Резонансний шумопоглинач
Власники патенту UA 2544349:
Винахід відноситься до засобів захисту техногенних зон від негативної акустошумової дії. Резонансний шумопоглинач містить панель з технологічними отворами, в які вставляються змінні елементи, і короб. У змінних елементах виконуються отвори, що виконують функції горловин, діаметр яких, а також довжина цих елементів, відстань між центрами отворів горловин і між задньою внутрішньою стінкою короба і закінченням змінного елемента вибираються таким чином, щоб забезпечити необхідний спектр частот, що поглинаються. Для збільшення жорсткості пристрою можуть застосовуватись ребра жорсткості. Змінні елементи встановлюються так, щоб забезпечити щільне прилягання елементів до панелі. Технічний результат полягає у створенні умов більш ефективного захисту від акустошумового забруднення відкритих техносферних зон при зниженні собівартості кожного окремого пристрою. 5 з.п. ф-ли, 7 іл.
Винахід відноситься до шумопонижуючих конструкцій, зокрема шумозахисних пристроїв, призначених для захисту техногенних територій від негативного шумового впливу, створюваного транспортними засобами, промисловими об'єктами, робочим обладнанням, акустовипромінюючими системами і т.д.
Відома шумопоглинаюча панель [1], що містить каркас і розташований у його внутрішній порожнині звукопоглинаючий елемент.
Недоліком пристрою є порівняно невисока ефективність шумоглушення за рахунок часткового відображення звукових хвиль від звукопоглинача, а також порівняно вузький (виключно високі частоти) діапазон шумоглушення.
Відома звукопоглинаюча стільникова панель [2], що містить розміщений між поверхневими листами стільниковийзаповнювач, що складається із зблокованих пустотілих осередків, що мають постійну площу перерізу.
Недоліком цього пристрою є недостатня ефективність звукоглушення, оскільки всі його внутрішні резонатори налаштовані на поглинання акустичних коливань лише певної частоти, тоді як порушення звуку на сучасних машинах зазвичай є широкосмуговими, що викликано існуванням великої кількості незалежних джерел звуку та нерегулярністю деяких фізичних процесів.
Найближчим аналогом заявляється пристрою є резонансний поглинач, що складається з герметично з'єднаних панелі і короба, причому на поверхні панелі виконані розташовані рівномірно отвори, що є горловинами резонаторів, в гирлі яких розміщений матеріал, що демпфує, а співвідношення товщини панелі, діаметрів горло також глибина внутрішньої порожнини поглинача вибираються таким чином, щоб забезпечити необхідний спектр поглинаються частот відповідно до залежності, де d - діаметр отвору, м; f – резонансна частота, Гц; L - відстань між отворами, м; h - глибина внутрішньої порожнини поглинача, м; co - швидкість звуку повітря при 20°C; lеф - ефективна довжина горловини отвору, м, що визначається залежністю , де l - товщина панелі [3, стр.65, рис.3.17].
Даний пристрій широко застосовується при створенні заданої спектральної акустичної характеристики внутрішніх приміщень. Недоліком цих поглиначів є їхня недостатня універсальність при зміні спектра частот в акустошумової картини навколишнього середовища.
Завданням винаходу є розширення можливостей застосування шумопоглинача в різних акустичних умовах і, в кінцевому результаті, підвищення ефективності захистувід акустошумового забруднення відкритих техногенних територій
Поставлена мета досягається за рахунок того, що резонансний шумопоглинач, що складається з герметично з'єднаних панелі і короба, причому на поверхні панелі рівномірно розташовані горловини резонаторів, в гирлі яких розміщений матеріал, що демпфує, при цьому співвідношення ефективної довжини горловини, діаметрів горловин, відстаней між ними а також глибина внутрішньої порожнини поглинача вибираються таким чином, щоб забезпечити необхідний спектр поглинаються частот, має змінні елементи, встановлені в технологічних отворах на панелі, причому горловини резонаторів являють собою отвори, виконані в змінних елементах, глибина внутрішньої порожнини поглинача утворюється відстанню між задньою внутрішньою стінкою короба і закінченням змінного елемента, а співвідношення довжин змінних елементів, діаметрів горловин резонаторів і відстаней між їх центрами, а також між задньою внутрішньою стінкою короба і закінченням змінного елемента вибираються відповідно до залежності, де d - діаметр отвору в змінному елементі, м; f – резонансна частота, Гц; L - відстань між отворами, м; h - відстань між задньою внутрішньою стінкою короба та закінченням змінного елемента, м; co - швидкість звуку повітря при 20°C; lеф - ефективна довжина горловини отвору, м, що визначається залежністю , де l - довжина змінного елемента, м.
За другим варіантом вибір співвідношення розмірів може здійснюватися відповідно до залежності.
За третім варіантом шумопоглинач може мати ребра жорсткості, що зв'язують між собою короб і панель.
За четвертим варіантом короб може бути зорієнтований робочому положенні таким чином, щоб панель розташовувалась знизу.
зап'ятого варіанту змінні елементи мають в отворі матеріал, що демпфує.
За шостим варіантом змінні елементи можуть виконуватися у вигляді стрижня з кришкою, за допомогою якої здійснюється щільне прилягання змінного елемента до панелі, і буртика, виконаного по колу стрижня змінного елемента таким чином, щоб забезпечити фіксацію змінного елемента в технологічних отворах панелі.
Загальний вигляд резонансного шумопоглинача представлений на фіг.1. На фіг.2 зображено вид панелі. На фіг.3; 4 та 5 показані можливі варіанти побудови пристрою. На фіг.6 показаний змінний елемент. На фіг.7 показана фіксація змінного елемента в технологічному отворі панелі.
Шумопоглинач складається з панелі 1 з технологічними отворами 2, короба 3 і змінних елементів 4 з отворами 5. Крім того, до складу пристрою можуть входити ребра жорсткості 6, а отвори 5 можуть містити демпфуючий матеріал 7. Змінний елемент 4 може мати вигляд стрижня 8 с кришкою 9 та буртиком 10.
Герметичне з'єднання панелі 1 і 3 короба створює замкнутий об'єм. Наявність технологічних отворів 2 на панелі 1 забезпечує можливість встановлення однакових змінних елементів 4. Діаметр отвору 5 змінному елементі 4 і довжина стрижня змінного елемента визначаються виходячи з діапазону частот, в якому необхідно забезпечити шумопоглинання.
Наявність кришки 9 змінного елемента 4 і 10 буртика забезпечують фіксацію і щільне прилягання змінного елемента до панелі 2.
Таким чином, пристрій реалізує сукупність резонаторів Гельмгольця. При досягненні зони установки шумопоглинача акустошумового сигналу, що поширюється в техносферному середовищі, забезпечується його поглинання. Наявність ребер жорсткості 6 підвищує жорсткість конструкції, збільшуючи здатністьрезонаторів для поглинання сигналів. Демпфуючий матеріал 7 забезпечує підвищення активного акустичного опору і, як наслідок, коефіцієнта поглинання резонатора в цілому.
Резонансна частота f резонатора Гельмгольця визначається виразом , де S - площа перерізу отвору, м 2; L - відстань між отворами, м; h - відстань між задньою внутрішньою стінкою короба та закінченням змінного елемента, м; l - Довжина змінного елемента, м; c - швидкість звуку повітря при 20°C [3, стр.66]. З урахуванням співвідношення , де d - діаметр отвору, м, проведемо нескладні перетворення та отримаємо . Подальші перетворення дозволять одержати вирази визначення одного з визначених параметрів при заданих інших, наприклад, .
Пристрій може встановлюватися на різних несучих конструкціях у зоні активного акустошумового забруднення: на перегородках, парканах, бар'єрах, стінах житлових будинків та технічних будівель тощо.
Технічним результатом, що забезпечується наведеною сукупністю ознак, є забезпечення можливостей застосування резонансного шумопоглинача в різних акустичних умовах і, в кінцевому результаті, забезпечення більш ефективного захисту від акустошумового забруднення відкритих урбанізованих просторів при зниженні собівартості кожного окремого пристрою.
1. А.С. СРСР №348755, F01N 1/04. Шумопоглинаюча панель / 1970
2. Патент Японії №6004306. МПК B32B 3/12. Опубл. "Винаходи країн світу". 1996, вип.26 №9.
3. Булкін В.В., Бєляєв В.Є., Сергєєв В.М. Конструкторські розрахунки елементів РЕМ в умовах механічних та акустичних впливів: Навч. посібник/За ред. В.В. Булкіна. – Муром: ІСЦ МІ ВлДУ, 2004. – 132 с.
1. Резонансний шумопоглинач, що складається з герметичноз'єднаних панелі і короба, причому на поверхні панелі рівномірно розташовані горловини резонаторів, в гирлі яких розміщений матеріал, що демпфує, при цьому співвідношення ефективної довжини горловини, діаметрів горловин, відстаней між їх центрами, а також глибина внутрішньої порожнини поглинача вибираються таким чином, щоб забезпечити необхідний спектр поглинаються частот, який відрізняється тим, що з метою підвищення ефективності захисту від акустошумового забруднення він обладнаний змінними елементами, встановленими в технологічних отворах на панелі, причому горловини резонаторів являють собою отвори, виконані в змінних елементах, глибина внутрішньої порожнини поглинача утворюється відстанню між задньою і закінченням змінного елемента, а співвідношення довжин змінних елементів, діаметрів горловин резонаторів і відстаней між їх центрами, а також між задньою внутрішньою стінкою короба і закінченням змінного елемента вибираються відповідно до залежності, де d - діаметр отвору в змінному елементі, м; f – резонансна частота, Гц; L - відстань між отворами, м; h - відстань між задньою внутрішньою стінкою короба та закінченням змінного елемента, м; c0 - швидкість звуку повітря при 20°C; lеф - ефективна довжина горловини отвору, м, що визначається залежністю , де l - довжина змінного елемента, м.
2. Резонансний шумопоглинач за п.1, який відрізняється тим, що вибір співвідношення розмірів може здійснюватися відповідно до залежності .
3. Резонансний шумопоглинач по п.1, який відрізняється тим, що додатково застосовані ребра жорсткості, що зв'язують між собою короб і панель.
4. Резонансний шумопоглинач по п.1, який відрізняється тим, що конструкція пристрою зорієнтована в робочому положенні такимчином, щоб панель розташовувалась знизу.
5. Резонансний шумопоглинач за будь-яким з пп.1-4, який відрізняється тим, що змінні елементи мають в отворі матеріал, що демпфує.
6. Резонансний шумопоглинач за будь-яким з пп.1-4, який відрізняється тим, що змінні елементи можуть виконуватися у вигляді стрижня з кришкою, за допомогою якої здійснюється щільне прилягання змінного елемента до панелі, і буртика, виконаного по колу стрижня змінного елемента таким чином, щоб забезпечити фіксацію змінного елемента у технологічних отворах на панелі.