RU2789296C1 - Method for setting the frequency characteristics of sound-absorbing systems and materials - Google Patents

Abstract

FIELD: acoustics.

SUBSTANCE: invention relates to the fields of building acoustics and transport engineering. Substance of the invention consists in determining the spectrum of the affecting noise and identifying the dominant spectral components therein, followed by setting the natural frequencies of the Helmholtz resonators to said components by selecting the sizes of the resonator determining the value of the natural frequency; and significantly increasing the mass of the medium oscillating in the neck in order to reset the natural frequency of the resonator to the low-frequency noise and infrasound region, wherefor the neck is filled with a different medium, e.g., a viscous liquid or gel, while preserving the gaseous medium in the cavity of the resonator, and if multiple dominant discrete components are identified in the spectrum, including those with a frequency differing by a decade or more, a resonator with a high mass of the medium in the neck is used at infrasound and low sound frequencies, and a resonator containing a gas medium in the entire volume thereof is used at high frequencies, wherein two insulating layers, an internal layer and external layer, made of, e.g., a gas and moisture impermeable dynamically pliable film, are formed to retain the different medium in the neck of the resonator, so that the internal film layer separates the throat from the cavity, and the external film layer separates the neck of the resonator from the external environment. The Helmholtz resonator implemented with a high mass of a medium in the neck is also applied when creating a sound-absorbing material intended to suppress low-frequency noise, made in the form of a perforated panel mounted with a gap on the wall of a room, wherefor the holes in the panel are filled with another medium, e.g., a viscous liquid.

EFFECT: significant expansion of the boundaries of the range of operating noise-suppression frequencies into the low-frequency region, up to the infrasound range, without increasing the dimensions of the Helmholtz resonator.

2 cl, 8 dwg, 1 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Изобретение относится к системам, предназначенным для подавления шума, и может быть использовано в транспортном машиностроении, в частности для подавления шума, создаваемого транспортными средствами, а также в строительной индустрии для подавления шума, создаваемого в помещениях, преимущественно, работой средств жизнеобеспечения, в частности, работой систем вентиляции и кондиционирования, и воздействующего на находящихся в них людей и на окружающую среду.The invention relates to systems designed to suppress noise, and can be used in transport engineering, in particular to suppress the noise generated by vehicles, as well as in the construction industry to suppress the noise generated in the premises, mainly by the operation of life support equipment, in particular, the operation of ventilation and air conditioning systems, and the impact on the people in them and on the environment.

Уровень техникиState of the art

Характерной особенностью шума, воздействующего сегодня на человека и окружающую среду, является широкий частотный спектр, содержащий ряд доминирующих областей, сформированных чаще всего интенсивными дискретными составляющими (ДС); последнее особенно справедливо для техногенного шума. Поэтому в звукопоглощающих устройствах и материалах нередко используют конструкции резонансного типа, в том числе резонаторы Гельмгольца (РГ), собственные частоты которых настраивают различными способами на доминирующие спектральные составляющие. A characteristic feature of the noise affecting humans and the environment today is a wide frequency spectrum containing a number of dominant areas, most often formed by intense discrete components (DS); the latter is especially true for technogenic noise. Therefore, sound-absorbing devices and materials often use resonant-type structures, including Helmholtz resonators (HR), whose natural frequencies are tuned in various ways to the dominant spectral components.

Из уровня техники известны способы и системы для подавления шума, согласно которым, при неизменных внешних габаритах РГ, содержащихся в системах, настройку резонансной частоты РГ производят изменением действующих (эффективных) размеров горла и полости (камеры) РГ.Methods and systems for noise suppression are known from the prior art, according to which, with the external dimensions of the RG contained in the systems unchanged, the resonant frequency of the RG is adjusted by changing the effective (effective) dimensions of the throat and cavity (chamber) of the RG.

В частности, из уровня техники известны способ и система для снижения шума, связанного с РАБОТОЙ ДВС (EP 0111336 А2), предусматривающие возможность изменения проходного сечения горла РГ. Для реализации данной функции РГ содержит коническую вставку, которая может вдвигаться из полости РГ в горло (также имеющее форму усеченного конуса), изменяя эффективное сечение горла и, соответственно, перестраивая резонансную частоту. Однако таким образом обеспечивается регулировка шумоподавления лишь в незначительном интервале частот - от 50 Гц до 180 Гц, - что является недостатком данного изобретения. In particular, a method and a system for reducing noise associated with the operation of an internal combustion engine (EP 0111336 A2) are known from the prior art, providing for the possibility of changing the flow area of the throat of the RG. To implement this function, the RG contains a conical insert that can be pushed from the RG cavity into the throat (also having the shape of a truncated cone), changing the effective throat cross section and, accordingly, rebuilding the resonant frequency. However, in this way, noise reduction adjustment is provided only in a small frequency range - from 50 Hz to 180 Hz - which is a disadvantage of this invention.

Из уровня техники известна звукопоглощающая панель из гипсокартона фирмы КНАУФ (WO 2017108146A1), представляющая собой перфорированный лист, прикрепляемый к стене или потолку помещения. Подробная информация размещена на сайте производителя (Интернет-ресурс: https://www.knauf.ru). В частности, сообщается, что «КНАУФ-Акустика - перфорированный гипсокартонный лист с обрезанными кромками различной формы и наклеенным на тыльную сторону звукопоглощающим слоем нетканого полотна. Производится с разным типом перфорации». В конструкции плиты (звукопоглощающей панели) фактически воспроизводится техническое решение, предложенное в 1933 г. Винтергерстом и обоснованное теоретически и экспериментально в 1934-1936 гг. С.Н. Ржевкиным. Было показано, что вырезанную ячейку материала с одним отверстием можно рассматривать как РГ. Горло РГ создаётся отверстием в плите, а полость - объемом между ней и стеной помещения. С.Н. Ржевкиным также было предложено для увеличения поглощения вставлять в горло продуваемый материал, причем в экспериментах, проведенных им с различными материалами, была показана эффективность металлической сетки. (Ржевкин С.Н. Обзор работ по резонансным звукопоглотителям. УФН. 1946. Вып.1-2. СС. 40-62.) При установке звукопоглощающей панели КНАУФ (размер отверстия-горла 12х12х12,5 мм³) объём создаётся за счёт ее размещения на расстоянии от стены 20 (или 6) см. Возможно выполнение звукопоглощающей панели с минеральной ватой в горле и без неё. Частотная характеристика в первом варианте имеет максимум около 500 (или 1000) Гц, соответственно расстояниям от стены; полоса эффективного поглощения – приблизительно от (0,4…0,5)f _рез до (2…2,5)f _рез . При этом следует отметить, что конструкция звукопоглощающей панели не рассчитана на область низкочастотного шума. Получение панели с шумопоглощением в низкочастотном спектральном диапазоне требует увеличения объема плиты на порядок. Known from the prior art is a sound-absorbing plasterboard panel from Knauf (WO 2017108146A1), which is a perforated sheet attached to the wall or ceiling of a room. Detailed information is available on the manufacturer's website (Internet resource: https://www.knauf.ru). In particular, it is reported that “Knauf-Acoustics is a perforated gypsum board with cut edges of various shapes and a sound-absorbing layer of non-woven fabric glued to the back side. Produced with different types of perforations. In the design of the slab (sound-absorbing panel), the technical solution proposed in 1933 by Wintergerst and substantiated theoretically and experimentally in 1934-1936 is actually reproduced. S.N. Rzhevkin. It has been shown that a cut cell of a material with one hole can be considered as a RG. The throat of the RG is created by a hole in the slab, and the cavity is created by the volume between it and the wall of the room. S.N. Rzhevkin also proposed to insert a blown material into the throat to increase absorption, and in experiments conducted by him with various materials, the effectiveness of a metal mesh was shown. (Rzhevkin S.N. Review of works on resonant sound absorbers. UFN. 1946. Issue 1-2. SS. 40-62.) When installing a Knauf sound-absorbing panel (hole-throat size 12x12x12.5 mm³) volume is created by placing it at a distance of 20 (or 6) cm from the wall. It is possible to make a sound-absorbing panel with or without mineral wool in the throat. The frequency response in the first variant has a maximum of about 500 (or 1000) Hz, corresponding to the distances from the wall; effective absorption band - approximately from (0.4 ... 0.5)f _cut up to (2…2.5)f _cut . At the same time, it should be noted that the design of the sound-absorbing panel is not designed for the area of low-frequency noise. Obtaining a panel with noise absorption in the low-frequency spectral range requires an increase in the volume of the plate by an order of magnitude.

Известны также способ и устройство для снижения шума системы выпуска ДВС (RU 2362892), которые основаны на использовании акустического резонатора типа РГ с изменяемой резонансной частотой, который устанавливают перед глушителем. Согласно изобретению, предварительно получают спектр шума внутри трубы и определяют спектральные составляющие частоты следования выхлопов с повышенными уровнями, а резонансную частоту акустического резонатора при работе двигателя на любых оборотах синхронно настраивают на частоту гармоники следования выхлопов с повышенными уровнями шума. Резонансную частоту РГ настраивают на доминирующую область спектра шума подбором его геометрических параметров, а «тонкую» подстройку (в пределах приблизительно октавы) производят путём изменения объёма полости РГ. Для этого задняя стенка предлагаемого РГ выполнена в виде подвижного поршня, перемещаемого посредством управляющего сигнала, подаваемого на исполнительный механизм. Снижение шума резонатором происходит благодаря трению при колебаниях газовой среды в горловине резонатора. Увеличить трение в горловине можно путем установки внутри нее продуваемого материала, например, металлической сетки. Данное техническое решение принято за прототип. Also known is a method and device for reducing the noise of the ICE exhaust system (RU 2362892), which are based on the use of an acoustic resonator of the RG type with a variable resonant frequency, which is installed in front of the muffler. According to the invention, the noise spectrum inside the pipe is preliminarily obtained and the spectral components of the repetition frequency of exhausts with increased levels are determined, and the resonant frequency of the acoustic resonator, when the engine is running at any speed, is synchronously tuned to the frequency of the exhaust harmonics with increased noise levels. The resonance frequency of the RG is tuned to the dominant region of the noise spectrum by selecting its geometric parameters, and fine tuning (within approximately an octave) is performed by changing the volume of the RG cavity. To do this, the rear wall of the proposed RG is made in the form of a movable piston moved by means of a control signal applied to the actuator. The reduction of noise by the resonator occurs due to friction during fluctuations of the gaseous medium in the neck of the resonator. It is possible to increase friction in the neck by installing a blown material inside it, for example, a metal mesh. This technical solution is taken as a prototype.

В изобретении по патенту RU 2362892 оценка резонансной частоты проведена исходя из известной формулы: In the invention according to patent RU 2362892, the resonant frequency was estimated based on the well-known formula:

где f _рез - собственная частота РГ, с – скорость звука, S – площадь поперечного сечения горла, l – длина горла, V – объём полости.where f _res is the natural frequency of the RG, c is the speed of sound, S is the cross-sectional area of the throat, l is the length of the throat, V is the volume of the cavity.

При оценке резонансной частоты под l понимается эффективная длина горла, превышающая фактическую (конструктивную) длину на величину так называемой концевой поправки. Введением данной поправки учитывается физический эффект увеличения колеблющейся в объёме горла массы воздуха на величину присоединенной массы, образующейся за счёт диссипативных потерь энергии звуковой волны в окрестностях входного и выходного сечений горла. Наиболее распространенная в практических приложениях формула оценки:When estimating the resonant frequency under l is understood as the effective length of the neck, exceeding the actual (design) length by the value of the so-called end correction. The introduction of this correction takes into account the physical effect of an increase in the air mass oscillating in the volume of the throat by the value of the added mass formed due to dissipative energy losses of the sound wave in the vicinity of the inlet and outlet sections of the throat. The most common evaluation formula in practical applications is:

l = l ₀ + 0,8d , l \u003d l ₀ + 0.8 d ,

где l ₀ – фактическая длина горла, а d – его диаметр.where l ₀ is the actual length of the throat, and d is its diameter.

Из формулы (1) следует, что резонансная частота РГ f _рез пропорциональна 1/√V, то есть увеличение объема полости резонатора приводит (при неизменных значениях S и l ₀ ), к снижению значения f _рез . Этот принцип и положен в основу реализуемого в прототипе устройства, один из резонаторов которого должен быть настроен на изменение его резонансной частоты в диапазоне 45-105 Гц (с.6 описания). Однако для получения значения резонансной частоты, равного 50 Гц, при S=1 см² (d=1,13 см) и l=8 см (l ₀ =7,1 см), необходим объём полости V=1500 см³, для чего при диаметре полости, равном 10 см (площадь сечения 78 см²), потребуется установить длину L полости равной 19 см. Длина РГ в целом составит при этом L+ l ₀ =26 см, что делает такую систему звукопоглощения громоздкой и неудобной для использования на низких звуковых частотах, а возможность использования её в инфразвуковом диапазоне практически исключает. Это является серьёзным недостатком прототипа.It follows from formula (1) that the resonant frequency of the RG f _res is proportional to 1/√ V , that is, an increase in the volume of the resonator cavity leads (with unchanged values of S and l ₀ ) to a decrease in the value of f _res . This principle is the basis of the device implemented in the prototype, one of the resonators of which must be tuned to change its resonant frequency in the range of 45-105 Hz (page 6 of the description). However, to obtain a resonant frequency value of 50 Hz, at S \u003d 1 cm ² ( d \u003d 1.13 cm) and l \u003d 8 cm ( l ₀ \u003d 7.1 cm), the cavity volume V \u003d 1500 cm ³ is required, for which, with a cavity diameter of 10 cm (sectional area 78 cm ² ) , it will be necessary to set the length L of the cavity equal to 19 _cm . at low sound frequencies, and the possibility of using it in the infrasonic range practically excludes. This is a serious drawback of the prototype.

Технической проблемой, решаемой заявляемым изобретением, является существенное расширение границ диапазона рабочих частот шумоподавления в низкочастотную область, вплоть до инфразвукового диапазона, без увеличения габаритов РГ.The technical problem solved by the claimed invention is a significant expansion of the boundaries of the noise suppression operating frequency range into the low-frequency region, up to the infrasonic range, without increasing the dimensions of the WG.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Техническим результатом является обеспечение возможности шумоподавления в диапазоне рабочих частот, нижняя граница которого находится в пределах инфразвукового диапазона, без увеличения объема резонатора.The technical result is to provide the possibility of noise suppression in the operating frequency range, the lower limit of which is within the infrasonic range, without increasing the volume of the resonator.

Технический результат достигается способом настройки частотных характеристик звукопоглощающих систем и материалов, содержащих упругие поглощающие элементы типа резонатора Гельмгольца с размещенным в его горле продуваемым материалом, заключающимся в том, что определяют спектр воздействующего шума и выявляют в нём доминирующие спектральные составляющие, на которые затем настраивают собственные частоты резонатора Гельмгольца путем подбора размеров резонатора, определяющих значение собственной частоты, согласно изобретению,The technical result is achieved by adjusting the frequency characteristics of sound-absorbing systems and materials containing elastic absorbing elements such as a Helmholtz resonator with a blown material placed in its throat, which consists in determining the spectrum of the affecting noise and identifying the dominant spectral components in it, to which the natural frequencies are then tuned Helmholtz resonator by selecting the dimensions of the resonator, which determine the value of the natural frequency, according to the invention,

собственную частоту резонатора сдвигают в область низкочастотного шума и инфразвука при сохранении размеров резонатора посредством размещения в горле резонатора диссипативных элементов в виде слоев вязкой среды с большей плотностью, по сравнению с газовой средой, которой заполняют полость резонатора, при этом в качестве вязкой среды используют жидкость или гель, размещаемые в горле резонатора между двумя изолирующими слоями, внутренним и внешним, выполненными из газовлагонепроницаемой динамически податливой пленки, или метаматериал, имеющий акустические характеристики, близкие к характеристикам вязкой жидкости, и обладающий свойством сохранения формы.the natural frequency of the resonator is shifted to the region of low-frequency noise and infrasound while maintaining the size of the resonator by placing dissipative elements in the throat of the resonator in the form of layers of a viscous medium with a higher density, compared to the gaseous medium, which fills the cavity of the resonator, while liquid or liquid is used as a viscous medium. a gel placed in the throat of the resonator between two insulating layers, internal and external, made of a gas-moisture-impervious dynamically compliant film, or a metamaterial having acoustic characteristics close to those of a viscous liquid and possessing the property of maintaining shape.

В качестве звукопоглощающей системы может быть использована перфорированная панель, при этом резонаторы Гельмгольца формируют посредством расположения панелей с зазором относительно стены с заполнением отверстий панелей вязкой средой.A perforated panel can be used as a sound-absorbing system, while the Helmholtz resonators are formed by arranging the panels with a gap relative to the wall, filling the panel holes with a viscous medium.

Использование РГ, горло которого заполнено жидкостью с плотностью, значительно (примерно на три порядка) превышающей плотность воздуха, позволяет значительно снизить резонансную частоту при сохранении размеров резонатора. При выявлении в спектральной полосе частот нескольких доминирующих ДС, в том числе отличающихся по частоте на декаду и более, на инфразвуковых и низких звуковых частотах применяют резонатор с увеличенной массой среды в горле, а на высоких частотах применяют резонатор с газовой средой во всём его объеме.The use of an RG, the throat of which is filled with a liquid with a density significantly (by about three orders of magnitude) higher than the density of air, makes it possible to significantly reduce the resonant frequency while maintaining the dimensions of the resonator. When several dominant DS are detected in the spectral frequency band, including those differing in frequency by a decade or more, a resonator with an increased mass of the medium in the throat is used at infrasonic and low sound frequencies, and at high frequencies a resonator with a gaseous medium is used in its entire volume.

Среда, отличная от газовой, и имеющая увеличенную массу, например, жидкость или гель, удерживается в горле РГ двумя изолирующими слоями, выполненными, например, из газовлагонепроницаемой динамически податливой плёнки, таким образом, что внутренний слой плёнки разделяет между собой горло и полость, а внешний слой плёнки отделяет горло резонатора от внешней среды.A medium other than gas, and having an increased mass, for example, liquid or gel, is held in the throat of the RG by two insulating layers, made, for example, from a gas-moisture-tight dynamically compliant film, in such a way that the inner layer of the film separates the throat and the cavity, and the outer layer of the film separates the throat of the resonator from the external environment.

Заявляемое техническое решение также может быть использовано при создании нового звукопоглощающего материала в виде перфорированной панели, отверстия которой заполняют средой, увеличивающей колеблющуюся в отверстиях (представляющих собой фактически горло РГ, полостью которого является объём между панелью и стеной) массу, например, вязкой жидкостью или гелем, что позволяет при креплении такой панели на стене помещения, жилого или производственного (или, например, на салонов и кабин транспортных средств), с незначительным, не более 3 см, зазором, снизить уровни воздействующего на людей низкочастотного шума.The claimed technical solution can also be used to create a new sound-absorbing material in the form of a perforated panel, the holes of which are filled with a medium that increases the mass oscillating in the holes (which is actually the throat of the RG, the cavity of which is the volume between the panel and the wall), for example, a viscous liquid or gel , which allows, when mounting such a panel on the wall of a room, residential or industrial (or, for example, on salons and cabins of vehicles), with an insignificant, no more than 3 cm, gap, to reduce the levels of low-frequency noise affecting people.

Использование изобретения позволяет существенно расширить диапазон рабочих частот звукопоглощающих стенках систем и материалов, включив в него области низкочастотного шума и, частично, инфразвука, при габаритных размерах, не превышающих габариты известных средств подавления шума.The use of the invention makes it possible to significantly expand the range of operating frequencies of sound-absorbing walls of systems and materials, including areas of low-frequency noise and, in part, infrasound, with overall dimensions not exceeding those of known noise suppression means.

Если горло РГ заполнено средой с плотностью ρ ₁ , отличной от плотности ρ заполняющего полость РГ воздуха _, формула для оценки резонансной частоты принимает вид:If the throat of the RG is filled with a medium with a density ρ ₁ different from the density ρ of the air filling the cavity of the RG _, the formula for estimating the resonant frequency takes the form:

Формула (2) следует из приведенных в книге (Исакович М.И. Общая акустика. – М.: Наука, 1974. С.371) математических зависимостей, с учетом соотношения, связывающего сжимаемость со скоростью звука и плотностью. Из формулы (2) следует, что резонансная частота может быть значительно снижена при неизменных значениях геометрических параметров РГ, если конструкция резонатора допускает возможность заполнения его горла средой, плотность которой многократно превышает плотность воздуха. Этот принцип положен в основу заявляемого технического решения.Formula (2) follows from the mathematical dependences given in the book (Isakovich M.I. General acoustics. - M .: Nauka, 1974. P. 371), taking into account the relation connecting compressibility with the speed of sound and density. It follows from formula (2) that the resonant frequency can be significantly reduced at constant values of the geometrical parameters of the RG, if the design of the resonator allows the possibility of filling its throat with a medium whose density is many times greater than the density of air. This principle is the basis of the proposed technical solution.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Изобретение поясняется чертежами, где The invention is illustrated by drawings, where

на фиг.1 представлена схема устройства с одним из вариантов крепления изолирующих слоев (1 – горло резонатора, 2 – полость резонатора, 3 – поршень, 4 – шток, 5 – внутренний изолирующий слой, 6 – внешний изолирующий слой, 7 – передняя стенка полости, 8 – стенка горла, 9 – решетка); figure 1 shows a diagram of a device with one of the options for attaching insulating layers (1 - resonator neck, 2 - resonator cavity, 3 - piston, 4 - rod, 5 - inner insulating layer, 6 - outer insulating layer, 7 - front wall of the cavity , 8 - throat wall, 9 - lattice);

на фиг. 2 - схема выполнения горла как отдельной сборочной единицы;in fig. 2 - diagram of the execution of the throat as a separate assembly unit;

на фиг.3 представлена типовая схема вентиляции помещения (Интернет-ресурс: https://tehnika.expert/klimaticheskaya/ventilyator/montazh-kanalnogo.html);figure 3 shows a typical diagram of the ventilation of the room (Internet resource: https://tehnika.expert/klimaticheskaya/ventilyator/montazh-kanalnogo.html);

на фиг.4 представлена одна из возможных схем установки РГ на элементы воздуховода (1 – горло резонатора, 2 – полость резонатора, 10 – резонатор, 11 – воздуховод);figure 4 shows one of the possible schemes for installing the RG on the elements of the air duct (1 - the throat of the resonator, 2 - the cavity of the resonator, 10 - the resonator, 11 - the air duct);

на фиг.5 представлена схема устройства с частичным заполнением горла (1 – горло резонатора, 2 – полость резонатора, 5 – внутренний изолирующий слой, 6 – внешний изолирующий слой, 7 – передняя стенка полости, 8 – стенка горла, 12 – слой жидкости);figure 5 shows a diagram of a device with partial filling of the throat (1 - resonator throat, 2 - resonator cavity, 5 - inner insulating layer, 6 - outer insulating layer, 7 - front wall of the cavity, 8 - throat wall, 12 - liquid layer) ;

на фиг.6 схематично показан пример выполнения горла из двух сборочных единиц (1 – горло резонатора, 2 – полость резонатора, 12 – слой жидкости, 13 – первый сборочный элемент горла, 14 – внешний изолирующий слой, 15 – внутренний изолирующий слой, 16 – второй сборочный элемент горла);Fig.6 schematically shows an example of a throat made of two assembly units (1 - resonator throat, 2 - cavity of the resonator, 12 - liquid layer, 13 - the first assembly element of the throat, 14 - outer insulating layer, 15 - inner insulating layer, 16 - the second assembly element of the throat);

на фиг.7 схематично показан фрагмент звукопоглощающей панели: вид сверху;figure 7 schematically shows a fragment of the sound-absorbing panel: top view;

(17 – панель, 18 – отверстия в панели); (17 - panel, 18 - holes in the panel);

на фиг.8 схематично изображен разрез фрагмента панели 17, выполненной из жесткого материала, например, гипсокартона. (9 – решетка, 17 – панель, 18 – отверстия в панели, 19– пленка, 20 – стена, 21 – зазор).Fig.8 schematically shows a section of a fragment of the panel 17, made of a rigid material, such as drywall. (9 - grill, 17 - panel, 18 - holes in the panel, 19 - film, 20 - wall, 21 - gap).

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Далее представлено подробное описание заявляемого изобретения, не ограничивающее его сущность. Изобретение имеет широкую область применения, и описание его осуществления носит пояснительный характер, демонстрирующий возможность достижения заявленного технического результата. Настоящие техническое решение может подвергаться различным изменениям и модификациям, понятным специалисту на основе прочтения данного описания. Такие изменения не ограничивают объем притязаний. Например, может изменяться состав заполняющей горло среды, исполнение изолирующих слоёв, материал панели и т.д.The following is a detailed description of the claimed invention, without limiting its essence. The invention has a wide scope, and the description of its implementation is explanatory, demonstrating the possibility of achieving the claimed technical result. The present technical solution may be subject to various changes and modifications, understandable to a person skilled in the art based on reading this description. Such changes do not limit the scope of claims. For example, the composition of the medium filling the throat, the design of the insulating layers, the material of the panel, etc. may change.

Возможная конструкция устройства, реализующего заявляемый способ, схематично представлена на фиг.1. Цилиндрический РГ содержит горло 1 длиной l ₀ и диаметром d и камеру 2 диаметром D и длиной L, объем полости которой можно изменять перемещением поршня 3, образующего заднюю стенку камеры 2, например, путём воздействия на шток 4 исполнительного механизма (на схеме не показан). Горло 1 может быть заполнено вязкой жидкостью или гелем; в таблице приведены результаты расчёта собственной частоты резонатора для случаев заполнения горла маслом касторовым техническим, имеющим плотность 947 кг/м³ (ГОСТ 6757-96. Масло касторовое техническое. Технические условия. – М.: Стандартинформ, 2011) и глицерином техническим Т-94, имеющим плотность 1244 кг/м³ (ГОСТ 6824-96. Глицерин дистиллированный. Общие технические условия. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1997). В полости 2 находится воздух. Жидкость удерживается в горле 1 двумя изолирующими слоями, внутренним 5 и внешним 6, газовлагонепроницаемой динамически податливой пленки. Внутренний 5 слой, закреплённый на передней стенке 7 полости 2, герметично отделяет горло 1 от полости 2. Внешний 6 слой, закреплённый кольцеобразно по внешней поверхности края стенки 8 горла 1, герметично закрывает входное сечение горла 1. При этом, наряду с удержанием жидкости в горле 1, выполняется дополнительно функция защиты внутренней среды РГ от загрязнения возможными включениями, переносимыми потоком воздуха. В горле 1 помещена решётка 9, являющаяся дополнительным диссипативным элементом, выполненная из прутьев плохообтекаемой формы, например, квадратного сечения. Возможна конструкция горла 1 как отдельной сборочной единицы, предусматривающая крепление внутреннего 5 слоя пленки на выходном сечении горла 1 аналогично и симметрично тому, как крепится внешний 6 слой на входном сечении (фиг.2). A possible design of the device that implements the proposed method is schematically shown in Fig.1. Cylindrical RG contains a throat of 1 lengthl ₀ and diameterdand chamber 2 diameterDand lengthL, the volume of the cavity of which can be changed by moving the piston 3, which forms the rear wall of the chamber 2, for example, by acting on the rod 4 of the actuator (not shown in the diagram). Throat 1 may be filled with a viscous liquid or gel; the table shows the results of calculating the natural frequency of the resonator for cases of filling the throat with technical castor oil, having a density of 947 kg/m³(GOST 6757-96. Technical castor oil. Specifications. - M .: Standartinform, 2011) and technical glycerin T-94, having a density of 1244 kg / m³ (GOST 6824-96. Distilled glycerin. General specifications. - M .: IPK Standards Publishing House, 1997). In cavity 2 there is air. The liquid is held in the throat 1 by two insulating layers, inner 5 and outer 6, of a gas-moisture-tight dynamically compliant film. The inner layer 5 fixed on the front wall 7 of the cavity 2 hermetically separates the throat 1 from the cavity 2. The outer layer 6 fixed annularly along the outer surface of the edge of the wall 8 of the throat 1 hermetically closes the inlet section of the throat 1. At the same time, along with keeping the liquid in throat 1, an additional function is performed to protect the internal environment of the RG from contamination by possible inclusions carried by the air flow. In the throat 1 there is a lattice 9, which is an additional dissipative element, made of rods of a poorly streamlined shape, for example, a square section. It is possible to design the neck 1 as a separate assembly unit, providing for fastening the inner 5th layer of the film on the outlet section of the neck 1 in the same way and symmetrically as the outer 6th layer is attached to the inlet section (figure 2).

В качестве пленки – внутреннего и внешнего слоев может быть использована пленка толщиной от тысячных долей до 0,1 мм (Цельноформованные шумопоглощающие структуры для улучшения акустического комфорта автотранспортных средств. А.В. Краснов, М.И. Фесина, А.А. Балуев. В кн.: Сборник тезисов докладов на Международной научно-технической конференции с участием молодых учёных «Динамика и виброакустика машин», 5-7 сентября 2012 г. - Самара: Издательство Самарского государственного аэрокосмического университета, 2012.). Свойствами газовлагонепроницаемости и динамической податливости обладает широкий класс пленок, в частности, пленки уретановые, виниловые, полиэтиленовые, полиэстеровые алюминизированные, а также тонкая алюминиевая фольга.As a film - the inner and outer layers, a film with a thickness from thousandths to 0.1 mm can be used (One-piece molded noise-absorbing structures to improve the acoustic comfort of vehicles. A.V. Krasnov, M.I. Fesina, A.A. Baluev. In the book: Collection of abstracts of reports at the International scientific and technical conference with the participation of young scientists "Dynamics and vibroacoustics of machines", September 5-7, 2012 - Samara: Samara State Aerospace University Publishing House, 2012.). A wide class of films, in particular, urethane, vinyl, polyethylene, aluminized polyester films, as well as thin aluminum foil, have the properties of gas-moisture impermeability and dynamic compliance.

При монтаже РГ оформленное таким образом горло 1 соединяется с полостью резонатора (камерой резонатора) 2, например, адгезивным способом. С учетом сложности конструкции, при незначительных её размерах, изготовление РГ может быть реализовано с применением технологии 3Д-печати.When mounting the RG, the throat 1 designed in this way is connected to the cavity of the resonator (resonator chamber) 2, for example, by an adhesive method. Given the complexity of the design, with its small size, the production of RG can be implemented using 3D printing technology.

Возможность значительного, в сравнении с прототипом, снижения нижней границы частотной характеристики поглощения, осуществляемого за счёт увеличения массы среды, колеблющейся в горле 1, доказывает следующий пример реализации заявляемого изобретения. The possibility of a significant, in comparison with the prototype, lowering the lower limit of the frequency response of absorption, carried out by increasing the mass of the medium vibrating in the throat 1, proves the following example of the implementation of the claimed invention.

Применим РГ с параметрами, указанными в графе 2 нижеприведенной таблицы (скорость звука при оценочных расчетах принимается равной 340 м/с, плотность воздуха – равной 1,20 кг/м³).Let's apply the DG with the parameters indicated in column 2 of the table below (the speed of sound in the estimated calculations is assumed to be 340 m/s, the air density is equal to 1.20 kg/m ³ ).

ТаблицаTable

ПараметрыOptions ИзобретениеInvention ПрототипPrototype ИзобретениеInvention ИзобретениеInvention ПрототипPrototype ИзобретениеInvention 11 22 33 44 55 66 77 S (горла), см ² S (throat), cm ² 1 (d=1,13)1 ( d =1.13) 1 1 11 11 11 1 1 V(полости), см ³ V (cavities), cm ³ 8080 8080 2121 5,35.3 156156 8080 l, см l , cm 5 ( l ₀ =4,1)5 ( l ₀ \u003d 4.1) 55 3 ( l ₀ =2,1)3 ( l ₀ \u003d 2.1) 33 33 55 Среда заполнения горлаThroat filling medium Масло
касторовоеOil
castor ВоздухAir Масло
касторовоеOil
castor Масло
касторовоеOil
castor ВоздухAir ГлицеринGlycerol f _рез , Гц f _res , Hz 1010 270270 2525 5050 250250 99

Значение резонансной частоты такого РГ в соответствии с формулой (2), составит 10 Гц. Если камера 2 имеет диаметр D=5см, то для создания рабочего объёма V _раб =80см³ требуется рабочая длина (удаление поршня 3 от передней стенки полости 2) L _раб =4см. Перемещая поршень 3 вперёд или назад (и соответственно уменьшая или увеличивая рабочий объём полости 2), можно осуществлять тонкую подстройку в пределах, приблизительно, одной октавы. Минимально возможное значение рабочей частоты, достигаемой с помощью заявляемого устройства, составляет единицы герц. Для сравнения, РГ с теми же геометрическими параметрами, но с воздушной средой во всём объёме резонатора (графа 3 таблицы), будет иметь резонансную частоту 270 Гц. Использование РГ с горлом, заполненным жидкой средой, обеспечивает возможность снижения собственной частоты резонатора в 27 раз, в сравнении с РГ таких же размеров с газовой средой в горле.The value of the resonant frequency of such a RG in accordance with formula (2) will be 10 Hz. If chamber 2 has a diameter D= 5 cm, then to create a working volume V _slave = 80 cm ^3, a working length is required (removal of the piston 3 from the front wall of the cavity 2) L _slave = 4 cm. By moving the piston 3 forward or backward (and, accordingly, decreasing or increasing the working volume of the cavity 2), it is possible to fine-tune within approximately one octave. The minimum possible value of the operating frequency achieved using the proposed device is units of hertz. For comparison, an RG with the same geometrical parameters, but with an air medium in the entire volume of the resonator (column 3 of the table), will have a resonant frequency of 270 Hz. The use of a DG with a throat filled with a liquid medium makes it possible to reduce the natural frequency of the resonator by a factor of 27, in comparison with a DG of the same size with a gaseous medium in the throat.

Низкочастотный шум является одним из главных факторов окружающей среды, негативно влияющих на физическое и психическое состояние людей. В многоэтажных зданиях источником его, в большинстве случаев, являются средства жизнеобеспечения, такие, как системы водоснабжения, вентиляции и кондиционирования, лифты. Примером могут служить мощные вентиляторы, производительностью в несколько тысяч м³/ч, работающие на скоростях вращения около 1200-1300 об/мин, и создающие интенсивный шум в области частот вблизи 20 Гц. Данные о соответствии нормам в сертификатах на вентиляторы не должны успокаивать потребителей - измерения шума, в соответствии с нормативной документацией (ГОСТ 31353.1-2007 (ИСО 13347-1:2004). Шум машин. Промышленные вентиляторы. – Интернет-ресурс: https://docs.cntd.ru), производятся в октавных полосах, начиная с октавы 63 Гц. Для более низких, тем более инфразвуковых частот, нормы отсутствуют и замеры не делаются. В такой ситуации применение эффективных в этом диапазоне звукопоглощающих устройств может дать положительный результат.Low-frequency noise is one of the main environmental factors that negatively affect the physical and mental state of people. In multi-storey buildings, its source, in most cases, is life support, such as water supply, ventilation and air conditioning systems, elevators. An example is powerful fans with a capacity of several thousand m ³ /h, operating at rotation speeds of about 1200-1300 rpm, and creating intense noise in the frequency range near 20 Hz. Compliance data in certificates for fans should not reassure consumers - noise measurements, in accordance with regulatory documentation (GOST 31353.1-2007 (ISO 13347-1:2004). Machine noise. Industrial fans. - Internet resource: https:// docs.cntd.ru) are produced in octave bands, starting from the 63 Hz octave. For lower, especially infrasonic frequencies, there are no standards and measurements are not made. In such a situation, the use of effective sound-absorbing devices in this range can give a positive result.

Возможный вариант применения РГ для снижения шума в вентилируемом помещении (см. типовую схему вентиляции на фиг.3) проиллюстрирован схемой, приведенной на фиг.4.A possible variant of the use of the WG to reduce noise in a ventilated room (see typical ventilation scheme in Fig.3) is illustrated by the diagram shown in Fig.4.

Резонаторы 10, в данном примере – четыре (для упрощения показаны одинаковыми), устанавливаются на стенках воздуховода 11. В данном примере элемент воздуховода 11, на котором выполнена установка РГ, имеет квадратное сечение. Возможна установка такого или большего числа резонаторов на стенках переходника вентиляционной решетки (фиг.3) или иного элемента воздуховода с прямоугольным сечением. Настройку резонансной частоты производят подбором геометрических параметров резонаторов 10, преимущественно применяя на частотах инфразвука и низкочастотного шума РГ с жидкостью в горле 1, а на более высоких частотах – РГ с воздушной средой во всём объеме. Пример подбора параметров резонатора приведен в таблице.Resonators 10, in this example - four (for simplicity, they are shown the same), are installed on the walls of the duct 11. In this example, the element of the duct 11, on which the RG is installed, has a square section. It is possible to install such or more resonators on the walls of the ventilation grille adapter (figure 3) or another element of the duct with a rectangular cross section. The resonant frequency is tuned by selecting the geometrical parameters of the resonators 10, mainly using the RG with liquid in the throat 1 at the frequencies of infrasound and low-frequency noise, and at higher frequencies - the RG with the air in the entire volume. An example of selecting the resonator parameters is given in the table.

Для перестройки частотной характеристики РГ можно также применить частичное заполнение горла 1 жидкостью такой же плотности (фиг.5): слой 12 жидкости в данном случае занимает часть длины горла 1. To tune the frequency response of the RG, it is also possible to apply partial filling of the throat 1 with a liquid of the same density (Fig. 5): the layer 12 of the liquid in this case occupies part of the length of the throat 1.

При изменении длины слоя 12 изменяется масса среды в горле 1 и, соответственно, изменяется плотность ρ ₁, входящая в формулу 2. Например, при l _i =l ₀ /4 значение плотности уменьшится в 4 раза, что приведет к увеличению в 2 раза значения f _рез . Для удержания в горле 1 слоя 12 могут быть использованы, так же, как и в описанном выше варианте резонатора (фиг.1), два изолирующих слоя, внутренний 5 и внешний 6, например, такой же газовлагонепроницаемой динамически податливой пленки, с той разницей, что внутренний 5 слой закрепляют по образующей внутренней поверхности стенки 8 на требуемом расстоянии от границы горла 1 с полостью 2. Возможен также вариант исполнения горла 1 сборным, из двух частей (фиг.6). When _the length of layer 12 changes, the mass of the medium in the throat 1 changes and, accordingly _, the density ρ ₁ included in formula 2 changes . f _res . To hold layer 12 in the throat 1, two insulating layers, inner 5 and outer 6, can be used, as in the above-described version of the resonator (figure 1), for example, the same gas-moisture-tight dynamically compliant film, with the difference that the inner layer 5 is fixed along the generatrix of the inner surface of the wall 8 at the required distance from the border of the neck 1 with the cavity 2. It is also possible to make the neck 1 prefabricated, in two parts (Fig.6).

При этом часть 13 горла 1 с жидкостью 12 имеет длину l _i , объем её полностью занят жидкостью. Герметичность обеспечивается двумя изолирующими часть 13 горла 1 слоями 14 и 15, выполненными, например, из газовлагонепроницаемой динамически податливой плёнки. При монтаже сборочные единицы горла 1, части 13 и 16, соединяются между собой и затем - с камерой 2. В обоих случаях в слое 12 жидкости помещена решётка 9 (на фиг.фиг. 5, 6 не показана). Возможно применение при изготовлении РГ в данном варианте технологии 3Д-печати. In this case, part 13 of the throat 1 with liquid 12 has a length l _i , its volume is completely occupied by liquid. Tightness is ensured by two layers 14 and 15 insulating the throat part 13, made, for example, from a gas-moisture-tight dynamically compliant film. During installation, the throat assembly units 1, parts 13 and 16, are connected to each other and then to the chamber 2. In both cases, a grate 9 is placed in the liquid layer 12 (not shown in Fig. Fig. 5, 6). It is possible to use 3D printing technology in the manufacture of the RG in this version.

Заявляемое изобретение может быть использовано для снижения шумности в обитаемых модулях российского сегмента Международной космической станции (МКС). Данные измерений, проведенных за период 2008-2015 гг. показали, что в модулях станции шумность не соответствовала установленным нормам. Превышение предельно-допустимых уровней звука зарегистрировано в модулях СМ и МИМ-1 в 90%, а в модуле ФГБ в 80% наблюдений (Афанасьев А.В. и др. Акустический фон российского сегмента Международной космической станции: результаты измерений и проблемы его снижения. – Космонавтика и ракетостроение. 2015. №5 (84). С. 61-69.). Медиками отмечено негативное влияние повышенной шумности на здоровье членов экипажей МКС, снижение работоспособности в период пребывания на станции (Кутина И.В. и др. О снижении уровня шума в российском сегменте Международной космической станции. - Авиакосмическая и экологическая медицина. 2017. Т. 51. № 2. С. 5–12). Основными источниками шума являются системы жизнеобеспечения станции, прежде всего системы вентиляции и кондиционирования. Характерной особенностью спектра акустического фона служебного модуля станции (основного места работы и отдыха космонавтов) являются выраженные ДС в третьоктавах с частотами 25 и 50 Гц, а также подъем спектра в области 200…250 Гц, формируемый, в основном, вкладом ДС частотой около 250 Гц. В случае реализации заявляемого способа на станции, РГ с жидкостью в горле для частот 25 и 50 Гц будут иметь возможные геометрические параметры, указанные в таблице (графы 4, 5). Для подавления тонального шума с частотой около 250 Гц целесообразно использовать РГ прототипа, целиком заполненный воздухом (таблица, графа 6). The claimed invention can be used to reduce noise in the habitable modules of the Russian segment of the International Space Station (ISS). Measurement data for the period 2008-2015 showed that in the modules of the station, the noise did not meet the established standards. Exceeding the maximum permissible sound levels was recorded in the SM and MIM-1 modules in 90%, and in the FGB module in 80% of observations (Afanasiev A.V. et al. Acoustic background of the Russian segment of the International Space Station: measurement results and problems of its reduction. – Cosmonautics and rocket science, 2015, No. 5 (84), pp. 61-69. Doctors noted the negative impact of increased noise on the health of ISS crew members, a decrease in performance during their stay at the station (Kutina I.V. et al. On reducing the noise level in the Russian segment of the International Space Station. - Aerospace and Environmental Medicine. 2017. V. 51 No. 2, pp. 5–12). The main sources of noise are the life support systems of the station, primarily ventilation and air conditioning systems. A characteristic feature of the spectrum of the acoustic background of the service module of the station (the main place of work and rest of cosmonauts) is pronounced DS in one-third octaves with frequencies of 25 and 50 Hz, as well as a rise in the spectrum in the region of 200 ... 250 Hz, formed mainly by the contribution of DS with a frequency of about 250 Hz . In the case of the implementation of the proposed method at the station, the DG with liquid in the throat for frequencies of 25 and 50 Hz will have the possible geometric parameters indicated in the table (columns 4, 5). To suppress tonal noise with a frequency of about 250 Hz, it is advisable to use the prototype RG, completely filled with air (table, column 6).

Заявляемое изобретение может быть реализовано также при создании нового звукопоглощающего материала в виде перфорированной панели. На фиг.7 схематично показан вид фрагмента панели 17 сверху, на фиг.8 схематично изображен разрез фрагмента панели 17, выполненной из жесткого материала, например, гипсокартона. The claimed invention can also be implemented when creating a new sound-absorbing material in the form of a perforated panel. Figure 7 schematically shows a fragment of the panel 17 from above, figure 8 schematically shows a section of a fragment of the panel 17, made of a rigid material, such as drywall.

Отверстия 18 заполнены средой, увеличивающей колеблющуюся в отверстии массу, например, маслом касторовым техническим маслом или гелем; при использовании панели из гигроскопичного материала, стенки отверстия покрыты слоем изоляционного материала; внутри отверстия помещена решетка 9, предназначенная для увеличения трения при колебаниях среды внутри отверстия, аналогично сетке, предлагаемой в способе-прототипе. С этой целью может быть применена плоская решётка, выполненная из равномерно перфорированного тонкого металлического листа, характеризуемая коэффициентом живого сечения k = 0,1…0,2. k определяется как отношение суммарной площади всех отверстий решётки к площади сечения решётки (Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. – М.: Машиностроение, 1992. Раздел 8).Holes 18 are filled with a medium that increases the mass oscillating in the hole, for example, castor oil, technical oil or gel; when using a panel made of hygroscopic material, the walls of the hole are covered with a layer of insulating material; a grid 9 is placed inside the hole, designed to increase friction during fluctuations of the medium inside the hole, similar to the grid proposed in the prototype method. For this purpose, a flat grating can be used, made of a uniformly perforated thin metal sheet, characterized by an open section coefficient k = 0.1 ... 0.2. k is defined as the ratio of the total area of all lattice holes to the cross-sectional area of \u200b\u200bthe lattice (Idelchik I.E. Handbook of hydraulic resistance. - M .: Mashinostroenie, 1992. Section 8).

Поверхности панели 17 полностью, в данном примере, закрыты адгезивно закрепленной газовлагонепроницаемой динамически податливой плёнкой 19, обеспечивающей, наряду с изоляцией заполняющей отверстия 18 среды, защиту поверхностей от пыли и влаги. Панель монтируется на стене 20 с зазором около 1 см. Часть панели 17, содержащую одно отверстие 18, вкупе с объёмом в зазоре между панелью 17 и стеной 20, можно рассматривать как РГ. В качестве упругого элемента (полости) здесь выступает сжимаемый объем воздуха между панелью 17 и стеной 20, а в качестве диссипативного элемента (горла резонатора) – отверстие 18, в которое помещена решетка 9. При выполнении панели 17 толщиной 1,2 см, перфорированной, с шагом 3 см, квадратными отверстиями 18, со стороной 1 см, и зазором между панелью 17 и стеной 20 величиной 3 см, для максимума частотной характеристики поглощения значение частоты составит примерно 25 Гц. Ширину полосы эффективного поглощения можно примерно оценить частотным интервалом от (0,4…0,5) f _рез до (2…2,5) f _рез , то есть для данного случая – от (10…12,5) Гц до (50…60) Гц. При изготовлении аналогичной панели с геометрическими параметрами, обеспечивающими максимум частотной характеристики поглощения ≈100 Гц, то вместе эти две панели перекроют весь диапазон низкочастотного шума и часть диапазона инфразвука. Комплект из двух таких панелей, монтируемый с незначительным (≤ 3 см) зазором на стене жилого или производственного помещения (или, например, на стенках салонов и кабин транспортных средств), обеспечит снижение уровней негативно воздействующего на людей низкочастотного шума.The surfaces of the panel 17 are completely, in this example, covered with an adhesively fixed gas-moisture-tight dynamically compliant film 19, which, along with the insulation of the medium filling the holes 18, protects the surfaces from dust and moisture. The panel is mounted on the wall 20 with a gap of about 1 cm. The part of the panel 17 containing one hole 18, together with the volume in the gap between the panel 17 and the wall 20, can be considered as a WG. Here, the compressible volume of air between panel 17 and wall 20 acts as an elastic element (cavity), and hole 18, in which grate 9 is placed, acts as a dissipative element (resonator neck). When making panel 17 1.2 cm thick, perforated, with a 3 cm pitch, square holes 18, with a side of 1 cm, and a gap between the panel 17 and the wall 20 of 3 cm, for a maximum absorption frequency response, the frequency value will be approximately 25 Hz. The effective absorption band width can be approximately estimated by the frequency interval from (0.4 ... 0.5)f _cut up to (2…2.5)f _cut , that is, for this case - from (10 ... 12.5) Hz to (50 ... 60) Hz. In the manufacture of a similar panel with geometric parameters that provide a maximum absorption frequency response of ≈100 Hz, then together these two panels will cover the entire range of low-frequency noise and part of the infrasound range. A set of two such panels, mounted with a small (≤ 3 cm) gap on the wall of a residential or industrial premises (or, for example, on the walls of salons and vehicle cabins), will reduce the levels of low-frequency noise that negatively affects people.

Для обеспечения необходимых характеристик звукопоглощающий материал, так и изделие целиком или его конструктивные элементы могут быть изготовлены из акустического метаматериала. Акустические метаматериалы, работающие в низкочастотном диапазоне, в случае изделия, выполненного из одного материала, могут быть изготовлены с помощью простого одностадийного метода (такого как традиционная механическая обработка или 3-Д печать) [C. Choi, S. Bansal, S. Subramanian, N. Münzenrieder. Fabricating and Assembling Acoustic Metamaterials and Phononic Crystals. Adv. Eng. Mater. 2021, 23, 2000988]. Их преимуществами, помимо экономичности, доступности и простоты, является также возможность быстрого прототипирования посредством автоматизированного проектирования (САПР), совместимого как с технологиями 3-Д печати [S. A. M. Tofail, E. P. Koumoulos, A. Bandyopadhyay, S. Bose, L. O’Donoghue, C. Charitidis, Additive manufacturing: scientific and technological challenges, market uptake and opportunities. Mater. Today. 2018, 21, 22], так и с технологиями обработки станком с числовым программным управлением (ЧПУ). В случае изделия, состоящего из разных материалов, может понадобиться многостадийный способ изготовления, включающий склейку или иные дополнительные операции.To provide the necessary characteristics, the sound-absorbing material, as well as the entire product or its structural elements, can be made of acoustic metamaterial. Acoustic metamaterials operating in the low frequency range, in the case of a product made from a single material, can be made using a simple one-step method (such as traditional machining or 3-D printing) [C. Choi, S. Bansal, S. Subramanian, N. Münzenrieder. Fabricating and Assembling Acoustic Metamaterials and Phononic Crystals. Adv. Eng. mater. 2021, 23, 2000988]. Their advantages, in addition to cost-effectiveness, affordability and simplicity, is also the possibility of rapid prototyping through computer-aided design (CAD), compatible with both 3-D printing technologies [S. A. M. Tofail, E. P. Koumoulos, A. Bandyopadhyay, S. Bose, L. O’Donoghue, C. Charitidis, Additive manufacturing: scientific and technological challenges, market uptake and opportunities. mater. today. 2018, 21, 22], as well as with computer numerical control (CNC) machining technologies. In the case of a product consisting of different materials, a multi-stage manufacturing method may be necessary, including gluing or other additional operations.

Claims (2)

1. Способ настройки частотных характеристик звукопоглощающих систем и материалов, содержащих упругие поглощающие элементы типа резонатора Гельмгольца с размещенным в его горле продуваемым материалом, заключающийся в том, что определяют спектр воздействующего шума и выявляют в нём доминирующие спектральные составляющие, на которые затем настраивают собственные частоты резонатора Гельмгольца путем подбора размеров резонатора, определяющих значение собственной частоты, отличающийся тем, что собственную частоту резонатора сдвигают в область низкочастотного шума и инфразвука при сохранении размеров резонатора посредством заполнения горла резонатора вязкой средой с большей плотностью, по сравнению с газовой средой, которой заполняют полость резонатора, при этом в качестве вязкой среды используют жидкость или гель, размещаемые в горле резонатора между двумя изолирующими слоями, внутренним и внешним, выполненными из газовлагонепроницаемой динамически податливой пленки, или метаматериал, имеющий акустические характеристики, близкие к характеристикам вязкой жидкости, и обладающий свойством сохранения формы.1. A method for tuning the frequency characteristics of sound-absorbing systems and materials containing elastic absorbing elements such as a Helmholtz resonator with a blown material placed in its throat, which consists in determining the spectrum of the influencing noise and identifying the dominant spectral components in it, to which the natural frequencies of the resonator are then tuned Helmholtz by selecting the dimensions of the resonator, which determine the value of the natural frequency, characterized in that the natural frequency of the resonator is shifted to the region of low-frequency noise and infrasound while maintaining the dimensions of the resonator by filling the throat of the resonator with a viscous medium with a higher density compared to the gaseous medium that fills the cavity of the resonator, in this case, a liquid or gel is used as a viscous medium, placed in the throat of the resonator between two insulating layers, inner and outer, made of a gas-moisture-impermeable dynamically compliant film, or a metamaterial having th acoustic characteristics, close to the characteristics of a viscous liquid, and having the property of maintaining shape. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве звукопоглощающей системы используют перфорированную панель, при этом резонаторы Гельмгольца формируют посредством расположения панели с зазором относительно стены с заполнением отверстий панели вязкой средой. 2. The method according to claim 1, characterized in that a perforated panel is used as a sound-absorbing system, while the Helmholtz resonators are formed by positioning the panel with a gap relative to the wall with filling the panel holes with a viscous medium.

Images