Конструкция Панельного Поглотителя

[tortik2g]

В известном калькуляторе на acoustic.ua есть эскиз ПП, но нету детального описания конструкции. Можно было бы подумать, что лепи как хочешь, но я бы хотел получить совет от специалистов.
Собираюсь делать ПП по углам фронтальной стены в жилом помещении 18м2, где будет размещаться ДК. Тыловая стена будет заделана угловыми ПП. Обратился к книге Everest F.A. "The master handbook of acoustics", где удалось выяснить некоторые детали, но все равно далеко не все ясно. В частности прямо указано, что используется деревянный каркас (ячейка), стекло- или минеральная вата клеятся прямо на стену, а зазор между ватой и мембраной должен быть в диапазоне 6-12мм. Сама мембрана может быть из фанеры, ДВП, крафт-бумаги, и пр. при расчете используется только плотность материала.
У меня нет понимания:
1.) Как все это крепить: нужно ли как-то герметизировать конструкцию, или это излишне? Непосредственно на стене закрепить каркас и гвоздями (или шурупами?) прибить фанеру?
2.) Если конструкция от пола до потолка, то нужны ли горизонтальные поперечины? И тоже относительно ситуации, если я не найду цельной длинной мембраны ~2.5м (такую фанеру не выпускают) нужна ли поперечина между двумя мембранами?
3.) Знаю, что мембране нельзя мешать колебаться, и хочу спросить не станет ли их оклейка виниловыми обоями хоть сколько-нибудь значащим мешающим фактором?
4.) Сильно ли хуже будут два ПП по 125 см высотой, чем один 250см высотой при ширине 75см, фанере 6мм, глубине ящика 10см?
5.) Если сделать два ПП квадратными листами фанеры 1525*1525 на всю стену, будет ли это оправдано, или резон использовать ПП есть только в углах?

[Николай Канев]

Вы правы, коэффициент звукопоглощения ПП зависит от следующих параметров:

1/ Размер панели
2/ Толщина панели
3/ Скорость изгибных волн в панели
4/ Способ закрепления панели (жестко/нежестко, герметично/негерметично)
5/ Относ панели от стены
6/ Степень заполнения относа звукопоглощающим материалом
7/ Акустический импеданс звукопоглотителя
8/ Коэффициент потерь материала, из которого следана панель

И это не все, есть еще второстепенные параметры...

Однозначного метода, позволяющего вычислить КЗП данной конструкции с учетом всех этих параметров еще не разработано. Если таковой был бы, то можно было бы легко подставить в формулы параметры конструкций, описанных выше, и сравнить получившиеся частотные зависимости КЗП и понять какая конструкции наиболее подходит для каждой конкретной ситуации.

Существующие приблизительные методики позволяют оценить работу данных конструкций с точностью плюс-минус километр. Поэтому применение ПП до сих пор явялется в каком-то смысле творческой задачей, а не расчетной, имеющей точное решение.

[tortik2g]

Спасибо, Николай.

Из Вашего ответа я понял, что можно лепить конструкцию и так и сяк, а результаты будут варьироваться от конкретного исполнения. Я и не думал даже в принципе вычислять КЗП а о частоте настройки изначально в калькуляторе и в литературе сказано, что они приблизительные.

Я перефразирую и уточню свой вопрос:

Какие детали конструкции и особенности её исполнения однозначно ведут к увеличению а какие к уменьшению КЗП (как-то: герметичность - негерметичность, забить гвоздями - приклеить, фанера - чето другое, и пр.)? Естественно лучше всё сделать максимально просто, но жертвовать результатом не годится.

Может быть где-то это уже описано, ведь люди делают подобные конструкции и вопросы к их конкретному исполнению естественны

[Алексей Прохоров]

tortik2g, давайте я попробую ответить на ваш вопросы.

1) Деревянный каркас крепиться к стене с помощью гвоздей или саморезов. Фанера закрепляется к каркасу с помощью эластичного клея. Конструкция НЧ поглотителя должна быть герметичной, поэтому в местах примыкания каркаса к существующим стенам необходимо "пройтись" силиконовым герметиком.
2) Горизонтальные поперечины не нужны, но если одна будет посерединке - ничего страшного. Только в этом случае вверху и внизу должны быть отдельные листы фанеры.
3) Для декорирования лучше всего использовать ткань, но виниловые обои в принципе не должны сильно повлиять на способность панели колебаться.
4) Разница не существенна. У более высокого ПП эффективность будет немножко выше из-за большей амплитуды колебаний фанеры.
5) На всю стену делать ПП смысла нет, т.к. наибольшее звуковое давление именно в углах, поэтому там их и рекомендуют размещать.

Подобная тема не раз обсуждалась на разных форумах.

[Николай Канев]

Какие детали конструкции и особенности её исполнения однозначно ведут к увеличению а какие к уменьшению КЗП (как-то: герметичность - негерметичность, забить гвоздями - приклеить, фанера - чето другое, и пр.)? Естественно лучше всё сделать максимально просто, но жертвовать результатом не годится.

Дело в том, что панельный поглотитель – это резонансная конструкция, поэтому эффективное поглощения ею обеспечивается в относительно узкой полосе частот – в некоторой окрестности резонансной частоты. Таким образом, работа ПП характеризуется его резонансной частотой и значение КЗП в окрестности этой частоты.
Меняя параметры конструкции, упомянутые ранее вы изменяете, в первую очередь, ее резонансную частоту. Говорить о том, что хуже, а что лучше – нельзя. Все зависит от того на какой частоте необходимо обеспечить максимальное поглощение. В небольших помещениях обычно проблемы на низких частотах связаны с первыми собственными резонансами помещения, которые обуславливают узкополосные максимумы в АЧХ помещения. Поэтому чаще всего ПП настраиваются на максимальное поглощение именно на этих проблемных частотах. Следовательно, мы должны сконструировать не хорошую или плохую конструкцию, а правильно настроенную.

Проблема ПП заключается не в том, чтобы правильно смонтировать, а том, чтобы правильно подобрать ее параметры. К примеру, герметичность конструкции не всегда требуется – иногда ПП специально перфорируются, чтобы скорректировать их резонансную частоту в нужную сторону. Тоже самое касается размеров панели, ее относов и т.п.

Для понимания особенностей работы ПП и расчета их КЗП нашей компанией некоторое время назад была проведена большая научно-исследовательская работа, в результате который была разработана методика расчета коэффициента поглощения ПП и проведены измерения КЗП более чем 20 различных конструкций ПП в реверберационных камерах НИИСФа (г. Москва).

Разработанная методика расчета КЗП учитывает все параметры, которые я упоминал позавчера. Для примера я приведу результат расчета для двух вариантов ПП, которые относится к вашему варианту.

1-й вариант. Фанера 6 мм, размер 1525х1525 мм, относ фанеры 100 мм. заполнение относа звукопоглощающей плитой Шуманет-СК.
Host for your pictures

2-й вариант. Фанера 6 мм, размер 1200х600 мм, относ фанеры 50 мм. заполнение относа звукопоглощающей плитой Шуманет-СК.
Host for your pictures

На графиках красные линии – это частотная зависимость КЗП для полностью герметичных конструкций. Для сравнения зеленые линии – это ПП с перфорацией (40 отверстой по периметру панели).

Мы видим отличие КЗП этих конструкций. Какая из них лучше? Та, КЗП которой максимален в области проблемной частоты.

[tortik2g]

Благодарю за ответ Николай.

Приведенные графики это как раз то что надо, для понимания ситуации.
Дело в том, что если просто воспользоваться калькулятором №6, то при переходе от конструкции с относом 10см к конструкции с относом 5см резонансная частота возрастает даже не на половину, а из приведенных графиков отлично видно, что частота вырастает вдвое... Вот вам и влияние размера мембраны на ЧАСТОТУ! Рекомендации по минимальному размеру соблюдены в обоих случаях...
Догадываюсь, что методика расчета ПП сложна и наверное не подлежит разглашению по понятным причинам. Тем не менее, Николай, вероятно вполне возможно выложить на сайт набор различных ситуаций в которых от одной к другой будут меняться некоторые параметры, чтобы грамотный человек мог понять чего ждать от модификации конкретной конструкции, на что сделать упор при её настройке, если она потребуется.

Перфорация повышает резонансную частоту и влияет на КЗП, что видно в обоих примерах. Я когда спрашивал о герметичности подразумевал совсем иное: важность плотного прилегания каркаса к стене и мембраны к каркасу, да ведь и саму мембрану можно ведь закрепить только вертикально, по длинным сторонам - по идее так ведь ей легче колебаться, но в этом случае колебания давления внутри конструкции будут минимальны. Вот бы почитать про физические процессы в ПП, вопросов бы стало меньше...

Маленький уточняющий вопрос по конкретным примерам: какая использовалась фанера: берёза, ольха, осина... т.е. какова её плотность, какое значение поверхностной массы было заложено в расчете?

[Николай Канев]

Догадываюсь, что методика расчета ПП сложна и наверное не подлежит разглашению по понятным причинам.

На самом деле результаты этой работы опубликованы в открытой печати, поэтому любой желающий может воспользоваться ее результатами.

В.Б.Степанов, А.Г.Боганик. НИЗКОЧАСТОТНЫЙ ЗВУКОПОГЛОТИТЕЛЬ ПАНЕЛЬНОГО ТИПА. РАСЧЁТ И ЭКСПЕРИМЕНТ. Акустика речи. Медицинская и биологическая акустика. Архитектурная и строительная акустика. Шумы и вибрации. Аэроакустика. Сборник трудов XX сессии Российского акустического общества. Т. 3. - М.: ГЕОС, 2008.

Но, правда сказать, большого количества желающих считать по громоздким формулам не находится...

Я когда спрашивал о герметичности подразумевал совсем иное: важность плотного прилегания каркаса к стене и мембраны к каркасу, да ведь и саму мембрану можно ведь закрепить только вертикально, по длинным сторонам - по идее так ведь ей легче колебаться, но в этом случае колебания давления внутри конструкции будут минимальны.

Изменение способа закрепления панели по контуру изменяет значения резонансных частот ее изгибных колебаний. Никакого другого влияния на физический процесс поглощения звука сопосб закрепления не оказывает. Поэтому выбор способа закрепления панели - это еще одна дополнительная возможность регулировать положение максимума частотной зависимости КЗП.
А для расчета таких конструкций необходимо развивать имеющуюся методику.

какая использовалась фанера: берёза, ольха, осина... т.е. какова её плотность, какое значение поверхностной массы было заложено в расчете?

Для приведенного выше расчета плотность фанеры принята равной 700 кг/куб.м, скорость звука в материале - 2300 м/с.

[tortik2g]

Добрый день.

Будьте добры, подскажите пожалуйста, какова плотность и скорость распространения звука в обычном неподкрашенном неламинированном мебельном ДВП 3.2мм толщиной?

Информация нужна для оценки КЗП ПП. В разных источниках встречал, что люди используют мембраны из ДВП, но никогда не было известно на какую частоту был настроен их ПП.

[Николай Канев]

Достоверный данных по скорости звук в ДВП у нас нет.

Но разброс может быть большой: в фанере, например, бывает от 1500 до 4000 м/с. В дереве даже достингает 6000 м/с по справочным данным.

[vaniko]

Доброго всем здравия.
Подскажите пожалуйста как замерить частоту резонанса ПП ?
Я стучу по панели и записываю затухающий сигнал - это правильно?
И второй вопрос: за деревянными экранами (закрыты трубы отопления) я разместил минеральные плиты. Не будет хуже если я закрою плиты тонкой фольгой (ведь минеральные плиты пылят)?

[Николай Канев]

Я вижу два варианта:
1/ Закрепить датчик вибраций к панели, и возбуждать ударом ее в разных точках. Недостаток следующий - ударом возбуждаются все резонансы поглотителя, а вот звук возбуждает не все. Поэтому при ихмерениях будут лишние пораметры, как их отделить от нелишних - непонятно.
2/ Поместить микрофон "внутрь" поглотителя. Возбуждать ПП лучше звуком - поэтому эти измерения более адекватны.
Измерять звуковое поле микрофоном снаружи ПП - бессмысленно.

Чаще всего минеральные плиты оборачиваются нетканным полотном типа спанбонд, это никак не влияет на их акустческие свойства.

[tortik2g]

Здравствуйте.

Как я понял измерение резонансной частоты ПП довольно проблемная задача. А как на практике подстраиваются ПП, каковы простейшие базовые способы, минимально привлекающие новые вложения, если я противник перфорации?

Как вообще понять на какую частоту настроен ПП если внешние измерения бесполезны, ведь если ПП благотворно влияет на любые пики и провалы, то положительный эффект есть в любом случае, как бы ни был настроен ПП?

Как понять и разделить ситуации: неправильная настройка ПП или просто их недостаточное количество? Еще до начала работ очевидно, что каков бы ни был эффект, все равно могло бы быть и лучше, но совершенно не понятно почему: из-за неправильной настройки или недостаточного количества, или из-за всего сразу!

Дайте пожалуйста разъяснения на этот счет, потому что совершенно не ясно что делать дальше в случае ЛЮБОГО результата от установки ПП.

[Николай Канев]

Как я понял измерение резонансной частоты ПП довольно проблемная задача. А как на практике подстраиваются ПП, каковы простейшие базовые способы, минимально привлекающие новые вложения, если я противник перфорации?

Да, это весьма сложная задача. Кроме измерения, не ясно как определить те резонансные частоты, на которых поглощается звуковая энергия. Не всегда на резонансной частоте есть поглощение - необходимо, чтобы потери были оптимальны. Если потери малы, то и откачка энергии, пропорциональная потреям, мала, А если наоборот велики, то резонатор будет передемпфирован и вообще не будет возбуждаться звуком.
Перфорация как раз для того и придумана. чтобы была возможность простой регулировки. Насверлить отверстия гораздо проще, чем изменять относ панели или изменять ее размер.

Как вообще понять на какую частоту настроен ПП если внешние измерения бесполезны, ведь если ПП благотворно влияет на любые пики и провалы, то положительный эффект есть в любом случае, как бы ни был настроен ПП?

Как непосредственно измерить эффективность ПП, я не знаю. Косвенную информацию дает АЧХ - главное правильно ее интерпретировать. Такой анализ полезен, если в помещении 1 ПП. Когда их несколько, то вообще трудно что-нибудь разобрать.
Ситуацию спасает то, что АЧХ - это объективный (один из) параметр акустики помещения, поэтому если она получается ровная, то можно говорить, что ПП сработали успешно.

Как понять и разделить ситуации: неправильная настройка ПП или просто их недостаточное количество? Еще до начала работ очевидно, что каков бы ни был эффект, все равно могло бы быть и лучше, но совершенно не понятно почему: из-за неправильной настройки или недостаточного количества, или из-за всего сразу!

Вопрос о дотаточности ПП решается просто, но трудоемко: нужно увеличивать кол-во одинаковых ПП в помещении и их эффективность должна расти. Поэтому мы всегда проектируем так: все ПП имеют разные проектные резонансные частоты. Т.е. мы их "размазываем" по частотному диапазону, это приводит к потере эффективности относительно максимально возможного ее значения, но повышает вероятность успеха. Поэтому самое главное - найти нужный баланс и иметь возможность небольшой коррекции.

Дайте пожалуйста разъяснения на этот счет, потому что совершенно не ясно что делать дальше в случае ЛЮБОГО результата от установки ПП.

Примените МПП (метод последователных приближений).

[tortik2g]

Добрый день, Николай.

Перфорация как раз для того и придумана. чтобы была возможность простой регулировки. Насверлить отверстия гораздо проще, чем изменять относ панели или изменять ее размер.

Перфорация применяется для того что бы повысить резонансную частоту ПП уже по факту анализа АЧХ или как простой практический способ сделать ПП с разной частотой при одинаковых конструкциях? :

проектируем так: все ПП имеют разные проектные резонансные частоты. Т.е. мы их "размазываем" по частотному диапазону, это приводит к потере эффективности относительно максимально возможного ее значения, но повышает вероятность успеха

Когда сделан один глухой ПП, то нашпиговка его перфорацией дает хоть сколько-нибудь полезный ожидаемый результат при анализе измененной АЧХ, или на практике как в том случае с установкой тюка стекловаты в угол изменения надо искать в микроскоп, да и вообще расположение изменений не особо ожидаемое...?

Суть моих вопросов вообще сводится к тому как наиболее грамотно искать тот самый разумный баланс, ведь я уже достаточно хорошо понял что в данном случае теория с практикой не очень дружны.
Теория хороша когда нужно оценить проблемы, и с этим все в порядке, но вот исправить проблемы - тут без советов грамотных специалистов обойтись трудно, шишек будет набито неимоверно.

Много читал о размещении АС и слушателя, едва ли помогло. Тем не менее экспериментально было найдено место где формально АЧХ на НЧ укладывается в 5Дб, и вроде все ok, однако анализ затухания спектра показывает что всё равно всё плохо и поглотители нужны просто принципиально. Вообще мне представляется, что графики затухания спектра более объективно отражают картину, в отличии от прямой АЧХ они всегда лучше коррелируют с тестовым прослушиванием.

[Николай Канев]

Перфорация применяется для того что бы повысить резонансную частоту ПП уже по факту анализа АЧХ или как простой практический способ сделать ПП с разной частотой при одинаковых конструкциях?

На самом деле перфорация может быть полезна как для первого, так и для второго.

Когда сделан один глухой ПП, то нашпиговка его перфорацией дает хоть сколько-нибудь полезный ожидаемый результат при анализе измененной АЧХ, или на практике как в том случае с установкой тюка стекловаты в угол изменения надо искать в микроскоп, да и вообще расположение изменений не особо ожидаемое...?

Один ПП и одна пачка ваты в углу дают микроскопический эффект сам по себе, для заметного эффекта нужно много ваты или много ПП.

Много читал о размещении АС и слушателя, едва ли помогло.

Обычно это полезно после того, как решены проблемы по поглощению низкочастотных резонансов.