ПАНЕЛЬ ШУМОПОГЛОЩАЮЩАЯ Российский патент 2008 года по МПК E01F8/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам, предназначенным для защиты от звуковых волн (шума), а также волн других излучений и их поглощения, и может быть использовано в экранах шумозащитных.

Уровень техники

Известны панели шумопоглощающие, состоящие из корпуса со щелевыми ловушками и элементов шумопоглощения, расположенными внутри корпуса. Механизм поглощения звука заключается в прохождении звуковых и других волн через щелевые ловушки внутрь корпуса, деформации элемента шумопоглощения из-за воздействия на него волн и рассеивания на элементе шумопоглощения энергии звуковых и других волн. К таким панелям относятся панели, описанные в патентах РФ №2266997, №2222662, №2176005 и др.

Аналогом изобретения является «Акустическая панель шумозащитного экрана» по патенту РФ №2173372 от 10.09.2001 г., содержащая корпус, образованный прямоугольной рамой, задней и лицевой стенками и встроенных в корпус звукопоглощающих плит. Данная конструкция обладает недостатком, связанным с тем, что в ней отсутствует интерференция звуковых волн и волн других излучений внутри звукопоглощающего материала в связи с тем, что волны внутри звукопоглощающего материала двигаются параллельно один другому.

Наиболее близким аналогом (прототипом) к заявляемому изобретению является панель шумопоглощающая, описанная в патенте РФ №2155252 «Шумозащитный экран» от 27.08.2000 г. Прототип выполнен в виде параллелепипеда и содержит панель перфорированную, панель глухую, элемент шумопоглощения, расположенный между перфорированной и глухой панелями, крышки для соединения перфорированной и глухой панелей, причем перфорированная панель выполнена с отверстиями в виде щелевых ловушек с отражателями, повернутыми в сторону элемента шумопоглощения. Панели изготовлены из П-образных металлических листов. Панель снабжена в верхней и нижней частях вибродемпфирующими фиксаторами, выполненными в виде крышек с корытообразными поперечными сечениями, которые вставлены с натягом в полость каждой панели. Совокупность существенных признаков, схожих с заявленным изобретением, может быть сформулирована следующим образом: панель шумопоглощающая содержит панель перфорированную, панель глухую, элемент шумопоглощения, расположенный между перфорированной и глухой панелями, крышки для соединения перфорированной и глухой панелей, причем перфорированная панель выполнена с отверстиями в виде щелевых ловушек с отражателями, повернутыми в сторону элемента шумопоглощения. Недостатком прототипа является то, что в нем отсутствует интерференция звуковых волн и волн других излучений внутри элемента шумопоглощения в связи с тем, что волны внутри элемента шумопоглощения двигаются параллельно друг другу.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является повышение поглощающей способности панели.

Указанная задача решается за счет того, что панель шумопоглощающая содержит панель перфорированную, панель глухую, элемент шумопоглощения, расположенный между перфорированной и глухой панелями, крышки для соединения перфорированной и глухой панелей, причем перфорированная панель выполнена с отверстиями в виде щелевых ловушек с отражателями, повернутыми в сторону элемента шумопоглощения, и перфорированная панель содержит, по крайней мере, две щелевые ловушки, у которых отражатели расположены под различными углами к плоскости перфорированной панели, при этом отношение суммарной площади перфорации к площади стенки панели перфорированной составляет величину от 0.2 до 0.4.

От наиболее близкого аналога изобретение отличается следующими признаками:

«...перфорированная панель содержит, по крайней мере, две щелевые ловушки, у которых отражатели расположены под различными углами к плоскости перфорированной панели, при этом отношение суммарной площади перфорации к площади стенки панели перфорированной составляет величину от 0.2 до 0.4».

При осуществлении изобретения будет достигнут следующий технический результат: интенсификация интерференции звуковых волн и волн других излучений внутри элемента шумопоглощения с ослаблением их амплитуд. Посредством отражателей, наклоненных под различными углами к поверхности перфорированной панели, звуковые волны и волны других излучений, прошедшие через перфорацию внутрь панели, направляются в элемент шумопоглощения под различными углами, что вызывает интенсивную интерференцию звуковых волн и волн других излучений внутри элемента шумопоглощения с ослаблением их амплитуд. Таким образом, механизм поглощения звука заключается не только в деформации элемента шумопоглощения и рассеивания на нем энергии волн, но и во взаимном гашении вследствие интерференции отклоненных отражателями волн.

Панель шумопоглощающая выполняется таким образом, что отношение суммарной площади перфорации к площади стенки панели перфорированной составляет величину от 0.2 до 0.4 (экспериментально подтверждено, что данный диапазон наиболее оптимален для решения задачи шумопоглощения и обеспечения прочности панели). Стенка панели глухой и стенка панели перфорированной обеспечивают отражение от своих поверхностей звуковых волн и волн других излучений и направление излучений вовнутрь элемента шумопоглощения.

Панель шумопоглощающая выполняется таким образом, что элемент шумопоглощения выполняют толщиной от 30 мм до 100 мм. Экспериментально подтверждено, что такая толщина элемента шумопоглощения, выполненного из минеральной ваты или пенопласта, обеспечивает наиболее эффективное шумопоглощение при небольших габаритах. Элемент шумопоглощения располагают в полиэтиленовой оболочке толщиной от 0.1 мм до 3 мм. Полиэтиленовая оболочка также участвует в процессе поглощения волн излучений малой длины и, кроме того, обеспечивает защиту элемента шумопоглощения от намокания и засорения, например, пылью.

Панель шумопоглощающая выполняется таким образом, что площадь стенки панели перфорированной составляет величину от 100000 мм² до 1000000 мм². Такой размер панели удобно изготавливать, перевозить, переносить и монтировать в шумопоглощающие экраны.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 изображена панель шумопоглощающая. На фиг.2 изображена схема механизма шумопоглощения за счет интерференции волн.

Осуществление изобретения

Панель шумопоглощающая (см. фиг.1) содержит панель перфорированную 1, панель глухую 2, элемент шумопоглощения 3, расположенный между перфорированной и глухой панелями, крышки 4 и 5 для соединения перфорированной и глухой панелей, причем перфорированная панель выполнена с отверстиями в виде щелевых ловушек с отражателями 6, 7, 8 и 9, повернутыми внутрь корпуса в сторону элемента шумопоглощения 3. Перфорированная панель 1 содержит две щелевые ловушки, у которых отражатели 6 и 7 расположены под различными углами 10 и 11 (см. фиг.2) к плоскости перфорированной панели.

Панель перфорированная выполнена в поперечном сечении (сечение А-А, фиг.1) в виде П-образного листа, содержащего стенку 15 и полки 16 и 17. Стенка и полки панели перфорированной сопряжены под углом 75°-100°. Конкретное значение этого угла при изготовлении опытной партии составило 90°. Панель глухая также выполнена в поперечном сечении в виде П-образного листа (сечение А-А, фиг.1), содержащего стенку 18 и полки 19 и 20. Стенка и полки панели глухой сопряжены под прямым углом. Полки стенок панели перфорированной и панели глухой расположены внахлест. Расстояние 21 между стенками панели перфорированной и панели глухой выполняют от 30 мм до 100 мм. Конкретное значение этого расстояния при изготовлении опытной партии составило 51.8 мм. Полки панели перфорированной выполняются одинаковой или различной длины. При изготовлении опытной партии длина каждой полки панели перфорированной выполнена одинаковой. Полки панели глухой также выполняются одинаковой или различной длины. При изготовлении опытной партии длина каждой полки панели глухой выполнена одинаковой.

Элемент шумопоглощения выполняют из минеральной ваты URSA типа М-15Г ТУ 5763-002-00287-697-97, П-75 ГОСТ 9573-96 с водоотталкивающим покрытием в виде полиэтиленовой оболочки. Толщина элемента шумопоглощения 3 на фиг.1 обозначена позицией 21. Толщину элемента шумопоглощения выполняют от 30 мм до 100 мм. Конкретное значение этой толщины при изготовлении опытной партии панелей составило 51.8 мм. Элемент шумопоглощения могут выполнять из пенопласта ПСБ-С-25 ГОСТ 15588-86.

Панель шумопоглощающая выполняется таким образом, что: отношение суммарной площади перфорации к площади стенки панели перфорированной составляет величину 0.29; элемент шумопоглощения выполняют слоистым толщиной 51.8 мм; элемент шумопоглощения располагают в полиэтиленовой оболочке толщиной от 0.15 мм; площадь стенки панели перфорированной составляет величину от 486000 мм.

Перфорированная панель 1, показанная на фиг.1, содержит щелевые ловушки, у которых отражатели 6 и 7 в поперечном сечении выполнены прямолинейными и расположены под различными углами к поверхности 22 панели перфорированной, причем разница в углах составляет величину 30°. Эксперименты показали, что разницу в углах наклона отражателей целесообразно выбирать из диапазона значений от 0.1° до 35°. При этом углы наклона отражателей к поверхности панели перфорированной выбирают из диапазона от 10° до 70°. В опытной партии углы наклона составили 20 и 50.

Указанная конструкция панели используется для поглощения излучений в диапазоне частот от 40 Гц до 10¹⁵ Гц. Проводились эксперименты по шумопоглощению с панелями, у которых отражатели 6 и 7 в поперечном сечении выполнены скругленными с радиусом округления 10 мм (целесообразно чтобы радиус скругления был выполнен величиной от 5 мм до 15 мм). Отраженные от какого отражателя волны расходятся под разными углами, что способствует интерференции волн.

Панель шумопоглощающая работает следующим образом. Панель ориентируют к источнику излучения таким образом, чтобы излучение падало на панель перфорированную. Посредством отражателей, наклоненных под различными углами к поверхности перфорированной панели, звуковые волны и волны других излучений, прошедшие через перфорацию внутрь панели, направляются в элемент шумопоглощения под различными углами, что вызывает интенсивную интерференцию звуковых волн и волн других излучений внутри элемента шумопоглощения с ослаблением амплитуд волн излучений. Волны направляются в элемент поглощения, как показано на фиг.2 (не поперек, а в основном вдоль элемента шумопоглощения). Амплитуды волн различных излучений ослабляются также за счет деформации элемента шумопоглощения и полиэтиленовой оболочки. Таким образом, механизм поглощения звука в заявленном устройстве заключается в деформации элемента шумопоглощения и полиэтиленовой оболочки, рассеивании на них энергии волн, а также во взаимном гашении волн вследствие интерференции отклоненных отражателями волн.

Снабжение панели шумопоглощающей в верхней и нижней ее частях крышками 4 и 5, выполненными из полиэтилена, позволяет демпфировать акустические вибрации конструкции, вызванные действием звукового фронта источника звука, и тем самым устранить возможность превращения панели шумопоглощающей в источник нежелательных акустических колебаний. С устранением акустических вибраций повышается надежность шумозащитного экрана (уменьшаются механические нагрузки на экран), состоящего из панелей шумопоглощающих.

Кроме того, полиэтиленовые крышки 4 и 5, фиксирующие перфорированную и глухую панели, играют важную роль демпфера, гасящего колебания панели шумопоглощающей, вызванные ветровой нагрузкой, и препятствуют их передаче на стойки. Особенно это важно при установке экранов на мостах и эстакадах. В случае, если панель изготавливается из алюминия, крышки также несут функцию изолятора панели от стального профиля, тем самым предотвращая электрохимическую коррозию. Таким образом достигается дополнительная коррозионная стойкость конструкции.

Количество щелевых ловушек (отверстий перфорации) выбирают из диапазона от 100 до 250 шт. На практике по данному изобретению выполняют щелевые ловушки с различными площадями щелей (площадями отверстий перфорации). Площади щелей и, соответственно, площади отражателей выбирают из диапазона значений от 500 мм² от 1000 мм². Например, малую щель выбирают площадью 700 мм², большую щель выбирают площадью 750 мм².

Таким образом достигается поставленная задача и технический результат изобретения.

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам, предназначенным для защиты от звуковых волн (шума), а также волн других излучений и их поглощения, и может быть использовано в экранах шумозащитных. Панель шумопоглощающая содержит панель перфорированную, панель глухую, элемент шумопоглощения, расположенный между перфорированной и глухой панелями, крышки для соединения перфорированной и глухой панелей, причем перфорированная панель выполнена с отверстиями в виде щелевых ловушек с отражателями, повернутыми в сторону элемента шумопоглощения. Перфорированная панель содержит, по крайней мере, две щелевые ловушки, у которых отражатели расположены под различными углами к плоскости перфорированной панели. Отношение суммарной площади перфорации к площади стенки панели перфорированной составляет величину от 0.2 до 0.4. Технический результат заключается в повышение поглощающей способности панели. 2 ил.

Панель шумопоглощающая, содержащая панель перфорированную, панель глухую, элемент шумопоглощения, расположенный между перфорированной и глухой панелями, крышки для соединения перфорированной и глухой панелей, причем перфорированная панель выполнена с отверстиями в виде щелевых ловушек с отражателями, повернутыми в сторону элемента шумопоглощения, отличающаяся тем, что перфорированная панель содержит, по крайней мере, две щелевые ловушки, у которых отражатели расположены под различными углами к плоскости перфорированной панели, при этом отношение суммарной площади перфорации к площади стенки панели перфорированной составляет величину от 0,2 до 0,4.