CH674043A5

CH674043A5 -

Info

Publication number: CH674043A5
Application number: CH845/87A
Authority: CH
Inventors: Erik Keldmann; Jens Holger Rindel
Original assignee: Superfos Byggekomponenter As
Priority date: 1986-03-11
Filing date: 1987-03-06
Publication date: 1990-04-30
Also published as: PT84453A; IE870603L; FI871014A0; DK157819C; CA1294893C; DK112186D0; GB8705590D0; JPS63113322A; IE59607B1; BE1000032A7; SE8700983D0; GB2188186B; DK157819B; GB2188186A; NO870806D0; NO870806L; FI83117C; IT1202617B; FI871014A; PT84453B

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln des Schallbildes, einschliesslich der Nachschallzeit, in einem Raum, mit einer Anzahl von im Raum anbringbaren schallabsorbieren-den/reflektierenden Einrichtungen.

Aus schwedischer Patentanmeldung Nr. 8103345 ist Anwenden von ebenen diagonalen Absorbern zum Regeln des Schallbildes, einschliesslich der Nachschallzeit, in einem Raum bekannt. Der Frequenzvorgang ist aber nicht ganz befriedigend, da er nicht ausreichend gleichmässig ist, vgl. Fig. 5b.

Gemäss der Erfindung ist jede schallabsorbierende Einrichtung in der Nähe einer Ecke oder längs des Randes der Decke in Bereichen von Maxima des Schallfeldes angeordnet.

Hierdurch wird ein gleichmässiger Frequenzvorgang ermöglicht, und somit werden die Möglichkeiten für ein optimales Regeln der Nachschallzeit verbessert. Die Einrichtungen gemäss der Erfindung sind ferner flexibel, wobei architektonische Lösungen ermöglicht werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erklärt. Es zeigen

Fig. 1 einen bekannten diagonalen Absorber zum Anbringen in einer Ecke,

Fig. 2 eine Ansicht von Ekin/Epot eines diffusen Schallbildes in einer Ecke,

Fig. 3 Isoabsorptionskurven (e^/Epm Konstante) mit Diago-nalabsorbern eingelegt, mit verschiedenen Verhälnissen zwischen Grösse und Wellenlänge,

5 Fig. 4 die Absorption als Funktion der Frequenz,

fig. 5 die Absorption als Funktion der Frequenz bei verschiedenen Ausbildungen des Absorbers, und

Fïg. 6 den Strömungswiderstand als Funktion der Densität. Bei Frequenzen über ungefähr 100-300 Hz geschieht die 'o Schallabsorption in dem in Fig. 1 gezeigten Diagonalabsorber während der Bewegung der Luftpartikel in einem porösen unbeweglichen Material. Der Absorber wird in einer Ecke angeordnet, wo hohe Luftpartikelgeschwindigkeiten auftreten, vgl. Fig. 2. Die Frequenz fi, bei der die Absorption maximal ist, lässt sich 's auf Basis theoretischer Analysen des Schallfeldes in einer Ecke bestimmen, da fi =

140

280

/ • sin20

Hz wo d die Hefe des Absorbers in Meter ist, während 1 und 0 in Fig. 1 angegeben sind.

Bei niederen Frequenzen (50-200 Hz) und Diagonalabsorbern mit 1 kleiner als 2 m geschieht die Schallabsorption vorzugs-25 weise dadurch, dass das Plattenmaterial in Resonanzschwingungen versetzt und die Energie infolge eines Materialverlustes und eines Verlustes längs der Ränder, wo das Material befestigt ist, absorbiert wird. Bei einem Betätigen dieser Resonanzschwingungen sind die Abschnitte im Schallfeld mit grossen Druckvariatio-30 nen von Bedeutung.

Für einen ebenen Diagonalabsorber mit geringer Biegungs-steifigkeit im Verhältnis zur Steifigkeit der eingesperrten Luft wird die Resonanzfrequenz:

120

35 f° " T/m • 1 ■ sin(20)

wo m die Masse des Plattenmaterials pro Arealeinheit in kg/m2 40 und 1 die Länge in Meter darstellt. Die ersterwähnte Wirkungsweise bei hohen Frequenzen stellt gewisse Forderungen an Grösse, Form und Strömungswiderstand. Die zweite Wirkungsweise bei niederen Frequenzen stellt gewisse Forderungen an Grösse und Masse pro Arealeinheit.

45 Die grösstmögliche Schallabsorption im Frequenzbereich 100-4000 Hz wird angestrebt, und die Absorption soll so gleichmässig wie möglich in diesem Frequenzbereich geschehen.

Experimentelle Untersuchungen haben vielversprechende Ergebnisse für 1 = 0,90 m und 0 = 30° ebene Diagonalabsorber so betreffend gewährleistet. Auf Basis theoretischer Analysen sind noch bessere Ergebnisse für besondere nicht-ebene Ausbildungen zu erwarten, vgl. Fig. 5d. Umgekehrt sind ungleichmässige Frequenzvorgänge bei besonders zweckwidrigen Ausbildungen zu erwarten. Bei zu kleinen Dimensionen entstehen Probleme bei 55 niederen Frequenzen. Ferner hängt der erreichbare Absorptionsbereich direkt vom Oberflächenareal des Absorbers ab.

Da die Resonanzfrequenz f0 bei ungefähr 100 Hz liegen soll, und 1 im Bereich 0,90-1,80 m wahrscheinlich liegt, werden folgende Forderungen an Masse pro Arealeinheit bestehen:

60

m = 1-2 kg/m2,

wo die Masse pro Arealeinheit für kleine Werte von 1 höchst sein muss. Versuche haben gezeigt, dass der Strömungswiderstand b5 etwa grösser sein soll als für traditionelle niedergehängte Deckeplatten, vermeintlich ungefähr: r=2000-2500 Ns/m3. Diese Grössen hängen von der Plattendicke h sowie von eigentlichen Materialparametern nach der Formel:

3

674 043

m = p ■ h, wo p der Dichte entspricht, und r = H ■ h, wo H dem spezifischen Strömungswiderstand entspricht,

ab.

Man erreicht somit

— « 1.250 s-1 P

was als eine Linie in einem E-p-Diagramm eingezeichnet werden kann, vgl. Fig. 6. Dieses könnte bedeuten, dass der optimale Faserdurchmesser etwa kleiner ist als fur allgemeine Glaswolle. Alternativ ist ein Oberflächenbelag anwendbar, der den Strömungswiderstand angemessen erhöht.

Schliesslich ist die Grösse des spezifischen Strömungswiderstandes zu begrenzen, wenn vermieden werden soll, dass hohe Frequenzen von einer zu hart zusammengepressten Oberfläche reflektiert werden. Die Materialparameter lassen sich innerhalb des nachstehenden Intervais wählen:

h p S

20 mm 100 kg/m3 125-103 Ns/m4

40 mm 50 kg/m3 63 • 103 Ns/m4

Fig. 5a bis 5e zeigen die Kennzeichnungen fur verschiedene Ausbildungen der Absorptionseinrichtung. Fig. 5a zeigt eine ovale Absorptionseinrichtung, die eine sehr ungleichmässige Frequenzcharakteristik gewährleistet, da die Frequenzcharakteristik eine kräftige Kerbe bei d/X=0,7 zeigt, entsprechend dass die Absorptionseinrichtung in diesem Fall da angeordnet ist, wo die Schwingungen am schwächsten sind. Auch der in Fig. 5b gezeigte

Diagonalabsorber gewährleistet eine sehr schlechte Charakteristik, da er in allen Fällen nur einen Teil des Absorbers, der da angeordnet ist, wo die Schwingungen am kräftigsten sind, darstellt. Es wird ein wenig besser, falls der Diagonalabsorber asymmetrisch s mit einem Winkel, der sich von 45° unterscheidet, angeordnet wird. Fig. 3 zeigt, wie ein solcher Absorber auf das Schallfeld bei verschiedenen Frequenzen einwirkt. Es geht hervor, dass die Charakteristik notwendigerweise eine Kerbe (im gezeigten Fall bei ungefähr 500 Hz) darstellen muss. Fig. 5d zeigt eine ideellere io Ausbildung der Absorptionseinrichtung, wobei die Absorptionseinrichtung in Bereichen angeordnet wird, wo das Schallfeld besonders kräftig ist. Fig. 5e zeigt die Absorptionseinrichtung gemäss einer alternativen asymmetrischen Ausbildung (asymmetrisch L-förmig).

i s Fig. 6 zeigt die Strömungswiderstände als Funktion der Den-sität für verschiedene Materialtypen.

Die schallabsorbierenden Einrichtungen lassen sich gegebenenfalls in Abhängigkeit eines oder mehrerer Parameterwerte im Raum ändern, gegebenenfalls so, dass sie einer eventuellen Ände-20 rung der betreffenden Parameterwerte entgegenwirken.

Die schallabsorbierenden Einrichtungen lassen sich beispielsweise in einem Konzertsaal anwenden und in Abhängigkeit der besonderen Wünsche eines Orchesters, betreffend die Nachschallzeit usw., einstellen, gegebenenfalls während eines Konzerts. 25 Die Absorber sind entweder in einer oder mehreren Ecken des Raums oder längs des Randes der Decke angeordnet. Der in Fig. 5e gezeigte Absorber ist vorzugsweise längs des Randes der Decke gegebenenfalls in Verbindung mit einer perforierten schalldurchlässigen Unterdecke, die mit dem Absorber fluchtet und der 30 architektonischen Gesamtwirkung dient, angeordnet.

G

2 Blatt Zeichnungen

Claims

674 043

1. Vorrichtung zum Regeln des Schallbildes, einschliesslich der Nachschallzeit, in einem Raum, mit einer Anzahl von im Raum anbringbaren schallabsorbierenden/reflektierenden Einrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass jede schallabsorbierende Einrichtung in der Nähe einer Ecke oder längs des Randes der Decke in Bereichen von Maxima des Schallfeldes angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schallabsorbierende Einrichtung asymmetrisch L-förmig oder wellenförmig ist.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen einem Wellenkamm und einem Wellental der Oberfläche der Einrichtung annähernd einem Viertel der Schall-Wellenlänge entspricht.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die schallabsorbierende Einrichtung asymmetrisch angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Einrichtung einen Belag zum Erhöhen des Strömungswiderstandes aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schallabsorbierenden Einrichtungen sich in Abhängigkeit eines oder mehrerer Parameterwerte im Raum ändern lassen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die schallabsorbierenden/reflektierenden Einrichtungen sich derart ändern lassen, dass sie einer eventuellen Änderung der betreffenden Parameterwerte entgegenwirken.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungen von einem Mikroprozessor gesteuert werden, der das Schallbild mit einem gewünschten Schallbild vergleichen kann.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die schallabsorbierenden Einrichtungen in Abhängigkeit der besonderen Wünsche eines Orchesters die Nachschallzeit betreffend gegebenenfalls in Verbindung mit einem Konzert einstellen und/oder verformen lassen.

10. Vorrichtung nach Ansprach 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Regeln des Schallbildes einem der Musikinstrumente angeschlossen ist.