DE102006049030B3

DE102006049030B3 - Lautsprechersystem für Flugzeugkabine

Info

Publication number: DE102006049030B3
Application number: DE102006049030A
Authority: DE
Inventors: Henning Scheel; Frank Cordes; Benjamin Grenzing
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2026-10-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flugzeugkabine für Passagiere mit einer Trägerstruktur (6), die mehrere flexible Flächenelemente (1), die zusammen die Innenwände der Kabine bilden, Befestigungseinrichtungen (7) zum Befestigen wenigstens einiger der Flächenelemente (1) an der Trägerstruktur (6), so dass die Flächenelemente in sich schwingen können, und wenigstens einen akustischen Treiber, der jeweils mit einem oder mehreren Flächenelementen (1) verbunden ist, zum Induzieren einer Biegebewegung in dem einen oder den mehreren Flächenelementen, so dass das jeweilige Flächenelement als akustische Membran schwingen kann, umfasst. Um die Flugzeugkabine mit einem Lautsprechersystem auszustatten, bei dem der Schalldruckpegel auf allen Sitzplätzen sowie im Gang bei Wiedergabe von Sprach- und Musiksignalen im Wesentlichen gleich ist, umfasst erfindungsgemäß der wenigstens eine akustische Treiber einen folienförmigen piezoelektrischen Erreger (2), der flächig mit dem Flächenelement (1) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lautsprechersystem für eine Flugzeugkabine für Passagiere nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bei derzeitigen Beschallungssystemen in Flugzeugkabinen zur Wiedergabe von Sprachansagen werden konventionelle dynamische Lautsprecher verwendet, die in einem Versorgungskanal eingebaut sind. Aufgrund des Aufbaus und der meist geringen Membrangrößen entwickeln die Lautsprecher im mittel- und hochfrequenten Bereich eine sehr starke Richtwirkung. Dies führt abseits der Vorzugsrichtung der Lautsprecher zu einem deutlich geringeren Schalldruckpegel und damit zu einer ungleichmäßigen Schalldruckpegelverteilung in der Kabine. Daraus ergibt sich zwar auf den Sitzplätzen in Vorzugsrichtung des konventionellen Lautsprechers eine ausgewogene, außerhalb der Hauptkeule jedoch bestenfalls nur eine ausreichende Klang- und Sprachqualität. Im anderen Fall dagegen ist die Wiedergabe auf den Sitzplätzen abseits der Vorzugsrichtung der Lautsprecher gut, auf den Sitzplätzen in der Vorzugsrichtung der Lautsprecher wird sie aber als sehr laut und störend empfunden.
Die Lautsprecher sind sicherheitsrelevant und müssen auch im Notfall mit einer minimalen Leistungsaufnahme für eine definierte Zeit ihre volle Funktionsfähigkeit aufweisen und die geforderten Schalldruckpegel sowie Sprachverständlichkeiten erzeugen.
Aus DE 28 19 615 A1 ist ein Verfahren und eine Anordnung zur Erzielung gleichmäßiger Schallverteilungseigenschaften im Kabinen-Lautsprecherbetrieb von Luft- und Raumfahrzeugen bekannt. Bei der Anordnung werden Teile der waben- oder sandwichförmig aufgebauten Innenverkleidung mit einem akustischen Antrieb versehen, bestehend aus Magnet und Schwingspule, so dass sie die Funktion einer Lautsprechermembran übernehmen. In entsprechenden Abständen sind in der Kabine einzelne Platten der Kassettendecke und/oder der Seitenverkleidung der Passagierkabine mit einem Schallwandler versehen. – In diesem Stand der Technik leitet der Treiber eine Kraft durch eine Bewe gung senkrecht zur Hauptebene des Teils aus, wobei er sich gegen seine Eigenmasse des Magneten (Massenträgheitsmoment) oder gegen eine starre Halterung abstößt.
Auch bei diesem Stand der Technik wird jedoch noch keine wirklich optimale Schallpegelverteilung in der Kabine erreicht. Durch Einsatz von Decken- und Seitenwandverkleidungselementen vergrößert sich zwar der Freiheitsgrad für die Positionierung einzelner Schallwandler, führt jedoch durch die teils unterbrochenen Schallübertragungswege zur Hörposition nicht zu dem gewünschten Effekt einer Schalldruckpegelgleichverteilung. So wird zum Beispiel bei einer Deckeninstallation in den Gangbereichen die Schallausleuchtung verbessert, führt allerdings auch zu Abschattungseffekten der über Kopf befindlichen Gepäckstaufächer auf den Sitzpositionen. Im Fall der Integration in Seitenwandelemente resultiert durch die Nahfeldabstrahlung an Sitzplätzen nahe der Seitenwand eine sehr große, durch die starke Schalldruckpegelabnahme in Querrichtung jedoch eine sehr geringe Lautstärke. Dies führt bei Zwei-Gang-Kabinen zu deutlich unterschiedlichen Schalldrücken auf Fensterplätzen und mittleren Gangplätzen.
Darüber hinaus ist aus WO 97/17818 A1 ein Piezo-Lautsprecher für verbesserte Audiosysteme in Kabinen für Passagiere bekannt. Es werden mehrere Anwendungen von Piezo-Kristallen aufgezeigt, um Flachlautsprecher hoher Qualität herzustellen. Insbesondere werden mehrere Flachlautsprecheraufbauten angegeben, die u.a. für Flugzeuge geeignet sind.
In US 2002/0027999 A1 wird eine akustische Vorrichtung mit einem aktiven Teil beschrieben, bei der die Verteilung der resonanten Moden in Abhängigkeit von Parametern der aktiven Teile einschließlich des geometrischen Aufbaus und der richtungsabhängigen Steifigkeit untersucht werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, die Flugzeugkabine mit einem Lautsprechersystem auszustatten, bei dem der Schalldruckpegel auf allen Sitzplätzen sowie im Gang bei Wiedergabe von Sprach- und Musiksignalen im wesentlichen gleich ist, so dass die verschiedenen Sitzpositionen in etwa gleich stark beschallt werden. Dabei soll die Sprachverständlichkeit und Klangqualität auf allen Sitzplätzen während des Flugbetriebes als auch bei Notfallsituationen unabhängig von der Signalkonditionierung und Signalverarbeitung sehr gut sein.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Lautsprechersystem nach Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung stützt sich im wesentlichen darauf, Paneele oder Paneelelemente von Verkleidungs- bzw. Stauelementen oberhalb der Kopfposition (z.B. Abdeckpaneele im Versorgungskanal, Gepäckstaufächer, Lichtbandabdeckungen oder Seitenwandverkleidungselemente) als Lautsprecher zu verwenden. Im speziellen gilt als Versorgungskanal ein Schacht über den Passagieren, welcher neben den Lautsprechern im Stand der Technik auch Individualbelüftung, Leselampen, Signalleuchten und Sauerstoff-Boxen enthält. Erfindungsgemäß wird das Paneel oder Paneelelement mit einem piezoelektrischen Schwingerreger (Folien-Erreger, Folien-Exciter) versehen, so dass auf diese Art ein Paneellautsprecher gebildet wird. Der piezoelektrische Folien-Erreger ist flächig mit dem Paneel verbunden, d.h. auf das Paneel auflaminiert bzw. in das Paneel einlaminiert, wobei auch seine Rückseite mit einer Schicht abgedeckt ist. Durch den Schwingerreger wird Körperschall in dem Paneel induziert, welcher von dem Membranpaneel als Luftschall abgestrahlt wird. Das Paneel ist dabei mehrschichtig (Sandwichpaneel) aufgebaut und besteht aus zwei Deckschichten mit einer Kernschicht (z.B. einem Wabenkern) dazwischen.
Das mit akustischen Treibern verbundene Flächenelement ist ein Verbundwerkstück und umfasst schichtartig eine erste Deckschicht und eine zweite Deckschicht sowie eine Kernschicht dazwischen. Die Eigenschaften der Deckschichten können jeweils verschieden, vorzugsweise aber gleich sei. Die Kernschicht kann sowohl eine Wabenstruktur aufweisen als auch eine geschäumte Schicht umfassen. Weiterhin ergibt sich aus diesem Ansatz die Möglichkeit die Kernschicht mit unterschiedlichen Eigenschaften innerhalb eines Flächen- bzw. Teilflächenelementes auf die Abstrahlung bzw. Einleitung von Schwingungen auf bestimmte Frequenzbereiche zu optimieren (z.B. verschiedene Zellweiten, Kerngewicht, Kernfüllung, etc.).
Darüber hinaus ist bei dem erfindungsgemäßen Lautsprechersystem die Kernschicht (z.B. Wabenstruktur) in einer Ebene parallel zu der ersten und zweiten Deckschicht wenigstens in einem vorgegebenen Bereich unterteilt. Damit verringert man gezielt lokal die akustische Kopplung zwischen der ersten Deckschicht, auf der sich der Erreger befindet, und der zweiten Deckschicht, die sich auf der Innenseite der Flugzeugkabine befindet. Der Schalldruck direkt unter dem akustischen Treiber wird damit reduziert, so dass er sich insgesamt über eine größere Fläche gleichmäßig verteilt. Diese Maßnahme ergibt sich dadurch, dass nicht ausschließlich die freien und erzwungenen Biegewellen abgestrahlt werden, sondern dass auch das Nahfeld im Einleitungspunkt durch seine konphase Bewegung als Punktquelle wirkt.
Erfindungsgemäß wird ein Lautsprechersystem für eine Flugzeugkabine für Passagiere geschaffen, wobei die Flugzeugkabine mit einer Trägerstruktur versehen ist, die umfasst: mehrere flexible Flächenelemente, die zusammen die Innenwände der Kabine bilden, Befestigungseinrichtungen zum Befestigen wenigstens einiger der Flächenelemente an der Trägerstruktur, so dass die Flächenelemente in sich schwingen können, wenigstens einen akustischen Treiber, der jeweils mit einem oder mehreren der Flächenelemente verbunden ist, zum Induzieren einer Biegebewegung in dem einen oder den mehreren Flächenelementen, so dass das jeweilige Flächenelement als akustische Membran schwingen kann, wobei der wenigstens eine akustische Treiber einen folienförmigen piezoelektrischen Erreger umfasst, der flächig mit dem Flächenelement verbunden ist. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Erreger verbundene Flächenelement eine erste Deckschicht, eine zweite Deckschicht und eine Kernschicht dazwischen umfasst und die Kernschicht in einer Ebene parallel zu der ersten und zweiten Deckschicht durch einen Horizontalschnitt in wenigstens einem vorgegebenen Bereich unterteilt ist.
Insbesondere ist der Erreger auf das Flächenelement auflaminiert. Alternativ kann der Erreger auch in das Flächenelement einlaminiert sein, d.h. auf seiner Rückseite befindet sich eine weitere Abdeckschicht. Damit wird der Erreger gegen mechanische Beanspruchung und auch gegen Feuchtigkeit und Schmutz etc. geschützt.
Vorzugsweise sind mehrere Erreger mit einem Flächenelement verbunden, die vorzugsweise jeweils unterschiedliche geometrische Abmessungen aufweisen. Damit lassen sich Schwingungen mit verschiedenen Frequenzen in dem Paneel induzieren und somit unterschiedliche Frequenzbereiche des Nutzschalls optimiert abdecken.
Insbesondere sind bei mehreren Erregern auf einem Flächenelement jedem Erreger jeweils einer von mehreren nebeneinander angeordneten Kernschichtbereichen zugeordnet, wobei die mehreren Kernschichtbereiche untereinander separiert sind. Damit hat man eine Unterteilung des Paneels in mehrere mehr oder weniger akustisch unabhängige Bereiche erzielt. Durch die unterschiedlich ausgelegten Erregerelemente auf einem Flächenelement sind die einzelnen akustisch aktiven Bereiche unabhängig voneinander ansteuerbar, und auf diese Art ist eine selektive Verstärkung bestimmter Frequenzbereiche in dem Flächenelement erreichbar.
Die akustisch aktiven Flächen- bzw. Teilflächenelemente sind vorzugsweise integraler Bestandteil von Verkleidungs- bzw. Stauelementen oberhalb der Kopfposition (z.B. Versorgungskanal, Gepäckablagefach). Damit lassen sich die herkömmlichen Lautsprechersysteme durch die Paneellautsprecher im optimierten Ansatz ersetzen.
Die akustisch aktiven Flächenelemente sind vorzugsweise integraler Bestandteil eines Versorgungskanals. Damit lassen sich die herkömmlichen Lautsprechersysteme in der "head unit" durch die Paneellautsprecher ersetzen.
Wenn die Paneellautsprecher in Kombination mit Beleuchtungskomponenten (d.h. vor Beleuchtungselementen in der "head unit") eingesetzt werden, sind die entsprechenden Flächenelemente insbesondere durchsichtig.
Vorzugsweise werden die mit akustischen Treibern verbundenen Flächenelemente mit vibrationsdämmenden Halterungen an der Trägerstruktur befestigt. Durch die Verwendung derartiger Halterungen (Shockmounts) erreicht man eine Entkopplung des akustisch aktiven Paneels von der Trägerstruktur und den anderen Verkleidungselementen. Dies verhindert eine unkontrollierte Ausbreitung des Schalls über das Paneel hinaus.
Vorzugsweise sind die mit akustischen Treibern verbundenen Flächenelemente an ihrem Rand mit Schallabsorberelementen versehen. Durch die vibrationshemmenden Materialien oder Konstruktionen in den Kantenbereichen der Flächenelemente wird die Vibrationsweiterleitung in benachbarte Paneele vermindert oder verhindert.
Einer unter den mehreren Vorteilen des erfindungsgemäßen Paneellautsprechers besteht darin, dass dieser im Einbauzustand aufgrund seiner gleichmäßigen Schnelleverteilung (Multi-Punktquellenabstrahlung) aber vor allem wegen der ungleichmäßigen Phasenverteilung auf der Paneeloberfläche bei der Abstrahlung unerwünschte Interferenzerscheinungen weniger gut ausbilden kann und daher eine allseitige, über alle Raumwinkel gleichmäßige Richtcharakteristik aufweist.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen, bei der Bezug genommen wird auf die beigefügte Zeichnung.
1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Paneels mit akustischem Treiber im Querschnitt.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Paneels mit akustischem Treiber im Querschnitt.
3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Paneels mit akustischem Treiber im Querschnitt.
4 zeigt eine erste Ausführungsform einer Anordnung der akustischen Treiber auf einem Paneel von oben.
5A und 5B zeigen im Querschnitt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lautsprechersystems in aktivem und inaktivem Zustand.
Die Darstellung in der Zeichnung ist nicht maßstabsgetreu. Gleiche oder gleich wirkende Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 sind drei Paneele gezeigt, die im folgenden als Flächenelemente 1 bezeichnet werden. Diese Flächenelemente 1 sind Teil der Innenauskleidung einer (nicht dargestellten) Flugzeugkabine für Passagiere, bilden somit einen Teil der Innenwände der Kabine. Die Flugzeugkabine umfasst eine Trägerstruktur 6, an der die Flächenelemente 1 angebracht werden. Auf den Flächenelementen 1 ist zur Schallerzeugung ein akustischer Treiber 2 angebracht, der das Flächenelement 1 zu Schwingungen anregt. Im einzelnen induziert der Schwingungserreger Biegebewegungen in dem Flächenelement 1, so dass das Flächenelement als Biegewellenwandler den induzierten (Nutz-) Körperschall als Luftschall in die Umgebung unter bestimmten Randbedingungen abstrahlt. Die Flächenelemente 1 sind daher so ausgelegt, dass sie zum einen die statischen Anforderungen (z.B. Handlasten) als auch die akustischen Voraussetzungen (z.B. Steifigkeit, geringes Flächengewicht, niedrige innere Dämpfung) erfüllen.
Mit Befestigungseinrichtungen 7 sind wenigstens einige der Flächenelemente 1 an der Trägerstruktur 6 befestigt, so dass die Flächenelemente 1 in sich schwingen können. Darüber hinaus können die Flächenelemente statt direkt an der Trägerstruktur 6 auch an benachbarten Flächenelementen befestigt werden.
In der Darstellung in der Zeichnung ist das Flächenelement 1 ein Verbundwerkstück, das sich aus mehreren Einzelelementen zusammensetzt. In der gezeigten Ausführungsform ist es schichtartig aus einer ersten Deckschicht 3, einer zweiten Deckschicht 4 sowie einer Kernschicht 5, vorzugsweise einer Wabenstruktur, dazwischen aufgebaut. Die genannten Schichten sind alle, wie dem Fachmann auf diesem Gebiet geläufig ist, miteinander verklebt bzw. laminiert. Die Deckschicht 3 ist in der Zeichnung die obere Schicht des Flächenelements 1. Auf dieser oberen Deckschicht 3 ist der piezoelektrische Erreger 2 aufgeklebt. Die untere Deckschicht 4 (Sichtseite) dient zur eigentlichen Schallabgabe in den Innenraum der Kabine. Der in die obere Deckschicht 3 eingekoppelte Schall wird durch die Kernschicht 5 (Wabenstruktur) auf die untere Deckschicht 4 übertragen. Die Übertragungseffizienz hängt dabei sehr wesentlich von den Materialeigenschaften und Dimensionen sowohl der Deckschichten als auch der Kernschicht (Wabenstruktur) und der Frequenz ab.
Um die (Nutz-) Schallerzeugung in der Flugzeugkabine lokal zu begrenzen sowie die Wirksamkeit der gewünschten Abstrahlung zu verbessern, ist das Flächenelement 1 mit dem akustischen Treiber 2 in eine Wandebene eingebaut oder durch zusätzliche Maßnahmen wie Kapselung oder Gehäuse rückwärtig von der Kabineninnenseite abgetrennt. Auf diese Weise wird die Wiedereinstrahlung des rückwärtig abgestrahlten Schalls unterbunden. Des weiteren verringern vibrationsmindernde Halterungen 8 in den Befestigungseinrichtungen 7 – im einfachsten Fall Gummi- oder Weichplastikelemente zwischen Paneel 1 und Trägerstruktur 6 – die Übertragung des in das Paneel eingeleiteten Nutzschalls auf die Trägerstruktur, an der die Paneele befestigt sind. In der Darstellung in der Zeichnung ist die Halterung 8 ein kleiner scheibenartiger Gummidämpfer, welcher wiederum ein Sicherungsanschlag gegen Ausreißen aufweist. Außerdem sind zwischen den Flächenelementen 1 und benachbarten Paneelelementen Schallabsorberelemente 9 angeordnet, die eine Übertragung von Schall von dem Flächenelement 1 mit akustischem Treiber auf ein Flächenelement 1 ohne akustischen Treiber verhindern. Die Schallabsorberelemente 9 haben vorzugsweise die Form einer umlaufenden Gummi- oder Schaumstofflippe, aber auch ein minimaler Spalt mit einer Öffnungsbreite kleiner als 1 mm ist möglich.
In 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die einen größeren Schutz des akustischen Treibers 2 gegenüber mechanischer Beanspruchung wie z.B. Feuchtigkeit und Schmutz gewährt. Zu diesem Zweck ist eine Abdeckschicht 10 vorgesehen, die sich über das Paneel 1 mit dem darauf befindlichen Treiber 2 erstreckt. In dieser Schicht 10 sind neben dem Treiber 2 auch dessen elektrische Zuleitungen verlegt. Mit anderen Worten, der Treiber 2 ist in das Flächenelement 10 einlaminiert. Eine mittel- und unmittelbare Beeinflussung durch zusätzliche Masse wie Gepäck, Isolierung oder Versteifung und Abstützen ist hierbei nicht gestattet. Eine Beschädigung des Treibers 2 und elektrischer Kabel durch Feuchtigkeit und Schmutz insbesondere während der Installation oder Wartung ist so ausgeschlossen.
3 und 4 zeigen einen Aufbau mit mehreren Treibern 2 auf einem gemeinsamen Paneel 1. Erfindungsgemäß ist der akustische Treiber 2 ein folienförmiger piezoelektrischer Erreger, der flächig mit dem Flächenelement 1 verbunden ist. Dies bedeutet, dass er möglichst großflächig auf das Flächenelement 1 aufgeklebt oder auflaminiert ist.
In 3 ist ein Paneel 1 mit drei Erregern 2 im Querschnitt gezeigt. Jeder Erreger 2 befindet sich auf einem Abschnitt der oberen Deckschicht 3, der von einem benachbarten Abschnitt der Deckschicht 3 getrennt ist. Die Wabenstruktur 5 kann sich durchgängig über das gesamte Flächenelement 1 erstrecken, oder es kann, wie es in 3 dargestellt ist, an den gleichen Stellen unterbrochen sein wie die obere Deckschicht 3. Die untere Deckschicht 4 ist durchgängig über das gesamte Flächenelement 1. Auf diese Art werden mehrere nebeneinander angeordnete akustisch aktive Bereiche 11a, 11b, 11c auf einem Flächenelement 1 gebildet, die durch Gräben oder Einschnürungen 12 voneinander getrennt sind. Diese können unabhängig voneinander angesteuert werden und so für die Erzeugung von Schall unterschiedlicher Frequenzen genutzt werden. Es ist also jeder Erreger 2 auf dem Flächenelement 1 jeweils einem von mehreren nebeneinander angeordneten Wabenbereichen 11a, 11b, 11c zugeordnet. Die Wabenbereiche 11 sind zum effizienteren akustischen Entkoppeln untereinander durch Einschnürungen 12 der Flächenelemente 1 voneinander separiert.
In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind statt der Einschnürungen 12 perforierte Bereiche der oberen Deckschicht 3 vorgesehen. Durch diese Maßnahme wird wie in der Darstellung in 3 die Vibrationsübertragung zwischen den Bereichen 11a, 11b und 11c vermindert, andererseits wird die statische Belastbarkeit des gesamten Paneels 1 verbessert.
In 4 ist ein Aufbau mit mehreren Erregern 2 pro Paneel 1 in Draufsicht gezeigt. In diesem Fall sind keine akustischen Unterbrechungen 12 zwischen einzelnen akustischen Bereichen vorgesehen, das Flächenelement 1 ist stattdessen homogen aufgebaut. Anhand dieser Darstellung sollen im folgenden der Ort und die Orientierung der einzelnen Erreger 2 auf den jeweiligen Paneelen 1 erläutert werden.
Die Paneele 1 können grundsätzlich eine beliebige Größe aufweisen. Vorzugsweise haben die zur Schallerzeugung herangezogenen Paneele Dimensionen in der Größenordnung von 15 × 20 cm² bis 30 × 60 cm².
Die Erreger 2 bestehen aus folienförmigen piezoelektrischen Kristallen mit Abmessungen in der Größenordnung von ca. 2 × 5 cm². Sie haben allgemein eine beliebige Form, die von den angestrebten Wirkbereichen abhängt. Die Kristalle haben eine Vorzugsrichtung, entlang derer sie sich bei Anlegen einer elektrischen Spannung verformen, d.h. verlängern oder verkürzen. Bei zwei aufeinander geklebten Kristallen mit antiparalleler Polarisation erhält man so eine Biegebewegung. Die Linie, entlang derer die Biegebewegung stattfindet, ist in 4 durch jeweils einen Doppelpfeil des Erregers 2 angedeutet.
Eine bevorzugte Art und Weise der Anordnung von Erregern 2 auf einem Flächenelement 1 besteht darin, jeweils zwei Erreger für eine Biegeschwingung des Paneels 1 einzusetzen. Hierzu ordnet man einen ersten Erreger 2 parallel zu einer Kante des Paneels 1 in nicht zu großem Abstand von dieser an, ein zweiter Erreger 2 wird ebenfalls parallel zu der gegenüberliegenden Kante des Paneels 1 in nicht zu großem Abstand angeordnet. Das gleiche gilt für das zweite Kantenpaar. Der jeweilige Erreger 2 dient damit zur Erzeugung einer Biegeschwingung des Paneels 1 parallel zu "seiner" Kante. Die zwei Erreger 2 in 4, die "horizontal" angeordnet sind, krümmen das Paneel 1 entlang einem linken Schenkel "I" und einem rechten Schenkel "r"; die zwei Erreger 2 in 4, die "vertikal" angeordnet sind, krümmen das Paneel 1 entlang einem oberen Schenkel "0" und einem unteren Schenkel "u". Damit lässt sich der Bewegungsablauf einer klassischen Lautsprechermembran gut simulieren, deren maximale Auslenkung in ihrer Mitte ist, oder es lässt sich ein solcher Bewegungsablauf genau vermeiden. Die Erreger 2 sind jeweils in ihrer Größe bezüglich der Schallfrequenz optimiert, d.h. sie weisen auf dem einen Flächenelement 1 vorzugsweise jeweils (nicht dargestellte) unterschiedliche geometrische Abmessungen auf.
Statt in der Anordnung in 4 können die Erreger 2 auch in einer anderen (nicht dargestellten) geometrischen Anordnung auf dem Flächenelement plaziert werden. Beispielsweise kann eine sternförmige Anordnung vorteilhaft sein. Darüber hinaus kann die Kernschicht partiell unterbrochen werden, so dass an ihrer Ober- und Unterseite eine Restdicke von Material zurückbleibt, während dazwischen das Material entfernt oder geschwächt wurde, so dass sie insgesamt nicht in einzelne Segmente zerfällt. Damit wird das Schwingungsverhalten des Flächenelements 1 in seiner Schallabstrahlung verändert und die Schubsteife der Kernschicht in einer gewünschten Richtung gezielt verringert, während sie in der jeweils anderen Richtung konstant belassen wird. Aus den verschiedenen Schubsteifen resultieren damit in den jeweiligen Ausbreitungsrichtungen unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeiten der Biegewellen als auch die Zusammensetzung des modalen Verhaltens, was sich wiederum auf die Schallabstrahlung einzelner Frequenzbereiche auswirkt. Auf diese Art lässt sich der Frequenzgang einstellen.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in 5A und 5B gezeigt. Sie unterscheidet sich von den obigen Ausführungsformen dadurch, dass die Wabenstruktur wenigstens in einem vorgegebenen Bereich in einer Ebene parallel zu der ersten und zweiten Deckschicht 3 bzw. 4 durch einen partiellen Horizontalschlitz bzw. -schnitt 13 unterteilt ist. In 5A ist ein Paneel 1 mit zwei Erregern 2 gezeigt. Damit verschlechtert man gezielt lokal die akustische Kopplung zwischen der ersten Deckschicht 3, auf der sich der Erreger 2 befindet, und der zweiten Deckschicht 4, die sich auf der Innenseite der Flugzeugkabine befindet. Die Lokalisierung des Anregungspunktes direkt unter dem akusti schen Treiber wird damit reduziert, so dass er als insgesamt über eine größere Fläche gleichmäßig verteilt wahrgenommen wird.
Die Wirkung des Horizontalschnittes 13 in der Wabenstruktur 5 wird anhand von 5B erläutert. Wenn der Erreger 2 eine Biegebewegung in dem Paneel 1 induziert, so führt dies bei einem Horizontalschnitt 13 dazu, dass sich nur der Bereich oberhalb des Schnittes 13 in der Weise krümmt, wie dies durch den Erreger 2 vorgegeben ist. Der untere Bereich folgt dieser Bewegung nicht oder nur eingeschränkt. Dadurch kommt es zur Bildung eines Hohlraums 14 in der Wabenstruktur, die in 5B gezeigt ist. Wenn sich der Erreger 2 in der Gegenrichtung verbiegt, so wird ein Druck auf den unteren Teil der Wabenstruktur unter dem Schnitt 13 ausgeübt, der wiederum zur Auslenkung der unteren Deckschicht 4 in den Kabinenraum führt. Die Bewegung der unteren Deckschicht 4 nach oben bleibt dagegen gedämpft. Insgesamt ergibt sich somit eine Reduzierung des Schalldrucks direkt unter dem Erreger, die Schallleistung wird stattdessen großflächiger über das Paneel 1 verteilt.
Generell kann die Erfindung bei allen Flächenelementen 1 angewendet werden, die einen Teil der Innenauskleidung der Fahrgastzelle eines Fahrzeugs bilden. In einer Flugzeugkabine sind die akustisch aktiven Flächenelemente 1 vorzugsweise integraler Bestandteil eines Versorgungskanals direkt über den Sitzreihen der Passagiere. Sollten dort Beleuchtungseinrichtungen vorgesehen sein, so können die Flächenelemente 1 durchsichtig ausgeführt werden. Damit ist eine effizientere Nutzung des Bauraumes möglich.
Insgesamt lässt sich das erfindungsgemäße Paneelmembran damit als integraler Bestandteil (Abdeckpaneele) des Versorgungskanals und damit als Ersatz konventioneller dynamischer Lautsprecher einsetzen. Es ermöglicht ein geschlossenes Design des Versorgungskanals, ohne dass dieser durch Lautsprechergrills unterbrochen werden muss. Der Bauraum kann effizienter genutzt werden bzw. verkleinert werden, weil das jeweilige Paneel aus transluzentem Paneelmaterial hergestellt werden kann, um Individualbeleuchtung und/oder Hintergrundbeleuchtung zu integrieren. Aufgrund von Zusatzmaßnahmen wie zusätzlicher Abdeckschicht kann auch das akustisch aktive Paneel statisch bis zu 90kg belastbar gemacht werden. Durch die vorgeschlagene Aufhängung des Paneels lässt sich neben der Fixierung an Schienensysteme im Versorgungskanal eine vibrationsdämmende bzw. -dämpfende Halterung (Shockmounts) gewährleisten.
In der vorangehenden Beschreibung wurde davon ausgegangen, dass das Flächenelement im wesentlichen einem Paneel entspricht. Dies muss jedoch nicht immer so sein, sondern ein Flächenelement kann auch einem abgegrenzten Teil eines Paneels entsprechen, so dass es ein Teilflächenelement bildet.
Ferner ist die Erfindung nicht auf die Verwendung als Bestandteil eines Versorgungsschachts beschränkt. Die obigen Erläuterungen gelten ebenso für Gepäckfächer.

1: Flächenelement
2: akustischer Treiber, folienförmiger piezoelektrischer Erreger
3: erste Deckschicht
4: zweite Deckschicht
5: Wabenstruktur
6: Trägerstruktur
7: Befestigungseinrichtungen zwischen Flächenelement und Trägerstruktur
8: vibrationsdämmende Halterung
9: Schallabsorberelement zwischen benachbarten Flächenelementen
10: weitere Abdeckschicht
11: nebeneinander angeordnete akustisch aktive Bereiche 11a, 11b, 11c
12: Einschnürungen zwischen akustisch aktiven Bereichen
13: Horizontalschnitt in Wabenstruktur
14: Hohlraum in Wabenstruktur
l: linker Schenkel der Biegebewegung
r: rechter Schenkel der Biegebewegung
o: oberer Schenkel der Biegebewegung
u: unterer Schenkel der Biegebewegung

Claims

Lautsprechersystem für eine Flugzeugkabine für Passagiere mit einer Trägerstruktur (6), die umfasst: mehrere flexible Flächenelemente (1), die zusammen die Innenwände der Kabine bilden, Befestigungseinrichtungen (7) zum Befestigen wenigstens einiger der Flächenelemente (1) an der Trägerstruktur (6), so dass die Flächenelemente in sich schwingen können, wenigstens einen akustischen Treiber, der jeweils mit einem oder mehreren der Flächenelemente (1) verbunden ist, zum Induzieren einer Biegebewegung in dem einen oder den mehreren Flächenelementen, so dass das jeweilige Flächenelement als akustische Membran schwingen kann, wobei der wenigstens eine akustische Treiber einen folienförmigen piezoelektrischen Erreger (2) umfasst, der flächig mit dem Flächenelement (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Erreger (2) verbundene Flächenelement (1) eine erste Deckschicht (3), eine zweite Deckschicht (4) und eine Kernschicht (5) dazwischen umfasst und die Kernschicht (5) in einer Ebene parallel zu der ersten (3) und zweiten (4) Deckschicht durch einen Horizontalschnitt (13) in wenigstens einem vorgegebenen Bereich unterteilt ist.
Lautsprechersystem nach Anspruch 1, bei dem der Erreger (2) in das Flächenelement (1) einlaminiert ist und sich auf seiner Rückseite eine weitere Abdeckschicht (10) befindet.
Lautsprechersystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem mehrere Erreger (2) mit einem Flächenelement (1) verbunden sind, die vorzugsweise jeweils unterschiedliche geometrische Abmessungen aufweisen.
Lautsprechersystem nach Anspruch 2 und 3, bei dem jedem Erreger (2) auf dem Flächenelement (1) jeweils einer von mehreren nebeneinander angeordneten Kernschichtbereichen (11) zugeordnet ist, wobei die mehreren Kernschichtbereiche (11) untereinander separiert sind.
Lautsprechersystem nach Anspruch 4, bei dem Einschnürungen (12) der Flächenelemente (1) vorgesehen sind zum effizienteren Entkoppeln der akustisch aktiven Bereiche (11) untereinander.
Lautsprechersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die akustisch aktiven Flächenelemente (1) integraler Bestandteil eines Versorgungskanals sind.
Lautsprechersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Flächenelemente (1) durchsichtig sind.
Lautsprechersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die mit akustischen Treibern (2) verbundenen Flächenelemente (1) mit vibrationsdämmenden Halterungen (8) an der Trägerstruktur (6) befestigt sind.
Lautsprechersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem zwischen den mit akustischen Treibern (2) verbundenen Flächenelementen (1) und den ihnen benachbarten Flächenelementen (1) Schallabsorberelemente (9) vorgesehen sind.
Lautsprechersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Erreger (2) auf dem Flächenelement (1) seitlich zu dem Horizontalschnitt (13) in der Kernschicht (5) versetzt ist.