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DE69708523T2 - Geräuschabsorbierende Strukturen und daraus hergestellte Wände - Google Patents

Geräuschabsorbierende Strukturen und daraus hergestellte Wände

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Publication number
DE69708523T2
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Authority
DE
Germany
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membrane
structure according
frame
energy dissipation
structures
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
DE69708523T
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English (en)
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DE69708523D1 (de
DE69708523T3 (de
Inventor
Dominique Collin
Christine Fumoux
Jean-Claude Guilloud
Jacques Julliard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Bertin Technologies SAS
Original Assignee
Bertin et Cie SA
Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA
SNECMA SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=9493519&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DE69708523(T2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Bertin et Cie SA, Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA, SNECMA SAS filed Critical Bertin et Cie SA
Publication of DE69708523D1 publication Critical patent/DE69708523D1/de
Publication of DE69708523T2 publication Critical patent/DE69708523T2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69708523T3 publication Critical patent/DE69708523T3/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/172Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using resonance effects

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft im allgemeinen Geräuschabsorptionsstrukturen und Wände, die mittels dieser Strukturen gebildet sind, und insbesondere solche leichten Strukturen mit geringem Platzbedarf, die insbesondere in der Luft- und Raumfahrtindustrie für die Ausstattung von Strahltriebwerken, ihren Triebwerksgondeln und Flugzeugkabinen, in der Transportindustrie, in der Bauindustrie usw. .... einsetzbar sind.
  • In der französischen Patentanmeldung Nr. 94 00539 (veröffentlicht unter der Nr. 2 715 244) wurden bereits leichte Geräuschabsorptionsstrukturen vorgeschlagen, wobei jede einen Tragrahmen, auf dem eine undurchdringbare Membran befestigt und aufgespannt ist, und unter der Membran angeordnete Platten umfasst, die mit der Membran zusammen einen passiven Dämpfer zur Luftdrosselung bilden. Das Auftreffen von akustischen Wellen auf der Membran auf der den genannten Platten gegenüberliegenden Seite bewirkt ein Schwingen der Membran, so dass sich eine laminare Luftströmung zwischen der Membran und den Platten und damit eine Energieabsorption ergibt. Wenn die akustische Impedanz einer solchen Struktur den auftreffenden akustischen Wellen richtig angepasst ist, wird von der Struktur ein Großteil der Energie dieser akustischen Wellen in einem relativ breiten Frequenzbereich absorbiert.
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diese Strukturen wesentlich zu perfektionieren.
  • Ihr Gegenstand sind leichte Strukturen der vorgenannten Art, deren akustische Impedanzen änderbar, einstellbar oder steuerbar sind und die geeignet sind, Änderungen der Quellen von zu absorbierenden Geräuschen zu folgen.
  • Ihr Gegenstand sind außerdem leichte Strukturen der vorgenannten Art, die Einrichtungen zur Änderung, Einstellung oder Steuerung ihrer akustischen Impedanzen enthält, die wiederum über ein Datenverarbeitungssystem steuerbar sind.
  • Ein weiterer Gegenstand sind leichte Wände von geringer Stärke, die durch Aneinanderreihen und Verbinden dieser Strukturen entstehen.
  • Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung eine Geräuschabsorptionsstruktur vor, die einen Tragrahmen umfasst, auf dem eine undurchdringliche Membran aufgespannt und befestigt ist, wobei die Außenseite des Rahmens akustische Wellen aufnimmt, ein Gas wie z. B. Luft ein Volumen ausfüllt, das durch den Rahmen und die Membran begrenzt ist, und ein in diesem Volumen angeordnete Energiedissipationseinrichtungen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Dissipationseinrichtungen als Einrichtung zur Gasdrosselung, als Einrichtung elektrostatischer oder elektromagnetischer Art ausgebildet und veränderbar, einstellbar oder steuerbar sind, um die akustische Impedanz der besagten Struktur zu ändern oder an die Eigenschaften der zu absorbierenden Geräusche anzupassen.
  • Die Strukturen gemäß der Erfindung können aufgrund der Tatsache, dass ihre akustischen Impedanzen veränderbar oder einstellbar sind, so gestaltet oder eingestellt sein, dass sie die auftreffenden Geräusche absorbieren oder sie durch Reflexion ablenken, zum Beispiel je nach der Position, die sie an einer Geräuschabsorptionswand oder Geräuschschutzwand einnehmen.
  • Bei einer ersten Ausführungsform sind die Energiedissipationseinrichtungen als Gasdrosselungseinrichtung ausgestaltet und umfassen Platten, die im Inneren des Rahmens in geringem Abstand zur Membran angeordnet sind, und Einrichtungen zur Veränderung dieses Abstands.
  • Bei einer anderen Ausführungsform umfassen die Energiedissipationseinrichtungen durch Gasdrosselung mindestens einen Durchgang für die Gasströmung, der eine geschlossene Kammer, die im Inneren des Rahmens von der Membran begrenzt wird, mit einer anderen Kammer verbindet, die sich im Inneren der besagten Struktur befindet.
  • Dieser Durchgang kann beispielsweise ein Kanal sein, der zwischen zwei übereinanderliegenden Platten gebildet wird, die mit den Einrichtungen zur Änderung oder zur Einstellung des Abstands zwischen ihnen, um dadurch den Kanaldurchgangsquerschnitt zu ändern oder einzustellen, verbunden sind.
  • Bei einer anderen Ausführungsform umfassen die Dissipationseinrichtungen zur Gasdrosselung Stäbe, die von der Membran getragen werden und sich senkrecht zu dieser im Inneren des Rahmens in festen Röhren erstrecken, die an ihrem der Membran gegenüberliegenden Ende geschlossen sind und die mit den Stäben ringförmige Leitungen für die Gasdrosselung begrenzen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfassen die Energiedissipationseinrichtungen plattenförmige Elektroden, die parallel und in einem Abstand zur Membran angeordnet sind, und mindestens eine weitere Elektrode, die auf der Membran gebildet und mit den besagten Platten über Polarisationseinrichtungen verbunden ist, wie eine Gleichstromquelle, die mit einem elektrischen oder elektronischen Kreis verbunden ist, der Elemente der Energiedissipation durch Joule-Effekt enthält.
  • Zum Beispiel kann die Membran einen oder mehrere, den vorgenannten plattenförmigen Elektroden gegenüberstehende metallisierte Bereiche aufweisen oder sie kann in einem elektrisch geladenem Kunststoff ausgeführt sein, wobei keine Polarisationseinrichtungen erforderlich sind.
  • Die Elemente der Energiedissipation durch Joule-Effekt umfassen beispielsweise einen vorzugsweise einstellbaren elektrischen Widerstand, wobei die Struktur gemäß der Erfindung dann gesteuerte Einrichtungen zur Einstellung dieses Widerstandswertes hat, um die akustische Impedanz anzupassen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Energiedissipationseinrichtungen als elektromagnetische Einrichtung ausgestaltet und umfassen elektrische Leiter, die über die Membran gegenüber den magnetischen Elementen verschoben sind, die vom Rahmen getragen oder durch ihn gebildet werden, wobei die vorgenannten elektrischen Leiter beispielweise mit der Membran verbundene Wicklungen oder einen oder mehrere Stromkreise umfassen, die auf der Membran aufgedruckt oder aufgetragen sind.
  • Als Variante kann man eine magnetische Membran verwenden, die sich gegenüber einem Stromkreis verschieben lässt.
  • Einem anderen Merkmal der Erfindung zufolge ist jede vorgenannte Struktur dicht abgeschlossen und enthält ein Volumenelement, das sich ausdehnen und zusammenziehen kann wie beispielsweise ein Ballon oder ein Blasebalg, das mit Luft gefüllt ist und mit dem Äußeren über ein Öhr zum Ausgleich des statischen Drucks verbunden ist, wobei dieses Element einen beachtlichen Anteil des Volumens der besagte Struktur einnimmt.
  • Dieses Merkmal ermöglicht, die Auswirkungen der Druck- und Außentemperaturschwankungen auf der Membran der Geräuschabsorptionsstruktur auszugleichen.
  • Jede Struktur der vorgenannten Art ist dazu bestimmt, neben einer Vielzahl von Strukturen der gleichen Art angeordnet und mit ihnen verbunden zu werden, um so eine ebene oder gebogene, konvexe oder konkave Wand zu bilden, bei der die Strukturen ähnliche oder unterschiedliche akustische Impedanzen haben, um je nachdem die Geräusche zu absorbieren oder sie durch Reflexion umzulenken.
  • Bei einer solchen Wand sind die Energiedissipationseinrichtungen zumindest bestimmter Strukturen mit Bedienungs-, Einstell- oder Steuereinrichtungen verbunden, die selbst über ein Datenverarbeitungssystem steuerbar sind.
  • Auf diese Weise lassen sich insbesondere die akustischen Impedanzen bestimmter Teile oder aller Teile einer Wand anpassen, um mit der Zeit entstehenden Änderungen oder Entwicklungen der zu absorbierenden Geräusche Rechnung zu tragen.
  • Die Erfindung lässt sich besser verstehen, und andere Eigenschaften, Details und Vorteile von ihr erscheinen einleuchtender, wenn man die folgende Beschreibung liest, die als Beispiel in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen angefertigt wurde, von denen:
  • - Fig. 1 eine schematische Ansicht in Teilaufrissperspektive der Geräuschabsorptionsstruktur gemäß der Erfindung ist;
  • Fig. 2 eine schematische Ansicht im Schnitt gemäß der Linie II-II aus Fig. 1 ist;
  • - Fig. 3 eine schematische Teilansicht in Perspektive einer Ausführungsvariante ist;
  • - Fig. 4 bis 13 schematisch verschiedene Ausführungsformen der Energiedissipationseinrichtungen darstellen.
  • Die Geräuschabsorptionsstruktur gemäß der Erfindung, von der eine erste Ausführungsform beispielhaft in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, umfasst im wesentlichen eine feine und gasundurchlässige Membran 10, die auf der oberen Seite eines Tragrahmens 12 aufgespannt und befestigt ist, dessen oberer Teil mit zur Membran senkrecht ausgerichteten Zwischenwänden ausgestaltet ist und dessen unterer Teil 16 eine Bodenwand 18 umfasst, die parallel zur Membran ist.
  • Die Membran 10 kann insbesondere aus Kunststoff, Elastomer, Metall oder aus einem beliebigen anderen Material sein, wodurch die Membran so fein und flexibel wird, dass sie sich durch die zu absorbierenden akustischen Wellen verformen lässt. Aufgrund der Zerbrechlichkeit dieser Membran sind akustische durchlässige Einrichtungen (nicht dargestellt) vorgesehen, um sie abzudecken und vor mechanischen Einwirkungen von außen zu schützen, wobei diese Einrichtungen beispielsweise aus einem mit einer Glaswollschicht verbundenem Metallsieb oder ähnlichem bestehen können.
  • Der Tragrahmen 12 ist aus einem geeigneten steifen Material gestaltet, insbesondere aus Metall oder aus Kunststoff, je nach der Anwendung, für die die Struktur der Erfindung vorgesehen ist.
  • Die Membran 10 kann auf dem Rahmen 12 über seine Kanten 20 befestigt sein, die am Rand des oberen Teils des Rahmens 12 umgeschlagen sind. Eine Umrandung 22 kann am Rahmenäußeren angebracht werden, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, um sicherzustellen, dass die Strukturen miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Einrichtungen zum Einhaken oder Zusammenfügen wie Zapfen und Rillen mit Einsteckende.
  • Wenn die Struktur gemäß der Erfindung eine dichte Einfassung bildet, kann am unteren Teil des Rahmens 12, wie schematisch in Fig. 2 dargestellt, ein Element 26 vorgesehen werden, das geeignet ist, sich je nach Schwankung des statischen Drucks und/oder der Temperaturen, die außerhalb der Geräuschabsorptionsstruktur gemäß der Erfindung vorliegen, zusammenzuziehen und auszudehnen; dieses Element 26 kann aus einem flexiblen Ballon oder einem Blasebalg bestehen, der über einen Durchgang oder ein Öhr 28 zum Ausgleich des statischen Drucks mit dem Äußeren verbunden ist und dabei beispielsweise die Bodenwand 18 des Rahmens 12 durchläuft.
  • Dieses Element 26 nimmt einen relativ großen Teil des durch den Rahmen 12 und die Membran 10 begrenzten Volumens, zum Beispiel ein Drittel dieses Volumens, ein. Wenn der Druck oder die Temperatur außerhalb dieser Struktur steigt oder fällt, steigt oder fällt der Druck oder die Temperatur des Gases im Inneren des Elements 26 entsprechend und gleicht zumindest teilweise die Druckschwankungen im Inneren dieser Struktur aus, wodurch die Membran 10 so gut wie unempfindlich gegenüber Schwankungen des statischen Drucks oder der Außentemperaturen ist.
  • Des weiteren ist es aufgrund der Elemente 26 möglich, dass sich jede Struktur an eine Veränderung des statischen Drucks in dem Kanal anpasst, wenn die Innenfläche eines Fluiddurchgangskanals Strukturen gemäß der Erfindung umfasst oder aus solchen Strukturen gebildet ist.
  • Die Membran 10 kann, wie bereits angegeben, auf dem oberen äußeren Teils des Rahmens 12 sowie auf den oberen Kanten der inneren Trennwände 14 des Rahmens 12 festgeklebt sein.
  • Als Variante, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, lassen sich die inneren Trennwände 14 des Rahmens 12 durch senkrecht zur Membran stehende Stifte 30 ersetzen, an deren Enden die Membran festgeklebt werden kann.
  • Die Stifte 30 können von einer Lochplatte 32, von einem Gitter oder von einer sonstigen geeigneten Einrichtung getragen werden.
  • Die Geräuschabsorptionsstruktur gemäß der Erfindung umfasst des weiteren Energiedissipationseinrichtungen, deren unterschiedliche Ausführungsformen in den Fig. 4 bis 13 beispielhaft dargestellt sind.
  • In Fig. 4 sind die Energiedissipationseinrichtungen als Gasdrosselungseinrichtung (zum Beispiel Luft) ausgeführt. Die inneren Trennwände 14 des Rahmens 12 begrenzen mit der Membran 10 die durch eine Bodenwand 36 geschlossenen Kammern 34 und sind mit dem Innenvolumen des Rahmens 12 über einen Kanal 38 verbunden, dessen Querschnitt relativ klein und dessen Länge relativ groß im Vergleich zum Querschnitt ist, um so eine Energiedissipation durch laminare Gasströmung zu ermöglichen.
  • In der Ausführungsvariante in Fig. 5 ist der Kanal 38 durch einen Kanal 40 ersetzt, der als Hohlraum in der oberen Seite der Bodenwand 36 gebildet ist, die mit einer Deckplatte 42 verbunden ist, die die obere Wand des Kanals 40 bildet. Ein Öhr 44 der Platte 42 verbindet die Kammer 34 mit dem Kanal 40, während ein Öhr 46 der Bodenwand 36 den Kanal 40 mit dem Innenvolumen des Rahmens 12 verbindet.
  • Wie aus Fig. 6 besser zu ersehen ist, die eine Draufsicht der Energiedissipationseinrichtungen aus Fig. 5 darstellt, kann der Kanal 40 spiralförmig in der Bodenwand 36 der Kammer 34 verlaufen.
  • Durch den Druck der auftreffenden akustischen Wellen verformt sich die Membran 10 und verhält sich wie ein stark gedämpfter Oszillator, dessen Mittelfrequenz eine Funktion unter anderem aus der Membranspannung, ihre Volumenmasse und ihrer Stärke ist. Die Verformung der Membran erzeugt eine laminare Gasströmung in den Energiedissipationseinrichtungen, die durch Kanal 38 oder Kanal 40 gebildet werden.
  • Die akustische Impedanz einer Struktur gemäß der Erfindung ist perfekt an die Eigenschaften der auftreffenden Geräusche angepasst, wenn diese vollständig ohne Reflexion durch die Membran absorbiert werden.
  • Die Erfindung sieht Einrichtungen zur Änderung, Einstellung oder Steuerung dieser akustischen Impedanz vor.
  • Zum Beispiel für den Fall, dass die Energiedissipationseinrichtungen einen Kanal 40 der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Art umfassen, kann die Änderung oder Einstellung der akustischen Impedanz durch Veränderung des Querschnitts von Kanal 40 erreicht werden. Hierfür lassen sich, wie schematisch in Fig. 7 dargestellt, auf der Seite der Platte 42, die zur Bodenwand. 36 gedreht ist, hervorstehende Rippen 48 bilden, die mit einem schwachen Spiel in den Kanal 40 der Platte 36 eingelegt sind, und Einrichtungen 50 zur Veränderung des Abstands zwischen der Platte 42 und der Bodenwand 36 vorsehen, wobei diese Einrichtungen 50 beispielweise als Einrichtung zur Formspeicherung oder als piezoelektrische Einrichtung, die über einen geeigneten Stromkreis gesteuert werden, ausgestaltet sind.
  • Die Änderung des Abstands zwischen der Platte 42 und der Wand 36 verändert den Querschnitt des Kanals 40 und damit die Bedingungen für die laminare Gasströmung in diesem Kanal, was eine Veränderung der akustischen Impedanz der Struktur gemäß der Erfindung zur Folge hat.
  • Wenn die Energiedissipationseinrichtungen so wie in Fig. 4 dargestellt ausgestaltet sind, lässt sich die akustische Impedanz der Struktur durch Beeinflussung des Volumens des unteren Teils des Rahmens 12 (Volumen unter der Wand 36) verändern, indem ein aufblasbares Element analog zu dem Element 26 der Fig. 2 verwendet wird, das mit den Einrichtungen zur Druckeinstellung verbunden wird.
  • In der Ausführungsvariante in Fig. 8 trägt die Membran 10 Stäbe 52, die sich im inneren des Tragrahmens senkrecht zur Membran erstrecken und die in Röhren 54 eingelegt sind, die von einer Zwischenwand 36 des Tragrahmens in der Weise getragen werden, dass eine in den Röhren 54 durch die Verformung der Membran 10 bewirkte Verschiebung der Stäbe 52 zu einer laminaren Gasströmung in den Röhren 54 und zu einer entsprechenden Energiedissipation führt.
  • In der Ausführungsvariante in Fig. 9 sind die Energiedissipationseinrichtungen ebenfalls als Gasdrosselungseinrichtung ausgestaltet und umfassen waagrechte Platten 56, die parallel und in geringem Abstand zur Membran 10 im Inneren des Tragrahmnes angeordnet sind; diese Platten 56 werden von den Einrichtungen 58 getragen, mit denen sich der Abstand d zwischen der Membran 10 und den Platten 56 verändern lässt. Diese Einrichtungen 58 werden beispielsweise von der Zwischenwand 36 getragen und umfassen Elemente zur Formspeicherung, die über einen geeigneten Stromkreis 60 gesteuert werden.
  • Eine Veränderung des Abstands d zwischen einer Platte 56 und der Membran 10 bewirkt eine Veränderung der akustischen Impedanz der Struktur gemäß der Erfindung.
  • In der Ausführungsart in Fig. 10 umfassen die Energiedissipationseinrichtungen plattenförmige Elektroden 62, die im Inneren des Tragrahmens parallel und in geringem Abstand zur Membran 10 angeordnet sind und beispielsweise von der Zwischenwand 36 des Tragrahmens mittels nichtleitender Elemente 64 getragen werden. Die Membran 10 umfasst mit den Platten 62 verbundene Elektroden, wie beispielsweise metallisierte Bereiche 66 ihrer Oberfläche, wobei diese Bereiche 66 und die Platten 62 mit den Polen einer Gleichstromquelle 68 mittels eines Energiedissipationselements wie ein elektrischer Widerstand 70, der vorzugsweise als variabler, über eine geeignete Einrichtung 72 gesteuerter Widerstand ausgestaltet ist, verbunden sind, wobei der Widerstand 70 die Energie durch den Joule-Effekt absorbiert, und durch eine Veränderung seines Wertes die akustische Impedanz der Struktur gemäß der Erfindung verändert werden kann.
  • Vorzugsweise sind die plattenförmigen Elektroden 62 mit Löchern 74 versehen, um jeglichen Gasdrosselungseffekt zwischen ihnen und der Membran 10 zu verhindern.
  • Die elektrostatische Anziehung, die durch die Platten auf der Membran ausgeübt wird, hat die Funktion einer dynamischen Unstarrheit, die der Starrheit des in der Struktur enthaltenen Gases entgegensteht. Dadurch lässt sich die Gesamtstärke (oder Höhe) der Struktur und damit der Platzbedarf verringern.
  • Als Variante könnten die Membran 10 und/oder die plattenförmigen Elektroden 62 aus einem Elektret bestehen, wie zum Beispiel aus Polyäthan- oder PVDF-Kunststoff, der ständig elektrisch geladen ist, wodurch die Polarisationseinrichtungen der Elektroden wegfallen.
  • Bei der Ausführungsart in Fig. 11 sind die Energiedissipationseinrichtungen als elektromagnetische Einrichtung ausgestaltet. Die Membran 10 ist im Inneren des Rahmens mit elektrischen Wicklungen 76 verbunden, die sich gegenüber den magnetischen Elementen 76 bewegen lassen, die beispielweise die Zwischenwand 34 des Tragrahmens bilden. Um jeglichen Gasdrosselungseffekt zu vermeiden, können die gegenüber der Membran hervorstehenden Teile 78 mit durchgängigen Löchern 80 versehen sein.
  • In der Ausführungsvariante in Fig. 12 sind magnetische Elemente 82 (zum Beispiel Dauermagnete) unter der Membran 10 angeordnet, und elektrische Leiter 84 werden von dieser getragen, die beispielsweise aus einem oder mehreren auf der Membran aufgedruckten oder aufgetragenen Stromkreisen bestehen können. Die Verschiebung dieser elektrischen Leiter 84 in den Linien des Magnetfelds der Elemente 80 bewirkt eine Energiedissipation.
  • In der Ausführungsvariante in Fig. 13 kann ein Teil des Tragrahmens 12 aus magnetischem Material sein und einen Dauermagneten bilden, dessen Feldlinien durch die elektrischen Leiter 84 der Membran 10 durchtrennt werden können, um einen Energiedissipationseffekt zu erzielen.
  • In einer weiteren Variante wird eine magnetische Membran verwendet, die im Vergleich zu einem Stromkreis verschoben wird, um die Energie zu dissipieren.
  • Die gerade beschriebenen elementaren Geräuschabsorptionsstrukturen können miteinander verbunden werden, um ebene, gebogene, konkave oder konvexe Wände mit großer Ausdehnung zu bilden. So können beispielsweise die elementaren Strukturen in den Fig. 4, 5, 8 und 9 eine Flächenausdehnung in der Größenordnung von 5 · 5 cm² haben und miteinander verbunden sein, um eine wie in Fig. 1 dargestellte Struktur zu bilden, die eine Fläche in der Größenordnung von 20 · 20 cm² hat, wobei die Höhe dieser Strukturen im allgemeinen zwischen 15 und 50 mm beträgt. Die akustischen Impedanzen der elementaren Strukturen lassen sich individuell oder über kleine Strukturengruppen einstellen. Durch Einstellen der akustischen Impedanzen lässt sich eine in bestimmten Bereichen einer Wandfläche gut angepasste Impedanz bei einer maximalen Absorption der auftreffenden Geräusche erzielen, während andere Bereiche der Wandfläche unterschiedliche Impedanzen aufweisen, um die auftreffenden Geräusche teilweise zu absorbieren und sie teilweise in eine festgelegte Richtung reflektieren.
  • Im übrigen ist es durch die Möglichkeit, die akustische Impedanz jeder elementare Struktur einzustellen, möglich, eine räumliche Änderung der akustischen Eigenschaften einer Wand zu erhalten. Es lässt sich ebenfalls eine Wand mit einer nicht lokalisierten akustischen Impedanz erhalten, wenn die unteren Teile der elementaren Strukturen miteinander verbunden sind, wobei die akustische Impedanz der Verbindungseinrichtungen ein Parameter zur Einstellung der zu behandelnden akustischen Frequenzbereiche ist. Wie schon erwähnt, passen sich die Strukturen gemäß der Erfindung so wie die Strukturen in Fig. 2 außerdem automatisch an Schwankungen des äußeren statischen Drucks und beispielsweise der Änderung des statischen Drucks in einem Kanal an.

Claims (15)

1. Geräuschabsorptionsstruktur, die einen Tragrahmen (12) umfasst, auf dem eine undurchdringliche Membran (10) aufgespannt und befestigt ist, wobei die Außenseite des Rahmens akustische Wellen aufnimmt, ein Gas wie z. B. Luft ein inneres Volumen ausfüllt, das durch den Rahmen (12) und die Membran (10) begrenzt ist, und ein in diesem Volumen angeordnete Energiedissipationseinrichtungen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Dissipationseinrichtungen als Einrichtung zur Gasdrosselung, als Einrichtung elektrostatischer oder elektromagnetischer Art ausgebildet und veränderbar, einstellbar oder steuerbar sind zur Änderung der akustischen Impedanz der besagten Struktur je nach Eigenschaften der zu absorbierenden Geräusche.
2. Struktur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiedissipationseinrichtungen als Gasdrosselungseinrichtung ausgestaltet sind und Platten (56), die im Inneren des Rahmens (12) in geringem Abstand zur Membran (10) angeordnet sind, und Einrichtungen (58, 60), um diesen Abstand zu verändern, umfassen.
3. Struktur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiedissipationseinrichtungen durch Gasdrosselung mindestens einen Durchgang oder einen Kanal (38) für die Gasströmung umfassen, der eine geschlossene Kammer (34), die im Inneren des Rahmens (12) von der Membran (10) begrenzt wird, mit einer anderen Kammer verbindet, die sich im Inneren der besagten Struktur befindet.
4. Struktur gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Durchgang ein Kanal (40) ist, der zwischen zwei übereinanderliegenden Platten (36, 42) gebildet wird.
5. Struktur gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie Einrichtungen (48, 50) zur Änderung des Kanalquerschnitts (40) durch Änderung des Abstands zwischen zwei übereinanderliegenden Platten (36, 42) umfasst.
6. Struktur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dissipationseinrichtungen zur Gasdrosselung Stäbe (52) umfassen, die von der Membran (10) getragen werden und sich senkrecht zu dieser im Inneren des Rahmens in festen Röhren (54) erstrecken, die an ihrem der Membran (10) gegenüberliegenden Ende geschlossen sind und die mit den Stäben (52) ringförmige Leitungen für die Gasdrosselung begrenzen.
7. Struktur gemäß einer der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ihr durch die Membran (10), den Tragrahmen (12) und eine Bodenwand (18), die von dem Rahmen (12) getragen wird, begrenztes Volumen einstellbar ist, beispielsweise mittels eines aufblasbaren Elements, das sich im Inneren des Rahmens befindet.
8. Struktur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiedissipationseinrichtungen elektrostatischer Art plattenförmige Elektroden (62) umfassen, die parallel und in einem Abstand zur Membran (10) angeordnet sind, und mindestens eine weitere Elektrode, die auf der Membran gebildet und mit den besagten Platten (62) mit Polarisationseinrichtungen (68) verbunden ist, die Energiedissipationselemente wie zum Beispiel einen elektrischen Widerstand (70) enthält.
9. Struktur gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie Einrichtungen (72) umfasst, um den Wert des elektrischen Widerstands (70) einzustellen.
10. Struktur gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (10) einen oder mehrere, den vorgenannten plattenförmigen Elektroden (62) gegenüberstehende metallisierte Bereiche (66) aufweist.
11. Struktur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiedissipationseinrichtungen elektrostatischer Art plattenförmige Elektroden umfassen, die parallel und mit einem Abstand zur Membran angeordnet sind, und mindestens eine weitere Elektrode, die durch die Membran (10) gebildet wird, wobei diese und/oder die Platten (62) ständig elektrisch geladen sind.
12. Struktur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dissipationseinrichtungen elektromagnetischer Art eine magnetische Membran, die gegenüber einem elektrischen Leiter verschoben ist, oder elektrische Leiter umfassen, die durch die Membran (10) gegenüber den magnetischen Elementen (78, 82) verschoben sind, die vom Rahmen (12) getragen werden oder von diesem gebildet werden, wobei die elektrischen Leiter beispielsweise Wicklungen (76) umfassen, die mit der Membran (10) oder mit auf der Membran aufgedruckten oder aufgetragenen Stromkreisen (84) verbunden sind.
13. Struktur gemäß einer der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie dicht abgeschlossen ist und ein Volumenelement (26) enthält, das sich ausdehnen und zusammenziehen kann wie beispielsweise ein Ballon oder ein Blasebalg, das mit Luft gefüllt und mit dem Äußeren durch ein Öhr (28) zum Ausgleich des statischen Drucks verbunden ist, wobei dieses Element (26) einen beachtlichen Teil des inneren Volumens der besagten Struktur einnimmt.
14. Struktur gemäß einer der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie neben einer Vielzahl von Strukturen der gleichen Art angeordnet und mit ihr verbünden ist, um so eine ebene oder gebogene, konvexe oder konkave Wand zu bilden, in der die Strukturen ähnliche oder unterschiedliche akustische Impedanzen haben, um je nachdem die Geräusche zu absorbieren oder sie durch Reflexion umzulenken.
15. Wand, die eine Vielzahl von Strukturen gemäß Anspruch 14 umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiedissipationseinrichtungen zumindest bestimmter der besagten Strukturen mit Bedienungs-, Einstell- oder Steuereinrichtungen verbunden sind, die selbst über ein Datenverarbeitungssystem steuerbar sind und beispielsweise an die zu absorbieren Geräusche und ihre Änderung angepasst werden können.
DE69708523T 1996-06-28 1997-06-19 Geräuschabsorbierende Strukturen und daraus hergestellte Wände Expired - Lifetime DE69708523T3 (de)

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DE69708523D1 DE69708523D1 (de) 2002-01-10
DE69708523T2 true DE69708523T2 (de) 2002-06-13
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