Пособие по расчету и проектированию многослойных звукопоглощающих систем (конструкций) (к СНиП II-12-77)

 1. РЕЗОНАНСНЫЙ ПОГЛОТИТЕЛЬ ЗВУКА. АКУСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

1.1. Резонансный поглотитель звука, или резонатор, представляет собой жесткий экран, перфорированный отверстиями (рис.1, а) и расположенный на некотором расстоянии от ограждения (рис.1, б).

Рис.1. Однослойный резонатор

а - вид спереди; б - вид в разрезе; в - то же, с заполнением воздушной полости волокнистым материалом;
г - то же, с частичным заполнением полости материалом; 1 - перфорированный экран; 2 - диаметр отверстия , см;
3 - толщина экрана , см; 4 - сторона ячейки , см; 5 - глубина воздушной полости , см; 6 - ткань;
7 - волокнистый материал; 8 - перегородка

В качестве перфорированного экрана могут быть использованы алюминиевые листы, гипсовые, древесно-волокнистые и асбестоцементные плиты, а также другие материалы, обладающие достаточной жесткостью.

Лист перфорируют равномерно. Отверстия могут быть различной формы: круглые, квадратные, прямоугольные, щелевые. Чаще всего применяют экраны с круглыми отверстиями, расположенными в квадратной ячейке (см. рис.1, а).

Наличие перегородок в воздушной полости конструкции (см. рис.1, б) между резонансными ячейками не является обязательным, но в отдельных случаях способствует повышению механической прочности системы и устранению нежелательных собственных колебаний перфорированного экрана, зависящих от общей площади листа.

Активные потери звуковой энергии в резонаторе реализуют размещением вблизи отверстий экрана стеклоткани или тонкого войлока.

Возможны и другие варианты резонансного поглотителя, в котором воздушная полость полностью или частично заполнена волокнистым звукопоглощающим материалом, как показано на рис.1, в, г.

К параметрам, характеризующим конструктивные особенности, относятся: - толщина экрана, см; - поперечный размер отверстия, см; - площадь отверстия, см; - шаг перфорации, равный расстоянию между отверстиями; - площадь единичной ячейки, см, на которой располагается одно отверстие; - коэффициент перфорации экрана, равный отношению площадей отверстия и единичной ячейки; - глубина воздушной полости, см; - толщина слоя волокнистого материала, размещенного в полости, см.

Величины , , , должны удовлетворять следующим требованиям:

; ; ; ;

где - длина звуковой волны на частоте резонанса системы.

1.2. Звукопоглощающие свойства резонатора характеризуют акустическим импедансом и коэффициентом звукопоглощения .

Акустический импеданс определяют как отношение звукового давления к произведению линейной колебательной скорости частиц среды на площадь поверхности, нормальной к направлению распространения плоской звуковой волны. В практических расчетах используют безразмерный импеданс , выраженный в долях волнового сопротивления воздуха , где - плотность воздуха, г/см; - скорость звука в воздухе, см/с.

В общем случае импеданс является комплексной величиной, зависящей от угла падения звуковой волны на конструкцию согласно следующим выражениям:          

при ;                                                                          (1)

при ,                                                          (2)

где и - действительная и мнимая компоненты импеданса при нормальном падении звуковой волны.

Коэффициент звукопоглощения , равный отношению поглощенной звуковой энергии к падающей, может быть вычислен по известному значению импеданса согласно формулам:     

при ;                                                       (3)

     
при .                  (4)

В диффузном поле помещения, в котором все углы падения равновероятны, а распределение плотности звуковой энергии является равномерным по всему объему, акустические свойства резонансного звукопоглотителя характеризуют статистическим коэффициентом звукопоглощения , определяемым по формуле Пэриса

,              (5)