Экологическая безопасность автотранспортных средств. Снижение внешнего шума - Звукоизолирующие ограждения

Звукоизолирующие ограждения. Шум из помещения с источником шума проникает через звукоизолирующие ограждения в тихое помещение II тремя путями (рис. 4.4): через ограждение, которое под действием переменного давления падающей на него волны излучает шум в тихое помещение; непосредственно по воздуху через различного рода щели и отверстия; посредством вибраций, возбуждаемых в строительных конструкциях механическим путем (вибрации машин, удары, хождение и т. д.).

Рис. 4.4. Пути проникновения шума: 1 — через ограждение; 2 — через отверстия; 3 — по строительным конструкцией

В первых двух случаях передаются звуки, возникающие и распространяющиеся по воздуху и условно называемые воздушными звуками. В третьем случае энергия возникающих упругих колебаний распространяется по конструкциям (по стенам, перекрытиям, трубопроводам и т. п.) и затем излучается в виде шума. Такие колебания называются структурными звуками.

Наиболее эффективного снижения шума можно достичь путем установки звукоизолирующих преград в виде стен, перегородок, кожухов, кабин, выгородок и т. д. Сущность звукоизоляции ограждения состоит в том, что падающая на него звуковая энергия отражается в гораздо большей мере, чем проникает за ограждение.

Ограждения бывают однослойные и многослойные. Звукоизоляция однородной перегородки может быть определена по формуле

где т0 — масса 1 м2 ограждения, кг;/— частота, Гц. Из формулы (4.2) следуют два важных вывода:

1. звукоизоляция ограждений тем выше, чем они тяжелее, она меняется по так называемому закону массы; так, увеличение массы в 2 раза приводит к повышению звукоизоляции на 6 дБ;
2. звукоизоляция одного и того же ограждения возрастает с увеличением частоты. Другими словами, на высоких частотах эффект от установки ограждения будет значительно выше, чем на низких частотах.

Необходимо отметить, что эта формула применима не во всем диапазоне частот, поскольку в ней не учитывается влияние жесткости и размеров ограждения. В действительности же в частной характеристике однослойного ограждения можно выделить три диапазона (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Частотные диапазоны звукоизоляции однослойного ограждения

Звукоизоляция в диапазоне I определяется жесткостью ограждения и резонансными явлениями. Учитывая, что у большинства однослойных ограждений собственная частота колебаний лежит ниже нормируемого диапазона частот (ниже 45 Гц), расчет звукоизоляции в диапазоне I не производят.

В диапазоне II звукоизоляция подчиняется закону массы по формуле (4.4).

В диапазоне III сначала наблюдается ухудшение звукоизоляции из-за возникновения явления волнового совпадения, при котором распространение давления в падающей звуковой волне вдоль ограждения точно соответствует распределению амплитуды смещения собственных изгибных колебаний ограждения, что приводит к своеобразному пространственному резонансу и интенсивному росту колебаний. Затем звукоизоляция, зависящая не только от массы, но и от жесткости ограждения, увеличивается с ростом частоты несколько быстрее, чем в диапазоне II.

Рассмотренная величина звукоизолирующей способности ограждения показывает, насколько понижается уровень шума за перегородкой в предположении, что далее он распространяется беспрепятственно (например, шум через ограждение выходит на улицу). В случае же передачи шума из одного помещения в другое (см. рис. 4.5) уровень шума, проникшего в помещение, зависит от многократных отражений от внутренних поверхностей. Чем больше гулкость помещения и больше площадь перегородки, тем больше уровень шума в таком помещении, а значит, тем хуже его фактическая звукоизоляция, дБ:

где А — эквивалентная площадь звукопоглощения тихого помещения, м2; Sи — площадь изолирующей перегородки, м2.

Пример. Пусть уровень звукового давления в шумном помещении L1 = 100 дБ, а допустимый уровень в соседнем тихом помещении L2 = 60 дБ. Тогда требуемое снижение шума Атр = = Lx - L2 = 40 дБ должно быть равно фактической звукоизоляции Rф которая может быть обеспечена либо только за счет высокой звукоизоляции R, либо за счет добавочного звукопоглощения, увеличивающего величину А.

С особой легкостью шум проникает через всякого рода щели и отверстия в ограждениях, окнах, дверях. На это обстоятельство часто не обращают должного внимания, что приводит к значительному ухудшению звукоизоляции.

При устройстве ограждений, состоящих из различных элементов, например перегородки с дверями, смотровыми окнами и т. п., особенно при изоляции мощных источников шума, необходимо стремиться к тому, чтобы звукоизолирующие способности этих более «слабых» элементов и перегородки по своей величине не очень отличались друг от друга. В противном случае шум будет проникать через такие элементы и снижение уровня шума всей конструкцией окажется незначительным.

Звукоизоляция многослойных ограждений, как правило, бывает более высокой, чем звукоизоляция однослойных ограждений той же массы. Широкое распространение находят двойные ограждения с воздушными промежутками, заполненными звукопоглощающим материалом.

Иногда понятия «изоляция» и «поглощение» звука отождествляют друг с другом, хотя между ними есть принципиальное различие. Звукоизолирующая конструкция служит для того, чтобы не пропускать звук из шумного помещения в более тихое, изолируемое помещение. Основной акустический эффект обусловлен отражением звука от конструкции.

Для уменьшения шума в помещениях, соседних с помещением источника этого шума, метод звукоизоляции является значительно более эффективным по сравнению с методом звукопоглощения. Звукоизолирующие конструкции ослабляют шум в соседних помещениях на 30...50 дБ, в то время как установка в помещении одних поглотителей даже с высокими звукопоглощающими свойствами дает снижение шума всего на 6—8 дБ.