с п р а в о ч н и к
Рис. 1. Коэффициент излучения двух
источников: 1
- с одинаковой фазой;
2 - в противофазе
Как вы уже убедились и убедитесь
еще не раз, геометрическая акустика
не может обойтись без волновой тео-
рии. Почти свободным от волновых
загогулин является вопрос о фокуси-
ровании и рассеивании звука.
Если стена или потолок помещения
не являются плоскими, то есть имеют
искривления по размеру большие, чем
длина звуковой волны, то вогнутости
фокусируют
звуки, образно говоря
действуют аналогично параболиче-
скому зеркалу фонарика. Выпуклые
же поверхности
рассеивают
звук. Эти
простые в житейском восприятии эф-
фекты часто используют для достиже-
ния хорошей
диффузности -
важней-
шего параметра звукового поля в по-
мещении, но об этом речь пойдет ниже.
Другие эффекты кривых зеркал, хоро-
ню известные в оптике, в архитектур-
ной акустике пока не применяют.
нию стали выражать количественно
через
коэффициент звукопоглощении
« к. Этот коэффициент представляет
собой безразмерную величину, рав-
ную отношению энергии, поглощен-
ной поверхностью, к падающей на нее.
Для удобства расчета времени ревер-
берации а к определяю т у образцов ма-
териала площадью 1
м-. В этой связи
поглощающую способность материа-
лов оценивают
эквивалентной площа-
дью 100-процентного звукопоглоще-
ния,
которая для используемого в ка-
честве покрытия материала численно
равна коэффициенту а к, умноженно-
му на площадь покрытия, выражен-
ную в квадратных метрах. Эталоном
1
м- 100-пропентного звукопоглоще-
ния принято считать открытое окно с
площадью 1
м2.
Коэффициент поглощения у всех
материалов разный, к тому же он
сильно и часто непредсказуемо зави-
сит' от частоты. Из-за этого выбор по-
глощающих конструкций оказывается
непростым делом даже для професси-
оналов. Существует три типа погло-
щающих материалов и специальных
поглощающих конструкций, применя-
емых в различных комбинациях для
достижения в помещении нужного
эффекта. К ним
о т н о с я т
пористые
м а -
териалы, резонансные панели
и
полые
резонансные поглотители.
Еще раз напомню, что все материа-
лы одновременно н отражают, и по-
глощают звук. Даже поверхности, кото-
рые признаны идеальными отражателя-
ми (например, мрамор, бетон, кафель,
кирпич н г. п.), поглощают от 1
до 3%
достигающей их звуковой энергии.
В хорошем с акустической точки зре-
ния помещении процент поглощаемой
стенами энергии, естественно, гораздо
выше, но, что для нас важно,—
он
должен быть строго дозирован. Не-
случайно, к поглощающей способно-
сти материалов проявляли интерес с
незапамятных времен. Между про-
чим. вопрос, чем покрывать стены по-
мещений. в средние века был окружен
алхимическими тайнами и поверьями.
Одно из таких поверий, пока еще не
подтвержденное акустиками, дошло
до наших дней благодаря аудиофилам.
Я имею в виду сказку о том, что луч-
шим поглотителем звука являются
ячеистые картонные клетки для яиц.
Некоторая ясность в вопросах зву-
копоглощения наступила, когда по-
явились точные методы определения
количества звуковой энергии, достиг-
шей поверхности и ею поглощенной
[31
. С этого времени способность ма-
териалов и конструкций к ноглоше-
Пористые материалы
Я имею в виду пористые материалы
с так называемым твердым скелетом.
В них вещество заполняет небольшую
часть общего объема и при воздейст-
вии звука остается неподвижным. Ос-
новной объем составляют многочис-
ленные поры, каналы и полости, кото-
рые открыты наружу п сообщаются
между собой. Такими материалами яв-
ляются войлок, хлопчатобумажная и
стекловолоконная вата, ковры, акусти-
ческая штукатурка и т. н.
Теория поглощения звука пористы-
ми материалами была разработана
впервые более 100 лет назад лордом
Рэлеем. Она построена на допущении,
что в пористых материалах существу-
ют силы вязкости, препятствующие
протеканию воздуха через поры, за
счет чего твердый скелет отбирает
часть кинетической энергии колеблю-
щихся частиц воздуха, превращая ее в
тепло. Согласно этой теории, погло-
щающие свойства пористых материа-
лов зависят от вязкости и плотности
воздуха, радиуса и количества пор на
единицу поверхности, а при использо-
вании материала в качестве покры тия
твердой стены
от толщины слоя,
точнее от расстояния между ним п
твердой стеной. Чем меньше радиус-
нор п чем их больше, тем лучше погло-
щаются высокие частоты.
Поглотитель этого типа эффекти-
вен только на тех звуковых частотах,
на которых колеблющиеся в звуковой
волне частицы воздуха пронизывают
пористый материал. Напомню, что не-
посредственно у твердой стены коле-
бательная скорость частиц воздуха
равна нулю, а значит, в этом местелю-
бой пористый поглотитель будет неэф-
фективен. Именно поэтому толщину
поглотителя рассматриваемого типа
(или расстояние между ним и стеной)
выбирают равной как минимум чет-
верти длины волны поглощаемого
звука.
Рассчитать коэффициенты погло-
щения реальных пористых материалов
до сих пор никому не удалось, однако
большинство из них с достаточной
точностью определены эксперимен-
тально 141. В таблице 1
приведены а,
наиболее часто используемых в архи-
тектурной акустике материалов.
Резонансные панели
Поглотитель этого типа представля-
ет собой упругий лист с внутренним
затуханием. Его изготавливают из фа-
неры. цельного дерева или из других
сходных по физическим свойствам ма-
териалов. По краям лист должен быть
закреплен на небольшом расстоянии
от твердой стены. При воздействии
звуковой волны в листе возникают на-
гибные колебания, которые частично
иереизлучаются, а частично, из-за вну-
треннего трения в материале листа,
превращаются в тепло. Если промежу-
ток между листом п стеной заполнен
пористым поглотителем, то потери
звуковой энергии возникают и в этом
материале.
Объем воздуха между листом и сте-
ной в первом приближении предопре-
деляет нагибную упругость листа, ко-
торая вместе с его массой образует
механический резонанс.
Наибольшие потери у рассматри-
ваемого
поглотителя
наблюдаются
именно в окрестностях частоты этого
резонанса.
Панель резонирует на круговой ча-
стоте:
Ы°=
С.пи1 '
<2>
где
т
масса листа на единицу пло-
щади, кг/м2;
р
плотность воздуха, кг/м';
О
расстояние между листом п сте-
ной. м.
Так как масса листа обычно велика,
а упругость низка, панель резонирует
1/2001 АудиоМагазин 163
предыдущая страница 164 АудиоМагазин 2001 1 читать онлайн следующая страница 166 АудиоМагазин 2001 1 читать онлайн Домой Выключить/включить текст