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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Wand mit einer Außenhaut, mit auf einer Rückseite der Außenhaut von der Außenhaut abstehenden Rippen, wobei die Rippen fest mit der Außenhaut verbunden sind, wobei die Rippen in verschiedenen Richtungen längs der Außenhaut verlaufen und wobei die Rippen in Kreuzungspunkten zumindest paarweise fest miteinander verbunden sind, und mit mindestens einem Schwingungsdämpfer, der eine passive Schicht und/oder eine aktive Schicht aufweist und dazu ausgebildet ist, Schwingungen der Außenhaut abzumindern. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Flugobjekt mit einer solchen Wand.
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Eine Wand mit einer durch sich kreuzende rückwärtige Rippen versteiften Außenhaut, d. h. eine sogenannte Gridstruktur, kann bei relativ geringem Gewicht formstabil und beispielsweise auch druckfest ausgebildet werden. Bei hoher Steifigkeit und geringer Masse weisen solche Wände jedoch eine niedrige Koinzidenzfrequenz auf, was eine hohe Schallabstrahlung von der Wand zur Folge hat, wenn diese ihrerseits durch Luftschall oder Körperschall zu Schwingungen angeregt wird.
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STAND DER TECHNIK
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Zur Verbesserung der Energieeffizienz von Flugzeugen wird an neuartigen Rumpf- und Antriebskonzepten geforscht. Konventionelle Flugzeugrümpfe weisen einen doppelwandigen Aufbau mit einer primären Rumpfstruktur in Stringer- und Spantbauweise und einer sekundären Verkleidungsstruktur auf. Demgegenüber basieren einige neuartige Rumpfkonzepte auf Sandwich- oder Gridstrukturen, d. h. gitterversteiften Häuten. Verglichen mit herkömmlichen Rumpfkonzepten ist das Potenzial der Gewichtseinsparung bei Gridstrukturen besonders groß, was eine Motivation für ihren zukünftigen Einsatz in der Luftfahrt darstellt. Besondere Vorteile resultieren beim Einsatz von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK), insbesondere, wenn dieser Einsatz unter Topologieoptimierung erfolgt. Die Akustik von Gridstrukturen ist noch weitgehend unerforscht, obwohl dieses neuartige Rumpfkonzept neue Akustiklösungen erfordert, die dem Grundsatz des Leichtbaus und der Bauraumoptimierung gerecht werden. Aufgrund ihrer hohen Steifigkeit und geringen Masse weisen Gridstrukturen eine besonders niedrige Koinzidenzfrequenz auf, so dass bereits bei tiefen Frequenzen eine erhöhte Schallabstrahlung und damit eine verminderte Schalldämmung auftritt. In Verbindung mit neuartigen Antriebskonzepten, wie Counter-Rotating-Open-Rotor (CROR) sind starke akustische Beeinträchtigungen in der Kabine des jeweiligen Flugzeugs im Bereich tiefer Frequenzen kleiner als 1 kHz zu befürchten, was den Einsatz der neuartigen Rumpf- und Antriebskonzepte erschweren oder gar verhindern könnte.
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M. L. Drake et al.: An integral acustic control system for composite isogrid structures, SPIE Vol. 1917 Smart Structures and Intelligent Systems (1993), 623-630 beschreiben Versuche, Gridstrukturen durch flächiges Ankoppeln einer Dämpfungsstruktur an die Außenhaut akustisch zu bedämpfen. Auf ihrer Rückseite weist die Dämpfungsstruktur eine Negativform der Kontur der Gridstruktur auf, und sie ist vollflächig mit der Gridstruktur verbunden. Diese Dämpfungsstruktur kann als Formwerkzeug zur Ausbildung der Gridstruktur verwendet werden.
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Aus W. Akl und A. Baz: „Active Vibration and Noise Control using Smart Foam", Journal of Vibration and Control, Vol. 12, No. 11 (2006), 1173-1203 ist ein intelligenter Schaum zur Verbesserung der strukturellen Akustik einer flexiblen Aluminiumplatte, die an eine steife akustische Kavität gekoppelt ist, bekannt. Der intelligente Schaum besteht aus einer passiven Schaumschicht angebunden an eine Oberfläche eines aktiven piezoelektrischen Verbunds, dessen andere Oberfläche an die Oberfläche der vibrierenden Platte angebunden ist. Auf diese Weise soll der aktive piezoelektrische Verbund von einer Seite die Porosität und die akustischen Absorptionseigenschaften des Schaums steuern und auf der anderen Seite Schwingungen der flexiblen Platte unterdrücken. Dabei können zur weiteren Schwingungsdämpfung zwischen der flexiblen Platte und dem piezoelektrischen Verbund eine viskoelastische Schicht und zwischen dem piezoelektrischen Verbund und dem passiven Schaum eine sogenannten „Constraining Layer“ angeordnet sein. Der intelligente Schaum wird in einem Raster von quadratischen, nebeneinander geordneten Kissen auf der schwingenden Platte angeordnet.
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Aus C. Guigou und C. R. Fuller: „Control of aircraft interior broadband noise with foam-PVDF smart skin", Journal of Sound and Vibration, Vol. 220, No. 3 (1999), 541-557 ist eine sogenannte intelligente Haut für ein Flugzeug bekannt. Bei der intelligenten Haut sind Kissen aus akustischem Schaum mit integrierten piezoelektrischen PVDF-Elementen an die einem Innenraum des Flugzeugs zugewandte Seite der Haut gekoppelt.
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Aus der
WO 2007/044039 A2 ist ein akustisches Absorptionssystem für eine Flugzeugzelle bekannt. Das akustische Absorptionssystem füllt jede rechteckige Rahmenöffnung zwischen mehreren Rahmenelementen der Flugzeugzelle mit einem eng eingepassten Schaumteil aus. Eine Massebarriereschicht ist an den Schaumteilen einer Mehrzahl der Rahmenöffnungen befestigt und erstreckt sich über diese Rahmenöffnungen hinweg. Dabei wird von den Masse-Luft-Masse-Prinzipien Gebrauch gemacht, um Schallübertritte an den Schaumteilen vorbei zu reduzieren. Die Schaumteile sind so geformt, dass sie zunächst etwas größer sind als die jeweilige Rahmenöffnung, und werden dann in die jeweilige Rahmenöffnung eingepresst, in der sie einen kraftschlüssigen Sitz finden. Die Schaumteile sind aus einem Polyimidschaum ausgebildet.
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Aus der
EP 2 944 844 A2 ist eine Vorrichtung zum Reduzieren von Körperschwingungen und -schall bekannt. Ein konjugierter Dämpfer für ein rechteckiges Strukturpaneel umfasst eine „Constraining Layer“ zwischen einer ersten Kante und einer zweiten Kante, wobei die Kanten jeweils an eine erste Oberfläche des Strukturpaneels gekoppelt sind. Der konjugierte Dämpfer umfasst auch eine Dämpfungsschicht, die zwischen der „Constraining Layer“ und der ersten Oberfläche derart gekoppelt ist, dass dann, wenn das Strukturpaneel kompressiv deformiert ist, eine Dicke der Dämpfungsschicht normal zu der Oberfläche abnimmt. Die Dämpfungsschicht umfasst ein viskoelastisches Material.
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Aus der
DE 10 2014 109 362 A1 ist eine Luftfahrzeugstrukturkomponente bekannt. Die Luftfahrzeugstrukturkomponente weist ein Hautelement mit einer inneren Oberfläche, eine Vielzahl von Querversteifungselementen, die an der inneren Oberfläche des Hautelements anliegen, und eine Vielzahl von Längsversteifungselementen, die quer zu den Querversteifungselementen an der inneren Oberfläche des Hautelements anliegen, auf. Zwischen einem ersten und einem zweiten Querversteifungselement sowie einem ersten und einem zweiten Längsversteifungselement ist ein erstes Hautfeld definiert. Um die Anzahl der Längsversteifungselemente zu reduzieren, wird in dem ersten Hautfeld auf der inneren Oberfläche des Hautelements eine erste Verstärkungsapplikation aufgebracht, die eine Kernschicht mit einer entlang dem Hautelement umlaufenden Konturlinie und eine die Kernschicht auf deren von dem Hautelement abgewandten Seite umgebende Deckschicht aufweist, die mit dem Hautelement entlang der Konturlinie der Kernschicht verbunden ist.
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US 2007/0017739 A1 offenbart eine schallabsorbierende Struktur mit einem plattenartigen Körper, der über Vibrationsdämpfungsbauteile mit rippenartigen Installationsabschnitten verbunden ist. Die Installationsabschnitte sind an einer Wand oder an einem Plattenbauteil befestigt. Die Installationsabschnitte weisen ein gitterartiges Muster auf, mit rechteckigen, kreisförmigen, dreieckigen oder hexagonalen „Fächern“.
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CA 2,235,309 A1 offenbart eine Flugzeugaußenhülle mit daran befestigten Versteifungsbauteilen, an denen wiederum Aktuatoren befestigt sind. Die Versteifungsbauteile verlaufen in einem rechteckigen Gitter, wobei horizontale Versteifungsbauteile entweder durch tunnelartige Ausnehmungen von senkrechten Versteifungsbauteilen hindurchverlaufen oder jeweils zwischen zwei senkrechten Versteifungsbauteilen verlaufen und an diesen enden.
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US 2006/0208135 A1 offenbart ein akustisches Dämpfungssystem zum Gebrauch in Flugzeugaußenhüllen. Eine Außenhautplatte weist einen daran befestigten Versteifungsabschnitt auf. An dem ersten Versteifungsabschnitt ist wiederum ein zweiter Versteifungsabschnitt befestigt, in dem ein Dämpfungsmaterial zwischen zwei Lagen aus faserverstärktem Harzmaterial eingeschlossen ist. Der erste Versteifungsabschnitt und die Außenhautplatte können ebenfalls aus faserverstärktem Harzmaterial bestehen.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wand mit einer Gridstruktur und mit mindestens einem Schwingungsdämpfer, der eine passive Schicht und/oder eine aktive Schicht aufweist und dazu ausgebildet ist, Schwingungen einer Außenhaut der Gridstruktur abzumindern, aufzuzeigen, bei der die Schalltransmission auch im Bereich tiefer Frequenzen kleiner als 1 kHz hochwirksam passiv reduziert ist oder zumindest aktiv reduziert werden kann, ohne dazu die Masse der Außenhaut zu erhöhen und/oder Gitterfelder der Gridstruktur auszufüllen.
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LÖSUNG
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Wand mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Wand sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 5 definiert. Der Patentanspruch 6 ist auf ein Flugobjekt mit der erfindungsgemäßen Wand gerichtet.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine Wand mit einer Außenhaut, mit auf einer Rückseite der Außenhaut von der Außenhaut abstehenden Rippen, wobei die Rippen fest mit der Außenhaut verbunden sind, wobei die Rippen in verschiedenen Richtungen längs der Außenhaut verlaufen und wobei die Rippen in Kreuzungspunkten zumindest paarweise fest miteinander verbunden sind, und mit mindestens einem Schwingungsdämpfer, der eine aktive Schicht aufweist und dazu ausgebildet ist, Schwingungen der Außenhaut abzumindern, wobei die aktive Schicht des mindestens einen Schwingungsdämpfers sich längs einer der Rippen erstreckt und an diese eine der Rippen angekoppelt ist. Die aktive Schicht des mindestens einen Schwingungsdämpfers ist als parallel zu der Stirnfläche verlaufende Zwischenlage in der einen der Rippen angeordnet. Mit anderen Worten ist das Grundkonzept der vorliegenden Erfindung einen Schwingungsdämpfer für eine Gridstruktur an einer Rippe der Gridstruktur anzuordnen. Hier ist der Schwingungsdämpfer in Bezug auf Schwingungen der Außenhaut im Bereich tiefer Frequenzen besonders effizient, weil die Rippen einer Gridstruktur im Bereich dieser tiefen Frequenzen hohe Dehnungsintensitäten aufweisen. Diese Dehnungsintensitäten wirken sich auf den an die jeweilige Rippe angekoppelten Schwingungsdämpfer aus, der so effizient seine Wirkung entfaltet.
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Die Außenhaut bildet mit den Rippen der erfindungsgemäßen Wand eine Isogridstruktur oder eine Anisogridstruktur aus. Bei einer Isogridstruktur verlaufen drei Gruppen von Rippen in drei verschiedenen Richtungen und sind in ihren Kreuzungspunkten jeweils zu dritt miteinander verbunden. Dabei begrenzen die Rippen dreieckige und dabei insbesondere gleichseitige Gitterfelder. Bei einer Anisogridstruktur verlaufen mindestens drei Gruppen von Rippen in mindestens drei verschiedene Richtungen. Es kreuzen sich jeweils mindestens die Rippen von zwei der Gruppen, wobei dreieckige, sechseckige oder andere Gitterfelder entstehen.
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Die Iso- oder Anisogridstruktur der erfindungsgemäßen Wand ist als zusammenhängende Faserverbundstruktur ausgebildet. In diese zusammenhängende Faserverbundstruktur kann der mindestens eine Schwingungsdämpfer integriert sein. Dies bezieht sich natürlich nicht unbedingt auf die zur Ansteuerung einer aktiven Schicht des Schwingungsdämpfers benötigte Steuerung oder Regelung sowie für eine Schwingungssensorik, Leistungsversorgung, etc. Integriert werden in der Regel nur die Schichten des Schwingungsdämpfers und, soweit vorhanden, die eigentlichen Schwingungssensoren.
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Die Außenhaut einer erfindungsgemäßen Wand ist um eine Krümmungsachse gekrümmt, und sie ist um die jeweilige Krümmungsachse herum geschlossen. Die Außenhaut einer erfindungsgemäßen Wand kann auch um mehrere Krümmungsachsen gekrümmt sein.
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Der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer kann jede für einen Schwingungsdämpfer bekannte aktive Schicht und optional zusätzlich jede für einen Schwingungsdämpfer bekannte passive Schicht aufweisen. Zu geeigneten passiven Schichten zählen insbesondere viskoelastische Schichten, zum Beispiel aus Elastomeren. Zu den aktiven Schichten zählen alle durch Anlegung äußerer Signale aktiv ansteuerbare Schichten, insbesondere solche, die ihre Form aufgrund eines Piezoeffekts bei anliegender Spannung verändern. Konkret können die aktiven Schichten piezoelektrische Wandler umfassen, bei denen der d31- oder d33-Effekt ausgenutzt wird. Die Ansteuerung der aktiven Schicht erfolgt durch eine Steuerung oder Regelung nach grundsätzlich bekannten Prinzipien der aktiven Schwingungsunterdrückung.
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Es versteht sich, dass bei der erfindungsgemäßen Wand meistens nicht nur ein Schwingungsdämpfer an einer ihrer Rippen angeordnet ist. Es muss aber auch nicht an jeder der Rippen jeweils ein Schwingungsdämpfer angeordnet sein. Häufig sind an 10 % bis 90 % aller Rippen, oftmals an 20 % bis 80 % und manchmal an 30 % bis 70 % aller Rippen Schwingungsdämpfer angeordnet.
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Bei der erfindungsgemäßen Wand erstrecken sich die passive Schicht und/oder die aktive Schicht des mindestens einen Schwingungsdämpfers vorzugsweise über nicht weniger als 50 %, 60 %, 75 % oder 80 % der Erstreckung der einen der Rippen zwischen zwei durch die eine der Rippen miteinander verbundenen Kreuzungspunkten der Rippen. Mit anderen Worten wird die jeweilige Rippe über mindestens die Hälfte, zwei Drittel, drei Viertel oder vier Fünftel seiner Länge zwischen den beiden Kreuzungspunkten von der passiven Schicht und/oder der aktiven Schicht des mindestens einen Schwingungsdämpfers überspannt. Die passive und/oder aktive Schicht kann auch diese gesamte Länge überspannen oder sogar darüber hinaus gehen, d. h. sich über mindestens einen der Kreuzungspunkte hinweg erstrecken. Wenn die passive und/oder die aktive Schicht nur einen Teil der Länge der jeweiligen Rippe überspannt, handelt es sich hierbei vorzugsweise um den Teil in der Mitte zwischen den beiden Kreuzungspunkten.
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Bei der erfindungsgemäßen Wand ist die passive Schicht und/oder die aktive Schicht des mindestens einen Schwingungsdämpfers vorzugsweise über ihre gesamte Erstreckung längs der einen der Rippen flächig an diese eine der Rippen angekoppelt, also nicht nur punktuell und insbesondere nicht nur an den beiden Enden der jeweiligen Schicht in der Haupterstreckungsrichtung der einen der Rippen. So wirkt die Schicht auch über ihre gesamte Erstreckung längs der Rippe auf die Rippe ein.
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Eine Haupterstreckungsachse der passiven Schicht und/oder der aktiven Schicht des mindestens einen Schwingungsdämpfers verläuft vorzugsweise parallel zu der Außenhaut, d. h. in einem festen Abstand zu der Außenhaut. Dabei ist mit der Haupterstreckungsachse der passiven Schicht und/oder der aktiven Schicht die Verbindungslinie der mittleren Höhen der jeweiligen Schicht über der Außenhaut gemeint.
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Ein Abstand dieser Haupterstreckungsachse der passiven Schicht und/oder der aktiven Schicht des mindestens einen Schwingungsdämpfers zu der Außenhaut ist vorzugsweise nicht kleiner als 50%, 66% oder 75% einer Höhe der einen der Rippen über der Außenhaut. Diese Prozentsätze entsprechen der Hälfte, zwei Drittel oder drei Viertel der Höhe der jeweiligen Rippe. Damit ist die passive Schicht und/oder die aktive Schicht tendenziell eher weiter weg von der Außenhaut an der Rippe angeordnet als nahe an der Außenhaut, d. h. dort, wo die höchsten Dehnungsintensitäten auftreten.
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Der Schwingungsdämpfer kann einen integralen Bestandteil der jeweiligen Rippe ausbilden und direkt bei seiner Herstellung in die Rippe integriert sein. Der Schwingungsdämpfer kann aber auch eine separate Baueinheit sein, die erst später mit der Rippe verbunden wird.
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Insbesondere kann der mindestens eine Schwingungsdämpfer der erfindungsgemäßen Wand ein APH (aktiv-passiv-hybrid)-Dämpfer sein, der neben einer passiven Schicht auch eine aktive Schicht aufweist, die eine Constraining Layer ausbildet, an welcher sich die passive Schicht abstützt. Passive Maßnahmen sind bei tiefen Frequenzen oft weniger wirksam. Deshalb wird hier insbesondere eine Kombination von passiven Maßnahmen mit aktiven Maßnahmen vorgeschlagen (hybrid), weil die aktiven Maßnahmen bei tiefen Frequenzen besser wirken und die passiven Maßnahmen bei mittleren und höheren Frequenzen Vorteile haben.
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Bei einem erfindungsgemäßen Flugobjekt mit einem Rumpf weist dieser Rumpf eine um eine Längsachse des Flugobjekts umlaufende erfindungsgemäße Wand auf. Dabei versteht es sich, dass die Rückseite der Außenhaut nach innen zu der Längsachse zeigt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
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Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs „mindestens“ bedarf. Wenn also beispielsweise von einer passiven Schicht oder einer aktiven Schicht die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau eine passive Schicht oder eine aktive Schicht, zwei passive Schichten oder zwei aktive Schichten oder mehr passive Schichten und/oder mehr aktive Schichten vorhanden sind. Die in den Patentansprüchen angeführten Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, die die jeweilige Wand aufweist.
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Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
- 1 ist eine rückwärtige Ansicht eines Teils einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wand.
- 2 ist ein Schnitt durch die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wand gemäß 1 mit Blickrichtung auf eine Rippe der erfindungsgemäßen Wand von der Seite.
- 3 ist ein Schnitt durch die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wand gemäß 1, der durch die Rippe gemäß 2 verläuft.
- 4 ist ein Schnitt durch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wand mit Blick auf eine Rippe der erfindungsgemäßen Wand von der Seite.
- 5 ist ein weiterer Schnitt durch die andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wand, der durch die Rippe gemäß 4 verläuft.
- 6 ist ein Schnitt durch einen Schichtaufbau eines Schwingungsdämpfers an eine Rippe einer erfindungsgemäßen Wand; und
- 7 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Flugkörpers.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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Die in 1 in dargestellte Wand 1 weist eine Außenhaut 2 auf, an deren Rückseite 3 Rippen 4 bis 6 angesetzt sind. Dabei verlaufen die Rippen 4 parallel zueinander in einer ersten Richtung. Die Rippen 5 verlaufen parallel zueinander in einer zweiten Richtung, und die Rippen 6 verlaufen parallel zueinander in einer dritten Richtung. In Kreuzungspunkten 7 der Rippen 4 bis 6 treffen, wenn man die Rippen 4 bis 6 als durchlaufend betrachtet, jeweils drei Rippen 4, 5 und 6 aufeinander. Von jeweils einer Rippe 4, einer Rippe 5 und einer Rippe 6 wird ein dreieckiges Gitterfeld 8 begrenzt. Die Rippen 4 bis 6 sind über ihre jeweilige gesamte Länge an die Außenhaut 2 angebunden. Insbesondere können die Rippen 4 bis 6 zusammen mit der Außenhaut 2 eine zusammenhänge Faserverbundstruktur ausbilden.
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Die 2 und 3 zeigen eine der Rippen 4, 5, 6 der Wand 1 gemäß 1 in einem Schnitt durch die Wand 1 mit seitlichem Blick auf die Rippe 4, 5, 6 und in 3 in einem Schnitt durch die Wand 1 mit Schnitt auch durch die Rippe 4, 5, 6. Zu sehen ist, dass auf einer Seitenfläche 9 der Rippe 4, 5, 6 ein schichtförmiger Schwingungsdämpfer 10 angeordnet ist, der sich über einen Teil der Länge der Rippe 4, 5, 6 zwischen den angrenzenden Kreuzungspunkten 7 erstreckt, und auch über einen Teil der Höhe der Rippe 4, 5, 6. Dabei verläuft eine Haupterstreckungsachse 11 des Schwingungsdämpfers 10 in einem gleichbleibenden Abstand zu der Außenhaut 2. Der Schwingungsdämpfer 10 ist damit dort angeordnet, wo die Rippe 4, 5, 6 bei Schwingungen der Außenhaut 2 mit tiefen Frequenzen hohe Dehnungsintensitäten aufweist. Entsprechend können hier die Schwingungen der Außenhaut 2 mit hoher Effizienz durch den Schwingungsdämpfer 10 abgemindert werden. Je weiter der Schwingungsdämpfer 10 von der Außenhaut 2 entfernt angeordnet ist, desto größer ist seine Effizienz.
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Bei der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wand 1 gemäß 4 und 5 ist der schichtförmige Schwingungsdämpfer 10 als Zwischenlage 12 der Rippe 4, 5, 6 ausgebildet und erstreckt sich dabei über die gesamte Länge der Rippe 4, 5, 6 zwischen den angrenzenden Kreuzungspunkten 7 oder sogar über mindestens einen dieser Kreuzungspunkte 7 hinaus. Die Zwischenlage 12 verläuft in dem der Außenhaut 2 abgekehrten Bereich der Rippe 4, 5, 6 und damit dort, wo bei tieffrequenten Schwingungen der Außenhaut 2 besonders hohe Dehnungsintensitäten der Rippe 4, 5, 6 auftreten.
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6 illustriert einen möglichen Schichtaufbau des schichtförmigen Schwingungsdämpfers 10. Direkt an die Rippe 4, 5, 6 ist eine piezoelektrische aktive Schicht 14 angekoppelt. Zwischen der aktiven Schicht 14 und einer Constraining Layer 15 ist eine viskoelastische passive Schicht 13 angeordnet. Bei Ausbildung des schichtförmigen Dämpfers 10 gemäß den 4 und 5 als in die Rippe 4, 5, 6 integrierte Zwischenlage 12 kann der an die Zwischenlage 12 angrenzende Teil der Rippe 4, 5, 6, der der Außenhaut 2 abgekehrt ist, die Constraining Layer 15 ersetzen. Wenn die viskoelastische passive Schicht 13 direkt an die Rippe 4, 5, 6 angekoppelt ist, kann der Schwingungsdämpfer 10 von der Rippe 4, 5, 6 weg mit der piezoelektrischen aktiven Schicht 14 enden. Grundsätzlich kann der Schwingungsdämpfer 10 aber auch rein passiv oder rein aktiv ausgebildet sein und entsprechend nur eine passive Schicht 13 oder eine aktive Schicht 14 ggf. zusätzlich zu der Constraining Layer 15 aufweisen. Der schichtförmige Schwingungsdämpfer kann aber auch aus mehr als den gezeigten Schichten aufgebaut sein, zum Beispiel einer ersten viskoelastischen passiven Schicht 13 direkt auf der Rippe 4, 5, 6, einer aktiven Schicht 14 auf der ersten viskoelastischen passiven Schicht 13, einer zweiten viskoelastischen passiven Schicht 13 auf der aktiven Schicht 14 und einer Constraining Layer 15 auf der zweiten viskoelastischen passiven Schicht 13.
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Das in 7 skizzierte Flugobjekt 16 weist einen Rumpf 17 auf, der in einem mittleren Bereich 18 durch die erfindungsgemäße Wand 1 ausgebildet ist, die um eine Längsachse 19 des Rumpfs 18 herum geschlossen ist. Diese geschlossene Ausbildung der Wand 1 schließt nicht aus, dass in die Wand 1 Fenster 20 oder andere Öffnungen eingebracht sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wand
- 2
- Außenhaut
- 3
- Rückseite
- 4
- Rippe
- 5
- Rippe
- 6
- Rippe
- 7
- Kreuzungspunkt
- 8
- Gitterfeld
- 9
- Seitenfläche
- 10
- Schwingungsdämpfer
- 11
- Haupterstreckungsachse
- 12
- Zwischenlage
- 13
- Passive Schicht
- 14
- Aktive Schicht
- 15
- Constraining Layer
- 16
- Flugobjekt
- 17
- Rumpf
- 18
- Mittelteil
- 19
- Längsachse
- 20
- Fenster
