книги / Справочник по судовой акустике

Глава 10

ЗВУНОИЗОЛЯЦИЯ НА СУДАХ

Рис. 10.1. Схема путей распространения ш ум а из одного помещ ения в другое .

Рис. 10.2. Т ип ы зв уко и зо л и р ую щ и х судовы х ко н с тр у кц и й .

/ — корпусная конструкция; 2 — вибродемпфнрующнй материал; 3 •— звукопоглощающий материал; 4 — зашивка; 5 — звуковой мостик; 6 — звукоизолирующий мостик.

эффективность звукоизоляции. Звукоизолирующие конструкции широко приме­ няются на судах для акустических кожухов машин и экранов, постов управления, воздуховодов, а главное, переборок, палуб и выгородок, отделяющих помещения с источниками шума от малошумных помещений. Основные типы звукоизолирую­ щих судовых конструкций показаны на рис. 10.2.

В двухстенных конструкциях зашивка может крепиться к корпусу с помощью звуковых или звукоизолирующие мостиков. Под звуковыми мостиками пони­ маются обычные детали крепления зашивки к корпусу. Звукоизолирующими мостиками являются специальные детали крепления зашивки, которые сущест­ венно препятствуют передаче звука от корпуса к зашивке и тем самым улучшают звукоизоляцию двустенной конструкции.

§10.2. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ. ЗВУКОИЗОЛЯЦИИ

Термин «звукоизоляция» употребляется для обозначения акусти­ ческой конструкции, физического процесса, а также для численной характери­ стики этого процесса.

Численно звукоизоляция оценивается с помощью коэффициента прохождения т (используется также’ термин «коэффициент проницаемости»), который равен от­ ношению потока звуковой энергии, проходящего через рассматриваемое сечение преграды, к потоку звуковой энергии, падающему на это сечение. Величина, об­ ратная коэффициенту прохождения, — звукоизолирующая способность г.

Коэффициент прохождения т связан с коэффициентом рассеяния б и с коэффи­

Международная организация по стандартизации рекомендует пользоваться понятиями коэффициентов проницаемости и звукоизоляции [19].

Следует различать звукоизоляцию R и перепад уровней звукового давления AL = L i — L 2. Д ля звукоизолирующей преграды, разделяющей два ревербера­ ционных помещения при отсутствии обходных путей, эта разность в судовых усло­ виях может составить 5— 10 дБ.

Звукоизоляцию с учетом обходных путей называют иногда фактической зву­ коизоляцией [5].

Кроме указанной выше трактовки, согласно которой звукоизоляция не зави­ сит от координат точек пространства до и после преграды, существует также поня­ тие локальной звукоизоляции. В этом случае рассматривается поток звуковой энергии за преградой во фраунгоферовой зоне свободного или заглушенного про­ странства, при наличии и при отсутствии этой преграды. Зависимость звукоизо­ ляции от места наблюдения (ее локализация в пространстве) приводит к необхо­ димости определять в этом случае пространственные спектры, возникающие при прохождении звука через преграду [14].

При падении плоских звуковых волн на границу раздела двух полубесконечных сред (рис. 10.3), в которых распространяются продольные волны, звукоизо­

где Ф — у го л п р о хо ж д е н и я зв у ко в ы х волн через слой; т — поверхностная масса слоя.

П од ставив это вы раж ение в (10 .2 .5), получим зв у ко и зо л я ц и ю R, д Б , одиостен- н о й п р еград ы по «за ко ну массы» п р и падении зв у ко в ы х волн под любым угл о м :

сущ ественное влияние оказы вает у го л падения зв у ко в ы х вол и . Это явление п о л у ­ чило название компонент-эф ф екта [1 6 ]. П р и касательном падении волн зв у ко ­ изол яция равна нул ю , п р и нормальном падении она д остигает м а кси м а льн ы х зна ­ чений.

П р и диффузном падении з в у к а зв у ко и зо л я ц и я R, д Б ,

2 0 1 g /m + 2 0 l g - ^ ~ 1 0 1 g l g [ 1 + ( “ р Т " ) 8 ] ~ 3 ,6 . (Ш .2 .8 )

Э ту ф орм улу м ож но представить в та ко м виде:

необходимо либо п р им енять материалы с больш ой плотностью , либо увеличивать тол щ ину преграды . И з материалов с наибольш ей пл отностью на суд ах прим еняется сталь, но л учш им материалом для зв у ко и зо л я ц и и считается свинец. Т о н ки е слои из свинца, по кр ы ты е п л е н ко й из олова, рационально прим енять на судах в том случае, ко гд а требуется особо эф ф ективная и на д е ж н а я защ ита о т ш ум а [8 ] .

§10.3. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ОДНОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Рассмотрим основны е законом ерности зв у ко и зо л я ц и и од ностенны х к о н с т р у к ­

гибиых волн, который характеризуется отношением разности между звуковыми •давлениями по обе стороны пластины к ее колебательной скорости [16],

где Ф — угол падения звуковых волн на пластину; с — скорость звука в воздухе; J — момент инерции единичной ширины пластины.

Кроме'вынужденных волн изгиба, вызванных падением на пластину звуковых волн, в пластине могут быть свободные изгибные волны, которые распростра­ няются по ней. Скорость этих волн

где s — толщина пластины; cn — скорость продольных звуковых волн в пластине. Формула (10.3.2) не учитывает внутренних потерь, но они для конструкцион­ ных материалов на судах малы и поэтому оказывают на скорость свободных из-

гибных волн незначительное влияние.

Если в формуле (10.3.1) выражение в квадратных скобках равно нулю, то при малых значениях внутренних потерь пластина не будет оказывать сопротив­ ления внешнему звуковому давлению. В этом случае звукоизоляция равна нулю

При частоте ниже критической явления волнового совпадения быть не может, и звукоизоляция по этой причине не может иметь минимум. На высоких частотах при увеличении частоты скорость изгибных воли асимптотически приближается к скорости поверхностных воли Рэлея.

Область действия закономерностей, присущих изгибным волнам, ограничена

Звукоизоляция бесконечной пластины (т. е. пластины практически больших' размеров) Rn, дБ, определяется формулой

Согласно этой формуле иа частотах ниже критической звукоизоляция пла­ стины подчиняется закону массы. На частотах, равных критической частоте и выше, звукоизоляция Определяется внутренними потерями в пластине и изгибной жесткостью пластины. Это хорошо подтверждается экспериментом.

RM

Рис. 10.4. Расчет звукоизоляции стальной переборки.

Пластина толщиной 7 мм с приваренными ребрами жесткости из полособульба № 12; 1 — расчетная кривая; 2 — экспериментальная кривая.

Расчет звукоизоляции. Судовая одностенная преграда при инженерном расчете звукоизоляции рассматривается как тонкая пластина^бОЛьших размеров, которая всегда имеет ребра жесткости. Область применения приводимого ниже графоаналитического метода расчета звукоизоляции одностенных преград имеет

где \кР — длина изгибной волны иа критической частоте.

Второе ограничение.относится к нижней и верхней границам расчетного диа­ пазона частот.v Нижняя граница, расчетного диапазона частот звукоизоляции должна быть примерно на октаву выше первой резонансной частоты одностенной преграды. С достаточной для практики точностью она определяется по формуле

где I — минимальный линейный размер преграды, м.

Верхняя граница расчетного диапазона частот определяется по формуле

(10.3.8).

Расчет звукоизоляции одностенных конструкций (рис. 10.4) выполняют сле­

дующим образом [2].

1. Для заданного материала и толщины пластины одиостеиной конструкции рассчитывают критическую частоту по формуле (10.3.6).

4.Н айденны е та ки м способом четыре т о ч ки (см. рис. 10.4) соединяю т прям ы м и

линиям и, затем о т первой то ч ки в сторону н и з к и х частот проводят п р я м у ю с у к л о ­ ном вн из, равным 4 д Б на о кта в у , а от четвертой т о ч ки в сто р о ну в ы со ки х частот —

на расстояниях свыш е 0,5 м одно о т д р у го го , а вы сота и х не превы ш ает 30 -кра тн о й

эф ф ективных способов увеличения зв у ко и зо л я ц и и одностенны х т о н к и х преград — применение л е гки х зв уко п о гл о щ а ю щ и х материалов, ровны м слоем п о кр ы в а ю щ и х всю изолируем ую поверхность преграды . Т а ки м образом получается д вухсл о й н а я

Д опол нительная зв уко и зо л я ц и я одностенной преграды со звуко по гл о тите л е м , установленным вп л о тную к ко н с т р у к ц и и тол щ иной 20— 100 мм, м ож ет быть вы чис­ лена по формулам

пр е гра д звуко по гл о щ а ю щ им материалом ш ироко прим еняется в пом ещ ениях, где