RU2528357C1

RU2528357C1 - Kochetov's acoustic baffle

Info

Publication number: RU2528357C1
Application number: RU2013138411/03A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева; Мария Михайловна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева; Мария Михайловна Стареева
Priority date: 2013-08-19
Filing date: 2013-08-19
Publication date: 2014-09-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: in acoustic baffle composed by frame and acoustic fabric, the frame is formed by support stands and horizontal profiles, where the acoustic panels are installed, which can be both noise reflecting translucent, and opaque noise absorbing, and their arrangement in the acoustic baffle can be in any combination of vertical and horizontal rows. Each of opaque noise absorbing acoustic panels is made as rigid and perforated walls, between which the layers of sound reflecting, and sound-proof materials of different density arranged in two layers are located. The layers of sound reflecting material are made from complex profile composed of evenly distributed hollow tetrahedrons. The layers of sound reflecting material are made from heat insulation material capable to maintain the pre-set microclimate in a premise, and as a sound-proof material the plates from basalt-based mineral wool like Rockwool, or URSA mineral wool, or basalt cotton wool P-75, or glass-wool with a woven glass liner are used.

EFFECT: raised efficiency of noise suppression.

3 cl, 2 dwg

Description

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.The invention relates to industrial acoustics, in particular to broadband sound attenuation, and can be used in all sectors of the economy as a means of protection against noise, in particular, an acoustic screen is designed to be installed along highways and railways, construction sites and other noise sources for the purpose of protection residential buildings from sources of increased noise.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является акустический экран по патенту РФ №2324795, кл. E04B 1/84, [прототип], содержащий перфорированную стенку и звукопоглощающий слой.The closest technical solution to the technical nature and the achieved result is an acoustic screen according to the patent of the Russian Federation No. 2323795, class. E04B 1/84, [prototype], comprising a perforated wall and a sound-absorbing layer.

Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет сравнительно невысокого коэффициента звукопоглощения и отсутствия звукоотражающих элементов.The disadvantage of the technical solution adopted as a prototype is the relatively low efficiency of sound attenuation due to the relatively low coefficient of sound absorption and the absence of sound-reflecting elements.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения.The technical result is an increase in the efficiency of sound attenuation.

Это достигается тем, что в акустическом экране, состоящем из каркаса и акустического полотна, 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 пазу опорной стойки, а акустические панели могут быть как шумоотражающими светопрозрачными, так и непрозрачными шумопоглощающими, причем компоновка их в акустическом экране может быть в любом сочетании вертикальных и горизонтальных рядов, при этом каждая из непрозрачных шумопоглощающих акустических панелей выполнена в виде жестких и перфорированных стенок, между которыми расположены слои звукоотражающего, а также звукопоглощающего материалов разной плотности, расположенные в два слоя, причем слои звукоотражающего материала выполнены сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, и которые расположены соответственно у жесткой и перфорированной стенок, а слои звукоотражающего материала выполнены из теплоизоляционного материала, способного поддерживать заданный микроклимат в помещении, а в качестве звукопоглощающего материала 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, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «повиден», а перфорированная стенка имеет следующие параметры перфорации: диаметр отверстий - 3÷7 мм, процент перфорации 10%÷15%, причем по форме отверстия могут быть выполнены в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного профиля, при этом в случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности.This is achieved by the fact that in the acoustic screen, consisting of a frame and an acoustic canvas, the frame is made in the form of support stands and horizontal profiles on which acoustic panels are mounted, and horizontal profiles are installed and fixed in a vertical groove of the support rack, which are adjustable in width, and acoustic panels can be either reflective translucent or opaque sound-absorbing, and their arrangement in the acoustic screen can be in any combination of vertical and horizontal rows, etc. this, each of the opaque sound-absorbing acoustic panels is made in the form of rigid and perforated walls, between which are layers of sound-reflecting, as well as sound-absorbing materials of different density, arranged in two layers, and the layers of sound-reflecting material are made of a complex profile consisting of uniformly distributed hollow tetrahedrons that allow to reflect sound waves incident in all directions, and which are located respectively at the rigid and perforated walls, and the layers of sound The material is made of heat-insulating material that can maintain a given microclimate in the room, and slabs made of rockwool mineral wool or URSA type mineral wool, or P-75 basalt wool, or glass wool are used as sound-absorbing material. with fiberglass lining, and the sound-absorbing element over its entire surface is lined with an acoustically transparent material, such as fiberglass type EZ-100 or a polymer of the type “visible”, and the perforated wall has the following perforation parameters: hole diameter - 3 ÷ 7 mm, perforation percentage 10% ÷ 15%, and the shape of the hole can be made in the form of holes of a round, triangular, square, rectangular or diamond-shaped profile, while in the case of non-circular holes as a conditional diameter should be considered the maximum diameter of the circle inscribed in the polygon.

На фиг.1 изображен общий вид акустического экрана, на фиг.2 - схема непрозрачной шумопоглощающей акустической панели.Figure 1 shows a General view of the acoustic screen, figure 2 is a diagram of an opaque sound-absorbing acoustic panel.

Акустический экран (фиг.1) является сборно-разборной конструкцией, состоящей из опорных стоек 3 и акустического полотна 4, 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 пазу 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 холоднокатанной 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).The acoustic screen (Fig. 1) is a collapsible structure consisting of support posts 3 and acoustic canvas 4, consisting of horizontal profiles 1, 2, 6 and acoustic panels, which are installed in horizontal profiles 1, 2, 6 during installation, which , in turn, are installed and fixed in a width-adjustable vertical groove of the support post 3. The post 3 consists of an I-beam and fixing angles that serve to fix the acoustic canvas of the screen. The size of the I-beam is determined depending on the height of the acoustic screen (up to 6 meters) and the current wind loads. The stand has a support flange for bolting to the foundation. In the supporting flange, the mounting holes are oval, which makes it possible to compensate for the error in the installation of embedded elements in the foundation of the supports. The horizontal profile serves to fix the acoustic panels during the installation of the acoustic screen and is made of cold-rolled steel 2 mm thick. The maximum length of the horizontal profile is up to 4 meters in increments of 500 mm. Corrosion protection - hot zinc with a coating thickness of 80-120 microns. Acoustic panels can be both reflective translucent 7 and opaque sound-absorbing 5, and their arrangement in the acoustic screen can be in any combination of vertical and horizontal rows (see figure 1).

Возможна компоновка экрана акустическими панелями с чередованием рядов шумоотражающими светопрозрачными 7 и непрозрачными шумопоглощающими 5 акустическими панелями.It is possible to arrange the screen with acoustic panels with alternating rows of sound-reflecting translucent 7 and opaque sound-absorbing 5 acoustic panels.

Возможна компоновка экрана, когда верхний горизонтальный ряд акустических панелей расположен под углом в пределах 20…45° (на чертеже не показано), 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 (на чертеже не показано).The layout of the screen is possible when the upper horizontal row of acoustic panels is located at an angle within 20 ... 45 ° (not shown in the drawing), which makes it possible to increase its efficiency by returning the flow of acoustic energy to a noise source, for example, a moving train in winter, when it is snowing is an additional sound absorber. In this case, the supporting posts 3 are performed respectively in the upper part with an inclination at an angle within 20 ... 45 °. It is possible to arrange the surface of the screen on the support posts 3 of any configuration, for example, in the form of an arc of a circle of large radius (not shown in the drawing).

Панель 7 светопрозрачная, шумоотражающая содержит каркас (на чертеже не показано) в виде многоугольника, например прямоугольника, образованного П-образной формы ребрами, выполненными из вибродемпфирующего материала, а в качестве шумоотражающего 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, причем 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 величин: 0,016…0,02.The panel 7 is translucent, reflective, contains a frame (not shown) in the form of a polygon, for example, a rectangle formed by a U-shaped ribs made of vibration-damping material, and a panel of a continuous sheet of extruded polycarbonate plastic is used as a noise-reflecting translucent element, and the ratio of the length of the extruded polycarbonate plastic the rectangle to its height lies in the range from 2 to 3, and the ratio of the thickness of the continuous sheet of extruded polycarbonate plastic to its height is in the optimal range of values: 0.006 ... 0.008, moreover, a panel of cellular sheet of extruded polycarbonate plastic with a ratio of the length of the rectangle to its height, which is in the optimal ratio of values: 2.0 ... 3.0, and the ratio of the thickness of the cellular sheet is used as a noise-reflecting translucent element. extruded polycarbonate plastic to its height is in the optimal range of values: 0.016 ... 0.02.

Каждая из непрозрачных шумопоглощающих акустических панелей 5 (фиг.2) выполнена в виде жестких 8 и перфорированных 13 стенок, между которыми расположены слои звукоотражающего 9, 12, а также звукопоглощающего 10, 11 материалов разной плотности, расположенные в два слоя, причем слои звукоотражающего материала выполнены сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, и которые расположены соответственно у жесткой 8 и перфорированной 13 стенок, а перфорированная стенка имеет следующие параметры перфорации: диаметр отверстий - 3÷7 мм, процент перфорации 10%÷15%, причем по форме отверстия могут быть выполнены в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного профиля, при этом в случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности.Each of the opaque sound-absorbing acoustic panels 5 (Fig. 2) is made in the form of rigid 8 and perforated 13 walls, between which are layers of sound-reflecting 9, 12, as well as sound-absorbing 10, 11 materials of different densities, located in two layers, the layers of sound-reflecting material made of a complex profile, consisting of uniformly distributed hollow tetrahedra, allowing to reflect sound waves incident in all directions, and which are located respectively at the rigid 8 and perforated 13 walls, and p the perforated wall has the following perforation parameters: diameter of the holes is 3 ÷ 7 mm, the percentage of perforation is 10% ÷ 15%, and the shape of the holes can be made in the form of holes of a round, triangular, square, rectangular or rhomboid profile, while in the case of non-circular holes as the conditional diameter should be considered the maximum diameter of the circle inscribed in the polygon.

Непрозрачные шумопоглощающие акустические панели 5 могут быть выполнены с двухсторонней перфорацией (на фиг.2 не показано), т.е. стенка 8 может быть так же, как и стенка 13, выполнена перфорированной.Opaque sound-absorbing acoustic panels 5 can be made with double-sided perforation (not shown in Fig. 2), i.e. the wall 8 may be the same as the wall 13, made perforated.

В качестве звукопоглощающего материала 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, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «повиден».As sound absorbing material, slabs made of rockwool basalt mineral wool or URSA mineral wool or P-75 basalt wool or glass wool lined with glass wool are used as sound absorbing material, and the sound-absorbing element is lined with acoustically transparent material over its entire surface , for example, fiberglass type EZ-100 or polymer type "poviden."

В качестве звукопоглощающего материала звукопоглотителя также может быть использован пористый шумопоглощающий материал, например пеноалюминий, или металлокерамика, или металлопоролон, или материал в виде спрессованной крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3…2,5 мм (на чертеже не показано). В качестве звукопоглощающего материала может быть использован также жесткий пористый материал, например пеноалюминий, или металлокерамика, или камень-ракушечник со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30÷45%. В качестве звукопоглощающего материала может быть использован материал в виде крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, или полиуретана, или пластиката, причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3÷2,5 мм (на чертеже не показано).As the sound-absorbing material of the sound absorber, a porous sound-absorbing material, for example, foam aluminum, or cermet, or metal foam, or a material in the form of pressed crumbs from solid vibration-damping materials, such as elastomer, polyurethane or plastic compound such as Agate, Anti-Vibrate, Shvim, can also be used. ", And the size of the fractions of the crumbs lies in the optimal range of values: 0.3 ... 2.5 mm (not shown in the drawing). As a sound-absorbing material, a rigid porous material, for example, foam aluminum, or cermet, or a shell rock with a degree of porosity in the range of optimal values: 30–45%, can also be used. As a sound-absorbing material, a material in the form of crumbs from solid vibration-damping materials, for example, elastomer, or polyurethane, or plastic compound can be used, moreover, the size of the fractions of the crumb lies in the optimal range of values: 0.3 ÷ 2.5 mm (not shown in the drawing).

Акустический экран работает следующим образом.The acoustic screen works as follows.

Звуковая энергия от стационарного оборудования или объекта (на чертеже не показано), находящегося в помещении или движущегося в окружающей среде, пройдя через перфорированную стенку 13, попадает на слои 9 и 12 звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, и которые расположены соответственно у жесткой 8 и перфорированной 13 стенок, а затем звуковые волны падают на слои 10, 11 мягкого звукопоглощающего материала разной плотности, расположенные в два слоя (например, выполненного из базальтового или стеклянного волокна). 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.Sound energy from stationary equipment or an object (not shown in the drawing) located in the room or moving in the environment, passing through the perforated wall 13, enters the layers 9 and 12 of the sound-reflecting material of a complex profile, consisting of uniformly distributed hollow tetrahedra, allowing reflecting the incident sound waves in all directions, and which are located respectively at the rigid 8 and perforated 13 walls, and then the sound waves fall on the layers 10, 11 of soft sound-absorbing material hydrochloric density disposed in two layers (e.g., made of basalt or glass fibers). The transition of sound energy into thermal energy (dissipation, energy dissipation) occurs in the pores of the sound absorber, which are the Helmholtz resonator model, where energy losses occur due to friction of the mass of air in the resonator neck oscillating with the excitation frequency against the wall of the neck itself, which has the form branched network of pore sound absorbers.

Предложенный авторами акустический экран является эффективным способом борьбы с производственными шумами.The acoustic screen proposed by the authors is an effective way to combat industrial noise.

Claims

1. An acoustic screen consisting of a frame and an acoustic canvas, the frame being made in the form of support stands and horizontal profiles on which acoustic panels are mounted, and horizontal profiles are installed and fixed in a width-adjustable vertical groove of the support rack, and acoustic panels can be like sound-reflecting translucent and opaque sound-absorbing, moreover, their arrangement in the acoustic screen can be in any combination of vertical and horizontal rows, characterized in that each of the opaque sound-absorbing acoustic panels is made in the form of rigid and perforated walls, between which are layers of sound-reflecting and sound-absorbing materials of different density, arranged in two layers, and the layers of sound-reflecting material are made of a complex profile consisting of uniformly distributed hollow tetrahedrons that allow reflecting incident sound waves in all directions, and which are located respectively at the rigid and perforated walls, and the layers are sound-reflecting the material is made of heat-insulating material that can maintain a given microclimate in the room, and as sound-absorbing material, slabs made of rockwool-based mineral wool or URSA-type mineral wool, or P-75 basalt wool, or glass wool are used as sound-absorbing material. with fiberglass lining, and the sound-absorbing element over its entire surface is lined with an acoustically transparent material, for example, fiberglass type EZ-100 or polymer-type “visible”, and the perforated wall has the following the perforation parameters: the diameter of the holes is 3–7 mm, the percentage of perforation is 10% ÷ 15%, and the shape of the holes can be made in the form of holes of a round, triangular, square, rectangular or rhomboid profile, while in the case of non-circular holes as a conditional diameter should be considered the maximum diameter of the circle inscribed in the polygon.

2. The acoustic screen according to claim 1, characterized in that as the sound-absorbing material of the opaque sound-absorbing acoustic panels, a porous sound-absorbing material is used, for example, foam aluminum, or cermet, or metal-foam, or a material in the form of pressed crumbs from solid vibration-damping materials, for example elastomer, polyurethane or plastic compound like “Agate”, “Anti-vibration”, “Shvim”, moreover, the size of the fractions of the crumbs lies in the optimal range of values: 0.3 ... 2.5 mm.

3. The acoustic screen according to claim 1, characterized in that as the sound-absorbing material of the opaque sound-absorbing acoustic panels, a rigid porous material, for example foam aluminum or cermet, or a shell rock with a degree of porosity in the range of optimal values: 30 ÷ 45%, is used.