Основные сведения. Физическая сущность звукоизоляции

Физическая сущность звукоизоляции. Шум проникает из более шумного помещения в менее шумное либо непосредственно по воздуху (через окна, двери, щели) и в этом случае он называется воздушным шумом, либо по строительным конструкциям механическим путем за счет вибраций (по стенам, перекрытиям, трубопроводам) – в этом случае мы наблюдаем структурный шум. К воздушному звуку относят и случай, когда происходит проникновение звука через ограждение, которое излучает шум под действием переменного давления падающей на него звуковой волны. Сущность звукоизоляции ограждения состоит в том, что падающая на него звуковая энергия отражается в гораздо большей мере, чем проникает за ограждение.

Звукоизоляция ограждения выражается величиной

R = 10lg(1/ t), (1)

где t = Pпр /Pпад = Iпр /Iпад – коэффициент звукопроницаемости;

Pпр, Pпад, Iпр, Iпад – соответственно звуковые мощности и интенсивности звуковой волны, прошедшей через ограждение и падающей на него.

Рис.6.1. Частотная характеристика изоляции однослойного ограждения от воздушного шума

Наиболее эффективное снижение шума можно достичь путем установки звукоизолирующих преград в виде стен, перегородок, кожухов, кабин, ограждений, экранов и т.п. Ограждения бывают однослойные и многослойные. Звукоизоляция однородной перегородки может быть определена по формуле

R = 20lg(mof) - 47,5, (2)

где mo – масса 1 м² ограждения, кг; f – частота, Гц.

Из этой формулы вытекают два важных правила, которые следует учитывать при проектировании оборудования и выборе ограждений помещения:

q чем тяжелее ограждение, тем выше его звукоизоляция; так, например, увеличение массы в 2 раза приводит к повышению звукоизоляции на 6 дБ;

q на высоких частотах эффект от установки ограждения будет значительно выше, чем на низких.

Звукоизоляция многослойных ограждений более эффективна, чем однослойных той же массы. Широкое распространение находят двойные ограждения с воздушным промежутком, заполненным звукопоглощающим материалом.

Уровень шума, проникающего в помещение, зависит от многократных отражений от внутренних поверхностей этого помещения, т.е. фактическая звукоизоляция, дБ, помещения будет определяться по формуле

Rф = R + 10lg(A/Sи), (3)

где R – звукоизоляция ограждения (перегородки),через которое проникает звук в тихое помещение, дБ; А – эквивалентная площадь звукопоглощения тихого помещения, м²; Sи – площадь изолирующей перегородки, м².

Рис.6.2. Частотная характеристика изоляции стальной пластины от воздушного шума

Расчет изоляции от воздушного шума однослойных ограждений. Данный метод разработан на основе обобщения экспериментальных данных и является ориентировочным, поскольку не учитывает косвенных путей передачи звука через конкретный тип ограждения.

При этом весь диапазон частот разбивается на три области:

1) область низких частот, где звукоизоляция определяется массой ограждения;

2) область граничной частоты, где в первом приближении частотная характеристика изоляции не зависит от частоты;

3) область, расположенная выше граничной частоты, где величина звукоизоляции быстро возрастает.

Общий вид частотной характеристики изоляции однослойного ограждения от воздушного шума приведен на рис.6.1, а значения координат точек В и С – в табл.6.1.

Расчет производится в следующем порядке.

1.Определяют массу 1 м² ограждения в (кг).

2.Проводят две взаимно перпендикулярные оси координат. По оси абсцисс в логарифмическом масштабе откладывают частоты в диапазоне 100...3200 Гц, по оси ординат ­­- в линейном масштабе звукоизоляцию (дБ). Затем строят частотную характеристику изоляции ограждения от воздушного шума, состоящую из четырех прямолинейных участков: АВ; ВС; CD и DE.

3.В зависимости от материала и массы 1 м² ограждения q находят значения RB и RC, а также соответствующие им частоты – fb и fc, по которым определяют положения точек В и С.

4.Через точки В и С проводят горизонтальный отрезок ВС.

5.Из точки В влево вниз откладывают прямую АВ с наклоном 6 дБ на октаву.

6.Из точки С вправо вверх проводят прямую CD (в пределах одной октавы) с наклоном 10 дБ на октаву.

7.Из точки D вправо вверх проводят прямую DE с наклоном 6 дБ на каждую оставшуюся октаву.

Для материала, обладающего малым внутренним трением (например, стали), в области граничной частоты наблюдается значительный провал в частотной характеристике звукоизоляции ограждения.

Таблица 6.1