ЗВУКОИЗОЛИРУЮЩИЕ СВОЙСТВА КОНСТРУКЦИЙ ИЗ СОТОВОГО ПОЛИКАРБОНАТА

Завьялов Артем Юрьевич

аспирант УГЛТУ, г. Екатеринбург

E-mail: z.artem96@gmail.com

Старжинский Валентин Николаевич

д-р. техн. наук, профессор УГЛТУ, г. Екатеринбург

E-mail: z.artem96@gmail.com

SOUND PROOFING PROPERTIES OF CONSTRUCTIONS MADE OF POLYCARBONATE

Artem Zavyalov

Graduate student of Ural State Forest Engineering University, Yekaterinburg

Valentin Starzhinsky

Doctor of Engineering Science, Professor of Ural State Forest Engineering University, Yekaterinburg

АННОТАЦИЯ

В статье освещаются результаты проведенного эксперимента по определению звукоизоляции конструкций из сотового поликар­боната с воздушным промежутком.

ABSTRACT

In the article there are given the results of experiment made with a purpose to define the sound proofing of polycarbonate constructions with an air gap.

Ключевые слова: сотовый поликарбонат; звукоизоляция.

Key words: polycarbonate; sound proofing.

Последние два десятка лет широко в промышленности стал использоваться для различных целей новый конструкционный материал — сотовый поликарбонат.

Сотовый поликарбонат — это лист полимерного материала ячеистой структуры. Материал представляет собой два слоя, соеди­ненных между собой большим количеством внутренних ребер, называ­емых ребрами жесткости. Готовый образец напоминает соты [3].

Сотовый поликарбонат с учетом его звукоизолирующих, опти­ческих и технологических качеств следует считать перспективным звукоизолирующим материалом для промышленной звукоизоляции.

В рекламных материалах фирм производителей и продавцов сотового поликарбоната приводятся противоречивые данные об его акустических характеристиках. Даются отрывочные сведения о звукоизоляции, и нет данных о его звукопоглощении.

Для проектирования шумозащитных конструкций из сотового поликарбоната (перегородок, кожухов, экранов) необходимы сведения о его акустических свойствах, поэтому на кафедре охраны труда Уральского государственного лесотехнического университета (УГЛТУ) были проведены исследования по определению этих свойств.

Результаты измерения коэффициентов звукопоглощения сотового поликарбоната показали, что он не может быть отнесен к звукопог­лощающим материалам (коэффициент звукопоглощения ~0,01). Поэтому при использовании его в конструкциях звукоизоляции и экранирования звукопоглощение можно не учитывать [4].

Для определения звукоизоляции конструкций из сотового поликарбоната использовалась малая реверберационная камера, спроектированная в УГЛТУ (Рис. 1).

Рисунок 1. Схема реверберационной камеры

Форма камеры — прямая четырехугольная призма, усеченная не параллельно основанию. В основание призмы — неправильный четырехугольник с непараллельными сторонами [2].

Поверхность стенок камеры отшлифована и покрыта лаком. Стенки изготовлены из сосновых досок толщиной 50 мм. Звукоизоляция стенок камеры выбиралась из условия, при котором уровень звукового давления установившегося звука в камере при возбуждении громкоговорителя на частоте 500 Гц более чем на 30 дБ выше уровня помех [1].

Камера имеет сквозное отверстие в одной из стенок для установки измерительного микрофона. Внутри установлен источник шума, создающий диффузное поле.

Образец листа сотового поликарбоната устанавливался вместо крышки камеры и закреплялся. Далее с помощью сосновых брусков задавался необходимый воздушный промежуток. Сверху на бруски устанавливался второй лист. После этого включался источник шума, генерирующий белый шум, и производились замеры уровней звукового давления внутри камеры и снаружи над образцом. Замеры внутри и снаружи камеры производились одновременно с помощью прибора Октава 110 А.

Измерения производились в октавных полосах со среднегео­метрическими частотами 250—8000 Гц. Обусловлено это тем, что на частотах ниже 250 Гц в реверберационной камере не создается диффузное поле.

Звукоизоляция конструкций из сотового поликарбоната R определялась по формуле (1):

,                                          (1)

где:  — объем помещения, в котором проводились измерения, м³;

 — время реверберации помещения, с;

 — площадь образца, у которого измерялась звукоизоляция, м²;

 — уровни звукового давления внутри и снаружи камеры соответственно.

Перепишем формулу (1) в виде:

,                                                  (2)

где:  — перепад уровней звукового давления между помещением и реверберационной камерой;

 — реверберационная поправка по результатам измерения в помещении;

 — постоянная для данного помещения величина.

Данные по реверберационной поправке и постоянной величине для помещения, в котором производились замеры, приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Данные по реверберационной поправке и постоянной величине для помещения, в котором производились замеры

Для планирования эксперимента был выбран полный факторный план. Исследуемые факторы и уровни их варьирования представлены в табл. 2.

Таблица 2.

Исследуемые факторы и уровни их варьирования

* Такие размеры воздушного промежутка были выбраны из-за конструктивных особенностей шумозащитных перегородок, кожухов, экранов.

С целью уменьшения случайных погрешностей эксперимента и повышения точности получаемой регрессионной модели применя­лось равномерное дублирование опытов. Каждый опыт повторялся 5 раз.

Матрица плана эксперимента с натуральными значениями входных факторов и средними арифметическими результатами эксперимента представлена в табл. 3.

Таблица 3.

Матрица плана с натуральными значениями входных факторов и результатами эксперимента

Для получения экспериментально-статистических моделей звукоизоляции конструкций из сотового поликарбоната был проведен регрессионный анализ полученных результатов эксперимента. Экспериментально-статистические модели звукоизоляции конструк­ций из сотового поликарбоната представлялись в виде следующего полинома второй степени:

,   (3)

где  — свободный член, , , , , , , , ,  — коэффициенты, оценивающие влияние входных факторов; , , — натуральные значения входных факторов.

По результатам регрессионного анализа и отсеиванию незначимых коэффициентов были получены следующие уравнения регрессии на среднегеометрических частотах с доверительной вероятностью :

1.         Для 250 Гц: ,

2.         Для 500 Гц: ,

3.         Для 1000 Гц: ,

4.         Для 2000 Гц: ,

5.         Для 4000 Гц: ,

6.         Для 8000 Гц: ,

Уровень значимости  всех уравнений меньше 0,05. Что говорит о том, что данные уравнения являются значимыми с вероятностью 95 %.

В ходе анализа полученных уравнений регрессии и построенных графиков звукоизоляции конструкций из сотового поликарбоната были выявлены следующие закономерности:

· в пределах исследуемых величин воздушный промежуток (фактор ) оказывает слабое влияние на величину звукоизоляции;

· решающее значение на величину звукоизоляции оказывают толщина нижнего и верхнего листов сотового поликарбоната (факторы  и );

· по полученным уравнениям регрессии можно спрогно­зировать с надежностью 95 % величину звукоизоляции конструкций из сотового поликарбоната с воздушным промежутком в частотном диапазоне 250—8000 Гц.

Список литературы:

1.Гагарин Д.Р. Малые реверберационные камеры УГЛТУ для испытания звукопоглощающих материалов и конструкций / В.Н. Старжинский, Д.Р. Гагарин // Материалы VII Всероссийской науч.-техн. конф. студентов и аспирантов УГЛТУ. — Урал. гос. лесотехн. ун-т. — Екатеринбург, 2011. — Ч. 2.— С. 194—197.

2.ГОСТ 26417-85. Материалы звукопоглощающие строительные. Метод испытаний в малой реверберационной камере. М.: Издательство стандартов, 1985. 15 с.

3.Сотовый поликарбонат // Википедия. — [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Сотовый_поликарбонат (дата обращения: 02.12.2012).

4.Старжинский В.Н. Акустические характеристики сотового поликарбоната / Старжинский В.Н., Гагарин Д.Р., Завьялов А.Ю., Совина С.В. // Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века. Труды VI международного Евразийского симпозиума. — Урал. гос. лесотехн. ун-т.— Екатеринбург, 2011.— С. 332—335.