АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАЗЛИЧНЫХ ПОРОД ДЕРЕВА И ИХ СОВРЕМЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ В АРХИТЕКТУРНОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ

ACOUSTIC PROPERTIES DIFFERENT TYPES OF WOOD AND THEIR MODERN ARCHITECTURAL DESIGN APPLICATIONS

Лебединская A.P., к.ф.-м.н., доцент;

Черниченко А.Е., студент ФАОУ ВПО «Южный Федеральный Университет», Академия Архитектуры и Искусств г.Ростов на Дону, Россия DOI: 10.12737/16427

Аннотация: статья посвящена некоторым вопросам использования и изучения древесины, ее использования и применения для изделий, где требуются повышенные требования к физико-механическим свойствам. Очень часто такие требования необходимы при конструировании и отделке помещений, а также в концертной деятельности, требующих создания особой акустической атмосферы. В статье рассматриваются результаты исследований древесины разных пород и их последующий анализ.

Summary: the article is devoted to some questions and study of wood, its uses and applications for products that require high demands on physical and mechanical properties. Very often, these requirements are needed for construction and decoration, as well as live performances, requiring the creation of a special acoustic atmosphere. The article discusses the results of studies of different wood species and their subsequent analysis.

Ключевые слова: акустические свойства, древесина, резонансная древесина, скорость звука, физические свойства древесины

Keywords: acoustic properties, wood, wood resonance, sound velocity, physical properties of wood

Древесина - один из самых древних материалов, применяемых в строительстве. Первые дома на Руси были сделаны полностью из дерева. Дерево, как прочный, легкий по массе и обработке, гигиеничный и относительно дешевый строительный материал, всегда находило и находит широкое применение. Оно находит применение как в конструктивных элементах здания (колонны, фермы, балки, ригели, стены, перекрытия, крыша, ограждающие элементы), так и в отделочных материалах (сайдинговые панели, двери, окна, полы)[1].

Звукопроводность и звукоизоляционные свойства, а также резонансные свойства определяют акустические свойства древесины. Неправильная обработка дерева может значительно повлиять на его звучание. Разброс диапазона частот при звучании резонансной древесины позволяет получить качественный звук и тембровую окраску. Древесина должна быть прямоволокнистой с равномерной шириной годичных приростов и без таких пороков как сучки, роговица и наклон волокон, которые негативно влияют и резко снижают распространение звуковых колебаний. Также очень важно учесть время сушки и хранения древесины, метод ее распила, технологию транспортировки.

Акустические свойства древесины характеризуются скоростью распространения звука, акустическим сопротивлением, звукоизоляционной и звукоизлучательной способностью [2].

Звукопроводность характеризуется скоростью распространения звука. Звукопроводность характеризуется скоростью распространения звука в материале. В таблице 1 представлены данные скорости распространения звука в древесине по различным направлениям.

Таблица 1 - Скорость распространения звука и акустическое сопротивление разных пород древесины.

Порода

Скорость распространения звука по разным направлениям, м/с

Акустическое сопротивление, 10'5, Па с/м

вдоль волокон

в радиальном направлении

в тангенциальном направлении

Сосна

5030

1450

850

28

Ясень

5065

1510

1370

30

Дуб

4175

1665

1400

31

Береза

3625

1995

1535

29

Ольха

5060

1485

1135

С наибольшей скоростью звук распространяется вдоль волокон, значительно медленнее в радиальном и еще медленнее в тангенциальном направлении. На основании данных этой таблицы можно принять, что звукопроводность вдоль волокон относится к звукопроводности в радиальном и тангенциальном направлениях в среднем, как 4:1. С возрастанием влажности и температуры скорость распространения звука в древесине значительно падает [3].

Звукоизлучательная способность резонансной древесины принято характеризовать константой излучения К в м4/(кг- с).

Наивысшие значения К у древесины ели, пихты и кедра. Акустическая константа излучения определяется по формуле:

К=с/р, (1)

где с - скорость звука в древесине, м/с, р - плотность, кг/ м3.

Таблица 2 - Акустические константы древесины некоторых пород.

Порода

Влажность,%

Плотность,г/см3

Модуль упругости при изгибе,

103 кг/см3

Константа

излучения

Ель резонансная

10

0,42

110

1200

Пихта кавказская

10

0,45

130

1200

Кедр сибирский

10

0,38

60

1000

Пихта сибирская

10

0,38

150

1100

Сосна(отборная)

10

0,50

150

1100

Ясень

10

0,70

150

650

Бук

10

0,75

140

600

Береза

10

0,63

140

750

Клен полевой

12

0,70

110

580

Звукопроводность древесины зависит от ее жесткости и плотности. Звукоизоляционные свойства характеризуются звукопроницаемостью - разностью звукового давления перед и за перегородкой из древесины. Звукоизоляционная способность древесины характеризуется коэффициентом звукопроницаемости а и зависит от породы, а также от толщины звукоизолирующей перегородки. Эти звуковые свойства имеют значение при использовании древесины в качестве звукоизоляционного строительного материала и применении древесины для улучшения акустики в музыкальных залах, театрах и пр. На рисунке 1 представлен фрагмент отделки боковых стен большого зала Ростовского государственного музыкального театра, в котором в отделке использованы панели из полированного ясеня. Очень прочный материал, стойкий к деформациям.

Существует два разных вида ясеня: северный твердый ясень и ясень болотный [4]. «Мягкий южный» или «Болотный ясень» растет на болотах юга США. В процессе роста, часть ствола дерева находится под водой в результате чего древесина имеет пористую структуру и легкий вес.

Фрагмент отделки большого зала Ростовского музыкального театра (фото авторов)

Рисунок 1 - Фрагмент отделки большого зала Ростовского музыкального театра (фото авторов)

Северный, твердый ясень, который часто называют «бейсбольным ясенем», схож с болотным ясенем, но достаточно тверже, плотнее и тяжелее. Цвет древесины ясеня желтовато-коричневый, отличается более жирными и темными волнами годовых колец. Ясень очень музыкальное дерево, сочетающее яркость и в то же время тепло звучания при большом динамическом диапазоне. Ясень имеет чистые, звенящие, колокольные верха, немного проваленную, но сложную середину и мощные, плотные низы. Облицовка зала музыкального театра Ростова была собрана из полированных панелей ясеня, форма и расположение которых обеспечивает оптимальное время реверберации и отсутствие акустических недостатков в зале. Словно сами стены «подпевают» артистам!

Список литературы

  • 1. Воронцов В. М., Мосьпан В.И., Агеева М.С., Савин Д.В. Природные материалы в архитектуре: учебное пособие [Текст] / Белгород: Изд-во БГТУ, 2008.- 100 с.
  • 2. Лесная энциклопедия: В 2-х т./Гл.ред. Воробьев Г.И.; Ред.кол.: Анучин Н.А., Атрохин В.Г., Виноградов В.Н. и др. - М.: Сов. энциклопедия, 1985.-563 с., ил.
  • 3. Коломинова, М.В. Физические свойства древесины: методические указания для студентов специальности 250401 «Лесоинженерное дело» [Текст] / М.В. Коломинова. - Ухта: УГТУ, 2010. - 52 с.
  • 4. http://www.derewo.ru/derewojomaljpdf/2011 /mir-dereva-one-page-3.pdf

УДК 621.891; 658.58

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >