DE102019219834A1

DE102019219834A1 - Anordnung zur adaptiven variablen Einstellung akustischer Parameter

Info

Publication number: DE102019219834A1
Application number: DE102019219834.1A
Authority: DE
Inventors: Björn Knöfel; Linda Weisheit; Christoph Eppler; Marcel Klein; Fabian Ziervogel; Michael Langgemach; Hartmut Schirmer; Werner Schirmer; Fabian Fritz; Tobias Behrens; Hardi Engel; Paula van Brummelen; Zane Berzina
Original assignee: Schirmer Beratende Ingenieure GmbH; Weissensee Kunsthochschule Berlin; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Schirmer Beratende Ingenieure GmbH; Weissensee Kunsthochschule Berlin; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2021-06-17

Abstract

Bei der Anordnung sind mehrere Strukturelemente (1) nebeneinander an einer Innenwand eines Raumes und/oder einer Oberfläche eines in einem Raum angeordneten Modulelements angeordnet. Die Strukturelemente (1) sind mit jeweils mindestens zwei schalenförmigen Elementen (1.1, 1.2, 1.3) gebildet, die in einem geschlossenen Zustand einen Hohlraum umschließen. In einer Wandung mindestens eines der mindestens zwei schalenförmigen Elemente (1.1, 1.2, 1.3) ist eine Öffnung (1.4) oder an einem äußeren Rand eines der mindestens zwei schalenförmigen Elemente (1.1, 1.2, 1.3) ist eine Aussparung (1.5) vorhanden, die eine Verbindung zwischen dem Hohlraum und der Umgebung bildet. Mindestens eines der zwei schalenförmigen Elemente (1.1, 1.2, 1.3) ist gelenkig gelagert. Mittels eines Aktors oder Zugaktors (6), der am jeweiligen schalenförmigen Element (1.1, 1.2, 1.3) und/oder an einer beweglichen Ebene (3) angreift, ist dieses schalenförmige Element (1.1, 1.2, 1.3) um eine Rotationsachse oder einen Gelenkpunkt so verschwenkbar, dass eine definierte Öffnung des jeweiligen Hohlraums oder eine Veränderung der freien Querschnittsfläche einer Öffnung (1.4) oder Aussparung (1.5), die eine Verbindung zwischen Hohlraum und Umgebung bildet, erreichbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur adaptiven variablen Einstellung akustischer Parameter in einem Raum, insbesondere für eine Beeinflussung von Absorptionsgrad/ Reflexionsgrad von Schallwellen in Räumen.
Mit Hilfe der Erfindung wird es ermöglicht, die Akustik in Mehrzweckräumen (z.B. musikalischen Probenräumen) adaptiv an die entsprechenden akustischen Anforderungen anzupassen. Mehrzweckräume sind Räume, die von einer unterschiedlichen Anzahl von Personen für unterschiedliche Nutzungsszenarien genutzt werden. Ein musikalischer Probenraum kann z.B. von einem Solisten, von einem kleinen Kammerorchester, oder einem größeren Orchesterensemble genutzt werden. Je nach der Anzahl der Musiker (Personen) in diesem musikalischen Probenraum unterscheiden sich die raumakustischen Anforderungen, die die Musiker an den Raum stellen. Darüber hinaus sind die raumakustischen Anforderungen auch von der Art der Darbietung abhängig. Sprache, Kommunikation, Gesang und Instrumentenspiel verlangen verschiedene akustische Gegebenheiten. Das Instrumentenspiel wird ferner in unterschiedliche Instrumentengruppen unterteilt (z.B. Streichinstrumente, Holzblasinstrumente, Blechblasinstrumente,...), wobei für jede Instrumentengruppe unterschiedliche raumakustische Anforderungen zu beachten sind.
Die hier vorgestellte Erfindung ermöglicht es, die raumakustischen Bedingungen in einem Mehrzweckraum adaptiv anzupassen, wobei eine variabel verstellbare Oberflächenstruktur, die sich an Raumbegrenzungsflächen befindet, eingesetzt wird. Die adaptive Anpassung kann dazu unter der Nutzung von smarten Materialien (Formgedächtnislegierungen, FGL), die durch ihre hohe Leistungsdichte sowie ihre geräuschlose Wirkungsweise für die variable Akustik bestens geeignet ist, erfolgen.
Ist die verstellbare Oberflächenstruktur eines Strukturelementes geschlossen, bilden sich Hohlräume im Inneren des jeweiligen Strukturelementes, die durch kleine Öffnungen mit dem umgebenden Raum in akustischer Verbindung stehen. Die geschlossene Struktur bildet dabei einen Resonanzabsorber (Helmholtz-Resonator), der bei seiner Resonanzfrequenz dem Raum Energie entzieht und damit schließlich die Nachhallzeit im Raum reduziert. Ist ein verstellbares Strukturelement hingegen geöffnet, wird der Resonanzabsorber wirkungslos und die Oberflächenstruktur reflektiert mit ihrer Oberfläche den Schall dort im Raum, wobei die Nachhallzeit im Raum erhöht wird. Die variable Größe der Strukturelemente sowie ihre konkrete Anordnung im Raum ermöglichen die gezielte raumakustische Auslegung von beliebigen Mehrzweckräumen.
Die Beschreibung von raumakustischen Eigenschaften erfolgt üblicherweise anhand unterschiedlichster raumakustischer Parameter. Als Maß für die Halligkeit eines Raumes ist die frequenzabhängige Nachhallzeit eine der wichtigsten physikalischen Größen. Sie beschreibt die Zeit, die nach einem Schallereignis vergeht, bis der Schallpegel im Raum um 60 dB abgefallen ist. Weitere wichtige Größen sind das Klarheitsmaß, das Bassverhältnis, sowie die Early Decay Time EDT als eine Art Anfangsnachhallzeit. Wird ein Raum für Sprachdarbietungen genutzt, kommt noch der Sprachübertragungsindex als indirektes Raumkriterium hinzu. Dieser beschreibt die Eignung, Sprache in einem Raum (an einer bestimmten Position) hinreichend genau zu verstehen.
Raumakustische Eigenschaften sind primär abhängig von der geometrischen Form, dem Volumen und der Größe des jeweiligen Raums sowie der Anordnung von Bühnenbereichen und Zuhörerbereichen im Raum. Erst danach erfolgt die raumakustische Auslegung in der Wahl der akustisch wirksamen Oberflächen der Raumbegrenzungsflächen. Je nach verwendeten Materialien wird der Schall bei den verschiedenen Frequenzen unterschiedlich stark reflektiert oder absorbiert.
In vielen Fällen besteht nicht nur der Wunsch, sondern auch die Notwendigkeit, ein und denselben Raum sowohl für Sprach- als auch für unterschiedlichste Musikaufführungen zu nutzen. Oft muss mit einer vorherrschenden Akustik im Raum gelebt werden, da aus konstruktiven Gesichtspunkten eine veränderliche Raumakustik noch nicht durchgängig zum Stand der Technik gehört. Um jedoch den heterogenen Anforderungen von Mehrzweckräumen gerecht zu werden, ist es notwendig die akustischen Eigenschaften der jeweiligen Veranstaltung entsprechend anpassen zu können.
Die derzeitigen Lösungen für eine variable Raumakustik bestehen vor allem in der Beeinflussung der akustischen Raumbegrenzungsflächen z. B. durch Vorhänge oder im Raum positionierte Akustikelemente oder der Änderung des Raumvolumens.
Aus DE 10 2015 012 760 B4 sind ein akustisches Modul und ein Verfahren zur Beeinflussung von Schall bekannt, bei dem eine Oberflächenstruktur mit mehreren Segmenten zusammengesetzt ist. In einer geschlossenen Stellung können Schallabsorber zur Schallreflexion verdeckt und in einer in einer geschlossenen Stellung kann Schall in einen Schallabsorber eindringen. Mit dieser bekannten technischen Lösung kann zwar Einfluss auf das Absorptions- und Reflexionsverhalten genommen werden. Außerdem lassen sich lokale Anpassungen an unterschiedliche Positionen und die jeweiligen Nutzungsanforderungen in einem Raum nicht in ausreichendem Maß vornehmen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten für die Schaffung optimaler Hörverhältnisse in einem Raum für eine momentan gewünschte Nutzung anzugeben, wobei dabei die akustische Wahrnehmung in Räumen vor allem für eine ausgewogene Mischung des Raumeindruckes, der Klarheit, der Sprachverständlichkeit sowie der Klangfarbe und Lautstärke berücksichtigt werden sollte.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Anordnung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
Die erfindungsgemäße Lösung basiert auf dem Einsatz von Strukturelementen, die durch eine Aktorik (z.B. Formgedächtnislegierung (FGL)) bewegt und dadurch in ihrer akustischen Wirkung verändert werden können, wobei damit die nutzerspezifische und frequenzselektive Veränderung der Nachhallzeit in Räumen möglich wird.
Ein Strukturelement, das bei einer erfindungsgemäßen Anordnung eingesetzt wird, weist mindestens zwei schalenförmige Elemente auf, die in einem geschlossenen Zustand einen Hohlraum umschließen. Bei der Anordnung sind mehrere dieser Strukturelemente nebeneinander auf einer Innenwand eines Raumes und/oder an einer Oberfläche eines in einem Raum angeordneten Moduls angeordnet. Ein Modul kann beispielsweise eine Trennwand sein, die auch mobil sein kann.
In einer Wandung mindestens eines der mindestens zwei schalenförmigen Elemente ist mindestens eine Öffnung ausgebildet, die eine Verbindung zwischen dem Hohlraum und der Umgebung bildet. Dies kann aber auch alternativ mit einer an einem äußeren Rand eines der mindestens zwei schalenförmigen Elemente vorhandenen Aussparung erreicht werden, die ebenfalls eine Verbindung zwischen dem Hohlraum und der Umgebung bilden kann, da in diesem Bereich kein Wandmaterial eines schalenförmigen Elements vorhanden ist.
Für eine definierte Veränderung der akustischen Wirkung der einzelnen Strukturelemente ist mindestens eines der zwei schalenförmigen Elemente gelenkig gelagert. Mittels eines Aktors oder Zugaktors, der am jeweiligen schalenförmigen Element und/oder einer beweglichen Ebene angreift, ist dieses schalenförmige Element um eine Rotationsachse oder einen Gelenkpunkt so verschwenkbar, dass eine definierte Öffnung des jeweiligen Hohlraums oder eine Veränderung der freien Querschnittsfläche einer Öffnung oder Aussparung, die eine Verbindung zwischen Hohlraum und Umgebung bildet, erreichbar ist.
Ist ein Strukturelement so ausgebildet, dass schalenförmige Elemente jeweils einzeln verschwenkt werden können, kann auch Einfluss auf die Richtung genommen werden, in der Schallwellen dort reflektiert werden.
Insbesondere für eine größere Bandbreite, innerhalb der eine akustische Veränderung in einem Raum erreicht werden kann, können mehrere Strukturelemente, die unterschiedlich geometrisch gestaltet und dimensioniert sind, nebeneinander angeordnet sein. Allein oder zusätzlich dazu kann dieser Effekt auch dadurch erreicht werden, indem mindestens ein schalenförmiges Element jeweils einzeln und unabhängig von schalenförmigen Elementen anderer Strukturelemente verschwenkbar ist. Dadurch kann jedes einzelne Strukturelement einzeln beeinflusst und das Absorptionsverhalten mehrerer Strukturelemente, die in einem Raum angeordnet sind, kann lokal definiert beeinflusst werden.
So können Strukturelemente eingesetzt werden, die unterschiedlich große Hohlräume, die von schalenförmigen Elementen umschlossen sind, aufweisen. Es besteht auch die Möglichkeit, schalenförmige Elemente einzusetzen, die beispielsweise außen konvex und innen konkav geformt sind. Andere Strukturelemente können mit schalenförmigen Elementen gebildet sein, die zumindest teilweise mit ebenen planaren Wänden gebildet sind. Auch die Anzahl an schalenförmigen Elementen eines Strukturelements, die verschwenkbar sind, kann Einfluss ausüben. Dies betrifft insbesondere die Reflexion von Schallwellen, wenn der Hohlraum durch eine Verschwenkbewegung mindestens eines der schalenförmigen Elemente geöffnet worden ist.
In diesem Sinn kann auch eine Beeinflussung erreicht werden, wenn freie Querschnittsflächen von Öffnungen oder Aussparungen an Strukturelementen jeweils unterschiedlich geometrisch gestaltet, angeordnet, ausgerichtet und/oder dimensioniert sind.
Mittels einer Öffnung oder Aussparung, die in bzw. an der Wandung mindestens eines der schalenförmigen Elemente vorhanden ist, können die Strukturelemente die Wirkungsweise eines akustischen Helmholtz- Resonators erfüllen. Die Luft im Hohlraum entspricht einer akustischen Feder, die Luft in der kleinen Öffnungsfläche der Öffnung oder Aussparung entspricht einer akustischen Masse. Durch die Randdämpfung in der inneren Oberfläche der Öffnungsfläche des schalenförmigen Elements entsteht ein akustisches FederMasse-System, das seiner Umgebung, hier also dem Raum, in dem die Strukturelemente angeordnet sind, Energie entzieht. Der Umwandlung der kinetischen Energie der Schallwellen kann dabei in Form einer akustischen Absorption erreicht werden, was zu einer Reduktion der Nachhallzeit im Raum führen kann. Sogenannte Helmholtz-Resonatoren werden im Bereich der Raumakustik üblicherweise vor allem zur Dämpfung von tiefen Frequenzen eingesetzt. Sind die schalenförmigen Elemente hingegen geöffnet, wird die kleine freie Querschnittsfläche einer Öffnung bzw. Aussparung wirkungslos, da jetzt die inneren Volumina des Hohlraums, der vorher zumindest nahezu vollständig von den schalenförmigen Elementen umschlossen war, mit dem äußeren Schallfeld des Raumes direkt verbunden sind. Damit wirken die schalenförmigen Elemente mit ihren inneren Oberflächen als reflektierende Flächen, wobei die Nachhallzeit im Raum - im Vergleich zum geschlossenen Zustand der schalenförmigen Elemente - verlängert wird.
Die geometrischen Abmaße der Strukturelemente sowie deren Öffnungs- bzw. Aussparungsform, -anzahl und -größe beeinflusst die Wirkungsweise der akustischen Resonanzabsorption.
Für einen Helmholtz-Resonator berechnet sich die jeweilige Resonanzfrequenz f₀ eines Volumens V mit einer freien Querschnittsfläche S einer Öffnung bzw. Aussparung aus $f_{0} = \frac{c}{2 π} \sqrt{\frac{S}{(l_{0} + 2 Δ l) V}} = \frac{c}{2 π} \sqrt{\frac{ε}{(l_{0} + 2 Δ l) \cdot d}} [H z]$
mit der Schallgeschwindigkeit c sowie der Materialdicke I₀ der Wandung der schalenförmigen Elemente und einer zusätzlichen sogenannten Mündungskorrektur 2 ΔI. Die Mündungskorrektur 2 ΔI ist das Längenmaß, mit dem eine Luftmasse außerhalb der Materialdicke der schalenförmigen Elemente weiter mitschwingt. Die Berechnung von 2 ΔI bezieht sich demnach auf die beiden Luftmassenanteile im inneren des Volumens und außerhalb des Volumens eines Strukturelements, die die Anpassung der mitschwingenden Luftmasse in der Wandung zur umgebenden Luft (außerhalb) bzw. der Luft im Volumen (innerhalb) vornehmen. Bei der Auslegung von Resonanzabsorbern im Allgemeinen können Masse, Feder und Reibung idealerweise so ausgelegt werden, dass das Absorptionsmaximum nicht nur bei der gewählten Resonanzfrequenz, sondern auch möglichst nahe an dem physikalischen Maximum liegt, bei dem eine vollständige Absorption (Absorptionsgrad 1) aller Schallwellen erreicht werden kann.
Je nach der geometrischen Form der jeweiligen freien Querschnittsfläche einer Öffnung bzw. Aussparung existieren unterschiedliche Berechnungsansätze für die Mündungskorrektur 2ΔI. Dabei sind Berechnungsgleichungen für kreisrunde, quadratische, rechteckige, schlitzförmige und beliebig geformte freie Querschnittsflächen bereits bekannt.
Längliche, schlitzförmige Mündungskorrekturen können z.B. über die folgende Gleichung berechnet werden:

Dabei sind 2 ΔI die Mündungskorrektur, b die Schlitzbreite sowie λ die Wellenlänge des Luftschalls. $\frac{2 Δ l}{b} = \frac{2 (l n \frac{4 λ}{π b} - 0,58)}{π (1 + \frac{π^{2}}{4} {(\frac{b}{λ})}^{2})} = 0,64 \frac{- 0,4 + l n (\frac{λ}{b})}{1 + 2,5 {(\frac{b}{λ})}^{2}}$

So kann man Strukturelemente mit schalenförmigen Elementen, die beispielsweise eine Wanddicke im Bereich von Öffnungen oder Aussparungen von 3 mm aufweisen, in verschiedenster Form einsetzen.
Man kann ein Strukturelement, das beispielsweise ein Volumen V seines Hohlraumes im geschlossenen Zustand von 0,07 dm³ aufweist, bei einer Schallgeschwindigkeit von 343 m/s, einer freien Querschnittsfläche S an mindestens einer Öffnung oder Aussparung von 1,44 cm², einer Mündungskorrektur 2Δt von 3 mm, einer wirksamen Resonatorhalslänge I₀ + 2At von 6,0 mm, einem spezifischen Strömungswiderstand R_S an einer Mündung einer Öffnung bzw. Aussparung von 0,04 kPas/m, einem längenbezogenen Strömungswiderstand r an einer Mündung einer Öffnung bzw. Aussparung von 15 kPas/m, mit einer Absorberfüllung mit einer Tiefe von 10 mm im Hohlraum, in der Füllung einem längenbezogenen spezifischen Strömungswiderstand r von 62 kPas/m für eine Resonanzfrequenz f₀ von 1000 Hz, bei einer Wellenlänge der Schallwellen von 34,04 cm und einer äquivalenten Schallabsorptionsfläche von 0,0041 m² einsetzen.
Bei der Resonatorhalslänge handelt es sich um die Summe aus der Materialdicke I₀ und der Mündungskorrektur 2Δt.
Ein akustisches Dämmmaterial kann den inneren Hohlraum der schalenförmigen Elemente als Füllung vollständig oder teilweise auskleiden. Ebenfalls ist es möglich, ein Dämmmaterial direkt vor oder hinter den freien Querschnittsflächen der Öffnungen bzw. Aussparungen anzubringen. Beide Möglichkeiten der zusätzlichen Dämmung zielen auf eine spezielle Anpassung der akustischen Wirkungsweise (des Helmholtz-Effektes) sowie auf einen größeren Frequenzbereich ab. Ohne Dämmung ist die Wirkungsweise der Schallabsorption bei ihrer Resonanzfrequenz zwar sehr hoch, jedoch auf einen schmalen Bereich unter- und oberhalb dieser Resonanzfrequenz beschränkt. Die notwendige längenspezifische Strömungsresistenz r des zu verwendenden akustischen Materiales kann zum Beispiel nach Fasold, W.; Sonntag, E.; Winkler, H.: Bauphysikalische Entwurfslehre, Verlag für Bauwesen, Berlin, 1987 ausgelegt werden.
Die akustische Wirkungsweise kann mit geeigneter Messtechnik nachgewiesen werden. In einem Kundt'schen Rohr kann z.B. bei senkrechtem Schalleinfall der frequenzselektive Schallabsorptionsgrad eines Strukturelementes untersucht werden. In 7 sind beispielhaft die Ergebnisse einer solchen Messung dargestellt. Der Absorptionsgrad (zwischen 0 und 1) gibt an, wie hoch die Schalldämpfung der geschlossenen schalenförmigen Elemente bei der jeweiligen Frequenz ist. Je höher dieser ist, umso mehr Schallenergie kann absorbiert werden, was auf den umgebenden Raum bezogen einer Reduktion der Nachhallzeit entspricht. Ist der Absorptionsgrad sehr gering, wird dem umgebenden Raum keine Schallenergie entzogen und die Nachhallzeit kann - im Vergleich zu einem geschlossenen Strukturelement erhöht werden.
Die Wirkungsweise eines einzelnen Strukturelementes ist jedoch sehr gering, um das Schallfeld von größeren Räumen akustisch zu verändern. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft mehrere Strukturelemente nebeneinander anzuordnen und damit einen modularen Aufbau zur Verfügung zu stellen. Je mehr Strukturelemente gleichzeitig geschlossen sind, umso größer ist die Absorptionswirkung im Raum.
Je nach gewünschtem zu absorbierenden Frequenzbereich im Raum kann eine unterschiedliche Anzahl an verschiedenen Größen der Strukturelemente eingesetzt werden. Diese können beliebig beispielsweise auf oder an einem Modul und im Raum angeordnet werden.
Für die Verschwenkbewegung schalenförmiger Elemente kann man als Aktoren verschiedene Antriebselemente, wie z.B. Motoren, Linearantriebe, Piezoelemente einsetzen, die bevorzugt über Hebelelemente an dem jeweiligen schalenförmigen Element angreifen.
Bevorzugt kann man aber auch Drähte aus einer Formgedächtnislegierung (FGL) für Zugaktoren einsetzen. Die Drähte sind an einem schalenförmigen Element direkt oder indirekt und zusätzlich an anderer Stelle befestigt. Mit einer Temperierung, die beispielsweise durch Anlegen einer elektrischen Spannung erreicht werden kann, kann die Temperatur verändert werden, was zu einer Längenänderung des jeweiligen Drahtes führt, die für die Verschwenkbewegung ausgenutzt werden kann.
Die aktorische Wirkungsweise kann dabei durch eine Verschiebung einer beweglichen Ebene, an der Strukturelemente befestigt sein können, in Bezug zu einer feststehenden Ebene (Deckplatte oder Grundplatte) erreicht werden.
Es können Strukturelemente auf einer festen Ebene angeordnet sein und eine oder mehrere bewegliche(n) Ebene(n) kann/können über Führungselemente mit einer festen Ebene verbunden sein. Dabei können an der/den beweglichen Ebene(n) Zugaktoren angreifen, mit denen der Abstand zwischen der/den beweglichen Ebene(n) und der festen Ebene durch translatorische Bewegung der beweglichen Ebene(n) entlang der Führungselemente verändert werden kann. Dadurch kann eine Verschwenkbewegung von schalenförmigen Elementen die zum Öffnen oder Schließen des Hohlraums, einer Aussparung oder Öffnung führt, erreicht werden.
Gegensätzlich dazu können auch Strukturelemente auf einer oder mehreren beweglichen Ebene(n) angeordnet sein und eine oder mehrere bewegliche(n) Ebene(n) kann/können über Führungselemente mit einer festen Ebene verbunden sein. An der/den beweglichen Ebene(n) können Zugaktoren angreifen, mit denen der Abstand zwischen der/den beweglichen Ebene(n) und der festen Ebene durch translatorische Bewegung der beweglichen Ebene(n) entlang der Führungselemente verändert und dadurch eine Verschwenkbewegung von schalenförmigen Elementen, die zum Öffnen oder Schließen des Hohlraums, einer Aussparung oder Öffnung führt, erreicht werden.
Die Verschiebung einer beweglichen Ebene kann dabei durch den Einsatz einer geeigneten FGL- Aktorik erreicht werden. Die FGL-Aktorik kann dabei Zugaktoren bilden, welche V-förmig angeordnet bzw. ausgerichtet sein können. Zusätzlich können Rückstellfedern eingesetzt werden, die gegen die Zugkräfte der FGL-Aktorik wirken.
Im Ausgangszustand (geöffneter Zustand der Strukturelemente oder deren Öffnungen bzw. Aussparungen) können die FGL-Zugaktoren mit einer Grundplatte als Beispiel einer festen Ebene durch geeignete Kontaktierungs-/Befestigungselemente fixiert sein. In der Mitte jeder V-Anordnung sind dabei die FGL-Zugaktoren mit einer beweglichen Ebene verbunden. Zur Realisierung des geöffneten Zustandes eines oder mehrerer Strukturelemente(s) kann an Führungs-/Abstandselementen je eine Druckfeder montiert sein, die die bewegliche Ebene im nicht aktivierten Zustand der FGL-Drähte gegen eine Deckplatte drückt.
Eine feste Ebene kann auch eine Grundplatte sein, die auf einer Oberfläche eines Objektes innerhalb eines Raumes angeordnet oder daran befestigt sein kann. Auf einer Grundplatte können dann eines feste Ebene mit Strukturelementen, eine bewegliche Ebene und Führungselemente angebracht bzw. angeordnet sein.
Führungselemente können aber auch direkt an einer bevorzugt in das Innere eines akustisch zu beeinflussenden Raumes weisenden Oberfläche eines Objektes, z.B. einer Innenwand, befestigt sein, wobei dann dieses Objekt bzw. diese Innenwand die Funktion einer festen Ebene erfüllen kann.
Zur Realisierung des geschlossenen Zustandes der Strukturelemente oder einer Öffnung bzw. Aussparung, die an einem Strukturelement vorhanden ist, können die FGL-Zugaktoren, z.B. elektrisch (Joul'sche Wärme) aktiviert werden. Hierbei erfolgt eine martensitische/austenitische Gefügeumwandlung, wodurch die FGL-Aktoren kontrahieren und die bewegliche Ebene definiert mittels Führungs-/Abstützelementen in Richtung der Grundplatte bewegen. Während der translatorischen Bewegung der beweglichen Ebene können zum einen die montierten Druckfedern komprimiert werden. Zeitgleich können die Strukturelemente an definierten Öffnungsschrägen in der Deckplatte entlang gleiten, wodurch diese geschlossen werden können.
Die Realisierung des geöffneten Zustandes kann mit einer Abkühlung des jeweiligen FGL-Zugaktors, beispielsweise durch die elektrische Deaktivierung der FGL-Zugaktoren erreicht werden, wenn diese abkühlen und eine ausreichend große Temperaturverringerung erreicht worden ist. Hierbei erfolgt eine austenitische/martensitische Gefügeumwandlung, wodurch die FGL-Zugaktoren gelängt werden können, was mit der Kraftwirkung von Rückstellfedern erreichbar ist bzw. von dieser unterstützt wird. Durch die Längung der FGL-Zugaktoren entspannen die Druckfedern, dabei wird die bewegliche Ebene durch die Führungs-/Abstützelemente von der festen Ebene weg bewegt. Während dieser translatorischen Bewegung der beweglichen Ebene gleiten die Strukturelemente an den definierten Öffnungsschrägen in der Deckplatte entlang, wodurch diese geöffnet werden und wieder im Ausgangszustand sind. Der Abstand zwischen beweglicher Ebene und fester Ebene wurde dabei vergrößert.
Es können mehrere bewegliche Ebenen vorhanden sein, an denen jeweils ein oder mehrere Strukturelemente angeordnet sein können. Strukturelemente, die an einer beweglichen Ebene vorhanden sind, können dabei von einem Zugaktor gemeinsam manipuliert werden.
Zur Gewährleistung des energieautark geschlossenen oder geöffneten Zustandes der Strukturelemente kann ein zusätzlicher Rastmechanismus vorgesehen werden. Der Rastmechanismus kann mit einem oder mehreren in einem Gehäuse axial gelagerten Rastbolzen gebildet sein. Die Rastbolzen können in einem Gehäuse mittels einer Druckfeder vorgespannt sein und drücken gegen eine an der beweglichen Ebene befestigte Verriegelungsnase mit Loch. Die Rastung kann durch V-förmig ausgerichtete FGL- Rastzugaktoren, die sowohl an dem Gehäuse als auch an je einem in einem Langloch geführten Entriegelungsbolzen über Kontaktierungs-/Befestigungselemente fixierte sind, wieder gelöst werden.
Im Ausgangszustand (geöffneter Zustand der Strukturelemente) sollte der Rastmechanismus nicht im Eingriff sein. Während der Verstellung der Strukturelemente vom geöffneten in den geschlossenen Zustand kann sich die bewegliche Ebene bewegen, wodurch die Verriegelungsnase an dem Rastbolzen vorbeigeführt werden kann. Im vollständig geschlossenen Zustand der Strukturelemente befindet sich das Loch dem Rastbolzen genau gegenüber, wodurch der Rastbolzen durch die vorgespannte Druckfeder axial verschoben wird und so im Loch einrastet.
Zum Lösen des Rastbolzens und zur Gewährleistung des geöffneten Zustandes der Strukturelemente kann eine elektrische Aktivierung von FGL-Rastzugaktoren initiiert werden. Hierbei erfolgt eine martensitische/austenitische Gefügeumwandlung wodurch die FGL-Rastzugaktoren kontrahieren. Durch eine V-Anordnung von Rastzugaktoren werden über die Entriegelungsbolzen die Rastbolzen aus dem Loch gezogen.
Die Strukturelemente können dabei anschließend durch die vorgespannten Rückstellfedern wieder geöffnet werden. Nach Erreichen des geöffneten Zustandes erfolgt die elektrische Deaktivierung des FGL-Rastzugaktors.
Ein Mehrzweckraum, dessen akustische Anforderungen bekannt sind, kann auf seine variable Akustik und die Anforderungen von Nutzern untersucht werden. Auf der Basis der gewünschten akustischen Variabilität kann die notwendige Spannweite der frequenzselektiven Nachhallzeit berechnet werden. Aus dieser Spannweite und den geometrischen Raumabmessungen kann der notwendige variable frequenzselektive Schallabsorptionsgrad gemäß zum Beispiel Fasold, W.; Sonntag, E.; Winkler, H.: Bauphysikalische Entwurfslehre, Verlag für Bauwesen, Berlin, 1987 berechnet werden, der die Basis für die Auslegung der hier vorgestellten Strukturelemente sein kann.
Die Strukturelemente können anschließend in Bezug auf ihre geometrischen Abmaße dimensioniert werden, wobei insbesondere das innere Volumen der Hohlräume bei geschlossenen schalenförmigen Elementen sowie die Größe und Anordnung der freien Querschnittsflächen von Öffnungen oder Aussparungen in bzw. an mindestens einem der schalenförmigen Elemente je Strukturelement berücksichtigt werden müssen. Die Anordnung von unterschiedlichen Größen an Strukturelementen auf verschiedenen Modulformen und - größen stellt einen weiteren Schritt bei der Anpassung an einen speziellen Mehrzweckraum dar.
Schließlich wird jedes Strukturelement mit einer Aktorik verbunden und kann mit einer spezialisierten elektronischen Steuer- oder Regeleinheit zu deren Ansteuerung verbunden sein. Die Veränderung der elektronischen Signale kann gesteuert oder geregelt erfolgen. Dabei ist es möglich, sowohl jedes Strukturelement mit einer eigenen elektronischen Steuer- oder Regeleinheit zu verbinden, als auch eine Gruppe an Strukturelementen mit einer elektronischen Steuer- oder Regeleinheit zu verbinden. Je mehr Strukturelemente einzeln angeschlossen sind, umso feiner kann die variable Akustik in einem Raum durch einzelne Ansteuerung von Strukturelementen abgestuft oder kontinuierlich beeinflusst bzw. lokal definiert eingestellt werden.
Die akustische Wirkungsweise kann mit designästhetischen Anforderungen durch eine Vielzahl an unterschiedlichen möglichen Strukturmaterialien, - formen, -farben etc. berücksichtigt werden.
Der erfindungsgemäße technische Lösungsansatz für eine adaptive Einstellung der Raumakustik durch aktiv verstellbare Strukturelemente beispielsweise auf Basis einer FGL-Aktorik bietet im Vergleich zu derzeit bekannten Produkten deutliche Vorteile.
Es kann eine variable und geräuschlose Veränderung der Nachhallzeit durch eine aktive Verstellung der Strukturelemente mittels einer Aktorik erreicht werden. Damit kann die Raumakustik nicht nur sehr präzise, sondern auch während musikalischer Darbietungen störungsfrei an die jeweiligen Bedürfnisse der Nutzer angepasst werden.
Es können verschiedenste Untergruppen an Strukturelementen wahlweise geöffnet und geschlossen werden. Damit ist eine äußert gezielte frequenz- und raumabhängige Anpassung der akustischen Anforderungen von Mehrzweckräumen möglich, was ein wesentlicher Vorteil gegenüber den am Markt vorhandenen Produkten darstellt.
Die Strukturelemente können zudem in unterschiedlichen Größen hergestellt werden, die verschiedene akustische Frequenzen beeinflussen. Somit ist es möglich, auf jedes beliebige akustische Ereignis eine optimale akustische Feinabstimmung in einem Raum zu realisieren. Diese frequenzselektive Feinabstimmung ist mit keiner der bereits vorhandenen technischen Lösungen (Schallschutzrollos, mobile akustische Trennwände, Nachhallkammern oder variabel einstellbare Akustiklamellen) möglich.
Ein weiterer Vorteil, der mit den adaptiven akustischen Raummodulen erzielt werden kann, ist die flexible Anpassung an jeden beliebigen Veranstaltungsort/-raum durch eine Modulbauweise. Die akustischen Raummodule können beliebig groß als Einzelmodul oder als Modulverbund eingesetzt werden. Die Veränderung der Oberflächenstruktur eines Raummoduls kann entweder vollständig oder segmentweise erfolgen. Aufgrund des hohen Arbeitsvermögens der Aktorik ist es möglich, diese sehr kompakt auf kleinsten Bauraumabmessungen zu verbauen bzw. zu integrieren. Die Ausführungsformen der Module sind aufgrund eines kompakten FGL-Verstellmechanismus sehr flexibel gestaltbar. Die Raummodule können sowohl als Wände oder Rauten hergestellt und eingesetzt werden. Mithilfe der unterschiedlichsten Ausführungsformen ist es möglich, architektonische oder historische Gebäude, in denen eine Musik- oder Sprachaufführung stattfinden soll, akustisch zu optimieren ohne das Erscheinungsbild des Gebäudes zu zerstören. Weiterhin können mithilfe des beschriebenen Lösungsansatzes Design und Technik vereint werden, wodurch zusätzlich das Wohlbefinden des Publikums verbessert werden kann.
Als Formgedächtnislegierung kann man bei der Erfindung bevorzugt eine Legierung auf Basis von Nickel-Titan einsetzen. Insbesondere die Zugaktoren sollten drahtförmig mit einem Außendurchmesser im Bereich 0,1 mm bis 1,0 mm ausgebildet sein.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden. Dabei können Merkmale unabhängig vom jeweiligen Beispiel oder Darstellung in einer Figur miteinander kombiniert werden.
Dabei zeigen:

1 mehrere unterschiedlich gestaltete und dimensionierte Strukturelemente, die bei einer erfindungsgemäßen Anordnung eingesetzt werden können, in einem geöffneten Zustand;
2 mehrere unterschiedliche Strukturelemente mit unterschiedlich angeordneten und geometrisch gestalteten Öffnungen in schalenförmigen Elementen;
3 zeigt zwei Beispiele von Strukturelementen jeweils in geöffnetem und geschlossenem Zustand;
4 einen Teil eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung, bei dem Strukturelemente geöffnet sind;
5 das in 4 gezeigte Beispiel mit geschlossenen Strukturelementen;
6 einen Teilausschnitt eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung, der einen verriegelten, entriegelbaren Rastmechanismus zeigt und
7 Messergebnisse für unterschiedliche Strukturelemente im geschlossenen Zustand bei unterschiedlichen Öffnungsdurchmessern (2 mm-10 mm), die bei senkrechten Schallwelleneinfall in einem Kundt'schen-Rohr ermittelt worden sind. Im offenen Zustand lag der Absorptionsgrad bei nahezu Null.

In 1 sind mehrere Strukturelemente 1 gezeigt, die beispielsweise nebeneinander auf einer Innenwand eines Raumes angebracht sein können.
Es sind jeweils zwei Strukturelemente 1 in geöffnetem Zustand gezeigt, die einmal mit zwei schalenförmigen Elementen 1.1 und 1.2 oder drei schalenförmigen Elementen 1.1, 1.2 und 1.3 gebildet sind. Die schalenförmigen Elemente 1.1, 1.2 und 1.3 sind bei diesen Beispielen mit ebenen planaren Wänden mit konstanter Wanddicke gebildet.
Im geschlossenen Zustand schließen sie einen Hohlraum ein, der lediglich über eine Öffnung (nicht gezeigt) in einer Wand eines der schalenförmigen Elemente 1.1, 1.2 oder 1.3 mit der Umgebung verbunden ist.
Bei dem in 1 links gezeigten Strukturelement 1 ist am äußeren Rand eines schalenförmigen Elements 1.1 eine Aussparung 1.5 anstelle einer Öffnung 1.4 gezeigt, mit der bei geschlossenem Zustand dieses Strukturelements 1 eine Verbindung zwischen dem Hohlraum und der Umgebung besteht.
In 2 sind sechs Strukturelemente 1 in geöffnetem Zustand gezeigt. Dabei sind in jedem Strukturelement 1 Öffnungen 1.4, die Verbindungen zwischen dem Hohlraum, der im geschlossenen Zustand von den schalenförmigen Elementen 1.1 und 1.2 umschlossen ist, und der Umgebung bilden, in den planaren und ebenen Wänden der schalenförmigen Elemente 1.1 und 1.2 vorhanden.
Bei dem obersten gezeigten Beispiel sind in den schalenförmigen Elementen 1.1 und 1.2 kreisrunde Öffnungen 1.4 mit einem Durchmesser von 8 mm, bei dem darunter gezeigten Beispiel sind dreieckförmige Öffnungen 1.4 mit Kantenlängen von 7 mm, 14 mm und 16 mm, bei den drei nachfolgend dazu darunter gezeigten Beispielen sind spaltförmige Öffnungen 1.4 mit den Abmessungen 1,5 mm * 33 mm in unterschiedlicher Anordnung und Ausrichtung an schalenförmigen Elementen 1.1 und 1.2 und ganz unten ist ein Beispiel gezeigt, bei dem an einem schalenförmigen Element 1.1 drei parallel zueinander ausgerichtete spaltförmige Öffnungen 1.4 mit jeweils einer Spaltbereite von 1,5 mm und Spaltlängen von 7 mm, 11 mm und 15 mm vorhanden sind, gezeigt.
In 3 sind zwei Strukturelemente 1 jeweils in geschlossenem Zustand (unten) und geöffnetem Zustand (oben) gezeigt. Bei dem links gezeigten Beispiel ist an einem äußeren Rand ein eckige Aussparung 1.5 an einem schalenförmigen Element 1.1 und bei dem rechts gezeigten Beispiel sind an beiden gezeigten schalenförmigen Elementen 1.1 und 1.2 jeweils eine eckige Aussparung 1.5 vorhanden. Diese Aussparungen 1.5 bilden im geschlossenen Zustand eine Öffnung über die der von den schalenförmigen Elementen 1.1 und 1.2 umschlossene Hohlraum mit der Umgebung in Verbindung steht, sodass das Prinzip eines Helmholtz-Resonators realisiert werden kann.
In 4 ist ein Beispiel, bei dem Strukturelemente 1 in einem geöffneten Zustand sind, gezeigt. Dabei ist eine feste Ebene 4 (Grundplatte) vorhanden, die in nicht gezeigter Form an einer Oberfläche einer Rauminnenwand oder an der Decke eines Raumes fest befestigt sein kann.
Diese Grundplatte 4 ist über Führungselemente 5 mit einer festen Ebene (Deckplatte) 2 verbunden. Durch eine translatorische Bewegung der beweglichen Ebene 3 kann der Abstand zwischen beweglicher Ebene 3 und fester Ebene 4 und/oder fester Ebene 2, auf der Strukturelemente 1 angeordnet sind, verändert werden. Auf Freiräumen, die in der Deckplatte 2 angeordnet sind, sind Strukturelemente 1 mit schalenförmigen Elementen 1.1 und 1.2 angeordnet und dabei mindestens eines, bei dem gezeigten Beispiel beide schalenförmige Elemente 1.1 und 1.2, eines Strukturelements 1 mittels der Rotationsachsen 8 mit der beweglichen Ebene 3 verbunden. Wird der Abstand zwischen beweglicher Ebene 3 und Grundplatte 4 verkleinert und dabei der Abstand zwischen beweglicher Ebene 3 und Deckplatte 2 vergrößert, verschwenken die schalenförmigen Elemente 1.1 und 1.2 so, dass der Hohlraum geschlossen wird. Bei diesem Beispiel erfolgt die Verschiebung der beweglichen Ebene 3 infolge einer Zugkraftwirkung von Zugaktoren 6, deren Länge sich verkürzt.
Für das Schließen sind Zugaktoren 6 an der beweglichen Ebene 3 befestigt und mit einem Fixierelement 16 an ihren Enden verbunden. Zugaktoren 6 können eine V-Anordnung bilden. Sie sind mit einem Draht aus einer Formgedächtnislegierung gebildet. Ihre Temperatur kann mittels einer nicht gezeigten elektronischen Steuer- oder Regeleinheit so verändert werden, dass ein vorgegebener Abstand zwischen beweglicher Ebene 3 und fester Ebene 4 eingestellt werden kann, mit dem auch der Verschwenkwinkel der schalenförmigen Elemente 1.1 und 1.2 und dementsprechend auch der Öffnungsgrad des jeweiligen Strukturelements 1 definiert beeinflusst werden kann. Dadurch kann auch ein nicht vollständig geöffneter Zustand von Strukturelementen 1 eingestellt werden.
Gegen die Kraftwirkungsrichtung der Zugaktoren 6 wirkt mindestens eine Druckfeder 9, die bei dem gezeigten Beispiel an einem Führungselement 5 angeordnet sein kann.
Durch Verkürzung des Abstandes zwischen beweglicher Ebene 3 und fester Ebene (Grundplatte) 4 können die schalenförmigen Elemente 1.1 und 1.2 so verschwenkt werden, dass ein geschlossener Zustand, wie er als vollständig geschlossen in 5 gezeigt ist, erreicht werden kann.
Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform können Zugaktoren 6 zwischen Deckplatte 2 und beweglicher Ebene 3 angeordnet sein. Dadurch ist der Ausgangszustand, der Zustand bei dem die schalenförmigen Elemente 1.2, 1.2, 1.3 geschlossen sind. Werden die Zugaktoren 6 aktiviert und ihre Länge verkürzt sich, wird der Abstand zwischen Deckplatte 2 und beweglicher Ebene 3 verkleinert und die schalenförmigen Elemente 1.1, 1.2, 1.3 werden dadurch geöffnet.
Als Formgedächtnislegierung kann beispielsweise einen Draht aus Legierung auf Nickel-Titan-Basis mit einem Außendurchmesser von 0,5 mm einsetzen.
6 zeigt einen Teilausschnitt mit einem Rastmechanismus in einem verriegelten Zustand, der aber entriegelt werden kann, wie dies im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert ist. Dabei ist an der Grundplatte 4 ein Gehäuse 10 mit in einem Gleitelement 13 geführten, parallel zur festen Ebene 4 ausgerichtete Verriegelungsbolzen 14 und Druckfedern 11, befestigt oder daran ausgebildet. Am Gehäuse 10 sind außerdem ein oder mehrere Zugaktoren 7 angebracht, welche mit einem im Verriegelungsbolzen fixierten Stift 17 verbunden sind, welcher in Langlöchern geführt ist, die in Gehäuse und Gleitelement eingebracht sind.
An der beweglichen Ebene 3 ist ein Einrastelement 12 befestigt.
Im vollständig geschlossenen Zustand der Strukturelemente 1 befindet sich das Rastloch des Einrastelementes 12 dem Verriegelungsbolzen 14 genau gegenüber, wodurch der Verriegelungsbolzen 14 durch die vorgespannte Druckfeder 11 axial verschoben wird und so im Rastloch einrasten kann.
Die Verriegelung kann wieder durch den V-förmig angeordneten FGL-Rastzugaktor 7, der an dem Gehäuse 10 über Kontaktierungs-/Befestigungselemente 15 fixiert ist und an dem im Verriegelungsbolzen 14 fixierten Stift 17 gelöst werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015012760 B4 [0005]

Claims

Anordnung zur adaptiven variablen Einstellung akustischer Parameter in einem Raum, bei der mehrere Strukturelemente (1) nebeneinander an einer Innenwand eines Raumes und/oder einer Oberfläche eines in einem Raum angeordneten Modulelements angeordnet sind und die Strukturelemente (1) mit jeweils mindestens zwei schalenförmigen Elementen (1.1, 1.2, 1.3) gebildet sind, die in einem geschlossenen Zustand einen Hohlraum umschließen, wobei in einer Wandung mindestens eines der mindestens zwei schalenförmigen Elemente (1.1, 1.2, 1.3) eine Öffnung (1.4) oder an einem äußeren Rand eines der mindestens zwei schalenförmigen Elemente (1.1, 1.2, 1.3) eine Aussparung (1.5) vorhanden ist, die eine Verbindung zwischen dem Hohlraum und der Umgebung bildet und mindestens eines der zwei schalenförmigen Elemente (1.1, 1.2, 1.3) gelenkig gelagert ist und mittels eines Aktors oder Zugaktors (6), der am jeweiligen schalenförmigen Element (1.1, 1.2, 1.3) und/oder an einer beweglichen Ebene (3) angreift, um eine Rotationsachse oder einen Gelenkpunkt so verschwenkbar ist, dass eine definierte Öffnung des jeweiligen Hohlraums oder eine Veränderung der freien Querschnittsfläche einer Öffnung (1.4) oder Aussparung (1.5), die eine Verbindung zwischen Hohlraum und Umgebung bildet, erreichbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strukturelemente (1), die unterschiedlich geometrisch gestaltet und dimensioniert sind, nebeneinander angeordnet sind und/oder jeweils mindestens ein schalenförmiges Element (1.1, 1.2, 1.3) jeweils einzeln und unabhängig von schalenförmigen Elementen (1.1, 1.2, 1.3) anderer Strukturelemente (1) verschwenkbar ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass freie Querschnittsflächen von Öffnungen (1.4) oder Aussparungen (1.5) an Strukturelementen (1) jeweils unterschiedlich geometrisch gestaltet, angeordnet, ausgerichtet und/oder dimensioniert sind und einzeln geöffnet und geschlossen werden können.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein schalenförmiges Element (1.1, 1.2) eines Strukturelements (1) jeweils einzeln und unabhängig von schalenförmigen Elementen anderer Strukturelemente (1) verschwenkbar ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Strukturelemente (1) mit jeweils unterschiedlicher Anzahl verschwenkbarer schalenförmiger Elemente (1.1, 1.2, 1.3) vorhanden sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämmmaterial im Inneren mindestens eines Hohlraumes oder direkt vor oder hinter der freien Querschnittsfläche mindestens eine Aussparung (1.5) oder Öffnung (1.4) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Strukturelemente (1) auf einer festen Ebene (2) angeordnet sind und eine oder mehrere bewegliche(n) Ebene(n) (3) über Führungselemente (5) mit einer festen Ebene (4) verbunden ist/sind und an der/den beweglichen Ebene(n) (3) Zugaktoren (6) angreifen, mit denen der Abstand zwischen der/den beweglichen Ebene(n) (3) und der festen Ebene (2) durch translatorische Bewegung der beweglichen Ebene(n) (3) entlang der Führungselemente veränderbar und dadurch eine Verschwenkbewegung von schalenförmigen Elementen (1.1, 1.2, 1.3), die zum Öffnen oder Schließen des Hohlraums, einer Aussparung (1.5) oder Öffnung (1.4) führt, erreichbar ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Strukturelemente (1) auf einer oder mehreren beweglichen Ebene(n) (3) angeordnet sind und eine oder mehrere bewegliche(n) Ebene(n) (3) über Führungselemente (5) mit einer festen Ebene (4) verbunden ist/sind und an der/den beweglichen Ebene(n) (3) Zugaktoren (6) angreifen, mit denen der Abstand zwischen der/den beweglichen Ebene(n) (3) und der festen Ebene (2) durch translatorische Bewegung der beweglichen Ebene(n) (3) entlang der Führungselemente veränderbar und dadurch eine Verschwenkbewegung von schalenförmigen Elementen (1.1, 1.2, 1.3), die zum Öffnen oder Schließen des Hohlraums, einer Aussparung (1.5) oder Öffnung (1.4) führt, erreichbar ist.
Anordnung nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugaktoren (6) mit der/den beweglichen Ebene(n) (3) und der festen Ebene (2) oder einer Grundplatte (4) in einer V-Anordnung verbunden und mit einem Draht aus einer Formgedächtnislegierung gebildet sind, wobei die Zugaktoren (6) an eine elektronische Steuer- oder Regeleinheit zur Beeinflussung der Temperatur der Zugaktoren (6) angeschlossen sind.
Anordnung nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der/den beweglichen Ebene(n) (3) und der Grundplatte (4) oder der festen Ebene (2) mindestens eine Druckfeder (9) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der/den beweglichen Ebene(n) (3) ein entriegelbarer Rastmechanismus angreift, mit dem der geschlossene oder geöffnete Zustand eines oder mehrerer Strukturelemente(s) (1) einhaltbar und nach seiner Entriegelung eine Verschwenkbewegung mindestens eines schalenförmigen Elements (1.1, 1.2, 1.3) erreichbar ist.
Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass am Rastmechanismus ein Rastzugaktor (7) angeordnet ist, der mit einer Formgedächtnislegierung gebildet und an die elektronische Steuer- oder Regeleinheit zur Beeinflussung seiner Temperatur angeschlossen ist.