Звукопоглинаюча плита

1. Звукопоглинаюча плита, яка містить основу і закріплений на ній звукопоглинаючий матеріал, яка відрізняється тим, що як звукопоглинаючий матеріал застосоване скло. 3 Недоліками відомої конструкції є її складність, нетехнологічність та понижений коефіцієнт звукопоглинання із-за покриття поз. 3 і 4. Найбільш близькою по суті, прототипом, є звукопоглинаюча плита [3], що містить основу 2 і закріплений на ній волокнистий звукопоглинаючий матеріал 3. Плита має високі звукопоглинаючі властивості в зв'язку із застосуванням волокнистого звукопоглинаючого матеріалу. Недоліками звукопоглинаючої плити згідно прототипа є: низька міцність звукопоглинаючого матеріалу; ненадійність, а саме - втрата ним з часом звукопоглинаючих властивостей через закупорку пор твердими частками з повітря; недовговічність із-за впливу природних факторів: дощу, снігу, вітру, перепадів температур і т. д. Метою винаходу є усунення перерахованих недоліків прототипу при збереженні високих звукопоглинаючих властивостей. Поставлена мета досягається тим, що як звукопоглинаючий матеріал застосовують скло. Скло може бути застосоване у вигляді моноліта, наприклад, у вигляді плоского листа, або із поверхнею змінної форми, наприклад, хвилястою. Суть винаходу пояснюється рисунками, де: на Фіг.1 зображена звукопоглинаюча плита, де звукопоглинаючий матеріал виконаний у вигляді плоского скла; на Фіг.2 - зовнішня поверхня скла виконана хвилястою; на Фіг.3 - хвилі на поверхні скла виконані прямими, паралельними; на Фіг.4 - хвилі на поверхні скла виконані концентричними; на Фіг.5 - хвилі на поверхні скла виконані дугоподібними з одним центром; на Фіг.6 - хвилі на поверхні скла виконані дугоподібними з різними центрами; на Фіг.7 - скляне покриття виконане у вигляді скляних гранул. Звукопоглинаюча плита складається з основи 1 і звукопоглинаючого матеріалу - скла 2 (Фіг.1 - 7), яке кріпиться, наприклад, приклеюється, до основи. З протилежних сторін основи 1, а ще краще по периметру, залишають непокриті смужки 3 для можливості скріплення з іншими основами або конструкціями. Скло може мати зовнішню поверхню плоскою (Фіг.1), змінної форми (Фіг.2), наприклад, у вигляді прямих хвиль (Фіг.3), концентричних (Фіг.4), дугоподібних з єдиним центром дуг (Фіг.5), або з різними центрами (Фіг.6). Скло може бути встановлене у вигляді скріплених гранул (Фіг.7). Застосування скла у якості звукопоглинаючого матеріалу має наступні переваги: 1. Скло не боїться впливу природніх факторів дощу, снігу, вітру, перепадів температур і т. д. Цю стійкість до негативного впливу природних факторів скло підтвердило впродовж тисячоліття, слугуючи шибками у вікнах будинків. 2. Скло не змінює своїх властивостей з часом. Адже воно не має пор, які можуть забитися. Осад 89255 4 пилу ж з атмосфери, по-перше, абсолютно не знижує звукопоглинаючих властивостей скла, а, по-друге, легко витирається (з естетичних та, можливо, санепідеміологічних міркувань). Якщо ж звукопоглинаюче покриття виконане із скляних гранул, то воно легко, а головне - без шкоди для себе, продувається повітрям або промивається миючим розчином і водою. Вважаємо за необхідне відмітити наступне. Скло як звукопоглинач працює зовсім за іншим принципом, ніж волокнисті звукопоглинаючі матеріали (ВЗМ), навіть якщо їх волокна - скляні. У ВЗМ звукова енергія гаситься за рахунок тертя повітря між волокнами [4] (волокна нагріваються, енергія звуку переходить в теплову). Повітря заходить в міжволоконний простір завдяки наявності так званого «звукового вітру» (його легко можна спостерігати, піднісши руку до гучномовця, який голосно працює). Звукова хвиля, що падає на ВЗМ, заставляє повітря зайти всередину матеріалу, а потім «висмоктує» це ж повітря назад. Рухаючись туди-сюди, повітря забирає енергію у звукової хвилі. Так ось, якщо ці пори чимось (пилом, засмальцюванням тощо) закрити, то повітря не зможе заходити між волокнами, а значить не відбуватиметься поглинання звукової енергії ВЗМ. Зовсім інша ситуація при поглинанні звукової енергії склом. Скло - твердий матеріал, що не має пор, і поглинає звук аналогічно іншим твердим матеріалам - на рівні молекулярної взаємодії матеріалу з енергією звуку. Різниця між склом та іншими твердими (не пористими) матеріалами - в ефективності, що буде показано нижче. Якщо ж на скло попадає пил, засмальцювання тощо, то це ніяк не впливає на звукополинаючі властивості скла, оскільки пил і йому подібний бруд є акустично прозорим: звукові хвилі з легкістю проходять через них до скла (а повітря не може зайти у простір між волокнами ВЗМ, якщо там є пил і йому подібний бруд). 3. Скло має досить високі звукопоглинаючі властивості, які роблять його придатним саме для використання як звукопоглинаючого матеріалу. Звукопоглинаючі властивості оцінюються через коефіцієнт звукопоглинання (КЗП). Коефіцієнт звукопоглинання - це відношення енергії звуку, яка поглинулась перешкодою, Епогл до повної енергії звукової хвилі, яка падає, Епад. Тобто у «формульному» вигляді: Eпогл . Eпад Згідно [5], скло має КЗП в залежності від частоти, Гц, представлені в табл. 1. Більш того, для порівняння в табл. 1 представлені КЗП такого широко вживаного (при створенні шумозахисних споруд) матеріалу як бетон. Очевидно, що за КЗП бетон принципово уступає склу. 5 89255 6 Таблиця 1 Коефіцієнт звукопоглинання поглиначів Поглонач 125 0,30 0,04 Скло одинарне Бетонна поверхня 250 0,42 0,04 Вважаємо за необхідне підкреслити, що скло має високий КЗП в області низьких частот (табл. 1), що робить його особливо цінним при створенні шумозахисних споруд, враховуючи спектри джерел шуму (автомобілів, трамваїв). Особистий досвід (підкріплений експериментальними дослідженнями) автора свідчить, що трамвайні потяги випромінюють шум, значна частина енергії якого знаходиться саме в низькочастотній області. 4. Скло має високі звукоізоляційні властивості. Звукоізоляцію оцінюють у відносному (логарифмічному, «децибельному») виді через рівень звукоізоляції R, дБ: Eпад R 10 1g , Епр де Епад - енергія звукової хвилі, яка впала на шумозахисну споруду (екран); Епр - енергія звукової хвилі, яка пройшла через шумозахисну споруду Тобто, явище акустичної звукоізоляції полягає у властивості конструкції (матеріалу, акустичного КЗП в залежності від частоти, Гц 500 1000 2000 4000 0,50 0,50 0,50 0,51 0,04 0,06 0,06 0,03 6000 0,52 0,07 екрану) ослаблювати звукову хвилю, що впала на неї. Екран сам випромінює енергію з боку, який є протилежним у відношенні хвилі, яка впала на екрана. В табл. 2 представлено звукоізоляцію одностінних конструкцій, дБ [6]. Для порівняння надано такі матеріали як сталь і залізобетон. Звукоізоляція матеріалу в 20 дБ є достатньою, а тому збільшувати товщину матеріалу надалі (лише для покращання його звукоізоляційних властивостей) є економічно і конструктивно неоправданим. 5. Скло у поєднанні з деяким матеріалом (матеріалами) утворить достатньо міцну конструкцію. Наприклад, поєднання скла з металічним листом (шляхом склеювання). Згідно досвіду автора як приклад можна розглядати конструкцію, що складається з скла товщиною 5мм та стального листа товщиною 1мм. Така конструкція буде мати осереднену звукоізоляцію не менше 35 дБ, що більш ніж достатньо. Таблиця 2 Звукоізоляцію одностайних конструкцій, дБ Маса Матеріал Товщина, мм 1м2 полотнища, кг 3,0 7,5 Скло 5,0 12,5 Залізобетон 20,0 52,0 1,0 7,8 Сталь 2,0 15,6 Частоти октавних смуг, Гц 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 14 17 27 12 16 18 21 31 16 20 22 25 36 20 24 26 29 40 24 29 30 33 35 29 33 34 зо 41 33 36 29 36 45 36 34 38 41 49 34 34 6. Скло при відповідній обробці може мати високий естетичний вид, даючи можливість створювати складні малюнки, орнаменти тощо, що є досить актуальним для здоров'я громадян. 7. Використання скляних гранул дасть можливість покращувати екологічну ситуацію в країні внаслідок використання битого скла. Це у свій час розпочали і успішно продовжують в даний час виробники звукопоглинаючих матеріалів зі скла (наприклад, фірма URSA). Матеріал для виробництва фірми отримують задарма, бо покращують екологію. Ми вважаємо, що ми перші звернули увагу на давно відоме скло як на звукопоглинаючий матеріал, який по багатьох вищезгаданих характеристиках переважає інші звукопоглинаючі матеріали. Отже, згідно п. 10.1 «Правил складання і подання заявки на винахід та заявки на корисну модель»: «10.1. Для характеристики об'єкта винаходу «пристрій» використовують, зокрема, такі ознаки: ….. матеріал, з якого виготовлено елемент (елементи) або пристрій в цілому ...» Джерела інформації 1. Звуконепроникна маса, шар або лист. Заявка Франції №2428 295 від 29.05.1979p., МКВ G 10K 11/00; В 60R 13/08; С 08J 5/18, 9/04; F 16F15/02. 2. Авіаційний поглинач звуку. Заявка Великобританії №1421875 від 29.04.1974p., МКВ G 10К 11/00; В 32В 5/02, 5/14. НКВ В 5N; F 2х. 3. Звукопоглинаюча плита. Заявка ФРН № 0S 3303620 від 03.02.1983p., МКВ Ε 04Β 1/86; Ε 04F 13/08. 4. Алексеев СП., Казаков A.M., Колотилов Н.Н. Борьба с шумом и вибрацией в машиностроении // «Машиностроение».- М.: 1970. - 208с. 7 5. Иофе В.К. и др. Справочник по акустике / Иофе В.К., Корольков В.Г., Сапожков М.А./ Под ред. М.А. Сапожникова. - М.: Связь, 1979. - 312с. 89255 8 6. Справочник по судовой акустике / Под ред. И.И. Клюкина, И.И. Боголепова. - Л.: Судостроение. - 1978. - 504с. 9 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 89255 Підписне 10 Тираж 28 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