RU2693218C2 - Нелинейный динамический гаситель колебаний и его применение для звукоизоляции - Google Patents
Нелинейный динамический гаситель колебаний и его применение для звукоизоляции Download PDFInfo
- Publication number
- RU2693218C2 RU2693218C2 RU2017115480A RU2017115480A RU2693218C2 RU 2693218 C2 RU2693218 C2 RU 2693218C2 RU 2017115480 A RU2017115480 A RU 2017115480A RU 2017115480 A RU2017115480 A RU 2017115480A RU 2693218 C2 RU2693218 C2 RU 2693218C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plate
- element according
- intermediate section
- nonlinear
- function
- Prior art date
Links
- 238000005312 nonlinear dynamic Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title abstract description 7
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 39
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 6
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 5
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 abstract description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 8
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 3
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 3
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 3
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000035565 breathing frequency Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000011505 plaster Substances 0.000 description 2
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 2
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 2
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229920001893 acrylonitrile styrene Polymers 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229920005669 high impact polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000004797 high-impact polystyrene Substances 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N prop-2-enenitrile;styrene Chemical compound C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
- E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
- E04B1/82—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to sound only
- E04B1/8209—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to sound only sound absorbing devices
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B2/00—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
- E04B2/74—Removable non-load-bearing partitions; Partitions with a free upper edge
- E04B2/7407—Removable non-load-bearing partitions; Partitions with a free upper edge assembled using frames with infill panels or coverings only; made-up of panels and a support structure incorporating posts
- E04B2/7409—Removable non-load-bearing partitions; Partitions with a free upper edge assembled using frames with infill panels or coverings only; made-up of panels and a support structure incorporating posts special measures for sound or thermal insulation, including fire protection
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
- F16F15/022—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using dampers and springs in combination
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
- F16F7/10—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
- F16F7/104—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect the inertia member being resiliently mounted
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
- F16F7/10—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
- F16F7/104—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect the inertia member being resiliently mounted
- F16F7/116—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect the inertia member being resiliently mounted on metal springs
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/02—Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators
- G10K11/04—Acoustic filters ; Acoustic resonators
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/172—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using resonance effects
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Architecture (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Building Environments (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к элементу конструкции, содержащему плиту из жесткого материала и по меньшей мере один нелинейный динамический гаситель колебаний (9), содержащий пластину (1) с двумя концевыми участками и промежуточным участком (2b) с функцией нелинейной пружины, груз (3), закрепленный на промежуточном участке (2b) пластины с функцией нелинейной пружины, средство фиксации (4), позволяющее закрепить два концевых участка пластины (1) на твердой опоре таким образом, чтобы промежуточный участок (2b) с функцией нелинейной пружины мог колебаться вблизи своего положения равновесия или одного из своих положений равновесия, причем нелинейный динамический гаситель колебаний (9) жестко прикреплен к плите посредством средства фиксации (4). Кроме того, изобретение относится к перегородке, содержащей такой элемент конструкции, а также к применению такого гасителя колебаний или элемента конструкции для уменьшения звукопроницаемости стены. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к нелинейному динамическому гасителю колебаний и к его применению для улучшения звукоизоляции между двумя пространствами, разделенными стеной.
Звукоизоляция между двумя комнатами, разделенными стеной, обычно обеспечивается путем повышения поверхностной плотности стены или путем дублирования указанной стены. В случае перегородок с двойными стенками можно ввести в воздушный зазор между двумя плитами звукоизоляционный материал, обычно слой минеральной ваты или эластичного пенопласта.
С точки зрения акустики, такая перегородка с двойными стенками, независимо от того, заполнена она или нет изоляционным материалом, ведет себя на низких частотах как система масса-пружина-масса, когда воздушный зазор или заполняющий изоляционный материал играет роль пружины, скрепляющей две плиты друг с другом. Фиг.1 показывает изменение коэффициента затухания (NF EN ISO 140-3) такой перегородки с двойными стенками, с и без изолирующего наполнителя, как функцию частоты звука.
Обнаружено первое характерное ослабление (f0) на низких частотах (примерно 100-150 Гц), называемых частотой "дыхания", соответствующее смещению в противофазе системы, и второе характерное ослабление (fc) на высоких частотах (2000-3000 Гц), называемое частотой совпадения, когда длина падающей звуковой волны совпадает с длинами волн изгиба в плитах.
Целью настоящего изобретения является уменьшить звукопроницаемость стенок, в частности, перегородок с двойными стенками, в области низких частот, то есть на частотах в интервале примерно от 50 до 150 Гц, без добавления дополнительного звукоизоляционного слоя и без увеличения полной толщины перегородки.
Эта цель достигнута посредством устройства небольшого размера, крепящегося на стенке в подходящем для этого месте и способного ослаблять и даже подавлять резонанс стенки на ее частоте дыхания, благодаря адаптации к ее собственным колебаниям. Физическое явление, лежащее в основе этого ослабления резонанса плиты, известно под названием "накачка энергии" (по-английски energy pumping или non-linear targeted energy transfer, смотри, например, O. Gendelman et al., Energy pumping in non-linear mechanical oscillators, Part I and II, J. Appl. Mech., 68 (2001) 34-48).
Накачкой энергии называют необратимую передачу колебательной энергии основной конструкции, обычно линейного осциллятора, вспомогательной конструкции, образуемой существенно нелинейным осциллятором. Вспомогательная конструкция, состоящая из массы, связанной с основной конструкцией через нелинейную пружину и, возможно, амортизатор, не имеет собственной резонансной частоты и может колебаться на любой частоте. Начиная с пороговой колебательной энергии основной конструкции, ее колебательная энергия передается вспомогательной конструкции, ослабляя в результате амплитуду колебаний основной конструкции.
Вспомогательная конструкция, называемая нелинейным динамическим гасителем колебаний (по-английски non-linear energy sink, сокращенно NES), предпочтительно имеет значительно меньший размер, чем основная конструкция.
Накачка энергии уже широко используется в таких разных областях, как сейсмическая защита зданий и инженерных сооружений, улучшение динамических характеристик автомобилей или стабилизация судов.
Насколько известно авторам заявки, до сих пор не предлагалось использовать накачку энергии для снижения звукопроницаемости стен, разделяющих два помещения в здании или отделяющих внутренний объем здания от наружной среды.
Заслугой авторов заявки является то, что они разработали такой нелинейный динамический гаситель колебаний, одновременно простой, надежный и легкий, который можно легко закрепить на плите, исполняющей роль стены или перегородки, как, например, элемент подвесного потолка, плита перекрытия, стенка простой или двойной перегородки, дублирующий элемент и т.д.
Нелинейный динамический гаситель колебаний согласно настоящему изобретению содержит в качестве основного элемента тонкую пластину, оба конца которой зажаты в опоре (несвободные концы) и на которой закреплен небольшой груз. В случае динамической нагрузки эта пластина ведет себя как нелинейная пружина, колеблющаяся вблизи своего положения равновесия (или вблизи одного из своих положений равновесия) в диапазоне частот, охватывающих частоту нагрузки, что делает возможным необратимую передачу колебательной энергии от основного резонатора, то есть от плиты, на которой закреплен нелинейный гаситель колебаний, на нелинейный динамический гаситель колебаний.
Таким образом, объектом настоящего изобретения является нелинейный динамический гаситель колебаний, содержащий:
- тонкую пластину с двумя концевыми участками и промежуточным участком с функцией нелинейной пружины,
- груз, закрепленный на промежуточном участке, с функцией нелинейной пружины пластины,
- средство фиксации, позволяющее закрепить два концевых участка пластины на твердой опоре, чтобы промежуточный участок с функцией нелинейной пружины мог колебаться вблизи своего положения равновесия или одного из своих положений равновесия.
Таким образом, нелинейный динамический гаситель колебаний по настоящему изобретению содержит три основных элемента:
- средство фиксации пластины к основной конструкции, колебания которой подлежит ослабить,
- пластину с двумя несвободными концами, зажатыми в средство фиксации, и
- небольшой груз, закрепленный на промежуточном "свободном" участке пластины, расположенном между двумя зажатыми концевыми участками.
Если этот гаситель колебаний подвергнуть колебательной нагрузке достаточной энергии и подходящей частоты, малый груз будет колебаться в плоскости, перпендикулярной главной плоскости пластины, на частоте, отличной от частоты возбуждения, причем промежуточный участок пластины ведет себя в этом случае как нелинейная пружина, соединяющая груз со средством фиксации и с основной конструкцией, на которой закреплен гаситель колебаний.
Пластина может быть образована из любого жесткого упругого материала с высоким модулем Юнга, обычно выше 50 ГПа, предпочтительно выше 60 и, в частности, выше 70 ГПа.
Пластина предпочтительно является металлической.
Груз предпочтительно закреплен в центральной части, более точно, в центральной трети, промежуточного участка с функцией нелинейной пружины пластины, но это положение не является единственно возможным, и груз вполне мог бы быть расположен не по центру.
Груз может быть образован из того же материала, что и пластина, или из другого материала. Как и пластина, он предпочтительно образован из металлического материала. Можно, например, предусмотреть, чтобы груз и пластина были образованы как одно целое, тогда груз соответствовал бы утолщению на промежуточном участке пластины.
Пластину предпочтительно подвергают напряжению, в частности, напряжению сжатия или кручения. Это напряжение выражается в уменьшении жесткости пружины, образуемой тонкой пластиной. Исследования, проведенные авторами заявки, показали, что выгодным следствием этого напряжения является также снижение порога инициирования явления накачки энергии и повышение эффективности динамического гасителя колебаний.
Пластину предпочтительно не подвергать растягивающему напряжению, способному уменьшить эффективность и даже сделать бесполезным нелинейный динамический гаситель колебаний (по-видимому, из-за увеличения жесткости пружины и порога инициирования).
Напряжение сжатия или кручения предпочтительно достаточно велико, чтобы придать пластине упругий продольный изгиб, то есть обратимый продольный изгиб, который исчезает при снятии напряжения. В одном предпочтительном варианте осуществления нелинейного динамического гасителя колебаний по настоящему изобретению пластина подвергается напряжению сжатия, придающему ей упругий продольный изгиб.
Изогнутая пластина, то есть подвергнутая напряжения сжатия в плоскости пластины, имеет две точки устойчивого равновесия, в отличие от пластины, не испытывающей напряжения сжатия, которая имеет всего одну точку устойчивого равновесия.
Упругий продольный изгиб пластины не должен быть слишком большим. Действительно, когда величина изгиба превышает некоторое значение, переход между двумя положениями устойчивого равновесия становится слишком сложным, и тогда нелинейная пружина колеблется только вблизи одного положения устойчивого равновесия.
Упругий продольный изгиб предпочтительно составляет менее 10%, предпочтительнее менее 6%, в частности, менее 4%, причем процентные доли рассчитаны на длину промежуточного участка с функцией нелинейной пружины.
Изгиб пластины можно также выразить, указав отношение деформации к толщине пластины. В нелинейном динамическом гасителе колебаний по настоящему изобретению это отношение предпочтительно составляет менее 100, в частности, менее 50 и в идеале менее 30.
В одном предпочтительном варианте осуществления нелинейного динамического гасителя колебаний по настоящему изобретению средство фиксации состоит из одной детали, содержащей два средства зажима концевых участков пластины. Этот вариант осуществления особенно выгоден, когда используют изогнутую пластину, так как он позволяет регулировать напряжение сжатия пластины без прикрепления средства фиксации к основной конструкции.
Однако в принципе средство фиксации могло бы быть образовано из двух разных деталей, каждая из которых содержит средство зажима одного конца пластины. Этот вариант осуществления потребовал бы регулировки натяжения пластины после закрепления нелинейного динамического гасителя колебаний на основной конструкции, колебания которой требуется ослабить.
Средство фиксации должно быть образовано из достаточно жесткого материала, чтобы передавать колебания основной конструкции на нелинейную пружину, образованную пластиной. Предпочтительно речь идет о полимерном материале с относительно высоким модулем упругости, обычно выше 1,5 ГПа.
Средство фиксации нелинейного гасителя колебаний, использованного в экспериментах, осуществленных авторами заявки, было образовано из ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол). ABS представляет собой составной двухфазный материал с термопластичной матрицей (акрилонитрил-стирол), в которой распределены зерна эластомера (бутадиен). Эти зерна могут играть важную роль в диссипации колебательной энергии нелинейного динамического гасителя колебаний. Другим двухфазным материалом этого типа, особенно хорошо подходящим для образования средства фиксации, является ударопрочный полистирол, представляющий собой блок-сополимер стирола с бутадиеном, с эластомерными зернами полибутадиена, распределенными в полистирольной матрице.
В одном выгодном варианте осуществления изобретения средство фиксации образовано из двухфазного полимерного материала, содержащего жесткую термопластичную матрицу (с высоким модулем Юнга) и эластомерную фазу (с низким модулем Юнга), диспергированную в термопластичной матрице.
Динамический гаситель колебаний по настоящему изобретению предпочтительно имеет плоскость симметрии, перпендикулярную продольной оси пластины.
В одном особенно предпочтительном варианте осуществления динамического гасителя колебаний средство фиксации содержит два плеча, идущих симметрично из общего основания. В таком случае два средства зажима концевых участков пластины расположены соответственно на двух плечах, предпочтительно на краю или близко к краю каждого плеча, в двух симметричных положениях относительно друг друга.
Нелинейный динамический гаситель колебаний как целое может иметь, например, U-, Y- или V-образную форму, что позволяет закреплять его на опоре на уровне основания U, Y или V.
В одном предпочтительном варианте осуществления оба средства зажима являются губками тисков.
Груз, закрепленный на промежуточном участке, предпочтительно весит от 1 до 200 г, предпочтительнее от 2 до 100 г, в частности, от 3 до 50 г и в идеале от 5 до 30 г.
Длина промежуточного участка пластины предпочтительно составляет от 1 до 50 см, предпочтительнее от 3 до 30 см, в частности, от 5 до 20 см.
Толщина промежуточного участка пластины предпочтительно составляет от 0,05 мм до 5 мм, предпочтительнее от 0,1 до 3 мм, в частности, от 0,5 до 2 мм.
Наконец, ширина промежуточного участка пластины предпочтительно составляет от 1 мм до 50 мм, предпочтительнее от 2 мм до 30 мм, в частности, от 5 до 20 мм.
Нелинейный динамический гаситель колебаний, сконструированный и испытанный авторами заявки и более подробно описываемый ниже, содержит пластину, промежуточный участок которой имеет длину 12 см, толщину 0,1 мм и ширину 0,5 см, и в центре которого закреплен груз весом 3 г.
Как пояснялось во введении, нелинейный динамический гаситель колебаний согласно настоящему изобретению применяется для улучшения звукоизоляции между двумя помещениями, разделенными стеной, содержащей по меньшей мере одну плиту. Эта стена может отделять внутреннее пространство здания от наружной среды, или же она может разделять два помещения здания или железнодорожного, морского, автомобильного или воздушного транспортного средства.
Эта стена может представлять собой элемент конструкции в форме плиты или же она может содержать несколько элементов конструкции, каждый из которых содержит по меньшей мере одну плиту. Во всех случаях нелинейный динамический гаситель колебаний закреплен с помощью средства фиксации непосредственно на плите или плитах элемента конструкции.
Кроме того, объектом настоящей заявки является элемент конструкции, содержащий
- по меньшей мере одну плиту из жесткого материала и
- по меньшей мере один нелинейный динамический гаситель колебаний, какой описан выше, жестко закрепленный на плите с помощью средства фиксации динамического гасителя колебаний.
Объектом изобретения является также перегородка или стена, в частности, перегородка или стена здания или железнодорожного, морского, автомобильного или воздушного транспортного средства, содержащая такой элемент конструкции с вышеописанным нелинейным динамическим гасителем колебаний. Эта перегородка или стена предпочтительно является двойной перегородкой или двойной стенкой.
Модуль Юнга жесткого материала, из которого образована плита, обычно выше 0,1 ГПа, предпочтительно выше 1 ГПа, в частности, больше или равен 3 ГПа.
Плита может быть выполнена из материала, выбранного, например, из стекла, бетона, металла, гипса, пластмассы, древесины или из композиционных материалов.
В одном предпочтительном варианте осуществления элемент конструкции содержит по меньшей мере одну гипсовую плиту.
В другом предпочтительном варианте осуществления элемент конструкции является частью перегородки с двойными стенками, то есть он содержит две параллельные плиты, разделенные промежутком, называемым также воздушным зазором. Действительно, именно с двойными перегородками, содержащими две плиты, соединенные воздушным зазором, возникают проблемы довольно высокой звукопроницаемости в области низких частот, соответствующих частоте дыхания системы. Проблема звукопроницаемости особенно значительна, когда обе плиты являются гипсовыми, обычно закрепленными на реечной раме и/или стойках, предпочтительно металлических.
Промежуточное пространство, заключенное между двумя плитами, предпочтительно по меньшей мере частично заполнено звукоизоляционным материалом.
Как правило, нелинейный динамический гаситель колебаний предпочтительно закреплять на плите таким образом, чтобы плоскость пластины гасителя колебаний была по существу параллельна плоскости плиты.
Элемент конструкции может содержать один или несколько нелинейных динамических гасителей колебаний. Из очевидных эстетических соображений, когда элемент конструкции является частью перегородки с двойными стенками, нелинейный динамический гаситель колебаний предпочтительно закреплять на по меньшей мере одной из сторон, обращенных внутрь двойной перегородки.
Однако в рамках проекта улучшения звукоизоляции существующей стены гаситель звуковых колебаний можно закрепить на видимой, легко доступной стороне стены.
Для оптимизации эффективности нелинейного динамического гасителя колебаний его следует установить в месте плиты, где амплитуда колебаний плиты максимальна. Действительно, накачка энергии начинается только с некоторого уровня колебательной энергии, и основная сложность применения нелинейного динамического гасителя колебаний для звукоизоляции состоит в максимально возможном снижении порога инициирования. Таким образом, устанавливать нелинейный динамический гаситель колебаний следует в месте плиты, где она колеблется наиболее сильно. Это место чаще всего будет находиться в середине поверхности плиты, наиболее удаленном от закрепленных краев.
Когда промежуточное пространство двойной перегородки заполнено изоляционным материалом, нелинейный динамический гаситель колебаний можно разместить в углублении, сделанном на внутренней стороне плиты, или в углублении, сделанном в изоляционном материале, так, чтобы он не контактировал с изоляционным материалом. В другом варианте изоляционный материал может заполнять только часть промежуточного пространства, и нелинейный динамический гаситель колебаний можно вставить в незаполненную часть.
Наконец, объектом настоящего изобретения является применение нелинейного динамического гасителя, какой описан ниже, или элемента конструкции, содержащего такой нелинейный динамический гаситель колебаний, для снижения звукопроницаемости стенки.
Это применение включает, например, способ снижения звукопроницаемости стены, разделяющей две комнаты в здании или отделяющей внутреннее пространство здания от наружной среды, причем способ включает в себя закрепление на указанной стене, предпочтительно на одной плите указанной стены, нелинейного динамического гасителя колебаний согласно настоящему изобретению.
Разумеется, все рассмотренные выше варианты осуществления нелинейного динамического гасителя колебаний или элемента конструкции, содержащего такой гаситель колебаний, применимы в равной мере к применению этих объектов для снижения звукопроницаемости стены.
Далее настоящее изобретение описывается более подробно с обращением на приложенные фигуры, на которых:
- Фиг.1 показывает график изменения коэффициента затухания двойной перегородки в зависимости от частоты звука, прохождение которого через стену требуется предотвратить;
- Фиг.2 является видом в перспективе нелинейного динамического гасителя колебаний согласно изобретению,
- Фиг.3 является видом сверху предлагаемого изобретением динамического гасителя колебаний с фигуры 2, выявляющим два положения устойчивого равновесия пластины с функцией нелинейной пружины;
- Фиг.4 показывает поперечный разрез двойной перегородки, содержащей нелинейный динамический гаситель колебаний согласно изобретению.
Фиг.1 уже обсуждалась во введении. Она иллюстрирует техническую задачу, решение которой предлагается настоящим изобретением, а именно, высокая звукопроницаемость (f0) двойной стенки на низких частотах (примерно 100-150 Гц), называемых частотой дыхания, соответствующей противофазному резонансу двух плит двойной стены.
Предлагаемый настоящим изобретением нелинейный динамический гаситель колебаний 9, показанный на Фиг.2, содержит средство фиксации 4 в форме сплюснутой буквы Y. Это средство фиксации состоит из основания 7, от которого симметрично отходят два плеча 6. На конце каждого плеча 6 находится средство зажима 5, затягивание которого можно регулировать винтом. Эти два средства зажима 5 удерживают два концевых участка (не видны) металлической пластины 1. Промежуточный участок 2b пластины может свободно колебаться при его активации вибрацией основного резонатора (не показан), на котором нелинейный динамический гаситель колебаний 9 будет закреплен. В центре пластины 1 закреплен малый груз 3.
Фиг.3 показывает этот же нелинейный динамический гаситель колебаний, у которого пластина 1 подвергнута напряжению сжатия, действующему по продольной оси симметрии пластины. Это напряжение сжатия возникло благодаря тому, что промежуточный участок 2b пластины, находящийся между двумя концевыми участками 2a, зажатыми средствами зажима 5, длиннее, чем расстояние, разделяющее два средства зажима. Это напряжение сжатия вызывает продольный изгиб пластины 1. Каждая из двух иллюстраций показывает положение устойчивого равновесия изогнутой пластины 1. В действии, то есть когда нелинейный динамический гаситель колебаний согласно изобретению жестко закреплен на плите, подвергаемой достаточной вибрации, пластина может переходить из одного положения устойчивого равновесия в другое.
Наконец, Фиг.4 очень схематически показывает нелинейный динамический гаситель колебаний 9 согласно изобретению, закрепленный в углублении плиты 11, являющейся частью элемента конструкции по изобретению. В данном случае элемент конструкции представляет собой перегородку с двойными стенками, образованными из двух плит 11, между которыми заключено промежуточное пространство 8, заполненное изоляционным материалом 10. Нелинейный динамический гаситель колебаний закреплен на плите таким образом, чтобы плоскость пластины (не видна) была по существу параллельна общей плоскости плиты 11.
Claims (19)
1. Конструкционный элемент, содержащий по меньшей мере одну плиту (11) из жесткого материала и по меньшей мере один нелинейный динамический гаситель колебаний (9), содержащий
- пластину (1) с двумя концевыми участками (2a) и промежуточным участком (2b) с функцией нелинейной пружины,
- груз (3), закрепленный на промежуточном участке (2b) пластины с функцией нелинейной пружины,
- средство фиксации (4), позволяющее закрепить два концевых участка (2a) пластины (1) на твердой опоре, чтобы промежуточный участок (2b) с функцией нелинейной пружины мог колебаться вблизи своего положения равновесия или своих положений равновесия,
причем нелинейный динамический гаситель колебаний (9) жестко прикреплен к плите (11) посредством средства фиксации (4).
2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что пластина подвергнута напряжению, предпочтительно напряжению сжатия или напряжению кручения.
3. Элемент по п. 2, отличающийся тем, что пластина подвергнута напряжению, придающему ей упругий продольный изгиб, предпочтительно напряжению сжатия, придающему упругий продольный изгиб.
4. Элемент по п. 3, отличающийся тем, что упругий изгиб составляет менее 10%, предпочтительно менее 6%, в частности менее 4%, причем процентная доля выражена на длину промежуточного участка с функцией нелинейной пружины.
5. Элемент по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что груз (3) закреплен в центральной части промежуточного участка (2b) пластины с функцией нелинейной пружины.
6. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что пластина является металлической.
7. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что средство фиксации (4) состоит из единственной детали, содержащей средство зажима (5) концевых участков (2a) пластины.
8. Элемент по п. 7, отличающийся тем, что средство фиксации (4) содержит два плеча (6), идущих симметрично от общего основания (7), причем оба средства зажима (5) расположены соответственно на обоих плечах, предпочтительно на конце или вблизи конца каждого плеча.
9. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что нелинейный динамический гаситель колебаний закреплен на плите таким образом, чтобы плоскость пластины (1) гасителя колебаний была по существу параллельной плоскости плиты.
10. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что плита (11) или по меньшей мере одна из плит является гипсовой плитой.
11. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что он содержит две плиты (11), параллельные друг другу и отделенные промежуточным пространством (8).
12. Элемент по п. 11, отличающийся тем, что обе плиты (11) являются гипсовыми плитами, предпочтительно закрепленными на реечной раме и/или стойках.
13. Элемент по п. 11 или 12, отличающийся тем, что промежуточное пространство (8) между двумя плитами (11) заполнено звукоизоляционным материалом (10).
14. Стена здания, содержащая конструкционный элемент по любому из предыдущих пунктов.
15. Применение конструкционного элемента по одному из пп. 1-13 для снижения звукопроницаемости стены.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1459688A FR3027082B1 (fr) | 2014-10-09 | 2014-10-09 | Absorbeur dynamique non-lineaire et son utilisation pour l'isolation acoustique |
| FR1459688 | 2014-10-09 | ||
| PCT/FR2015/052690 WO2016055733A1 (fr) | 2014-10-09 | 2015-10-07 | Absorbeur dynamique non-lineaire et son utilisation pour l'isolation acoustique |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017115480A RU2017115480A (ru) | 2018-11-13 |
| RU2017115480A3 RU2017115480A3 (ru) | 2019-04-29 |
| RU2693218C2 true RU2693218C2 (ru) | 2019-07-01 |
Family
ID=51987379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017115480A RU2693218C2 (ru) | 2014-10-09 | 2015-10-07 | Нелинейный динамический гаситель колебаний и его применение для звукоизоляции |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10738464B2 (ru) |
| EP (1) | EP3204566B1 (ru) |
| JP (1) | JP2017530278A (ru) |
| KR (1) | KR20170066398A (ru) |
| CN (1) | CN106795713B (ru) |
| AR (1) | AR102210A1 (ru) |
| BR (1) | BR112017005728A2 (ru) |
| CA (1) | CA2962613A1 (ru) |
| FR (1) | FR3027082B1 (ru) |
| RU (1) | RU2693218C2 (ru) |
| TW (1) | TW201617497A (ru) |
| WO (1) | WO2016055733A1 (ru) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3069090B1 (fr) * | 2017-07-12 | 2019-08-02 | Renault S.A.S. | Dispositif pour former une masse acoustique et ensemble comportant un tel dispositif |
| RU2663534C1 (ru) * | 2017-10-03 | 2018-08-07 | Олег Савельевич Кочетов | Акустическая конструкция сооружения |
| FR3080392B1 (fr) | 2018-04-18 | 2020-12-04 | Saint Gobain Placo | Paroi a absorbeur dynamique |
| CN109404460B (zh) * | 2018-12-06 | 2020-08-04 | 陕西理工大学 | 一种磁性约束下的组合叠层摩擦阻尼吸振器 |
| CN109780130B (zh) * | 2019-02-28 | 2021-01-15 | 西安理工大学 | 一种用于整星振动抑制的非线性能量阱吸振装置 |
| FR3095460B1 (fr) | 2019-04-25 | 2021-05-28 | Saint Gobain Placo | Elément de construction à absorbeur de résonance |
| DK3985278T3 (da) | 2019-04-25 | 2024-01-22 | Saint Gobain Placo | Byggeelement med resonansdæmpere |
| FR3095462B1 (fr) | 2019-04-25 | 2021-05-28 | Saint Gobain Placo | Elément de construction à absorbeurs de résonance |
| FR3095461B1 (fr) | 2019-04-25 | 2021-03-26 | Saint Gobain Placo | Absorbeur de résonance pour une paroi de construction |
| FR3097887B1 (fr) | 2019-06-25 | 2021-07-09 | Centre Technique De Materiaux Naturels De Constructions | Module de construction à amélioration acoustique et vibratoire |
| CN110296182B (zh) * | 2019-06-28 | 2021-04-06 | 西安理工大学 | 一种并入非线性能量阱的调谐质量阻尼器减振*** |
| CN111219296B (zh) * | 2020-04-14 | 2021-12-17 | 扬州大学 | 一种适用于抑制风力机塔筒涡激振动的装置 |
| JP7359128B2 (ja) * | 2020-10-28 | 2023-10-11 | トヨタ自動車株式会社 | ダイナミックダンパ |
| CN114962519B (zh) * | 2022-02-22 | 2024-01-30 | 上海大学 | 一种抑制微幅振动的双稳态非线性吸振器 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2265669A (en) * | 1992-04-03 | 1993-10-06 | Gen Electric | Reciprocating compressor dynamic balancer |
| US20090283359A1 (en) * | 2008-05-15 | 2009-11-19 | Saint-Gobain Performance Plastics Corporation | Wall and ceiling sound damping mounts and channels |
| US20130047523A1 (en) * | 2011-08-23 | 2013-02-28 | Teledyne Scientific & Imaging, Llc | Passive structures with high stiffness and high damping properties |
| RU2483408C1 (ru) * | 2011-11-08 | 2013-05-27 | Закрытое акционерное общество "ТАИЗ" (Тульский Арматурно-Изоляторный Завод) | Гаситель вибрации |
| RU137068U1 (ru) * | 2013-05-27 | 2014-01-27 | Владимир Александрович Смирнов | Упругая опора |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53121710U (ru) * | 1977-03-04 | 1978-09-28 | ||
| US4286642A (en) * | 1979-04-09 | 1981-09-01 | Barry Wright Corporation | Isolation connection |
| US4442647A (en) * | 1982-07-06 | 1984-04-17 | United Technologies Corporation | Soundproofing panel mounted to effect vibration isolation |
| JPH0735682B2 (ja) * | 1986-08-08 | 1995-04-19 | 清水建設株式会社 | 遮音仕切壁 |
| JPH04372000A (ja) * | 1991-06-20 | 1992-12-24 | Matsushita Electric Works Ltd | 遮音パネル |
| JP2941584B2 (ja) * | 1992-11-24 | 1999-08-25 | 道塲 みゆき | 遮音装置 |
| DE19509972C2 (de) * | 1995-03-18 | 1998-04-09 | Krauss Maffei Verkehrstechnik | Sandwichplatte |
| US7712580B2 (en) * | 1999-04-20 | 2010-05-11 | Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. | Active/passive distributed absorber for vibration and sound radiation control |
| US7093814B2 (en) * | 2002-06-05 | 2006-08-22 | Kinetics Noise Control, Inc. | Vibration isolating mount |
| WO2008005544A2 (en) * | 2006-07-06 | 2008-01-10 | Supress Products, Llc | Method and apparatus for sound engineered metal channel supports and panel products |
| US7895803B2 (en) * | 2006-07-19 | 2011-03-01 | Downey Paul C | Energy transmission control mount |
| US7647744B2 (en) * | 2006-10-20 | 2010-01-19 | United States Gypsum Company | Acoustic isolator clip for isolating wallboard support channels from frame member |
| US20090173029A1 (en) * | 2008-01-07 | 2009-07-09 | Dennis Albert Socha | Polymeric acoustic isolator clip for isolating wallboard channels from frame member |
| US20140196399A1 (en) * | 2013-01-14 | 2014-07-17 | II John David Egri | Expansion Bracket |
| US9051730B2 (en) * | 2013-04-12 | 2015-06-09 | G2 Group LLC | System for sound isolation |
| US9523197B2 (en) * | 2014-06-11 | 2016-12-20 | Jon Sessler | Sound dampening wall |
| KR101439421B1 (ko) | 2014-07-02 | 2014-09-17 | 전남대학교산학협력단 | 층간소음 저감을 위한 바닥완충구조 |
-
2014
- 2014-10-09 FR FR1459688A patent/FR3027082B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2015
- 2015-09-30 TW TW104132157A patent/TW201617497A/zh unknown
- 2015-10-07 EP EP15798489.9A patent/EP3204566B1/fr active Active
- 2015-10-07 WO PCT/FR2015/052690 patent/WO2016055733A1/fr active Application Filing
- 2015-10-07 KR KR1020177009227A patent/KR20170066398A/ko unknown
- 2015-10-07 US US15/517,190 patent/US10738464B2/en active Active
- 2015-10-07 BR BR112017005728-0A patent/BR112017005728A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2015-10-07 CA CA2962613A patent/CA2962613A1/fr not_active Abandoned
- 2015-10-07 JP JP2017518536A patent/JP2017530278A/ja active Pending
- 2015-10-07 CN CN201580054782.XA patent/CN106795713B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2015-10-07 RU RU2017115480A patent/RU2693218C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2015-10-08 AR ARP150103249A patent/AR102210A1/es active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2265669A (en) * | 1992-04-03 | 1993-10-06 | Gen Electric | Reciprocating compressor dynamic balancer |
| US20090283359A1 (en) * | 2008-05-15 | 2009-11-19 | Saint-Gobain Performance Plastics Corporation | Wall and ceiling sound damping mounts and channels |
| US20130047523A1 (en) * | 2011-08-23 | 2013-02-28 | Teledyne Scientific & Imaging, Llc | Passive structures with high stiffness and high damping properties |
| RU2483408C1 (ru) * | 2011-11-08 | 2013-05-27 | Закрытое акционерное общество "ТАИЗ" (Тульский Арматурно-Изоляторный Завод) | Гаситель вибрации |
| RU137068U1 (ru) * | 2013-05-27 | 2014-01-27 | Владимир Александрович Смирнов | Упругая опора |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20170307041A1 (en) | 2017-10-26 |
| FR3027082B1 (fr) | 2017-04-28 |
| TW201617497A (zh) | 2016-05-16 |
| US10738464B2 (en) | 2020-08-11 |
| BR112017005728A2 (pt) | 2018-01-30 |
| CN106795713B (zh) | 2020-02-07 |
| EP3204566B1 (fr) | 2020-03-04 |
| RU2017115480A (ru) | 2018-11-13 |
| KR20170066398A (ko) | 2017-06-14 |
| FR3027082A1 (fr) | 2016-04-15 |
| EP3204566A1 (fr) | 2017-08-16 |
| AR102210A1 (es) | 2017-02-08 |
| CA2962613A1 (fr) | 2016-04-14 |
| RU2017115480A3 (ru) | 2019-04-29 |
| WO2016055733A1 (fr) | 2016-04-14 |
| CN106795713A (zh) | 2017-05-31 |
| JP2017530278A (ja) | 2017-10-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2693218C2 (ru) | Нелинейный динамический гаситель колебаний и его применение для звукоизоляции | |
| US3087570A (en) | Panel and the like of high acoustic transmission loss | |
| US4527371A (en) | Structural damping | |
| RU2451781C1 (ru) | Штучный звукопоглотитель | |
| JP2001003482A (ja) | 中空二重遮音壁構造 | |
| Chen et al. | Structural analysis and optimal design of a dynamic absorbing beam | |
| JP2013227739A (ja) | Ｔｍｄディバイス及びそれを用いた重量床衝撃音の低減構造 | |
| Crispin et al. | Thickness-resonance waves in underlays of floating screed | |
| JP2000314441A (ja) | 同調質量型動吸収器 | |
| Harne | On the linear elastic, isotropic modeling of poroelastic distributed vibration absorbers at low frequencies | |
| JP2009250269A (ja) | 防振プレート | |
| ES2643644T3 (es) | Submarino | |
| RU2570693C1 (ru) | Многослойная звукоизолирующая конструкция | |
| RU2011110292A (ru) | Акустически комфортное помещение с шумозащитным оборудованием | |
| Davy et al. | Predicting the sound insulation of lightweight sandwich panels | |
| JP2002294997A (ja) | 浮き床構造 | |
| RU2646879C1 (ru) | Звукоизолирующий кожух | |
| Montero et al. | Experimental investigation about the influence of the use of glue in joints in lightweight structures | |
| JP2018025083A (ja) | 住宅用制振材 | |
| RU2503555C1 (ru) | Штучный звукопоглотитель кочетова | |
| Varanasi et al. | Vibration damping by coupling to lossy low-wave-speed media | |
| JP2008019601A (ja) | マルチモードダンパ | |
| Danilov et al. | Oberst beam as a tool for complex young’s modulus measurement of porous materials | |
| RU2653556C1 (ru) | Стенд для виброакустических испытаний образцов упругих элементов виброизоляторов и шумопоглощающих элементов облицовки помещений, расположенных в условиях воздействия повышенных уровней шума и вибрации | |
| JP4623513B2 (ja) | 面材の遮音下地構造 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201008 |