DE2734672A1 - Schalldaempfungsfutter - Google Patents

Description

Schalldämpfungsfutter

Die Erfindung betrifft Einsätze oder Futter zum Absorbieren von Schallenergie im Niederfrequenzbereich, die insbesondere für Zweistrom-Turboluftstrahltriebwerke verwendbar sind.

Die Erfindung wird am besten anhand von Fig. 1 verständlich, die als Beispiel für den Stand der Technik nur zwei benachbarte Hohlräume, die in einem Feld von Hohlräumen enthalten sind, und die Röhren zeigt, die eine Verbindung zwischen der streifenden Strömung F und ihrem Inneren herstellen. Ein Widerstandselement kann an dem inneren Ende der Röhre, wie dargestellt, oder anderswo in der Röhre und den Hohlräumen angeordnet sein, wobei die Röhren und Widerstandselemente alle so bemessen sind, daß sich für den vorgesehenen Verwendungszweck eine maximale Schallabsorption ergibt. In dieser Art von Konfiguration ist die Konstruktion eines Futtere für einen besonderen Frequenzbereich nicht sehr

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günstig, da der optimale Impedanzwert für nur eine Frequenz erreichbar ist und daher die maximale Energieabsorption nicht erzielt werden kann.

Die Erfindung befaßt sich mit der Lösung dieses Problems und schafft ein verbessertes Futter mit verbesserter Anpassungsfähigkeit in der Futterkonfiguration über einen Bereich von Frequenzen durch akustisches Koppeln von zwei oder mehr als zwei benachbarten Hohlräumen. Die benachbarten Hohlräume sind aufgrund der Hohlraumanordnung, der Uffnungskonfiguration oder des Widerstandsmaterials unsymmetrisch, so daß sich ein Pumpen von Luft in der Verbindungsöffnung zwischen benachbarten Hohlräumen ergibt, wodurch ein zusätzlicher Verlust an Schallenergie hervorgerufen wird. Dadurch ergeben sich zusätzliche optimale Impedanzwerte bei zwei oder mehr als zwei Frequenzen, die, wenn sie berücksichtigt werden, eine größere Schallabsorption und Anpassungsfähigkeit in der Konstruktion des Futters mit sich bringen. Durch die Erfindung ergibt sich eine Verringerung der Größe des Schalldämpfers, der zum Absorbieren einer bestimmten Schallenergiemenge erforderlich ist. Ein solcher Schalldämpfer hat besondere Bedeutung bei der Unterdrückung von niederfrequentem Schall in einem Zweistrom-Turboluftstrahltriebwerk, in welchem Raum und Gewicht kritische Parameter sind.

Die Erfindung schafft somit ein verbessertes Schalldämpfungsfutter.

Weiter schafft die Erfindung verbesserte Schalldämpfungsfutter der beschriebenen Art, die eine geringere Größe haben und in der Lage sind, eine bestimmte Schallenergiemenge in einem Niederfrequenzbereich zu absorbieren, der das in einem Zweistrom-Turboluftstrahltriebwerk auftretende Frequenzspektrum enthält.

Weiter werden gemäß der Erfindung nach Art von Helmholtz-Resonatoren aufgebaute Futter miteinander gekoppelt, indem unsym-

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metrische benachbarte Hohlräume durch eine gegebene öffnung miteinander verbunden werden, so daß sich darin ein Pumpen von Luft ergibt, wenn ein Schallfeld vorhanden ist. Die Unsymmetrie kann durch zweckmäßiges Bemessen der Hohlraumöffnungen oder der geometrischen Anordnung der Hohlräume in bezug aif die öffnungen erzielt werden.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bekannten Schalldämpfungsfutters, .

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung eine AusfUhrungsform der Erfindung,

Fig. 3 in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 4 im Querschnitt eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Hohlräume in Reihe statt parallel angeordnet sind.

Fig. 1 zeigt ein bekanntes Schalldämpfungsfutter 14 mit benachbarten Hohlräumen 10 und 12 in einer Futterkonstruktion mit harter Rückwand, wobei die streifende Strömung F über Einlaßröhren 16 bzw. 18 mit den Hohlräumen Verbindung hat. Ein Widerstandsmaterial 20 und 22 kann in den Röhren 16 und 18 angeordnet sein, um den Helmholtz-Resonator zu optimieren. Jeder Hohlraum (und jedes Futter wird ein Feld von solchen Hohlräumen enthalten) ist symmetrisch, was auch für die Lage und die Größe der Röhren 16 und 18 gilt. Es ist zu erkennen, daß keine Querverbindung zwischen den Hohlräumen besteht.

Gemäß der Erfindung, wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, enthält das Feld von Hohlräumen (nur zwei sind dargestellt)

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Röhren 24 und 26, die die Hohlräume 28 bzw. 30 mit der streifenden Strömung F in Verbindung bringen und jeweils ein Widerstandsmaterial 32 bzw. 34 aufweisen, das sie überdeckt. Je nach dem vorgesehenen Verwendungszweck, dem Material und der Größe der Wände des Futters kann der Einlaß aus Schlitzen oder Löchern bestehen. Die Röhren 24 und 26 sind unterschiedlich groß bemessen, wobei eine länger ist als die andere, um die asymmetrische Anordnung zu erzielen, durch die ein Druckungleichgewicht an dem die Hohlräume 28 und 30 miteinander verbindenden Kopplungsrohr 36 erzielt wird. Ein Widerstandsmaterial oder Sieb 38 kann in dem Kopplungsrohr 36 angeordnet sein. Wenn ein Schallfeld vorhanden ist, verursacht daher das Pumpen von Luft in dem Rohr 38, das sich aus dem Druckungleichgewicht ergibt, den Verbrauch von Schallenergie.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, mit der sich gleiche Ergebnisse erzielen lassen, bei welcher aber die Asymmetrie durch die geometrische Konstruktion der Hohlräume erhalten wird.

Gemäß Fig. 3 ist ein Hohlraum 40 so ausgebildet, daß seine Unterseite mit der Oberseite eines benachbarten Hohlraumes 42 über eine Kopplungsröhre 44 in Verbindung steht. Langgestreckte Platten 46 erstecken sich teilweise in die Hohlräume und dienen zum "Falten" der Hohlräume. Die Kopplungsröhre 44 sowie die Einlaßröhren 48 und 50 gleichen alle den in Fig. 2 beschriebenen, mit der Ausnahme, wie angemerkt, daß die Einlaßröhren 48 und 50 dieselbe Größe haben.

Fig. 4 zeigt noch eine weitere Ausführungsform von asymmetrischen Hohlräumen, die Helmholtz-Resonatoren bilden. Die benachbarten Hohlräume sind jeweils miteinander gekoppelt, um die gleichen Ergebnisse zu erzielen, die in Verbindung mit den Fig. 1 bis 3 beschrieben worden sind. Wie Fig. 4 zeigt, steht ein Hohlraum 60, der in der oberen Schicht des

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Feldes von Hohlräumen (nicht dargestellt) mit der streifenden Strömung F über eine Röhre 62 in Verbindung. Der Hohlraum 60 ist mit einem Hohlraum 64 über eine Röhre 66 gekoppelt. Jeder Hohlraum und seine Röhre bilden einen Helmholtz-Resonator. Widerstandsmaterial 68 und 70 kann in den Röhren 62 bzw. 66 je nach den besonderen Konstruktionskriterien angeordnet sein.

Die Unsymmetrie wird in der Ausführungsform von Fig. 4 dadurch erzielt, daß die Durchmesser der Röhren 62 und 66 ungleich gemacht werden. Im Rahmen der Erfindung bieten sich selbstverständlich auch andere Möglichkeiten zur Erzielung der Unsymmetrie.

Obwohl vorstehend nur drei Ausführungsformen von akustisch gekoppelten unsymmetrischen Hohlräumen beschrieben worden sind, können im Rahmen der Erfindung zahllose weitere Konfigurationen benutzt werden.

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L e e r s e i t e

Claims (9)

1. Patentansprüche :

   Futter zum Absorbieren von Schall im Niederfrequenzspektrum, mit zelligem Material, das einzelne Hohlräume aufweist, die jeweils durch Seitenwände, eine Deckwand und eine Bodenwand umschlossen sind, wobei Offnungen in der Deckwand den Hohlraum mit der streifenden Luftströmung in Verbindung bringen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum akustischen Koppeln der benachbarten Hohlräume zur Abstimmung des Futters auf das auftretende Frequenzspektrum vorgesehen ist und daß die Hohlräume unsymmetrisch sind, so daß die Kopplungsvorrichtung bei einer bestimmten Frequenz Luft pumpt, um Schallenergie zu verbrauchen.
2. 2. Futter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Offnungen ein rohrförmiges Teil aufweisen, das sich in den Hohlraum erstreckt und mit diesem einen Helmholtz-Resonator bildet.
3. 3. Futter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein in den Offnungen angeordnetes Widerstandselement.

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4. 4. Futter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum akustischen Koppeln von benachbarten Hohlräumen ein rohrförmiges Teil enthält, das die Heimholtz-Resonatoren miteinander koppelt.
5. 5. Futter nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Widerstandselement, das in dem rohrförmigen Teil angeordnet ist.
6. f>. Futter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre in jeder der Öffnungen sich teilweise in den Hohlraum erstreckt und daß die Röhren von benachbarten Hohlräumen unterschiedlich dimensioniert sind, wodurch benachbarte Hohlräume unsymmetrisch gemacht werden.
7. 7. Futter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Trennwand in jedem der Hohlräume, die sich teilweise darin erstreckt und einander gegenüberliegende Seitenwände überspannt, so daß vordere und hintere Unterkammern gebildet sind, wobei die Öffnung in jedem der Hohlräume mit der vorderen Unterkammer in Verbindung steht und wobei die ßchallkopplungsvorrichtung zwischen benachbarten Hohlräumen die hintere Unterkammer in einem Hohlraum mit der vorderen Unterkammer in den benachbarten Hohlräumen verbindet.
8. $. Futter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß von den Hohlräumen wenigstens einer eine mit der streifenden Strömung in Verbindung stehende Öffnung hat und daß ein benachbarter Hohlraum in bezug auf den Hohlraum, der die Öffnung hat, unsymmetrisch ist.
9. 9. Futter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der benachbarte unsymmetrische Hohlraum bezüglich der Strömungsverbindung in Reihe zu dem anderen Hohlraum angeordnet ist.

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