Композиционная панель

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Екельчик Михаил Дмитриевич Баев Алексей Романович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Композиционная панель, содержащая набор секций с заданными акустическими свойствами, расположенных друг над другом, отличающаяся тем, что содержит синтетические звукопоглощающие материалы между секциями, включает в себя периодически расположенные в плоскости рассеяния волн объемные рассеиватели звука из синтетического звукопоглощающего материала, причем каждый рассеиватель расположен соосно с отверстиями в верхней секции композиционной панели и выполнен с возможностью изменения формы его внешней поверхности с помощью установленного в нем деформирующего стержня, перемещаемого вдоль оси отверстия специальным пневматическим механизмом, состоящим из основного цилиндра, расположенного соосно стержню, и поршня, соединенного со стержнем, установленным между верхней и средней секциями композиционной панели, верхняя секция содержит дополнительное защитное тонкостенное покрытие из материала с акустическим сопротивлением на порядок большим, чем у остальных элементов композиционной панели, и отверстиями, выполненными соосно отверстиям верхней секции.(56) 1. Ньюэлл Ф. Звукозапись акустика помещений. - М. Пролайт, 1998. - С. 54-58. 2. Алешин Н.П., Лупачев В.Г. Ультразвуковая дефектоскопия справочное пособие. Мн. Выш. шк., 1987. - С. 26-27. 3. Патент 2287645 1, МПК Е 04 В 1/82, 2006. 78572011.12.30 Полезная модель относится к области средств и методов гашения и отражения акустических волн и может быть использована в музыкальной и строительной акустике помещений. Для изменения акустики помещения (в частности, студий звукозаписи, концертных залов) используют специальные конструкции, содержащие статичные крупногабаритные рассеиватели звука различной формы, включая рассеиватели в форме треугольных призм,с высотой, примерно равной высоте помещения, расположенные на равном расстоянии друг от друга по периметру заданной области и соединенные каждый гибким тросом с электромотором, обеспечивающим вращательное движение рассеивателя 1. Недостатками этих устройств являются высокая стоимость рассеивающих панелей, большое электропотребление, сложность в установке и обслуживании. Наиболее близкой по технической сущности к настоящей полезной модели является звукоизолирующая панель, описанная в 3, содержащая однотипные по форме и размерам звукоизолирующие секции, установленные в два ряда, причем смежные секции каждого ряда своими первыми слоями сопряжены между собой с образованием чередующихся выступов и впадин, а оба ряда секций механически сопряжены между собой так, что каждый выступ одного ряда по всему своему объему размещен в расположенной напротив него впадине другого ряда, а первый слой с шириной стороны секций одного ряда пристыкован к первому слою с узкой стороны секций второго ряда посредством вспомогательных крепежных элементов. Недостатками вышеописанной звукоизоляционной панели являются невозможность регулировки амплитудно-спектральных характеристик отраженного сигнала, излучаемого внешним источником, высокая стоимость, сложность изготовления и сборки данной конструкции. Техническая задача полезной модели заключается в расширении технических возможностей управления акустикой помещений, в частности амплитудно-спектральными параметрами поля отражения волн, излучаемых внешним источником. Сущность настоящей полезной модели заключается в том, что она содержит набор секций с заданными акустическими свойствами, расположенных друг над другом. Причем композиционная панель содержит синтетические звукопоглощающие материалы между секциями, включает в себя периодически расположенные в плоскости рассеяния волн объемные рассеиватели звука из синтетического звукопоглощающего материала, так что каждый рассеиватель расположен соосно с отверстиями в верхней секции композиционной панели и выполнен с возможностью изменения формы его внешней поверхности с помощью установленного в нем деформирующего стержня, перемещаемого вдоль оси отверстия специальным пневматическим механизмом, состоящим из основного цилиндра,расположенного соосно стержню, и поршня, соединенного со стержнем, установленным между верхней и средней секциями композиционной панели. Также верхняя секция композиционной панели содержит дополнительное защитное тонкостенное покрытие из материала с акустическим сопротивлением на порядок большим, чем у остальных элементов полезной модели, и отверстиями, выполненными соосно отверстиям верхней секции, с возможностью принятия формы параболоида путем изгиба. Использование такой конструкции композиционной панели позволяет управлять амплитудно-спектральными параметрами отраженного акустического волнового поля путем деформации и изменения формы внешней поверхности звукопоглощающего синтетического материала, расположенного напротив отверстий, и выдвижения его за пределы внешней поверхности верхней секции. На фиг. 1 приведена схема конструкции композиционной панели. На фиг. 2 приведен участок композиционной панели в разрезе. На фиг. 3 приведены отдельный рассеиватель и пневматический механизм перемещения в разрезе. Композиционная панель содержит 3 секции из ДВП (фиг. 1-2), расположенные друг над другом верхняя (1), средняя (2) и нижняя (3), причем пространство между верхней и 2 78572011.12.30 средней секциями заполнено синтетическим материалом (синтепоном) (4) и механизмами перемещения рассеивателей (5), а пространство между средней и нижней секциями - минеральной ватой (6) причем верхняя секция имееткруговых отверстий (7), расположенных на определенном расстоянии друг от друга (фиг. 1-2) (размер отверстий и геометрия расположения могут варьироваться для достижения наилучших результатов),параметры которых выбирают по данным расчета или (и) эксперимента. Для увеличения прочности конструкции и расширения диапазона регулирования АЧХ (амплитудночастотные характеристики) отраженного сигнала внешнего источника, верхняя секция композиционной панели содержит дополнительное защитное тонкостенное покрытие (8) из материала с акустическим сопротивлением на порядок большим, чем у остальных элементов полезной модели, и с выполненными в нем отверстиями (7), расположенными соосно отверстиям в верхней секции. Поверхность каждого рассеивателя звука (9),изготовленного из синтепона, под воздействием внешних сил перемещаемого и деформируемого стержнем (10), установленного соосно с отверстиями и прикрепленного к синтепону заостренным торцом, принимает форму сфероида, что позволяет набору рассеивателей обеспечить оптимальные условия отражения звука. Оппозитный торец деформирующего стержня закреплен на направляющих пневматического механизма поступательного перемещения, состоящего из поршня (11), расположенного в полом цилиндре(3, 25 объемных рассеивателей звука (9), дополнительное защитное тонкостенное покрытие (8), слой минеральной ваты (6), слой синтепона (4), соединенные с пневматическим механизмом поступательного перемещения рассеивателей (5), помещается в акустическое поле так, чтобы панель была преимущественно перпендикулярна направлению потока акустической энергии внешнего источника. Путем перемещения деформирующего стержня (10) вдоль главной оси отверстия (7) верхней секции (1) под воздействием пневматического механизма поступательного перемещения рассеивателей(5) синтепон (4) деформируется и выдвигается за границы композиционной панели. В результате этого изменяется геометрия рассеивающей поверхности панели, сопровождающаяся изменением АЧХ отраженного сигнала внешнего источника. Для увеличения прочности панели и расширения возможностей управления акустикой помещения, в зависимости от необходимой амплитудно-частотной характеристики отраженного сигнала внешнего источника в рабочую зону (зону прослушивания), может быть использовано дополнительное защитное тонкостенное покрытие в 2 различных вариантах а) покрытие имеет параболоидальную поверхность, изогнутую вверх (вершина не принадлежит плоскости верхней секции) б) покрытие имеет параболоидальную поверхность,изогнутую вниз (вершина принадлежит плоскости верхней секции). При реализации варианта а отражение энергии акустического сигнала от композиционной панели в рабочую зону (зону прослушивания) минимальное, т.к. при падении акустического сигнала на дополнительное защитное тонкостенное покрытие, имеющее параболоидальную поверхность, изогнутую вверх, происходит резкий рост поглощенной и рассеянной панелью энергии из-за значительного увеличения угла расхождения 2. По причине этого интенсивность отраженного сигнала, попадающего в рабочую зону,уменьшается, т.е. увеличивается коэффициент звукопоглощения 0. Отметим, что поглощенные акустические волны сигнала гасятся в слоях синтепона (4), ДВП (верхняя (1),средняя (2), нижняя (3 и минеральной ваты (6). Отражаясь от нижней границы композита, сигнал дополнительно гасится в слоях композиционной панели. При реализации варианта б отражение энергии акустического сигнала от композиционной панели в рабочую зону (зону прослушивания) максимальное, т.к. при падении акустического сигнала на дополнительное защитное тонкостенное покрытие, имеющее параболоидальную поверхность, изогнутую вниз, происходит концентрация энергии от 3 78572011.12.30 раженного акустического сигнала в рабочей зоне, т.е. интенсивность отраженного сигнала, попадающего в рабочую зону, увеличивается, т.е. уменьшается коэффициент звукопоглощения 0. Тем самым достигается динамическое изменение амплитудно-спектральных параметров отраженного сигнала внешнего источника. Эксперимент проводился на композиционной панели, изготовленной из ДВП, минеральной ваты, синтепона, листовой стали (жесть), соответственно фиг. 1-2. В качестве источника акустических волн использовался студийный монитор с линейной АЧХ (с частотными искажениями не более 1 дБ), расположенный на расстоянии 60 см от панели,имеющий размер 1/3 относительно панели. В качестве приемника использовался студийный ламповый микрофон кардиоидой направленности (диапазон чувствительности 12020.000 Гц). Были проведены замеры коэффициента звукопоглощения на слышимом человеком частотном диапазоне 32-20.000 Гц. Относительно вариантов а и б отмечены следующие дельты изменения коэффициента звукопоглощения поверхности композиционной панели для частот 1500 Гц, 22000 Гц, 34000 Гц 1 для частот диапазона 32-20.000 Гц 0,5. Проведенные опыты убедительно свидетельствуют о способности композита изменять акустику помещения, в котором он установлен. Конструкция композиционной панели выгодно отличается прочностью, простотой установки и низкой стоимостью материалов, из которых она изготовлена. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4