Необходимость звукоизоляции
Перед инженерами-акустиками стоит ряд задач по снижению шума. К их числу относятся: обеспечение тишины в больничных палатах, номерах гостиниц, конторских помещениях, звукоизоляция музыкальных залов и студий от посторонних звуков и т. п. За последнее время многие исследователи занимались этим вопросом как теоретически, так и практически. Были произведены измерения, послужившие основанием для составления различных таблиц звукоизоляционных показателей различных материалов. Удалось успешно оборудовать звукоизоляционными конструкциями ряд зданий.
Два типа звуков
Вопрос о звукоизоляции требует рассмотрения двух типов звуков: во-первых, звуков, возникающих в воздухе и распространяющихся по воздуху; во-вторых, звуков, производимых и распространяемых твердыми телами. Например, звук стука молоточков пишущей машинки о бумагу распространяется по всему помещению по воздуху. В то же время толчки каретки, останавливающейся после каждого удара, передаются столу, затем через его ножки — полу, а через пол — другим частям здания, так что этот стук может быть слышен в других помещениях.
Изоляция звуков, возникающих в воздухе
Звуки в воздухе вызываются игрой на музыкальных инструментах, голосом и т. д. Звуки эти распространяются от своего источника по воздуху; достигая границ помещения, они могут передать свою энергию в соседнее помещение тремя различными способами:
Опыты показали, что наибольшее количество звуковой энергии передается через вентиляционные трубы; если их устройство не препятствует передаче звука, то ни установка звуконепроницаемых стен или пола, ни другие специальные меры не могут достигнуть цели. Следующей по важности является передача звуков благодаря колебаниям стен как целого. Сгущения и разрежения воздуха с одной стороны стены вызывают ее механические колебания, а колебания стены, в свою очередь, возбуждают звуковые волны в воздухе по другую сторону стены. Это явление достигает особенной силы, если стены тонки или если они находятся в резонансе с передаваемым звуком. Энергия, передаваемая упругими волнами в стене, обычно невелика сравнительно с энергией, передаваемой вентиляционными трубами и колебаниями стен как целого. Звук, распространяющийся в воздухе, задерживается достаточно массивными и жесткими стенами, не имеющими вентиляционных и других отверстий. Такая стена не пропускает звука, так как она является средой, резко отличающейся от воздуха по своей плотности и упругости.
Колебания элементов конструкции здания
При звукоизоляции нужно учитывать еще и другой вид звуков: колебания, вызываемые работой моторов, лифтов, уличным движением и т. д. Это — колебания, передающиеся непосредственно различным элементам здания; они свободно распространяются по твердым, материалам и, обусловливая резонансные явления во внутренних перегородках и мебели, могут вызвать звуковые волны в воздухе. Воспрепятствовать распространению колебаний в твердых элементах здания гораздо труднее, чем остановить воздушные колебания. Наиболее действенным способом, как и в случае воздушных колебаний, является нарушение непрерывности на пути распространения волн. Например, воздушный просвет в каменной кладке теоретически является эффективным барьером для звуков, благодаря резкому различию в упругости и плотности между каменной кладкой и воздухом. На практике, однако, такое устройство не достигает цели, так как отдельные части тяжелой каменной кладки должны быть соединены между собой и колебания распространяются по соединениям. До известной степени вопрос может быть разрешен включением в конструкцию пористых прослоек, например прослоек волосяного войлока, песка и т. д. Хотя эти материалы и не обладают жесткостью твердых тел, они могут все же выдержать значительную нагрузку; благодаря же заключенному в них воздуху, они обеспечивают достаточное нарушение непрерывности жесткой структуры.
Основные элементы звукоизоляции
Вышеизложенное основывается на теоретическом и экспериментальном исследовании вопросов звукоизоляции, а также на рассмотрении имеющихся построек. Основными моментами в разрешении этих вопросов оказываются:
Массивная и жесткая структура зданий, сводящая к минимуму вибрации. Заглушение звука, проходящего через вентиляционные каналы и другие воздушные ходы. Создание препятствий для распространения колебаний в элементах здания при помощи нарушения непрерывности и введения в конструкцию звукопоглощающих материалов и пружин. Методы применения этих основных способов звукоизоляции будут рассмотрены дальше.