Звукопоглощающий элемент Советский патент 1984 года по МПК E04B1/84 

.il

Изобретение относится к строительной акустике и касается звукопоглощающего конструктивного элемента, применяемого в качестве полной или частичной обшивки замкнутых помещений, в частности внутренних помещений кожухов машин, аппаратов и приборов, палаток, несущих воздушных павильонов, а также промышленных, конторских и жилых помещений, и при этом настраивается на максимум резонанса, создаваемого в этих замкнутых помещениях спектра шумов, так что наиболее интенсивно поглощаются самые сильные шумы

При применении звукопоглощающего элемента для облицовки и соответственно обшивки палаток, в особенности выставочных, смотровых, хозяйственных и зрелищных павильонов, а также несущих воздушных павильонов его особым преимуществом является небольшой вес и возможность светопроницаемого исполнения.

Кроме того, предлагаемый звукопоглощающий конструктивный элемент может применяться для полной или частичной обшивки акустических экранов, в особенности находящихся на открытом пространстве, например бе-.тонных акустических экранов на автострадах или в тирах.

Известен звукопоглощающий элемент, включающий две расположенные одна над другой пластмассовые пленки, одна из которых выполнена в- виде ячеистой структуры с кубкообразными углублениями, обращенными основаниями в сторону источника звука, а другая - покровная - выполнена плоской и гермет1-1чно перекрывающей полости углублений Cl.

Этот элемент имеет ограниченный диапазон частот звукопоглощения, в нем не предусмотрена возможность настройки на определенные частоты звукопоглощения.

Цель изобретения - расширение диапазона частот звукопоглощения.

.Указанная цель достигается тем, что в звукопоглощающем элементе, включающем две расположенные одна над другой пластмассовые пленки, одна из которых выполнена в виде ячеистой структуры с кубкообразными углублениями, обращенными основаниями в сторону источника звука, а другая - покровная - выполнена плоской и герметично перекрывает полости углубления, ячеист-ая структура состоит из 3 групп, имеющих разное вытянутое очертание оснований кубкообразных элементов,- при этом отношение длины к ширине составляет в одной группе 1,2:1-2:1, в другой 2,2:1-3:1 и в третьей 3,2:2-5:1.

Основания углублений снабжены отдельными элементами из металла или

стекла, окруженными пленкой основания.

Основания углублений выполнены с равномерно или неравномерно распределенными в них выступами. 5Покровная пленка выполнена профилированной, а с обратной стороны самоклеющейся.

На фиг. 1 показан элемент, разрез j на фиг. 2 - то же, в плане; 0 на фиг. 3 - то же, аксонометрия} на фиг. 4 - компановка углублений с равными вытянутыми основаниями; на фиг. 5 - то же, с различной шириной основания; на фиг. Б - график измене5 ния коэффициента звукопоглощения согласно выполнению по фиг. 4 и 5; на фиг. 7 - кубкообразное углубление, основание которого утяжелено отдельными шариками, разрез; на фиг. 8 - график изменения коэффициента звукопоглощения согласно выполнению по- фиг. 7, когда дно углублений выполнено гладким, со стеклянными шариками и свинцовыми шариками; на фиг. 9 - кубкообразное углубление с равной покровной пленкой, разрез; на фиг. 10 - то же, с выемками в основании углублений; на фиг. 11 - график изменения коэффициента звукопоглощения согласно выполнению по фиг. 9 и 10.

Звукопоглощающий элемент включает две расположенные одна над другой пластмассовые пленки, одна из которых 1 выполнена в виде ячеистой

5 структуры с кубкообразными углублениями 2, обращенными основаниями в сторону источника 3 звука, а другая покровная 4 - выполнена плоской и герметично перекрывающей полости

0 углублений. Очертания оснований 5 углублений могут быть различными.

Число собственных частот квадратной пластины основания относительно ограничено. Эти собственные колеба5 ния можно представить путем уравне ния

II

;/

m.ni

п -х sin

m-y.

а

(1

- отклонение пластины;

- амплитуда при собственном

колебании; - боковая длина квадратной

пластины;

- координаты пластины, причем один угол пластины находится в нулевой точке системы координат, в то время как примыкающие к нему стороны простираются вдоль х и у осей соответственно; - целые числа, которые больше

или равны 1.

за симметрии у квадратных пласзникают собственные колебания (m, n) и(п, m) при той же самой ча тоте. И, наоборот, собственные колебан прямоугольных пластин можно предста вить путем уравнения .n J Ъ™У 2) где а означает длину, а Ъ - ширину прямоугольной пластины, в то время как прочие знаки формулы имеют тако же значение, как и в уравнении(1). У прямоугольных пластин в против положность квадратным собственные колебания (т, п) и (п, га) лежат на различных частотах, так что в целом создае тся значительно больше собственных колебаний прямоугольных плас тин, что улучшает звукопоглощение, так как звукопоглощение при резонан ных частотах имеет максимум. Веледе вие этого выгодно, когда основания кубкообразных выемок у звукопоглоща щих элементов являются прямоугольными, если предусмотрены две или более группы различных по величине прямоугольных оснований кубкообразных выемок, в особенности с различными отношениями длины а к ширине Ъ. Для наглядного представления действий, возникающих при применении различных по величине прямоугол НИКОВ в качестве оснований кубкообразных выемок, на фиг. 5 представлены две кривые звукопоглощения I и II, из которых кривая I относится к звукопоглощению компановки по фиг. 4, а кривая II - к звукопогло щению компановки по фиг. 5. Как показано на фиг. 6, при компановке согласно фиг. 5, коэффидиент звукопоглощения которой по частоте представлен кривой II, получается более широкая кривая поглощения по сравнению с компановкой согласно фиг. 4, кривая звукопогло щения I которой имеет лишь один максимум. Вышеизложенное действительно в принципе также и для других форм поверхностей, так что в целом можно сказать, что следует отдать пред почтение вытянутым основаниям, например, в форме эллипса по сравнению с поверхностясми в форме окружности, так как первые имеют большее число собственных колебаний, чем последние. Рассогласование, т.е. изменение собственных частот отдельных оснований, может происходит также в результате того, что можно, как показано на фиг. 7, размещать отдельIные тела 6, предпочтительно шарики, на имеющих форму пленок основаниях 5 кубкообразных углублений 2. На фиг. 7 показан частичный разрез через форму глубокой вытяжки 7, в которой расположенные друг возле друга кубкообразные углубления выполнёЕЫ из пластмассовой пленки 8. Один из многих вакуумных каналов, входящих в область формы глубокой вытяжки, на которых образуются основания 5 при глубокой вытяжке, обозначен цифрой 9. Особенно предпочтительный способ закрепления отдельных тел 6j например стеклянных или свинцовых шариков, на основании 5 кубкообразного углубления 2 состоит в том, что отдельные тела 6 перед проведением глубокой вытяжки размещаютв областях формы глубокой вытяжки 7, в которых при процессе глубокой вытяжки возникают основания 5 кубкообразных углублений 2, Когда при процессе глубокой вытяжки образуются кубкообразные углубления 2, а в упомянутых областях размещены отдельные тела б, пластмассовая пленка 8 вследствие, образованного посредством вакуумных каналов 9 разрежения укладывается вокруг отдельных тел б с геометрическим замыканием, так что эти отдельные тела б более чем наполовину охватываются пластмассовой пленкой 8. На фиг. 8 представлен коэффициент звукопоглощения различных звукопоглощающих элементов. Штрнхпунктирная кривая III показывает характер коэффициента звукопоглощения элемента, у которого основания кубкообразных углублений гладкие и не утяжелены отдельными телами. Основания в этом случае прямоуголь ные. Представленные сплошными линиями кривая IV и штpиxoвы iи линиями кривая V соответственно показывают влияние утяжеления донных поверхностей отдельными телами. Кривая iV показывает коэффициент звукопоглоЩения при утяжелении донных поверхностей стеклянными шариками, а кривая V - коэффициент звукопоглощения при утяжелении донных поверхностей свинцовыми шариками. В результате этого в целом пол чается увеличение коэффициента звукопоглощения и расширение полезного диапазона частот в сторону более низких частот. При свинцовых шариках, как это четко показывает кривая V, значительно улучшается звукопоглощение в диапазоне частот 400-1200 Гц, т.е. коэф-фициент звукопоглощения сильно увеличивается, кроме того, коэффициен1 звукопоглощения на более высокихчастотах 1200-3500 Гц преобладает над коэффициентом звукот огло1цения элемента, у которого основания

кубкообразных углублений не утяжелены. Только выше 3500 Гц коэффициент зйукопоглощения падает согласно кривой V ниже коэффициента звукопоглощения кривой -III,

Как видно из кривой IV, хотя утяжеление путем стеклянных шариков и не дает в описанном примере исполнения такого сильного увеличения коэффициента звукопоглощения в диапазоне более низких частот как это имеет место при утяжелении оснований свинцовыми шариками, что понятно из-за меньшего веса стеклянных шариков, эато в-целом практически создается увеличение коэффициента звукопоглощения в результате утяжеления стеклянными шариками в диапазоне частот от 400 до почти 5000 Гц и упрощения формы кривой коэффициентазвукопоглощения по частоте, т.е. различия между максимумо и минимумом кривой IV меньше, чем

:между максимумом и минимумом кривой III, чт-о означает меньшую зависимость коэффициента звукопогловде,ния от соответствующей звуковой частоты.

Кроме того, имеется дальнейшая возможность увеличения числа резонансных частот и этим самым достижения широкополосного поглощения за счет того, что отдельные основания кубкообразных углублений рассогласованы друг с другом путем выдавленных выступов, так что имеются, следовательно, две или более групп кубкообразных углублений 2, которые отличаются тем, что их основания 5 выполнены с различно расположенными

выступами 10. Для сравнения предста лено кубк ообразное углубление 2 с гладким основанием 5 одинакового

размера. Оба кубкообразных углубления прикрыты покровной пленкой 4 (фиг. 9 и 10 ).

На фиг. 11 коэффициент звукопоглощения конструктивного элемента с кубкообразными углублениями 2, основания 5 .которых гладкие, представлен изображенной сплошными линиями кривой IV,, в то время как коэффициент звукопоглощения элемента, У которого основания 5 кубкообразных углублений 2 выполнены с выдав ленными выступами 10 показан кривой VII. в отдельности в основе кривых VI и VII лежат следующие примерные формы кубкообразных выемок.

В обоих случаях основания 5 уз;-лублений 2 являются квадратными. В основаниях 5 формы согласно фиг. 10 выполнены выступы, распределенные неравномерно. Основания 5 различных кубкообразных углублений 2 одного и того же элемента отличаются тем, что размещение выдавленных выступов 10 былр.различным от одного основания к другому.

Как видно из фиг. 11, в результате такого выполнения и размещения выдавленных выступов 10 в основаниях 5 достигается значительно более равномерное прохождение кривой коэффициента звукопоглощения в интересующем диапазоне частот 5005000 Гц по сравнению с гладкими донными поверхностями.

Покровная пленка, 4, как это показано на фиг. 10, для придания жесткоёти может быть профилированной, например гофрами 11. Кроме того, обратная сторона покровной пленки 4 может быть самоприклеивающейся из соображений монтажа.

Пленки 1 и 4 могут быть прозрачными или цветными.

Использование предлагаемого звукопоглощающего элемента позволит расширить диапазон частот звукопоглощения и повысить коэффициент звукопоглощения.

5 5

1/

1. ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ, включающий две расположенные одна над другой пластмассовые пленки, одна из которых выполнена в виде ячеистой структуры с кубкообразными углублениями, обращенными основаниями в сторону источника звука, а другая - покровная - выполнена плоской и герметично перекрывает полости углублений, отличающийся .тем, что, с целью расширения диапазона частот звукопоглощения, ячеистая структура состоит из 3 групп, имеющих разное вытянутое очертание оснований кубкообразных элементов, при этом отношение длины к ширине составляет в одной группе 1,2:1-2:1, в другой 2,2:1-3:1 и в третьей 3,2:25:1. 2.Элемент по п.1, о т ли ч ан)щийся тем, что основания углублений снабжены отдельными элементами из металла или стекла, окруженнымипленкой основания. 3.Элемент по п.2, отличаю-щийся тем, что основания углублений выполнены с равномерно или неравномерно распределенными в них выступами. 4.Элемент поп.З, отличающийся тем, что покровная пленка выполнена профилированной, ас обратной стороны - самоклеющейся.

WO 200

Фиг.

JOO 400 500 600 (puz.SVacmo ff.rif

8