Свойства звукоизоляции и звукопроницаемости материалов

Звукоизолирующие преграды, устанавливаемые на пути распространения шума, могут достаточно надежно защищать от него места пребывания человека. Известно, что чем массивнее ограждение, тем лучше оно изолирует помещение от шума, однако требование рацио­нального расходования материальных ресурсов диктует необходи­мость более полного использования их звукоизоляционных свойств. Поэтому современное проектирование звукоизоляции направлено на обеспечение требуемых акустических условий в помещениях за счет регулируемой звукоизоляции ограждений при минимально возможной их массе. Часто собственная звукоизоляция ограждения снижается вследствие наличия в ограждении щелей и отверстий, а также за счет передачи энергии по смежным конструкциям косвенными путями. Тем более необходимо точнее оценивать степень передачи звуковой энер­гии непосредственно через ограждение прямым путем.

Под звукопоглощением понимается процесс преобразования энергии звуковых волн в тепловую энергию при распространении зву­ка в среде или при падении звука на границу двух сред.

Наиболее отчетливо процесс звукопоглощения наблюдается в тех случаях, когда на границе с воздушной средой размещают мате­риалы, у которых свойства превращать колебательную энергию звуко­вой волны в тепловую выражены наиболее ярко. Эта группа материа­лов (и изделий на их основе) получила название звукопоглощающих.

Звукопоглощающие материалы находят применение в большин­стве современных средств защиты от шума. Они входят в состав всех известных устройств для непосредственного поглощения звука аку­стическими облицовками ограждающих конструкций, для глушения шума, распространяющегося в каналах вентиляционных систем, для изоляции структурного звука и вибраций в качестве упругих прокла­док и покрытий, для улучшения изоляции звука в качестве заполните­ля и уплотнителя щелей и отверстий

Звукопроницаемость – способность материалов пропускать звук. Характеризуется показателем проницаемости от воздушного и ударного звуков.

Звукоизоляция характеризуется показателем проницаемости от воздушного и ударного звуков.

Под звукоизоляцией , дБ ограждающих конструкций понима­ется их свойство задерживать часть энергии падающих на них звуко­вых волн, которое и определяется отношением мощностей падающих волн ,и волн, излученных ограждающей конструкцией, :

. (1.1)

Характеристикой процесса прохождения звука является коэф­фициент , связанный с звукоизоляцией соотношением:

 

. (1.2)

 

Если обозначить коэффициенты отражения через , рассеяния через и поглощения через , то закон сохранения энергии позволяет записать:

, а опосредованная взаимосвязь между звукоизоляци­ей и звукопоглощением будет выражаться как .

Решение лордом Рэлеем задачи о прохождении звука через бесконечный плоский слой в случае его нормального падения по отноше­нию к слою привело в конечном счете к важному понятию в теории звукоизоляции – к «закону масс». Дальнейшее рассмотрение Л. Кремером прохождения наклонно падающего звука через тонкую бесконеч­ную пластину с дополнительно введенным понятием явления волново­го совпадения позволило объяснить существенное снижение звукоизо­ляции в области частот выше граничной. Последующие исследования в этом направлении дали дополнительную информацию о прохожде­нии звука, в том числе через пластину ограниченного размера. Однако для пластин ограниченного размера в области частот ниже граничной остались невыясненными такие принципиальные задачи, как: причины изменения наклона частотной характеристики звукоизоляции пластин по сравнению с наклоном дБ на 1 октаву, который определяется «за­коном масс»; превышение фактической собственной звукоизоляции пластин на низких частотах над теоретической звукоизоляцией по «за­кону масс»; зависимость звукоизоляции от внутренних потерь энер­гии; сравнительно интенсивное звукоизлучение ограждением при воз­буждении его звуковых колебаний воздушным звуком; возможность регулирования звукоизоляции (кроме ее регулирования изменением массы) [1].

Для изучения процесса прохождения звука во всем нормируе­мом диапазоне частот через ограждение с произвольными размерами в плане, граничными условиями и значениям потерь энергии на внут­реннее трение и для решения упомянутых выше задач предлагается другая модель, основанная на вводимом понятии самосогласования (согласования) звуковых полей перед и за ограждением с волновым полем самого ограждения. Предлагаемые в модели расширенные нача­ла о звуковых колебаниях основаны на волновом движении материи, а исходные функции выдерживают требования классических дифферен­циальных уравнений с последующим выходом из этих рамок по мере усложнения и накопления уровней волновых процессов. Данное поло­жение относится и к волновому вибрационному полю, которое пред­ставляет интерес не только как передаточное звено от падающего зву­ка к прошедшему, но и как самостоятельный фундаментальный коле­бательный процесс [2].