Шумопоглощающий экран

Заявленное техническое решение относится к шумопонижающим конструкциям и предназначено для защиты урбанизированных территорий от негативного акустошумового воздействия. Содержит соединяемые между собой панель с отверстиями, в которые вставляются сменные элементы, и короб. В сменных элементах выполняются отверстия, диаметр которых, а также их длина, расстояние между центрами отверстий в сменных элементах и между нижней внутренней стенкой короба и окончанием отверстия в сменном элементе выбираются таким образом, чтобы обеспечить требуемый спектр поглощаемых частот. Технический результат заключается в создании условий для более эффективной защиты от акустошумового загрязнения открытых урбанизированных пространств при уменьшении габаритов конструкции экрана. 1 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Заявленное техническое решение относится к шумопонижающим конструкциям и, в частности, к шумозащитным устройствам, предназначенным для защиты урбанизированных территорий от негативного шумового воздействия транспортных средств, промышленного оборудования и т.д.

Из предшествующего уровня техники известны резонансные поглотители, представляющие собой совокупность резонаторов Гельмгольца, объединенных в единую конструкцию [Булкин В.В., Беляев В.Е., Сергеев В.Н. Конструкторские расчеты элементов РЭС в условиях механических и акустических воздействий: Учеб. пособие / Под ред. В.В. Булкина. - Муром: ИПЦ МИ ВлГУ, 2004. -132 с]. Такие устройства широко применяется при создании заданной акустической спектральной характеристики. Недостатками этих поглотителей являются их недостаточная универсальность при изменении спектра частот в акустошумовой картине окружающей среды, а также сложность обеспечения малой толщины конструкции экрана и ее непостоянство, что обусловлено необходимостью менять глубину резонаторов в зависимости от изменяющегося частотного спектра акустического шума.

Задача, на решение которой направлено заявленное устройство, заключается в расширении возможностей применения шумопоглощающего экрана в различной акустической обстановке, в уменьшении габаритных размеров конструкции и, в конечном результате, в повышении эффективности защиты от акустошумового загрязнения открытых урбанизированных пространств.

Поставленная цель достигается за счет того, что шумопоглощающий экран составляется из герметично соединенных панели и короба, выполненных из плотных материалов, причем на поверхности панели выполнены отверстия, в которые вставляются сменные элементы, имеющие выступающую за пределы панели часть со срезанными под углом менее 90° к линии горизонта верхней и нижней плоскостями, при этом на нижней плоскости среза сменного элемента находится вход отверстия, проходящего внутри сменного элемента по плавной дуге таким образом, чтобы выход отверстия был обращен внутрь экрана вертикально вниз, причем отверстия могут иметь разные диаметры, а основные размеры определяются по соотношениям , , , где h - расстояние между нижней внутренней стенкой короба и окончанием отверстия в сменном элементе, м; f₁ и f₂ - нижнее и верхнее значения частот акустического шума, Гц; c - скорость звука в воздухе, м/с; _n - наименьшее значение заданного коэффициента поглощения в интервале частот f₁f₂; d - диаметр отверстия в сменном элементе, м; - плотность воздуха, кг/м³; R_ak - удельное акустическое сопротивление в отверстии сменного элемента, Ом/м; l - длина отверстия в сменном элементе, м; L - расстояние между отверстиями, м.

Дополнительно, сменные элементы могут иметь трапециевидную форму в сечении основной части.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является расширение возможностей применения типовой конструкции шумопоглощающего экрана в различной акустической обстановке и, в конечном результате, обеспечение более эффективной защиты от акустошумового загрязнения открытых урбанизированных пространств при снижении себестоимости каждого отдельного устройства.

Общий вид шумопоглощающего экрана представлен на фиг. 1. На фиг. 2 показан вид экрана в сечении А-А (по фиг. 1). На фиг. 3 показан вид сменного элемента. На фиг. 4 показана развертка отверстия в сменном элементе.

Шумопоглощающий экран состоит из панели 1 с отверстиями 2, короба 3 и сменных элементов 4 с отверстиями 5.

Герметичное соединение панели 1 и короба 3 создает замкнутый объем. Наличие отверстий 2 на панели 1 обеспечивает возможность установки одинаковых сменных элементов 4. Диаметр отверстия 5 в сменном элементе 4, длина этого отверстия 5 и расстояние между нижней внутренней стенкой короба 3 и окончанием отверстия 5 в сменном элементе 4 определяются исходя из диапазона частот f₁f₂, в котором необходимо обеспечить шумопоглощение. Таким образом, устройство реализует совокупность резонаторов Гельмгольца. При достижении зоны установки экрана распространяющегося в урбанизированной среде акустошумового сигнала, обеспечивается его поглощение совокупностью резонаторов. Наличие скошенных поверхностей на выступающей части сменных элементов создает дополнительное рассеяние сигнала в верхнюю и нижнюю зоны перед экраном.

Амплитудно-частотная характеристика резонатора Гельмгольца соответствует характеристике режекторного фильтра в полосе частот f₁f₂ [Булкин В.В., Беляев В.Е., Сергеев В.Н. Конструкторские расчеты элементов РЭС в условиях механических и акустических воздействий: Учеб. пособие / Под ред. В.В. Булкина. - Муром: ИПЦ МИ ВлГУ, 2004. - 132 с]. Глубина резонатора h определяется из условия

,

где c - скорость звука в воздухе, м/с; _n - наименьшее значение заданного коэффициента поглощения в интервале частот f₁f₂.

Диаметр отверстия d в сменных элементах и расстояние между отверстиями L связаны зависимостями

и ,

где R_ak - удельное акустическое сопротивление в отверстиях, Ом/м; - плотность воздуха, кг/м³; l - длина отверстия в сменном элементе, м.

Наличие в соотношениях величины R_ak обусловлено изменением геометрии отверстия (его изгибным, непрямолинейным расположением), что, безусловно, повышает сопротивление распространению воздуха в канале отверстия.

Отверстия 2 в панели 1 могут иметь разную форму, например круглую или трапециевидную.

При известном диапазоне частот, в котором необходимо осуществить поглощение, может быть сформировано такое сочетание основных размеров, при которых обеспечивается эффективное поглощение акустического шума в выбранном диапазоне частот. Вертикальное расположение резонаторов позволит получить возможность поглощения акустического шума в широком диапазоне частот без увеличения толщины экрана.

1. Шумопоглощающий экран, характеризующийся тем, что он составляется из герметично соединённых панели и короба, выполненных из плотных материалов, причём на поверхности панели выполнены отверстия, в которые вставляются сменные элементы, имеющие выступающую за пределы панели часть со срезанными под углом менее 90° к линии горизонта верхней и нижней плоскостями, при этом на нижней плоскости среза сменного элемента находится вход отверстия, проходящего внутри сменного элемента по плавной дуге таким образом, чтобы выход отверстия был обращён внутрь экрана вертикально вниз, причём отверстия могут иметь разные диаметры, а основные размеры определяются по соотношениям

расстояние между нижней внутренней стенкой короба и окончанием отверстия в сменном элементе, м; ₁ и ₂ - нижнее и верхнее значения частот акустического шума, Гц; с - скорость звука в воздухе, м/с; а_n - наименьшее значение заданного коэффициента поглощения в интервале частот ₁...₂; d - диаметр отверстия в сменном элементе, м; - плотность воздуха, кг/м³; R_ak - удельное акустическое сопротивление в отверстии сменного элемента, Ом/м²; l - длина отверстия в сменном элементе, м; L - расстояние между отверстиями, м.

2. Шумопоглощающий экран по п.1, отличающийся тем, что сменные элементы могут иметь трапециевидную форму в сечении основной части.

РИСУНКИ