-
Die
Erfindung betrifft eine passive Vorrichtung zur Absorption von Schallenergie
aus Schallwellen in flüssigen
oder in gasförmigen
Medien.
-
Insbesondere
betrifft die Erfindung die Absorption von Schallenergie aus Luftschall.
Nicht hingegen befasst sie sich mit der Absorption von Schallenergie
aus Körperschall,
d.h. aus Schallwellen in festen Medien.
-
Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist eine passive Vorrichtung, deren Funktion
ohne aktiven Eingriff beispielsweise mit Aktuatoren gegeben ist.
Hierdurch ist eine Kombination mit aktiven Maßnahmen jedoch nicht ausgeschlossen.
-
Weiterhin
ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung eine echte Dämpfung des
Schalls zum Ziel hat. Es geht nicht um eine Dämmung des Schalls, d.h. um
eine räumliche
Eingrenzung der jeweiligen Schallwellen. Dem steht nicht entgegen,
dass die erfindungsgemäße Vorrichtung
in bestimmten Ausführungsformen
auch schalldämmende
Wirkungen hat.
-
Die
Bekämpfung
von störendem
Luftschall, d.h. von Lärm,
ist eine Aufgabe, die mit zunehmender Technisierung und wachsender
Bevölkerungsdichte eine
immer größere Bedeutung
gewinnt. Schwerhörigkeit
durch dauernden Lärm
am Arbeitsplatz ist heute die häufigste
Berufskrankheit. Viele Menschen leiden unter Verkehrs- und Industrielärm. Häufig werden
spezielle Geräusche,
z.B. in Großraumbüros, in Fahrzeugen,
Schiffen, an Maschinenanlagen oder an verkehrsreichen Straßen als
besonders störend empfunden.
Bei dauernder Einwirkung können
von ihnen auch bleibende gesundheitliche Schäden hervorgerufen werden.
-
Bei
der Reduktion von störendem
Luftschall sind verschiedene technische Probleme zu überwinden.
Allen bekannten passiven Schalldämpfungsmaßnahmen
und auch allen bekannten passiven Schalldämmungsmaßnahmen ist gemeinsam, dass ihre
Masse zunehmen muss, wenn ihr Einsatzbereich zu tiefen Frequenzen
hin erweitert werden soll (Massegesetz), und dass damit mehr Gewicht,
Kosten und Aufwand entstehen. Wird eine störende Lärmentwicklung erst nach Fertigstellung
eines Produkts wahrgenommen, muss eine Nachrüstung von Lärm dämmenden oder dämpfenden
Maßnahmen vorgenommen werden.
Diese zusätzlichen
Schallschutzkomponenten können
den Aufwand zur Erstellung eines Produkts beträchtlich erhöhen. Weitere Herausforderungen
ergeben sich, wenn integrierte Schallschutzkomponenten auch mechanische
Funktionen, also Last tragende Eigenschaften, übernehmen sollen. Sehr gute
Absorptionseigenschaften sind in der Regel nur dann erzielbar, wenn
eine komplexe Anpassung der akustischen Impedanzen gewährleistet
ist.
-
Bekannte
Vorrichtungen zur Absorption von Schallenergie aus Luftschall weisen
plattenförmige Sandwichkonstruktionen
auf, bei denen eine innere Schicht aus Sand vorgesehen ist. Die
relative Beweglichkeit der Sandkörner
führt zu
einer Dissipation der Schallenergie. Aus der hohen Masse des Sands resultiert
zudem eine Reflektion der Schallwellen.
-
Bei
einer weiteren bekannten Vorrichtung zur Absorption von Schallenergie
aus Luftschall erfolgt der Energieentzug durch Strömungsverluste
in porösem
Material.
-
Weiterhin
sind sogenannte akustische Tilger bekannt. Hierbei handelt es sich
um akustische Resonanzsysteme (Helmholtzresonatoren), die bei ihrer Eigenfrequenz
sehr gut Schallenergie aus auftretenden Schallwellen aufnehmen können.
-
Eine
Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patenanspruchs
1 ist aus der
DE 198
61 016 A1 bekannt. Hier sind poröse Einzelelemente mit strukturierter
Vorderseite nebeneinander auf eine Trägerplatte aufgeklebt, wobei
ihre Kontaktflächen
senkrecht zu der Trägerplatte
verlaufen, die als Schwingblech eines Verbund-Platten-Resonators dient.
-
Bei
allen bekannten Vorrichtungen werden insbesondere die Probleme,
die bei tieffrequenten Schallwellen auftreten, und die mit der Notwendigkeit einer
genauen Impedanzanpassung verbunden sind, nicht gelöst. Zudem
ist der Kostenaufwand zu ihrer Realisierung hoch.
-
Aus
dem Bereich der Erdbebensicherheit von Gebäuden ist es bekannt, Gebäudemauern
aus einer selbstverzahnten Anordnung von Bauelementen aufzubauen.
Hierfür
geeignete selbstverzahnbare Bauelemente weisen beispielsweise eine
Tetraederform auf. Die einzelnen Tetraeder werden regelmäßig aneinanderliegend
angeordnet. Der selbstverzahnte Aufbau einer Gebäudewand aus Tetraedern weist
eine hohe Zerstörungsresistenz
gegenüber
den bei Erdbeben auftretenden Scherkräften auf.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine grundsätzlich neue
passive Vorrichtung zur Absorption von Schallenergie aus Schallwellen
in flüssigen
oder in gasförmigen
Medien aufzuzeigen, die auch bei vergleichsweise geringem Gewicht
ein hohes Maß an
Absorption ermöglicht.
-
LÖSUNG
-
Die
Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit
den Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Vorteilhafte
Ausführungsformen
der neuen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 15 beschrieben.
-
BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
neue passive Vorrichtung zur Absorption von Energie aus Schallwellen
in flüssigen
oder in gasförmigen
Medien weist feste Einzelelemente in einer selbstverzahnten zweidimensionalen
Anordnung auf. Die Einzelelemente sind insoweit einzeln, als dass
eine Relativbewegung zwischen ihnen möglich ist. Die Relativbewegung
wird jedoch durch die Selbstverzahnung der Anordnung der Einzelelemente
begrenzt. Bei der Relativbewegung der einzelnen Elemente bewirkt
die auftretende Reibung eine Energiedissipation aus einer Schallwelle,
die die Relativbewegung der Einzelelemente verursacht. Im Gegensatz
zur Verwendung selbstverzahnter Anordnungen von Bauelementen für erdbebensichere
Gebäude
besteht die Funktion der selbstverzahnten Anordnung der Einzelelemente
nicht darin, eine Zerstörungssicherheit
gegenüber
Körperschall
zu erreichen. Vielmehr soll eine auftreffende Schallwelle in einem
angrenzenden flüssigen
oder gasförmigen Medium,
die die Einzelelemente in Bewegung versetzt, gedämpft werden, indem ihre Schallenergie durch
Reibung zwischen den Einzelelementen in Wärmeenergie umgewandelt wird.
-
Die
bei der neuen Vorrichtung in der selbstverzahnten Anordnung vorgesehenen
Einzelelemente können
platonische Körper
sein. Dies sind reguläre Polyeder,
deren sämtliche
Begrenzungsflächen
zueinander kongruente regelmäßige Vielecke
sind und bei denen in jeder Ecke gleich viele Seitenflächen zusammentreffen.
Die Gruppe der regulären
Polyeder umfasst Tetraeder (Vierflächner), Hexaeder bzw. Würfel (Sechsflächner),
Oktaeder (Achtflächner), Pentagondodekaeder
(Zwölfflächner) sowie
Ikosaeder (Zwanzigflächner).
Alle platonischen Körper
können
selbstverzahnt angeordnet werden. Es ist jedoch bevorzugt, die selbstverzahnte
Anordnung aus Tetraedern auszubilden, da mit der zunehmenden Anzahl der
Flächen
der platonischen Körper
die relative Größe der Kontaktflächen mit
den benachbarten Einzelelementen in der selbstverzahnten Anordnung
kleiner wird.
-
Die
selbstverzahnten Einzelelemente müssen nicht exakt die Form platonischer
Körper
aufweisen. Sie können
auch gegenüber
der Form eines regulären
Polyeders deformiert sein. Beispielsweise können die vier Seitenkanten
eines Tetraeders, die die verbleibenden zwei Seitenkanten miteinander verbinden,
länger
oder kürzer
als die beiden verbleibenden zwei Seitenkanten sein. Darüber hinaus
ist es auch möglich,
die Begrenzungsflächen
der Einzelelemente und damit ihre Kontaktflächen zu benachbarten Einzelelementen
in der selbstverzahnten Anordnung mit Krümmungen und/oder Knicken zu
versehen. Die Krümmungen
können
ein- oder zweidimensional sein. So kann es sich bei den selbstverzahnten
Einzelelementen beispielsweise um osteomorphe Körper handeln.
-
Die
Einzelelemente, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden,
sind von ihren Abmessungen her deutlich kleiner als Bauelemente
gleicher Grundform, die zum Bau erdbebensicherer Gebäude verwendet
werden können.
Typischerweise weisen die Einzelelemente maximale Abmessungen von
weniger als 50 mm auf. Im Regelfall sind die maximalen Abmessungen
sogar kleiner als 20 mm.
-
Um
die selbstverzahnte Anordnung der Einzelelemente mit elastischen
Eigenschaften zu versehen, um beispielsweise eine Schwingungseigenfrequenz
der Anordnung auszubilden, können
die selbstverzahnten Einzelelemente durch eine Vorspannkraft in
ihre wechselseitige Anlage aneinander beaufschlagt werden. Die Vorspannkraft
kann durch eine elastische Einspannung der selbstverzahnten Anordnung
bereitgestellt werden. Hierzu kann beispielsweise ein elastischer
Rahmen um die selbstverzahnte Anordnung vorgesehen sein. Ein Rahmen ist
für die
Fixierung der selbstverzahnten Anordnung von grundsätzlichem
Vorteil, um diese als solche handhaben also beispielsweise transportieren
zu können.
Dabei schließt
diese Fixierung der Anordnung nicht die starre Verbindung ihrer
Einzelelemente ein. Darin, dass die Einzelelemente nicht allein durch
ihr Eigengewicht in der selbstverzahnten Anordnung gehalten werden,
ist ein weiterer Unterschied der Erfindung zu einer selbstverzahnten
Anordnung von Bauelementen beim Bau erdbebensicherer Gebäude zu sehen.
-
In
der selbstverzahnten Anordnung können die
Einzelelemente direkt aneinander anliegen. Dabei ist durch die Ausbildung
der Oberflächen
im Kontaktbereich der Einzelelemente ein gewisses Maß an Reibung
sicherzustellen. Polierte Kontaktflächen, die vielleicht sogar
noch mit einem Schmiermittel zur Reibungsreduzierung versehen sind,
werden nur in wenigen Ausnahmefällen
der Anwendung der Erfindung sinnvoll sein. Häufiger ist es sinnvoll, wenn
die Kontaktflächen
der Einzelelemente relativ rau sind.
-
Die
selbstverzahnten Elementen können aber
auch durch eine zusätzliche
Kontaktvermittlungsschicht aneinander anliegen. Eine solche Kontaktvermittlungsschicht
kann beispielsweise viskoelastische Eigenschaften haben und mit
diesen die gewünschte
Dissipation von Schallenergie in Wärmeenergie ermöglichen.
Eine solche Kontaktvermittlungsschicht kann zusätzlich die Einzelelemente so miteinander
verbinden, dass allein hierdurch die notwendige Fixierung der selbstverzahnten
Anordnung für
Ihre Handhabbarkeit gegeben ist.
-
Die
Einzelelemente selbst können
in vielerlei Hinsicht variiert werden, um die neue Vorrichtung an eine
bestimmte Anwendung anzupassen. Bereits angesprochen wurden die
Größe der Einzelelemente, die
Form der Einzelelemente und die Oberflächenbeschaffenheit im Kontaktbereich
der Einzelelemente. Zusätzliche
Variablen sind die Masse der Einzelelemente, das Material der Einzelelemente
und die Oberflächenbeschaffenheit
und Formgebung der Einzelelemente im Bereich der einfallenden Schallwellen.
Die Masse der Einzelelemente hängt
dabei von dem Material der Einzelelemente ab. Die Einzelelemente
können
aber auch beispielsweise hohl ausgebildet werden, um bei gleichem
Material eine geringere Masse als bei massiven Einzelelementen zu
erreichen. Das Material der Einzelelemente wirkt sich neben der
Masse auch auf die Oberflächenbeschaffenheit
der Einzelelemente aus. Weiterhin kann mit ihm auch eine elastische
Deformierbarkeit der Einzelelemente realisiert werden. Im Regelfall
ist es jedoch bevorzugt, wenn die selbstverzahnten Einzelelemente
als solche starr sind. Die Oberfläche der Einzelelemente, die
der einfallenden Schallwelle zugewandt ist, hat Einfluss auf die
Ankopplung der Einzelelemente an die einfallende Schallwelle. Aus
diesem Grund sind glatte Oberflächen
weniger bevorzugt als raue bis poröse Oberflächen, die eine bessere Ankopplung
gewährleisten.
-
Die
beiden Richtungen der Anordnung der selbstverzahnten Einzelelemente
können
eine Ebene aufspannen. Die selbstverzahnte Anordnung kann aber auch
ihrerseits gekrümmt
sein. Konkret kann sie beispielsweise zylindermantelförmig sein,
wobei die eine Richtung der Anordnung parallel zur Zylinderachse
und die andere Richtung der Anordnung in Umfangsrichtung verläuft.
-
Die
neue Vorrichtung kann aus einer einzigen selbstverzahnten Anordnung
von Einzelelementen bestehen, die gegebenenfalls durch einen äußeren Rahmen
zusammengehalten wird. Es ist aber auch möglich, mehrere solcher Anordnungen
von selbstverzahnten Einzelelementen hintereinander anzuordnen.
Dabei können
die hintereinander liegenden Anordnungen unterschiedlich ausgebildet
sein, um beispielsweise unterschiedliche Frequenzanteile einer einfallenden
Schallwelle zu absorbieren.
-
In
einer speziellen Ausführungsform
der neuen Vorrichtung sind zwischen zwei Anordnungen von selbstverzahnten
Einzelelementen weitere Einzelelemente angeordnet, die in die selbstverzahnten
Anordnungen eingreifen und von diesen gehalten werden. Die weiteren
Einzelelemente müssen
dabei keinesfalls ihrerseits selbstverzahnbar sein. Bei zwei Anordnungen
aus selbstverzahnten Tetraedern können die weiteren Einzelelemente
beispielsweise Oktaeder, d.h. Doppelpyramiden sein, wobei jede Pyramide
in die Vertiefungen in der angrenzenden Oberfläche einer der Anordnungen der
selbstverzahnten Tetraeder eingreift.
-
Die
Erfindung kann als Schallschutzwand an verschiedensten Stellen zum
Einsatz kommen. Beispielsweise als sogenannte spanische Wand in Großraumbüros. Hierbei
ist eine breitbandige Abschirmung der schallabsorbierenden Eigenschaften der
neuen Vorrichtung sinnvoll bzw. eine Abstimmung auf die am jeweiligen
Einsatzort vorherrschenden Schallfrequenzen. Eine breitbandigere
Abstimmung der neuen Vorrichtung wird beispielsweise durch den gemischten
Einsatz von Einzelelementen mit unterschiedlichen Massen erreicht.
Die neue Vorrichtung ist aber auch zur Ausbildung von akustischen
Filtern mit scharf definierten Frequenzeigenschaften geeignet. Beispielsweise
kann mit ihrer Hilfe ein akustisches Kerbfilter ausgebildet werden,
das nur störenden
Schall im Bereich einer Kerbfrequenz absorbiert, Schallwellen mit
anderen Frequenzen jedoch weitestgehend ungehindert hindurchtreten lässt.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER FIGUREN
-
Im
Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter
bevorzugter Ausführungsbeispiele
weiter erläutert
und beschrieben.
-
1 zeigt
eine erste Ausführungsform
einer selbstverzahnten Anordnung,
-
2 zeigt
einen Schnitt durch die Mittelebene der Anordnung gemäß 1,
-
3 zeigt
eine zweite Ausführungsform
einer selbstverzahnten Anordnung,
-
4 zeigt
die an ihrer Mittelebene abgeschnittene Anordnung gemäß 3,
-
5 zeigt
ein selbstverzahnbares Einzelelement einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung,
-
6 zeigt
ein selbstverzahnbares Einzelelement einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung,
-
7 zeigt
ein selbstverzahnbares Einzelelement einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung,
-
8 zeigt
die Auftragung des Absorptionsgrads über der Frequenz für ein konkretes
Ausführungsbeispiel
der Erfindung und zwei Vergleichsbeispiele und
-
9 zeigt
die Auftragung des Absorptionsgrads über der Frequenz für ein weiteres
konkretes Ausführungsbeispiel
der Erfindung und zwei weitere Vergleichsbeispiele.
-
FIGURENBESCHREIBUNG
-
1 zeigt
eine selbstverzahnte Anordnung 1 aus Einzelelementen 2,
bei denen es sich um in einer Ebene angeordnete gleichseitige Tetraeder 3 handelt.
Die Schnittflächen
der Tetraeder 3 in der Mittelebene der Anordnung 1,
die in 2 dargestellt ist, sind aneinanderliegende Quadrate.
Mit zunehmendem Abstand zu der in 2 dargestellten
Mittelebene wird das Quadrat zu einem Rechteck, das sich zu einer
Linie verschmälert.
Die jeweiligen Linien, d.h. die bei der Anordnung 1 gemäß 1 oben und
unten liegenden Seitenkanten der Tetraeder sind um 90 ° gegeneinander
verdreht. Die Kontaktflächen benachbarter
Tetraeder 3 sind rhombenförmig. Die Selbstverzahnung
der Anordnung 1 bedeutet, dass kein Tetraeder ohne eine
seitliche Ausweichbewegung der benachbarten Tetraeder aus der Ebene
herausbewegt werden kann. Die Anordnung 1 hält also zusammen,
wenn ihr Rand in einem Rahmen gehalten wird oder eine Einspannung
der Anordnung 1 an ihrem Außenumfang vorgesehen ist, die
die Einzelelemente 2 in ihren gegenseitigen Kontakt beaufschlagt.
Ein Rahmen kann auch dadurch ausgebildet werden, dass auf einer
Umfangslinie in der Haupterstreckungsebene der Anordnung 1 nebeneinanderliegende
Einzelelemente 2 miteinander verklebt werden. Es können auch
alle Einzelelemente 2 miteinander verklebt werden. Dann
muss jedoch die Verklebung so erfolgen, dass noch eine Relativbewegung benachbarter
Einzelelemente gegeneinander möglich
ist. Außerdem
wird, wie im Folgenden beschrieben werden wird, für die vorliegende
Erfindung eine Reibung zwischen den Einzelelementen 2 ausgenutzt.
D.h., bei einer Verklebung aller Einzelelemente 2 muss
diese eine Umwandlung von Bewegungsenergie in Wärmeenergie bei einer Relativbewegung der
Einzelelemente 2 bewirken. Diese Anforderungen sind mit
einer viskoelastischen Verklebung der Einzelelemente 2 realisierbar.
-
Es
können
nicht nur gleichmäßige Tetraeder zu
einer selbstverzahnten Anordnung 1 angeordnet werden. So
können
beispielsweise die vier Seitenkanten der Tetraeder 3, die
ihre in der Anordnung 1 oben und unten liegenden Seitenkanten
miteinander verbinden, länger
oder kürzer
als diese Seitenkanten sein. Weiterhin können die Flächen der Tetraeder geknickt
oder gekrümmt
sein.
-
Es
ist auch nicht erforderlich, dass die Einzelelemente 2 überhaupt
auf Tetraedern basieren. In 3 ist eine
selbstverzahnte Anordnung 1 wiedergegeben, bei der die
Einzelelemente 2 Würfel 4 bzw. Hexaeder
sind. Aus 4 sind die Schnittflächen der Würfel in
der Mittelebene der Anordnung 1 gemäß 3 ersichtlich.
Es handelt sich um regelmäßige Sechsecke,
die in 4 von einer punktierten Linie umrandet sind.
-
Die 5 bis 7 geben
weitere regelmäßige Polyeder
wieder, die grundsätzlich
in selbstverzahnten Anordnungen vorgesehen werden können. Es
handelt sich in 5 um einen Oktaeder, in 6 um
einen Pentagondodekaeder und in 7 um einen
Ikosaeder. Mit zunehmender Anzahl der Flächen der Polyeder werden jedoch
die relativen Kontakflächen
innerhalb der selbstverzahnten Anordnung kleiner. Dies bedeutet
einerseits eine geringere Stabilität der Anordnung aufgrund ihrer
Selbstverzahnung. Andererseits beruht der bei der vorliegenden Erfindung ausgenutzte
Effekt der selbstverzahnten Anordnung auf einer Reibung im Bereich
der Kontaktflächen. Auch
aus diesem Grund sind für
die Umsetzung der Erfindung insbesondere Tetraeder geeignet.
-
Die
Auswahl der Einzelelemente hat aber nicht nur einen Einfluss auf
die Kontaktflächen
der Einzelelemente untereinander. Sie bestimmt auch die Form der
Oberfläche
der Anordnung 1. So weisen die beiden Oberflächen der
Anordnung 1 gemäß 1 pyramidenförmige Löcher 5 auf.
Das Gesamtvolumen der Löcher
in den beiden Oberflächen macht
dabei ein Drittel des Gesamtvolumens der Anordnung 1 einschl.
der Löcher 5 aus.
Die Form der Oberfläche
der Anordnung 1 führt
zu einer Brechung hierauf einfallender Schallwellen, die eine einfache Reflektion
der Schallwellen verhindert. Dies ist jedoch nur ein Seiteneffekt.
Bei der vorliegenden Erfindung wird vorwiegend ausgenutzt, dass
einfallende Schallwellen die Anordnung 1 in Schwingung
versetzen und es dabei zur Relativbewegung zwischen den Einzelelementen 2 kommt,
deren Bewegungsenergie durch Reibung zwischen den Einzelelementen 2 in Form
von Wärme
dissipiert wird. So wird der einfallenden Schallwelle letztlich
Schallenergie entzogen, was mit der Absorption der Schallenergie
gleichbedeutend ist. Die Anordnung 1 wirkt dabei nicht
bei allen Frequenzen der einfallenden Schallwellen gleich. Vielmehr
ist die Frequenzabhängigkeit
der Absorption von der Ausbildung der Einzelelemente und ihrer Verbindung
in der Anordnung bzw. einer die Einzelelemente in ihren gegenseitigen
Kontakt beaufschlagenden äußeren Einspannung
abhängig.
-
Als
konkretes Beispiel sei im Folgenden eine selbstverzahnte Anordnung
von Tetraedern aus einem leichten Material als konkretes Ausführungsbeispiel
betrachtet. Als Vergleichsbeispiele dienen eine Anordnung derselben
Tetraeder aus demselben leichten Material, die aber fest miteinander
verklebt sind, und eine massive Platte mit den gleichen äußeren Abmessungen
wie die selbstverzahne Struktur und aus demselben leichten Material.
Bei Untersuchungen des Absorptionsgrads für senkrecht einfallende Schallwellen
im Kundtschen Rohr ergeben sich die in 8 dargestellten
Verläufe über der
Frequenz. 6 zeigt mit dicker Linie den
Verlauf des Absorptionsgrads für
das Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit der nur selbstverzahnten Anordnung der Tetraeder.
Die Linie 7 mit mittlerer Strichstärke zeigt das Vergleichsbeispiel
der zusätzlich
verklebten Tetraeder, und die dünne
Linie 8 zeigt den Absorptionsgrad für das weitere Vergleichsbeispiel
der massiven Platte. Beim Vergleich der Absorptionsgrade wird deutlich,
dass die nur selbst verzahnte Anordnung der Tetraeder im Bereich
der kleineren Frequenz unterhalb 300 Hz einen Bereich mit nahezu vollständiger Absorption
aufweist. Bei den verklebten Tetraedern ist dieses ausgeprägte Absorptionsmaximum
nicht vorhanden. Hier gibt es zwar ein Absorptionsmaximum im Bereich
oberhalb 1000 Hz. Ein besonderes Interesse besteht aber gerade daran,
mit relativ leichten Vorrichtungen auch Schall im Bereich niedrigere
Frequenzen zu dämpfen.
Das Vergleichsbeispiel der leichten Platte zeigt in dem Bereich
niedriger Frequenzen keine nutzbaren Absorptionseigenschaften.
-
Der
Effekt einer höheren
Masse der einzelnen Tetraeder wird anhand von 9 deutlich.
Hier ist wieder der Absorptionsgrad über der Frequenz aufgetragen,
wobei die dicke Linie 9 für nur selbstverzahnte Tetraeder
aus einem schweren Material steht. Die mitteldicke Linie 10 betrifft
zusätzlich
verklebte Tetraeder aus demselben schweren Material und die dünne Linie 11 eine
massive Platte mit den gleichen äußeren Abmessungen
wie die selbstverzahne Struktur und aus demselben schweren Material.
Bei der Anordnung der nur selbstverzahnten Tetraeder ist der Absorptionsgrad
gemäß der Linie 9 im
Bereich tiefer Frequenzen extrem gegenüber den verklebten Tetraedern
erhöht.
Auch im Bereich höherer
Frequenz ist hier durchweg eine Überlegenheit
der nur selbstverzahnten Anordnung zu erkennen. Die Absorption der
mit den zusätzlich
verklebten Tetraedern gemäß der Linie 10 zieht
allenfalls gleich und dies nur in begrenzten Frequenzbereichen.
Die Absorption der massiven Platte gemäß der Linie 11 ist
weit abgeschlagen.
-
Die
besonders gute Absorption einer selbstverzahnten Anordnung von Einzelelementen
bei bestimmten Frequenzen kann zur Ausbildung eines Kerbfilters
genutzt werden, das Frequenzen in einem definierten schmalen Frequenzband
ausfiltert, aber Schallwellen mit anderen Frequenzen relativ ungehindert
hindurchtreten lässt.
Durch Kombination mehrerer Anordnungen aber auch unterschiedlicher Einzelelemente
in derselben Anordnung kann überdies
eine Vorrichtung mit breitbandigeren Absorptionseigenschaften bereitgestellt
werden, die störenden
Luftschall über
ein ganzes Spektrum möglicherweise
auftretender Lärmfrequenzen
absorbiert.