Звукоізолюючий елемент

1. Звукоізолюючий елемент, що містить корпус із звуковбирною прокладкою з можливістю забезпечення вакууму у внутрішній порожнині, який відрізняється тим, що корпус елемента виконано цільним і герметичним, звуковбирна прокладка розміщена як на лицьовому, так і на тильному боках елемента, причому в корпусі й на 3 - зменшення тиску у внутрішній порожнині до діапазону тисків середнього вакууму неможливо, тому що корпус прототипу не цільний, а складений з декількох частин (у цьому випадку буде мати місце втрата герметичності пружної прокладки, розміщеної за периметром стінок корпуса); - має місце втрата здатностей, що демпфірують, цією пружною прокладкою через виникнення в ній напруження стиску (прокладка надмірно стисла через велику різницю у величинах тиску між зовнішньою атмосферою й вакуумом у внутрішньому просторі). Крім того, область застосування прототипу обмежується ілюмінаторами в літаках, кабінах управління й кожухами машин (обмежується формулою прототипу, а саме заданою формою його корпуса, у той час, як ця форма ніяк не впливає на величину звукоізолюючої здатності прототипу, але утрудняє експлуатацію, погіршує дизайн і т.п.), В основу корисної моделі поставлено завдання удосконалення звукоізолюючого елемента, в якому шляхом введення нових конструктивних елементів забезпечується зменшення коефіцієнту пропущення звуку, і за рахунок чого підвищується звукоізолююча здатність до максимально можливої величини. Поставлене завдання досягається тим, що звукоізолюючий елемент, що містить корпус із звуковбирною прокладкою, з можливістю забезпечення вакууму у внутрішній порожнині, згідно з корисною моделлю, корпус елементу виконано цільним і герметичним, звуковбирна прокладка розміщена як на лицьовому, так і на тильному боках елементу, причому в корпусі й на несучих конструкціях спорудження, до яких закріплено звукоізолюючий елемент, розміщено магніти, що утворюють безконтактні вузли кріплення - магнітну підвіску, полярність і напруженість магнітного поля зазначених магнітів підібрано таким чином, що між корпусом звукоізолюючого елементу і несучими конструкціями спорудження, до яких закріплено звукоізолюючий елемент, утворений проміжок, заповнений атмосферним повітрям, а у внутрішній порожнині звукоізолюючого елементу забезпечено середній вакуум. Також завдання досягається тим, що в конструкції безконтактних вузлів кріплення використано електромагніти. Технічним результатом корисної моделі є зменшення коефіцієнта пропущення звуку, котрий представляє собою відношення потоку звукової енергії, що пройшов через звукоізоляцію до загального (вхідного) потоку звукової енергії. Згідно [Снижение шума на промышленных предприятиях, Ленинградский государственный проектный институт. - М.: Стройиздат, 1972. - C.58] звукоізоляційні якості якого-небудь огородження від повітряного звуку визначаються ... , а всяке огородження характеризується величиною звукоізолюючої здатності R=10lg(1/ ), дБ. Технічний результат корисної моделі - повна мінімізація коефіцієнта пропущення звуку через внутрішню порожнину =0, що веде до забезпечення максимально можливої звукоізолюючої зда 56371 4 тності R= дБ. Крім того, за рахунок обговореної конструкції безконтактних вузлів кріплення обмежується передача структурного звуку на несучі конструкції спорудження, до яких прикріплено звукоізолюючий елемент. Середній вакуум у внутрішній порожнині забезпечує неможливість пропущення звуку через неї. Згідно [Политехнический словарь. / Гл. ред. Артаболевский И. И. - М: Советская энциклопедия, 1977. - C.67-68] вакуум являє собою стан вміщеного в посудину газу з тиском значно нижче атмосферного, і характеристики цього газу визначаються співвідношенням між довжиною вільного пробігу l молекул або атомів, тобто середньою відстанню, які проходить частинка між двома її послідовними зіткненнями з іншими частинками, і розміром d, характерним для даного приладу або процесу. Там же визначається поняття середній вакуум, який характеризується виконанням умови: l d. Звукові хвилі відносяться до так названих пружних хвиль, де звукова енергія передається за рахунок пружних коливань середовища (за рахунок зіткнень сусідніх часток). Коли тиск газового середовища поширення звукових хвиль зменшується порівняно з атмосферним (низький вакуум), передача звукової енергії зменшується, але не припиняється повністю (прототип). Коли ж у середовищі поширення звуку створено середній вакуум, воно губить властивість пружності, і пропущення звуку через неї припиняється повністю. Це підтверджується роботою [Компанеец А. С Законы статистической физики. Ударные волны. Сверхплотное вещество. - М.: Наука, 1976. - C.84], де говориться про те, що за умови l d імпульс пропорційний числу молекул, здатних його переносити й звертається в нуль при повному вакуумі. Якщо d найменша відстань між стінками внутрішньої порожнини, при цій умові частка, що переносить звукову енергію на всьому шляху від однієї стінки порожнини до іншої, просто не зустрічає іншу молекулу, якій вона може передати властиву їй енергію звукових коливань. Цільний і герметичний корпус пропонованого звукоізолюючого елементу забезпечує підтримку в його внутрішній порожнині середнього вакууму на весь розрахунковий строк її експлуатації. Оскільки частина звукової енергії може поширюватися по корпусу у вигляді так названого структурного звуку й через вузли кріплення переходити на несучі конструкції спорудження, до яких прикріплено звукоізолюючий елемент, передбачено безконтактні вузли кріплення з повітряним проміжком між корпусом звукоізолюючого елементу й несучими конструкціями, що запобігає поширенню структурного звуку. Додаткове зниження шуму забезпечується звуковбирною прокладкою, розміщеною як на лицьовій (куди спочатку попадає звукова хвиля), так і на тильній (протилежній) сторонах звукоізолюючого елементу (де вона запобігає переходу звукової енергії до заповненого повітрям проміжку між корпусом і несучими конструкціями спорудження). У конструкції безконтактних вузлів кріплення можуть бути використано як постійні магніти, так й електромагніти (що більш технологічно й зручно), 5 але їхні параметри повинні бути підібрані таким чином, щоб забезпечувалася відсутність прямого механічного контакту між корпусом панелі й несучими конструкціями спорудження (за зазначеними вище причинами). Корпус звукоізолюючого елементу виготовлено з матеріалу з більшим коефіцієнтом звукопоглинання (що збільшує ефективність панелі), а саме, наприклад, з пластмаси, в яку для забезпечення більшої міцності замуровані арматури. Ці арматури можуть бути використано як обмотка електромагніта, що входить до складу безконтактного вузла кріплення. На малюнку показано переріз звукоізолюючого елементу. До складу звукоізолюючого елементу входять цільний і герметичний корпус 1, у який замуровано арматури 2 з металу, із внутрішньою порожниною 3 (яка характеризується найменшою відстанню d між її стінками), де забезпечено наявність середнього вакууму з дотриманням умови l d, що має звуковбирні прокладки 4 та 5 відповідно на лицьовому і тильному боках, при цьому в корпус 1 і несучі конструкції 6 спорудження, до яких він прикріплений, установлено магніти (електромагніти) 7, їхня полярність і напруженість магнітного поля підібрано таким чином, щоб був відсутній прямий механічний контакт - між корпусом 1 і несучими конструкціями 6 і між ними був утворений проміжок 8, заповнений повітрям. Пристрій працює в такий спосіб. Загальний вхідний потік звукової енергії Фвх, що попадає на лицьову сторону корпуса панелі, згідно закону збереження енергії частково відбивається назад у навколишнє середовище Фвідб, частково поглинається речовиною корпуса 1 панелі й спеціально встановленою на ній звуковбирною прокладкою 4 Фпогл, частково пропускається крізь звукоізолюючий елемент Фпроп. Фвх=Фвідб+Фпогл+Фпроп. Завдання корисної моделі - зменшення Фпроп, виконується за рахунок того, що основна частина Фпроп загасає при її влученні у внутрішню вакуумовану порожнину через відсутність у тій порожнині елементів пружного середовища, тобто через відсутність умов поширення звуку. Однак частина Фпроп у вигляді структурного звуку поширюється по інших елементах панелі, тобто по корпусу 1. Оскільки корпус 1 виготовлено з фторопласта, тобто матеріалу з більшим коефіцієнтом звукопоглинання, ця частина Фпроп переходить у Фпогл. Крім того, на тильній стороні звукоізолюючого елементу є звуковбирна прокладка 5, що запобігає поширенню звуку з тильної сторони. Оскільки параметри магнітів підібрано таким чином, що між тильною стороною корпуса 1 і несучими конструкціями спорудження 6 утворений 56371 6 проміжок 8, заповнений повітрям, умови, сприятливі для поширення в ньому звуку, відсутні. Коливання панелі щодо нерухомих несучих конструкцій 6 гасяться магнітами 7. У такий спосіб забезпечується повна мінімізація коефіцієнта пропущення звуку =0 і максимально можлива звукоізолююча здатність R= Дб. Додатково можливо встановити звуковбирні прокладки не тільки на лицьовій і тильній сторонах, але й на бічних сторонах звукоізолюючого елементу. Звукоізолюючий елемент можливий в технічній реалізації. Магнітні підвіски (безконтактні вузли кріплення) відомо стосовно до рейкового транспорту [Политехнический словарь. / Гл. ред. Артаболевский И.И. - Сов. энцикл, 1977. - C.267]. Корпус 1 запропонованого звукоізолюючого елементу виготовлено з дотриманням вимог, пропонованих до пристроїв вакуумної техніки, тобто забезпечує герметичність внутрішньої порожнини (для міцності армований металом). Необхідний тиск у його внутрішній порожнині 3 може бути обчислений в такий спосіб (щоб забезпечити умову l d). Згідно [Кухлинг X. Справочник по физике. - М.: Мир, 1985. - C.204] відомо, що довжина вільного пробігу молекул відповідно до кінетичної теорії газів становить Kt , l 2D2P де l - середня довжина вільного пробігу молекул, м; K=1,38 1023 Дж/К - постійна Больцмана; P - шуканий тиск газу, Па; D - діаметр молекули, м; t - абсолютна температура, K; при цьому K 2 3,11 10 24 Дж/К. Таким чином, знаючи реальну величину для умови l d розраховують необхідний тиск у внутрішній порожнині для газу (в основному повітря), підставляючи у наведену вище формулу відому величину діаметра молекули, і температури газу, характерної для умов експлуатації. Як правило, необхідний тиск лежить у діапазоні 102 P 10-1Па. В конструкції використано будь-які види звуковбирних матеріалів з відомих. Позитивний ефект від використання корисної моделі являє собою значне зменшення шуму при проходженні через неї звукової хвилі, якщо звукоізолюючий елемент пропонованої конструкції застосується, наприклад, в якості звукоізолюючого облицювання. 7 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 56371 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601