一种可移动式膜形超材料声屏障及安装方法

1.本发明属于噪声控制技术领域，尤其涉及一种可移动式膜形超材料声屏障及安装方法。


背景技术：

2.施工场地噪声源复杂、声级高、移动性强，现有施工场地噪声控制措施主要采用挡墙、施工围栏等屏障措施，其对施工场地噪声控制起到一定的作用，然而这些屏障质量重，移动不便，拆装和运输过程较为繁琐，且屏障本身隔声性能欠佳，无吸声功能。
3.专利文献cn218292362u公开了一种滑轨式可移动声屏障，利用低密度的泡沫铝材料来实现吸声降噪，声屏障底部设有万向滚珠方便移动。该专利公开的声屏障存在以下缺陷：一是该声屏障底部设有万向滚珠，虽然实现了该声屏障可移动的功能，但是也造成了该声屏障底部与地面间留有间隙，漏声严重，导致屏障整体隔声性能差；二是该声屏障结构复杂，不便于安装和拆卸，在地面高低起伏的施工现场可移动性较差。
4.专利文献cn114046085 a公开了一种可移动充气式声屏障，采用pvc夹网材料和牛津面料的充气囊，针对噪声源进行隔离处理，可以减少噪声的传播距离和强度。但该设备仅对噪声源进行隔离，无吸声功能，同时其装置底部设有滚轮也说明存在间隙，会导致漏声问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种可移动式膜形超材料声屏障及安装方法，该声屏障便于拆装且同时具备隔声和吸声功能，从而可以有效降低建筑施工场地施工设备噪声污染。
6.为了实现本发明的第一个目的，提供了一种可移动式膜形超材料声屏障，包括薄膜降噪单元和用于布置固定所述薄膜降噪单元的结构固定单元，所述薄膜降噪单元包括沿声波传递方向布置的微孔膜，第一空腔，第一隔声层、第二空腔以及第二隔声层，所述微孔膜表面布有多个用于吸收声波的微孔。
7.当声波通过微孔膜进入第一空腔，利用微孔与所述第一空腔进行初步降噪以降低声波所产生的反射声，通过第一隔声层和第二隔声层降低透射声波的声能，同时利用第二空腔进一步降低透射声波的声能。
8.具体的，所述第一隔声层设有为第二空腔充气或放气的阀门。
9.具体的，结构固定单元包括用于将微孔膜固定在第一隔声层的固定卡扣和用于固定薄膜降噪单元底部和顶部的固定绳索。
10.具体的，所述固定卡扣位于所述第一隔声层表面，所述微孔膜通过所述固定卡扣覆盖在第一隔声层外侧。
11.具体的，所述薄膜降噪单元顶部设有用于减少绕射声能量的飘带和用于移动薄膜降噪单元的吊环。
12.具体的，所述微孔膜、第一隔声层和第二隔声层表面均设有质量块。
13.优选的，所述质量块采用磁性质量块，且正对的2个磁性质量块间相邻的磁极极性相同，从而形成负质量密度和负刚度，以提高吸声性能。
14.具体的，所述第二空腔内进行气体注入处理，其注入的气体为氦气、氮气或其他稳定性气体中的一种或多种。
15.具体的，所述第一隔声层和第二隔声层采用梯度声学超材料或膜形隔声材料。
16.为了实现本发明的第二个目的，还提供了一种安装方法，用于上述的可移动式膜形超材料声屏障的布置工作，包括以下步骤：
17.安装步骤为：先将第一隔声层和第二隔声层平躺充气，然后通过固定卡扣将微孔膜和第一隔声层固定，以组装形成薄膜降噪单元，再对薄膜降噪单元的底部和顶部进行固定。
18.拆除步骤为：先拆除薄膜降噪单元底部和顶部的固定装置，再将薄膜降噪单元放平，拆除所述微孔膜，最后进行放气。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果：
20.本发明在保证质量轻、方便拆装、方便移动的前提下，将轻质、柔性声学超材料与各附属部件配合使用，实现声屏障的高效隔声和吸声，设计的轻质声屏障同时具有优良的隔声和吸声性能。
附图说明
21.图1为本实施例提供的可移动式膜形超材料声屏障的纵向剖面示意图；
22.图2为本实施例提供的微孔膜的纵剖面示意图；
23.图3为本实施例提供的第一隔声层和第二隔声层的纵向剖面示意图；
24.图4为本实施例提供的质量块设置于微孔膜和第一隔声层表面时的纵向剖面示意图；
25.图5为本实施例提供的质量块设置于第一隔声层和第二隔声层表面时的纵向剖面示意图；
26.图6为本实施例提供的可移动式膜形超材料声屏障布置在注水仓上时的纵向剖面示意图；
27.图7为本实施例提供的第二种可移动式膜形超材料声屏障的纵向剖面示意图；
28.图中，1、吊环；2、飘带；3、固定绳索；4、质量块；5、微孔膜；6、第一空腔；7、固定卡扣；8、第一隔声层；9、第二空腔；10、第二隔声层；11、阀门；12、注水仓。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.如图1至图3所示，一种可移动式膜形超材料声屏障，包括薄膜降噪单元和结构固定单元。
31.薄膜降噪单元包括微孔膜5、第一空腔6、第一隔声层8、第二空腔9、第二隔声层10；
结构固定单元包括固定卡扣7、固定绳索3。第一隔声层8设有为第二空腔9充气或放气的阀门11。薄膜降噪单元通过固定绳索3固定。固定卡扣7位于第一隔声层8表面，微孔膜5通过固定卡扣7覆盖在第一隔声层8外侧。
32.当声波通过微孔膜5进入第一空腔6，利用微孔与第一空腔6进行初步降噪以降低声波所产生的反射声，通过第一隔声层8和第二隔声层10降低透射声波的声能，同时利用第二空腔9进一步降低透射声波的声能。
33.同时本实施例还提供了一种安装方法，包括安装和拆除。
34.安装步骤为：先将第一隔声层8和第二隔声层10平躺，由阀门11充气，然后通过固定卡扣7将微孔膜5和第一隔声层8固定，组装形成薄膜降噪单元，再用固定绳索3对薄膜降噪单元的底部和顶部进行固定；
35.拆除步骤为：先拆除薄膜降噪单元底部和顶部的固定绳索3，然后将薄膜降噪单元放平，拆除微孔膜5，最后打开阀门11进行放气，收回声屏障。
36.更具体地，本可移动式膜形超材料声屏障所使用的材料均为轻质、柔性材料，其面密度小、可折叠、可移动、易拆装、可重复使用。
37.第一空腔6深度为5cm或其他合理深度；第二空腔9深度为10cm或其他合理深度。
38.该微孔膜5、第一空腔6和第一隔声层8形成微穿孔吸声结构，当声波入射至薄膜降噪单元的微孔膜5时，引起微孔和第一空腔6中空气振动，通过热粘黏和摩擦将声波能量转化为热能，有效吸收入射声能，降低反射声。
39.该第一隔声层8、空气层和第二隔声层10形成气囊结构，利用空气浮力和绳索拉力，使其竖立在空中，形成一道声屏障。第一隔声层8和第二隔声层10优选声学梯度材料，即选用的材料在厚度方向上密度呈梯度变化，使材料在厚度方向上声阻抗连续变化，由于声波传播至具有不同声阻抗的材料时，均会发声反射，通过声波不断反射，透过隔声层的声能(透射声能)得到显著降低，使轻薄隔声层具有优良的隔声性能。当声波入射至第一隔声层和第二隔声层，利用2个隔声层有效降低透射声能，使屏体具有优良的隔声性能。同时，利用在第一隔声层8和第二隔声层10之间的空气层，可进一步增加隔声量。
40.此外，微孔膜5、第一隔声层8和第二隔声层10表面可设置质量块4，有效提薄膜降噪单元的吸声。所述质量块4的大小、数量等参数均可调。所述质量块4优选磁性质量块，且正对的2个磁性质量块间相邻的磁极极性相同，形成负质量密度和负刚度，并通过磁铁同性磁极的排斥力，抑制薄膜振动，提高薄膜降噪单元的低频吸声性能，且在隔声性能上突破传统质量定律限制。
41.如图4所示，在本实施例提供的可移动式膜形超材料声屏障基础上，仅在增加了吊环1、飘带2和质量块4，质量块4设置于微孔膜5和第一隔声层8表面。
42.本实施例中，质量块4为磁性质量块，且正对的2个磁性质量块间相邻的磁极极性相同，形成负质量密度和负刚度，并通过磁铁同性磁极的排斥力，抑制薄膜振动，提高薄膜降噪单元的低频吸声性能，且保证了微孔膜5和第一隔声层8留有足够的间距(即空腔深度)。
43.同时，声屏障顶部设置吊环1可通过无人机快速移动声屏障。
44.声屏障顶部设置飘带2可有效减少声屏障的绕射声能。
45.如图5所示，在本实施例提供的可移动式膜形超材料声屏障基础上，仅对质量块4
的设置位置进行调整，即将质量块4设置于第一隔声层8和第二隔声层10表面。
46.如图6所示，在如图4所示的可移动式膜形超材料声屏障基础上，对薄膜降噪单元的底部固定方式进行调整，即薄膜降噪单元底部由带阀门的注水仓12与地面固定，声屏障底部与地面紧密贴合，可有效防止漏声。
47.如图7所示，在如图1所示的可移动式膜形超材料声屏障基础上，仅对薄膜降噪单元的顶部形状进行调整。即将薄膜降噪单元顶部朝噪声源一侧弯曲，可有效减少绕射声能。
48.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种可移动式膜形超材料声屏障，其特征在于，包括薄膜降噪单元和用于布置固定所述薄膜降噪单元的结构固定单元，所述薄膜降噪单元包括沿声波传递方向布置的微孔膜，第一空腔，第一隔声层、第二空腔以及第二隔声层，所述微孔膜表面布有多个用于吸收声波的微孔；当声波通过微孔膜进入第一空腔，利用微孔与所述第一空腔进行初步降噪以降低声波所产生的反射声，通过第一隔声层和第二隔声层降低透射声波的声能，同时利用第二空腔进一步降低透射声波的声能。2.根据权利要求1所述的可移动式膜形超材料声屏障，其特征在于，所述第一隔声层设有为第二空腔充气或放气的阀门。3.根据权利要求1所述的可移动式膜形超材料声屏障，其特征在于，结构固定单元包括用于将微孔膜固定在第一隔声层的固定卡扣和用于固定薄膜降噪单元底部和顶部的固定绳索。4.根据权利要求3所述的可移动式膜形超材料声屏障，其特征在于，所述固定卡扣位于所述第一隔声层表面，所述微孔膜通过所述固定卡扣覆盖在第一隔声层外侧。5.根据权利要求1所述的可移动式膜形超材料声屏障，其特征在于，所述薄膜降噪单元顶部设有用于减少绕射声能量的飘带和用于移动薄膜降噪单元的吊环。6.根据权利要求1所述的可移动式膜形超材料声屏障，其特征在于，所述微孔膜、第一隔声层和第二隔声层表面均设有质量块。7.根据权利要求6所述的可移动式膜形超材料声屏障，其特征在于，所述质量块采用磁性质量块，且正对的2个磁性质量块间相邻的磁极极性相同。8.根据权利要求1所述的可移动式膜形超材料声屏障，其特征在于，所述第二空腔内进行气体注入处理，其注入的气体为氦气、氮气或其他稳定性气体中的一种或多种。9.根据权利要求1所述的可移动式膜形超材料声屏障，其特征在于，所述第一隔声层和第二隔声层采用梯度声学超材料或膜形隔声材料。10.一种安装方法，其特征在于，用于如权利要求1～9任一项所述的可移动式膜形超材料声屏障的布置工作，包括以下步骤：安装步骤为：先将第一隔声层和第二隔声层平躺充气，然后通过固定卡扣将微孔膜和第一隔声层固定，以组装形成薄膜降噪单元，再对薄膜降噪单元的底部和顶部进行固定；拆除步骤为：先拆除薄膜降噪单元底部和顶部的固定装置，再将薄膜降噪单元放平，拆除所述微孔膜，最后进行放气。

技术总结
本发明公开了一种可移动式膜形超材料声屏障，包括薄膜降噪单元和用于布置固定所述薄膜降噪单元的结构固定单元，所述薄膜降噪单元包括沿声波传播方向布置的微孔膜、第一空腔，第一隔声层、第二空腔以及第二隔声层，所述微孔膜表面布有多个用于吸收声波的微孔；当声波通过微孔膜进入第一空腔，利用微孔与所述第一空腔进行初步降噪以降低声波所产生的反射声，通过第一隔声层和第二隔声层降低透射声波的声能，同时利用第二空腔进一步降低透射声波的声能。本发明还提供了一种安装方法。本发明提供的声屏障便于拆装且同时具备隔声和吸声的效果，从而可以有效降低建筑施工场地施工设备噪声污染。噪声污染。噪声污染。


技术研发人员：翟国庆 李函鑫 陆凌云 高德洪 郑天峰
受保护的技术使用者：浙江大学长三角智慧绿洲创新中心
技术研发日：2023.07.03
技术公布日：2023/10/19