей в одном ряду четное, в другом - нечетное, при отношении ширины нечетных рядов b₁ к ширине четных рядов b₂, находящемся в оптимальном интервале величин b₁/b₂ 0,7...0,9, а в качестве шумопоглощающего материала используют плиту из минеральной ваты на базальтовой основе, облицованную по всей поверхности акустически прозрачным материалом - стеклотканью типа ЭЗ-100. Технический результат - повышение эффективности шумоглушения. 4 ил.

Акустический экран, состоящий из акустических панелей, каркаса, выполненного в виде опорных стоек и горизонтальных профилей, на которых крепятся акустические панели из шумопоглощающего материала, причем акустические панели могут быть светопрозрачными и шумопоглощающими непрозрачными и скомпонованы в акустическом экране в сочетании вертикальных и горизонтальных рядов, отличающийся тем, что светопрозрачная панель шумоотражающая выполнена из сплошного прямоугольного листа поликарбонатного пластика при отношении длины прямоугольника к его высоте в интервале 2...3 и отношении толщины листа к его высоте в интервале 0,006...0,008 или из ячеистого листа экструдированного поликарбонатного пластика с отношением длины прямоугольника к его высоте, находящемся в оптимальном отношении величин 2,0...3,0, и отношении толщины ячеистого листа экструдированного поликарбонатного пластика к его высоте - в оптимальном интервале величин 0,016...0,02, горизонтальные профили установлены и зафиксированы в регулируемом по ширине вертикальном пазе каждой опорной стойки, а каркас каждой шумопоглощающей панели выполнен в виде параллелепипеда, образованного передней и задней стенками панели, стенки панели зафиксированы вибродемпфирующими крышками, на стенках панели имеется щелевая перфорация в виде расположенных рядами прямоугольников, причем смежные ряды расположены со смещением, а количество указанных щелей в одном ряду четное, в другом нечетное, при отношении ширины нечетных рядов b₁ к ширине четных рядов b₂, находящемся в оптимальном интервале величин b₁/b₂ 0,7...0,9, а в качестве шумопоглощающего материала используют плиту из минеральной ваты на базальтовой основе, облицованную по всей поверхности акустически прозрачным материалом - стеклотканью типа Э3-100.