Шумоснижающая конструкция

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 91 1794152 505 Е 04 В 1/ ТЕ фактически яввности защиты ия шума по дли где п=0,1,2, а при других знаколебаний панеотивофазе а, интерференции панелью и дисО Ф (Л ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Ленинградский электротехнический инс 1 итут им, В,И,Ульянова (Ленина)(73) Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина)(56) Справочник по технической акустике/под ред,М.Хекла, Л,: Судостроение, 1980,с,31,Изобретение относится к защите от шума, в частности к средствам снижения воздушного и структурного шума, и может быть использовано в звукоизолирующих преградах, эвукоизлучающих кожухах машин, механизмов, конструкций,Наиболее близким решением к заявляемому является шумоснижающая конструкция, содержащая панель и упругую пластину, жестко соединенные перпендикулярно установленными прямыми жесткими стержнями.Недостатками данной конструкции являются:неравномерность снижения воздушного шума в пространстве вследствие невозможности обеспечения смещения фаз излучаемого панелью и диском шума на 1809 в каждой точке пространства, в результате чего в пространстве образуются зоны с пониженным и повышенным уровнем шума; при малой длине волны в воздухе (на частотах выше 1000 Гц длины волн менее 34 см) естественное движение головы работника или его перемещение в рабочей зоне обуславливает периодическое попадание органа(54) ШУМОСНИЖАЮЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ (57) Использование: в шумоснижающей конструкции упругая пластина имеет толщину Ь1 о/4 и выполнена перфорированной с шагом перфорации Ь= ттт йт/4 а о/2 . Стержни устаноеае.ны на расстоянии 11 "4 /2 друг от друга и на расстоянии 12Яе, /4 от места разрыва граничных условий панели, При этом каждый стержень имеет длину 1= п 4 /2, где 4-длина продольной волны в стержне, а п=1,2,32 з,п,ф-лы, 2 ил,1 табл. слуха в указанные зоны, чт ляется снижением эффект от шума;невозможность снижен не стержня 1 (2 п+1) Лп /2, ,также при 1=(2 п+1) 4 /2, но чениях числа и вследствие ли и диски не в пр следовательно, отсутствия звуковых волн, излучаемых ком; невозможность снижения воздушного шума со стороны панели, противоположной упругой пластине (диску) со стержнем (вследствие интерференционного снижения шума);невозможность снижения структурного шума в панели за пределами расположения стержней (стержень с диском действует подобно антивибратору, в случае которого колебательная энергия как бы отражается за пределы места его расположения на панели, следовательно, не уменьшается на пути распространения);невозможнос; ь расширения частотного диапазона снижаемого шума;невозможность уменьшения веса конструкции, т.к. пластина (диск) изготовлена из сплошного металла, имеет определенные размеры, а длина стержня не может быть уменьшена, так как будет нарушено условие колебания панели и пластины в противофазе;невозможность уменьшения габаритного размера конструкции в направлении продольной оси стержня, т.к, длина стержня не может быть уменьшена.Целью изобретения является снижение уровня шума и уменьшение массо-габаритных параметров конструкции,ОНа фиг,1 изображена конструкция с непрерывными граничными условиями в ее плоскости, на фиг. 2 - то же с разрывом граничных условий,Конструкция содержит звукоизлучающую или эвукоизолирующую панель 1, в которой могут возбукдаться изгибные колебания, перфорированную упругую пластину 2. предназначеннуютдля формирования ближнего поля звукоизлучения и выполненную, например, из металла, жесткий стержень 3, предназначенный для передачи колебаний с панели на пластину и выполненный, например, из металла,Шумоснижающая конструкция работает следующим образом.Изгибные колебания, возбужденные в панели, являются причиной излучаемого ею воздушного шума и распространяемого по панели структурного шума, который через жесткие механические связи с другими конструкциями вызывает излучение воздушного шума последними. Передаваясь на стержень шумоснижающей конструкции, изгибные колебания панели через поперечнье силы преобразуются в нем в продольные, а через изгибные моменты в изгибные колебания (далее изгибные колебания стер. кня не рассматриваются, т,к, они преобразуются в перфорированной пластине в ее продольные, практически не излучающие шум колебания). Продольные колебания стержня, переходя в перфорированную пластину, преобразуются в ней в изгибные, которые и являются источником излучения в воздух. При этом параметры пластины таковы(толщина пластины и Мо /4, шаготверотии о" тттот 744 2 о/2, нто она формирует только ближнее поле излучения, т.е, образуется акустическое короткое замыкание колеблющегося воздуха, реализуемое посредством указанной перфорации, а дальнее поле излучения, т,е. шум, отсутствует. Ограничение толщины пластины ио /4 обусловлено тем, что при нарушении указанного условия в отверстии.или в непосредственной близости от него могут возникать явления, которые нарушат свободный обмен энергии между сжатыми и 5 разреженными участками среды с обеихсторон каждого отверстия, а следовательно, ослабится или исчезнет эффект акустиче- .ского короткого замыкания. Ограничение шага отверстий Ь4 /2 обусловлено тем, "О что размерлюбого участка поверхности пластины между отверстиями был меньше длины излучаемой в воздух волны. При этом энергия сжатых и разреженных участков среды, находящихся около отверстий, пере- "5 ходит с одной стороны пластины на другуюи обратно (реверсирует) через эти отверстия. Размер участков пластины около отверстий, охваченных реверсом энергии, составляет приблизительно А 42 /4. Тогда участки, расположенные посередине между отверстиями, не превышают 4/4. В момент, когда отверстие не находится на этих участках, т.е, энергия не реверсирует через отверстия, она вследствие малости размера .указанных участков по сравнению с длиной волны в воздухе Мо, реверсирует из зон сжатия в зоны разрежения среды на каждой из сторон пластины, т.е. акустическое короткое замыкание реализуется и для ука- ЗО занных участков.Таким образом энергия изгибных колебаний панели, попадающая в стержень и перфорированную пластину, уменьшается, затрачиваясь на акустическое замыкание, при этом уменьшается излучаемый панелью воздушный шум (с обеих сторон панели) и распространяемый в ней структурный шум.При этом уменьшается и внешний воздушный шум, попадающий на панель как на звукоизолирующую преграду. Акустическое короткое замыкание обусловлено параметрами перфорированной пластины, поэтому оно реализуется при любой длине стержня, Однако при длине стержня 1= и 4 /2, где п=1,2,3,.входной импеданс стержня теорети;ески равен нулю (Евх=О), следовательно, вся колебательная энергия панели, приходящаяся на сечение стержня, беспрепятственно проходит по нему, преобразуется в пластине в акустическое короткое замыкание, т;е, реализуется дополнительное снижение шума, В случае, когда перфорированная пластина имеет толщину, указанную в п,З формулы, возникает явление волнового резонанса, улучшается согласование колебаний пластины и воздуха, следовательно, увеличивается обтираемая из панели колебательная энергия и соответственно реализуется дополнительное сни1794152 35 жение шума, Возможность использования стержней одной длины при различном частотном возбуждении панели, использования перфорированной пластины без ограничения размеров в ее плоскости в сторону увеличения, а также расположения стержней на расстоянии 1 4/2 друг от друга и Ь 4/4 - от места разрыва граничных условий на панели, обусловливает расширение частотного диапазона снижаемого шума, т.е, заявляемая конструкция позволяет снижать шум во всем нормируемом звуковом диапазоне частот,: Наличие перфорированной пластины и стержней любой длины, например,еньшей по сравнению с прототипом, позволяет снизить массогабаритные параметры кон струкции.Пример конкретного выполнения, Перфорированная пластина обеспечивает акустическое короткое замыкание при ее колебаниях на наибольшей среднегеометрической частоте 1/3 октавной полосы нормируемого звукового диапазона. частот и наиболее употребительной частоте ультразвукового диапазона частот, т.е. на чаСтоте 1=10000 Гц и 1=22000 Гц. Длина акустической волны в воздухе на частоте 10000 Гц Ло =34 мм, 4 /2=17 мм, на частоте 22000 Гц Яо =15,6 мм, Л /2=,8 мм. Выберем шаг перфорации таким, чтобы он удовлетворял наибольшему значению усФормула изобретения 1., Шумоснижающая конструкция, содержащая панель и упругую пластину, жестко соединенные перпендикулярно установленными прямыми жесткими стержнями, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения уровня шума и уменьшения массогабаритных параметров конструкции, упругая пластина имеет толщину Ь 4/4 и выполнена пе о и ованной с шагом перфорации Ь= лд/4 е А/2 ., а стержни установлены на расстоянии 11 Я/2 друг отдру.а и на расстояниигЬ/4 от места разрыва граничных условий панели, где Яв длина звуковой волны в воздухе, А-длина изгибной волны в панели, б - диаметр отверстий перфорации, г. - коэффициент перфорации. ловия акустического короткого замыкания Ь Л/2, а диаметр отверстий - наиболее часто реализуемый на практике д".3 мм и 0=5 мм, Коэффициент перфорации для 5 шага Ь=17 мм и Ь =7,8 мм и диаметра отверстий б=3 мм и б=5 мм определим по формуле Е= - ( - )Д б г4 ЬРезультаты определения значенийВ 10 приведены в таблице Рассчитанные коэффициенты перфорации практически реализуемы, их значения,равные указанным и превышающие их, по 15 зволяют при выбранных диаметрах отверстий обеспечить выполнениеусловия акустического короткого замыкания Ь 4/2 для требуемой частотыизлучаемогг шума, Коэффициент е =0,32320 позволяет обеспечить акустическое короткое замыкание при перфорации пластины сдиаметрами отверстий б 5 мм, излучающей шум на частотах 5 22000 Гц,Применение данной шумоснижающей,25 конструкции позволит; снизить воздушныйшум с обеих сторон панели при одновременном равномерном снижении воздушно.- го шума в пространстве и структурногошума, распространяющего по панели;расширить частотный диапазон снижаемого шума;снизить массогабаритные параметрыконструкции. 2, Конструкция по п,1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что каждый стержень имеет длину 1=.и л/2, где Й -длина продольной волны 40 в стержне, п=1,2,3,.3, Конструкция по п.1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что перфорированная пластина имеет толщину 45)2 др 7 о 2 - 7 е - г/2 д где р - плотность материала пластины; бакр - критическая частота, при которой (т - коэффициент Пуассона материалапластины, Е - модуль Юнга материала пластины,1794152 оставитель М.Виноградоваехред М. Моргентал КоРРектоР О. Кравцо едакт аказ 528 Т ВНИИПИ Государственно 113035раж Подписноео комитета по изобретениям и открыти, Москва, Ж. Раущская наб., 4/5 м при ГКНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 3 начения коэффициента перфорации е в зависимости от диаметра отверстий д и шага отверстий Ь 4/2