Снижение шума, распространяющегося по воздуху (воздушный звук), может быть осуществлено наиболее радикально путем устройства на пути его распространения звукоизолирующих преград в виде стен, перегородок, перекрытий, специальных звукоизолирующих кожухов, кабин, выгородок, и т. д.
Звукоизоляционные качества какого-либо ограждения от воздушного звука определяются коэффициентом звукопроницаемости— отношением звуковой мощности, прошедшей через ограждение, к величине звуковой мощности, падающей на него.
Акустически однородные однослойные ограждения могут состоять из однородного строительного материала или нескольких слоев различных, но по своим тех-нико - акустически м сво й-ствам родственных строительных материалов, полностью связанных между собой по всей поверхности (например, слой каменной кладки и слой штукатурки), а также имеющие небольшие пустоты.
Многослойные ограждения состоят из слоев, не имеющих друг с другом жесткой связи; между слоями могут располагаться воздушный промежуток или мягкие изоляционные слои.
У однослойных ограждений колебательные скорости на обеих поверхностях равны. Это условие обычно удовлетворяется, если их толщина меньше 7б длины волны изгиба Хв в ограждении при рассматриваемой частоте. В частотной характеристике звукоизоляции однослойных ограждений можно выделить три различных диапазона.
Archive for января, 2010
Основные закономерности звукоизоляции ограждений от воздушного звука
Понедельник, января 25, 2010Наклонное падение плоских звуковых волн
Понедельник, января 18, 2010При наклонном падении плоских звуковых волн падающая под углом .волна .передает свою энергию ограждению и вызывает в нем бегущую волну изгиба ограждения. При определенных условиях длина изгибной волны в преграде % может оказаться равной
проекции длины падающей звуковой волны . В результате такого совпадения амплитуда волн изгиба значительно возрастает, и при отсутствии потерь на трение наступает полная передача звуковой энергии по другую сторону ограждения. Это явление получило
название эффекта (волнового совпадения. Схема возбуждения из-
гибных колебаний и условие возникновения волнового совпадения
показаны на рис. 78. Явление совпадения может возникнуть лишь
в случаях, когда длина звуковой «волны в воздухе меньше или равна длине волны изгиба в пластине.
Ухудшение звукоизоляции ограждения из-за эффекта волнового совпадения происходит 'в определенной (для данного ограждения) области частот, начиная с некоторого значения частоты, называемой (критической.
В области эффекта совпадения снижение звукоизоляции составляет 10—20 дб, а сама область пониженной звукоизоляции, располагаясь выше критической частоты /кр , занимает интервал частот примерно в одну октаву.
Номограмма для определения критической частоты ограждений из различных материалов толщиной h в мм показана на рис. 79.
Рассмотрение номограммы позволяет сделать важный вывод для правильного акустического проектирования ограждений. Для повышения звукоизоляции преграды следует передвигать критическую частоту за пределы нормируемой области частот. Это означает, что при тонких плитах (/кр > 1000 гц) целесообразно повышать граничную частоту, например, путем уменьшения жесткости плиты.
В случаях толстых ограждений ( /кр<200 гц) в некоторых случаях следует увеличивать их жесткость. Этого можно достигнуть либо увеличением жесткости пластины при постоянной массе, либо увеличением массы при постоянной жесткости, как впервые это было предложено Кремером [39].
Уменьшение жесткости достигается, например, путем создания прорезей в ограждении в двух взаимно перпендикулярных направлениях, а увеличение массы достигается путем прикрепления к ограждению отдельных масс.
Слоистые и многослойные конструкции ограждений
Понедельник, января 11, 2010Все большее применение находят слоистые и многослойные конструкции ограждений. Во многих случаях их звукоизоляция бывает значительно более высокой, чем звукоизоляция однослойных ограждений того же веса.
В настоящее время достаточно хорошо изучено лишь качественное влияние различных факторов на звукоизоляцию двойного ограждения, количественная же оценка звукоизоляционных качеств двойных ограждений может быть осуществлена весьма ориентировочно.
Установлено, что звукоизоляционные качества двойного ограждения зависят от массы панелей, составляющих двойное ограждение, соотношения их жесткостей, толщины воздушного промежутка или слоя материала с малым динамическим модулем упругости, критической частоты волнового совпадения каждой панели, составляющей двойное ограждение, резонанса всей конструкции «масса первой плиты — упругая связь — масса второй плиты», характера связи панелей между собой по контуру.
Рассмотрим влияние некоторых из этих факторов на звукоизоляцию двойных ограждений.
Двойная стена на низких частотах представляет собой колебательную систему «масса первой плиты — упругая связь (воздух или материал с малым динамическим модулем упругости) — масса второй плиты».
При прохождении звуковых волн через двойное ограждение с воздушным промежутком образуются стоячие звуковые волны, которые являются жесткими связями между двумя панелями. Устранить (вернее, ослабить) это явление возможно путем заполнения воздушного промежутка звукопоглощающими материалами, например матами из волокнистых материалов. Они наиболее эффективны для тонких перегородок и больших воздушных промежутков.
Во избежание сильного снижения звукоизоляции в результате эффекта волнового совпадения целесообразно применять двойные ограждения, которые состоят из панелей, имеющих одинаковый вес, но различную жесткость при изгибе (отличающуюся в 6— 7 раз).
Малая жесткость однослойного ограждения
Понедельник, января 4, 2010Малая жесткость однослойного ограждения, желательная по соображениям акустики, противоречит требованиям достаточно большой прочности ограждения и его статической жесткости. В то же время для статики не важно, какой жесткостью обладает ограждение на частотах выше 100 гц (на частотах нормируемого диапазона частот). В принципе можно запроектировать слоистое ограждение, обладающее достаточной статической жесткостью при малой динамической жесткости [44].
Таким ограждением является трехслойная панель, состоящая из
двух внешних слоев с высоким модулем упругости (например, металлических тонких листов), и внутреннего слоя, состоящего из материала малосжимаемого, но податливого на сдвиг.
Изгиб такой пластины может происходить двумя способами [43]. Панель (рис. 81) можно согнуть обычным образом так, чтобы внешний слой растягивался, а внутренний сжимался, или так, чтобы оба внешних слоя сохранили свою первоначальную длину, а материал среднего слоя имел деформацию сдвига. Во втором случае плоскости сечения, которые до изгиба были параллельны, остаются параллельными друг другу и после изгиба, а в первом случае они наклонены друг к другу под определенным углом.
Достаточно очевидно, что изгиб по схеме (рис. 81,а) происходит в том случае, когда пластина изгибается на большой длине в одну и ту же сторону.
Тогда сдвигающие усилия, передаваемые средним слоем, достаточны для того, чтобы обеспечить растяжение или сжатие внешних слоев. Если же пластину изгибать только на небольшом отрезке в одном направлении, то произойдет деформация сдвига (рис. 81,6).
Таким образом, можно ожидать, что при низких частотах и больших длинах волн будет происходить изгиб пластин, а при высоких частотах и малых длинах волн — деформация сдвига. Поскольку скорость распространения волн сдвига не возрастает пропорционально корню квадратному из частоты, как в случае изгиб-иых волн, а остается постоянной, можно ожидать, что с возрастанием частоты скорость изгибных волн в такой пластине сначала увеличивается, а затем, начиная с определенного предела, остается постоянной.
Следовательно, если подобрать средний слой с такими свойствами, при которых скорость волн сдвига значительно меньше скорости звука в воздухе, то можно избежать снижения звукоизоляции за счет эффекта волнового совпадения, не снижая при этом статическую жесткость ограждения.