DE1918747A1 - Schwingungsreduktion durch Anti-Schwinger - Google Patents
Schwingungsreduktion durch Anti-SchwingerInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
- F16F7/10—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
Dr.rer.nat. Oskar Bschorr
8 München- 60 Kirschäckerweg 2
München, den I3. April I969
An das
Deutsche Patentamt, München
mein Zeichen:
Anti-Schwinger
Hiermit meldet
Dr. rer. nat. Oskar Bschorr 8 München 60
Kirschäckerweg 2
die in den Anlagen beschriebene Erfindung an und beantragt die Erteilung eines Patentes.
Die Bezeichnung lautet:
Schwingungsreduktion durch Anti-Schwinger
Anlagen:
weiteres Stück dieses Antrages
gleichlautende Beschreibungen mit 5 Seiten vorbereitete Empfangsbescheinigung
009842/0937
Dr. rer. nat. Oskar Bschorr 13·- April 19« 9
Es besteht das Problem, Schwingungen und Vibrationen von Maschinen und Bauteilen herabzusetzen.
Die konventionelle Metnode benutzt für die SciiwingungsredüKLioii
Dämmungs- und Dämpfuiigsmechanismen. Dämmung und Dampfung aber
sxnd passive Mittel. Sie sind vergleichbar den passiven Elementen
Spule und Ohm1scher Widerstand. Die Leistungsfähigkeit der
Elektronik aber wird hauptsächlich durch die aktiven Elemente wie z.B. Röhren, Transistoren usw. ermöglicht. In Analogie hierfc
zu werden zur Schwingungsreduktion ebenfalls aktive Mittel herangezogen.
Der Schwingungszustand eines beliebigen Körpers, z.B. einer Maschine,
sei durch den Verschiebungsvektor s (r, t) gegeben. Damit
bedeutet s die von dem Körperort r und der Zeit t abhängige
Auslenkung gegenüber der Ruhelage. Um die Schwingungsauslenkung
s an einem beliebigen Ort r des Körpers zu unterdrücken, müßte man nach der passiven Methode dort mit einer "unendlich" großen
Masse abdämmen. Nach der aktiven Methode wird an diesem Punkt r eine gesteuerte Kraft eingeleitet, die der Schwingungsbewegung
s entgegenwirkt. - Zweckmäßigerweise wird die gesteuerte Kraft
möglichst an den Punkten eingeleitet, an denen die schwingungs-,
erzeugende Störkraft einwirkt, um damit den Weg von Kraft und Gegenkraft zu verkürzen.
Im folgenden sollen diese Elemente, die eine gesteuerte Kraft
zui· Unterdrückung einer Körperschwingung erzeugen, mit AntiSchwinger bezeichnet werden.
Aufgabe der Erfindung sind Anti-Schwinger zur Reduktion und Auslöschung
von Körperschwingungen. Im besonderen sollen diese AntiSchwinger zur Verminderung der Schallabstrahluiig von Maschinen
und zur Verbesserung der SchaLldämmung von Wänden geeignet sein.
Der Grundaufbau eines Anti-Schwingers besteht im wesentlichen
aus einer seismischen Masse und einem steuerbaren, krafterzeugenden Element. Die Trägheit der seismischen Masse wird dabei benützt,
um die in den Körper einzuleitende Kraft abzustützen. Die Steuerung der Kraft erfolgt über einen Schwiiigungssensor, z.U.
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Beschleunigungsaufnehmer, DMS-Streifen usw., der an der Stelle
des Körpers augesetzt ist, an der die Schwingung unterbunden werden
soll. Die Kraft des Anti-Schwingers wird so gesteuert, daß die Schwingungsamplitude zu Null wird. Eine solche Steuerung ist
eine bekannte Aufgabe der Regelungstechnik, für die es eine Reihe von Steuermechanismen gibt.
Bei flächenhaften Körpern ist es ausreichend, wenn mehrere, benachbarte
Anti-Schwinger von einem Schwingungssensor aus gesteuert
werden.
2- und 3-dimensionale Schwingungen werden zweckmäßigerweise mit
integrierten linearen Anti-Schwingern abgedämmt.
Eine einfache Ausführungsform eines Anti-Schwingers ergibt sich
bei elektrodynamischer Krafterzeugung mit einem Spule/Magnet-System»
Zweckmäßigerweise wird dabei die Schwingspule, starr an dem
zu dämpfenden Körper befestigt, während der Magnet als seismische Masse nicht-starr angekoppelt wird. Der Schwingungssensor,
z.B. der Beschleunigungsaufnehmer, ist dabei mit der Schwingspule integriert.
Bei kleinen Schwingungsamplituden ist es möglich, als krafterzeugende
Elemente in an sich bekannter Weise magnetostriktive oder
elektrostriktive Mittel einzusetzen. Zur Abstützung der Kraft wird wieder· eine seismische Masse vorgesehen.
Um große, relativ tieffrequente Schwingungen abzudämmen, werden
zweckmäßigerweise hydraulische oder pneumatische Kraftgeber verwendet. Dabei wird z.B. ein Membrankolben zwischen Körper und
seismischer Masse zwischengeschaltet. Die Kolbenkraft wird in an sich bekannter Weise über ein Ventil gesteuert.
Eine weitere Ausführungsform, vorzugsweise für flächenhafte Kraftübertragung,
ermöglicht der bekannte Luftkisseneffekt. Dabei wird
zwischen Körper und seismischer Masse Luft eingeblasen, wobt i der
Luftdruck durch ein Ventil gesteuert wird. Luftzuführung und Ventil
sind zweckmäßigerweise in der seismischen Masse untergebracht. Die dem Körper zugewandte Seite der seismischen Masse ist dabei
der Körperoberfläche augepaßt.
Um die Schalldämmung von Doppelfenstern vor allem im unteren Frequenzbereich
zu erhöhen, befindet sich in dem abgeschlossenen Zwischenraum ein dünner, elektrisch leitender Draht. Durch elektrische
Auiheizung des Drahtes kann die Luft erwärmt und so der
Druck in dem Zwi schenraum übf;r eine Stromsteuerung gesteuert worden.
An rlor inneren Soiic· befindet sich ein SchwlugmigSBeneor,
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BAD ORIGINAL
der den Druck so steuert, daß an dieser die Vibration gleich Null wird.
Bei der Schwingungsreduktion an Platten und Wänden kann in erster
Näherung ein mehr oder weniger engmaschiges Netz von Anti-Schwingern
benützt werden. Eine direkte Flächenkraft läßt sich errei- chen,
wenn die seismische Masse ebenfalls als Platte ausgeführt ist und der Zwischenraum z.B. mit Hydraulikflüssigkeit oder Druckluft
ausgefüllt ist und der Druck durch ein Regelventil gesteuert wird.
Bei den oben beschriebenen Ausführungen war jeweils eine seismische
Masse zur Abstützung der Steuerkraft notwendig. In Sonderfällen kann auf einen anderen Abstutzungsmechanxsmus zurückgegriffen
werden.
Bei bewegten Körpern, z.B. bei einem Flugzeug, können, um die Vibrationsschwingungen
der Beplankung herabzusetzen, die an der Beplankung angreifenden Luftkräfte ausgenützt werden. Z.B. gelingt
es, durch Grenzschichtbeeinflussung Auftriebs- und Widerstandskraft
zu steuern. Auf einfache Weise kann dies durch Grenzschichtabsaugung oder -abblasung geschehen. Bei tieferfrequenten Schwingungen
kann ein Spoilermechanismus eingesetzt werden.
Bei einem weiteren Sonderfall kann das Magnetfeld der Erde zur Kraftabstützung herangezogen werden. Zur Abschirmung relativ
schwacher Störgeräusche werden über die Ab&chirmflache Stromleiter
gelegt. Bei Stromfluß entsteht eine Kraft, die senkrecht zur
Stromrichtung und Feldrichtung steht. Durch Regelung des Stromes kann so eine gesteuerte Kraft auf die Abschirmfläche ausgeübt
werden.
Durch eine Umkehrung des Regelmechanismuses des Anti-Schwingers ist es möglich, eine Platte reflexionsfrei zu machen. Befindet
sich vor der Platte ein Mikrofon, dessen Signal die mit AntiSchwingern bestückte Platte so steuert, daß die Platte konphas
mit der Schallwelle schwingt, so wird die auf die Platte auftreffende
Wolle nicht reflektiert. Durch Zusammenstellung mehrerer solcher Plattenelemente läßt sich auf diese Weise ein reflexionsfreier
Kaum realisieren. Wird dagegen die Platte von einem Schwiiigungsseiisor auf Schwingungsunterdrückung gesteuert,
so erhalt man damit einen schallharten Raum. Durch vollständige
oder teilweise Umschaltung läßt sich so die Akustik eines Raumes einstellen.
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Claims (1)
- Schutzansprüche A Q-J Q Π Α ΠSchwingungsreduktxon an Körpern, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines oder mehrerer Anti-Schwinger, bestehend aus einem steuerbaren, krafterzeugenden Element und einer seismischen Masse, auf den Körper Gegenkräfte eingeleitet werden, die von einem Schwingungssensor, z.B. einem Beschleunigungsaufnehmer, in an sich bekannter Weise so gesteuert werden, daß die Körperschwingung an einer geforderten Körperstelle aufgehoben wird. 2. Schwingungsreduktxon an Körpern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anti-Schwinger an oder nahe an der Stelle angesetzt werden, an der die schwingungserregenden Störkräfte auf den Körper einwirken.3· Schwingungsreduktxon an Körpern, nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere benachbarte Anti-Schwinger von einem Sensor aus gesteuert werden.1I. Anti-Schwinger nach den Ansprüchen 1 bis 3> dadurch gekeimzeichnet, daß als krafterzeugendes tlement ein Spule/Magnet-System verwendet wird, wobex die Spule starr mit dem zu dämpfenden Körper verbunden ist, während der Magnet als seismische Masse nicht-starr angekoppelt xst.5·. Anti-Schwinger nach den Ansprüchen 1 bis Λ, dadurch gekennzeichnet, daß als krafterzeugendes Element ein magnetostriktives oder elektrostriktives Element zwischen Körper und seismischer Masse wirkt.6. Anti-Schwinger nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß als krafterzeugendes Element ein hydraulisch oder pneumatisch betriebener Membrankolben durch ein Ventil gesteuert wird und sich der Membrankolben zwischen Körper und seismischer Masse befindet.7» Anti-Schwinger nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Prinzip des Luftkisseneffektes zwischen Körper und seismischer Masse Luft eingeblaaen wird, deren Druck durch ein Ventil gesteuert wird.8. Anti-Schwinger nach den Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß bei Schwingungereduktion Von Flächenelemente!! die ••!•■lache Ma··· ebenfalls als Fläche auegebildet ist, .9. Anti-Schwinger nach den Ansprüchen 1 bis B, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schalldämmung von Doppelfenstern eich in dem abgeschlossenen Zwischenraum elektrisch beheizbare Drähte be-009842/0937 . bad oi3iqinalfinden, deren Heizleistung und damit Luftausdehnung und -druck über den Heizstrom gesteuert wird.10. Anti-Schwinger nach den Ansprüchen 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß bei bewegten Körpern die an dem Körper angreifenden dynamischen Luftkräfte durch Grenzschichtabsaugung, -abblasung oder Spoiler gesteuert werden.11. Anti-Schwinger nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abschirmung von Störgeräuschen Abschirmflächen mit einem Stromleitersystem versehen werden, mit dem unter dem Einfluß des erdmagnetischen Feldes durch Stromsteuerung eine gesteuerte Kraft erzeugt wird.12. Anti-Schwinger nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung schallreflexionsfreier Plattenflächen diese durch ein Mikrofon auf der Schallauftreffseite so gesteuert wird, daß die Platte konphas mit der Schallwelle schwingt.13. Anti-Schwinger nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekeimzeichnet, daß zur wahlweisen Herstellung schallreflexionsfreier und schallreflektierender Plattenflächen diese mit Anti-Schwingern bestückt werden, die einmal auf konphases Mitschwingen und zum anderen auf Schwingungsunterdrückung geschaltet werden.009842/0937BAD ORIGINAL
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Publication Number | Publication Date |
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DE (1) | DE1918747A1 (de) |
FR (1) | FR2043232A5 (de) |
GB (1) | GB1260457A (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0002697A1 (de) * | 1977-12-30 | 1979-07-11 | International Business Machines Corporation | Feder-Masse-Schwingungssystem |
FR2415330A1 (fr) * | 1978-01-24 | 1979-08-17 | Ivanov Gely | Dispositif d'amortissement d'oscillations |
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- 1969-04-14 DE DE19691918747 patent/DE1918747A1/de active Pending
-
1970
- 1970-04-07 GB GB1633170A patent/GB1260457A/en not_active Expired
- 1970-04-13 FR FR7013200A patent/FR2043232A5/fr not_active Expired
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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FR2043232A5 (de) | 1971-02-12 |
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