DE19707123C1 - Zellenstruktur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zellenstruktur, insbe­ sondere für Hubschrauber, bestehend aus zwei Außenhäuten aus Faserverbundmaterial oder aus Metall und aus einem dazwischen angeordneten Waben- oder Schaumkern mit Versteifungen sowie aus einer Antidröhnanordnung.

In derartigen Zellenstrukturen, wie sie insbesondere im Hub­ schrauberbau verwendet werden, wird eingedrungener Körperschall üblicherweise durch aufgebrachte Antidröhnbeläge und zwischen den Außenhäuten eingearbeitete Schichten reduziert. Derartige Anordnungen bringen gute Ergebnisse über breite Frequenzberei­ che.

Die Gewichtszunahme der Zellenstruktur durch derartige wirksame Antidröhnbeläge beträgt jedoch ca. 20 bis 30% des Strukturge­ wichts. Außerdem erfordert die Minderung der diskreten Schall­ frequenzen insbesondere des Hauptgetriebes und der Nebenaggre­ gate eines Hubschraubers eine erhöhte Schalldämmung bei diesen zu dämpfenden Frequenzen, da sich die vom Getriebe ausgehenden Schwingungen nahezu ungedämpft auf die Zellenstruktur übertra­ gen.

Nachträglich angebrachte Resonanzabsorber und auch Schwingungs­ absorber können diese erforderliche Zusatzdämpfung bewirken. Die Anwendung dieser Systeme in Propellerflugzeugen, wie z. B. der Fokker 50 oder der Transall C 160 haben die hohe Wirksam­ keit der Absorber bestätigt.

Die Zellenstruktur im Hubschrauberbau besteht hauptsächlich aus Außenhäuten aus einem Faserverbundmaterial oder aus Metall, welche durch sogenannte Stringer und Spantprofile sowie durch großflächige Sandwichversteifungen verstärkt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte flächi­ ge Zellenstruktur mit einer neuartigen Antidröhnanordnung zu versehen, die eine wirksame Entdröhnung der einzelnen Felder der Außenhaut ermöglicht, die sich auf bestimmte Frequenzbe­ reiche einstellen läßt, die eine besonders kompakte und platz­ sparende Bauweise ermöglicht und die ohne zusätzliche Befesti­ gungselemente auskommt, so daß das Gewicht der Antidröhnanord­ nung erheblich verringert ist.

Ausgehend von einer Zellenstruktur der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnen­ den Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Durch die Integration der Antidröhnanordnung in Form von Schwingungsabsorbern oder Resonanzabsorbern direkt in die großflächigen Außenhäute der Zellenstruktur erhält man eine wirksame Entdröhnung, wobei die Absorber kraftschlüssig mit der Außenhaut verbunden sind und dabei dem sie umgebenden Bereich der Außenhaut irreversibel Schwingungsenergie entziehen. Ge­ genüber den herkömmlichen Antidröhnbelägen lassen sich die Absorber auf bestimmte Frequenzbereiche einstellen und ergeben hier eine besonders hohe Wirksamkeit bei geringem Gewicht. Dadurch, daß die Absorber direkt in die Außenhaut integriert werden, ergibt sich eine besonders kompakte und platzsparende Bauweise, bei der auf das wirkungslose Gewicht von Befestigung­ selementen verzichtet werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der vorteilhafte Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1a und 1b eine Draufsicht und einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemäßen Zellenstruktur;

Fig. 2a und 2b eine Draufsicht und einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemäß ausgestalteten Zellenstruktur, und

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungs­ beispiel einer erfindungsgemäß ausgestalte­ ten Zellenstruktur.

In den Figuren, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszei­ chen versehen sind, ist mit 1 ein Teil einer Außenhaut einer Zellenstruktur bezeichnet, die, wie aus den Schnittdarstellun­ gen 1b, 2b hervorgeht, aus zwei im Abstand voneinander angeord­ neten Außenhäuten aus einem Faserverbundmaterial oder aus einem Metall mit einem dazwischen angeordneten Waben- oder Schaumkern 2 bestehen.

Bei dem in Fig. 1a und 1b dargestellten Ausführungsbeispiel ist nun in der oberen Außenhaut 1 eine Antidröhnanordnung vorgesehen, die aus einer Vielzahl von zungenförmig ausgestal­ teten Schwingungsabsorbern 5 besteht, die als Wellenleiter wirken, wobei auf jeder Zunge eine Dämpfungsschicht 6 aufge­ bracht ist. Unterhalb eines jeden Absorbers ist eine flächige Aussparung 3 in der Außenhaut 1 sowie im Kern 2 vorgesehen. Die zungenartig ausgestalteten Schwingungsabsorber 5 mit ihren Dämpfungsschichten 6 können dabei symmetrisch oder asymmetrisch über die Zellenstruktur verteilt angeordnet sein.

Zusätzlich kann der Kern 2 mit wärme- oder schalldämmenden Materialien versehen sein, die gleichmäßig oder ungleichmäßig in ihm integriert sind.

Bei dem in Fig. 1a und 1b dargestellten Ausführungsbeispiel verhält sich der Schwingungsabsorber unterhalb der Cutoff- Frequenz f_c wie eine Masse, oberhalb dieser Frequenz f_c jedoch wie ein geschwindigkeitsproportionaler Dämpfer.

Fig. 2a und 2b zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Zellenstruktur, die insbesonde­ re für den Hubschrauberbau geeignet ist, wobei auch hier jede Aussparung 3 in der Außenhaut 1 und in dem Kern 2 unterhalb von zwei sich gegenüberliegenden, als Resonanzabsorber wirken­ den Absorbern 5 mit wahlweise aufgebrachten Dämpfungsschichten 6 angeordnet sind. Die freien Ende der Absorber 5 können dabei zusätzlich zur Einstellung der zu dämpfenden Frequenzbereiche mit Massen 7 belegt sein. Auch hierbei können die Resonanzab­ sorber jeweils bestehend aus einem paar federnd gelagerter Absorber 5 mit Dämpfungsschichten 6 und Masse 7 symmetrisch oder asymmetrisch über die Oberfläche der Außenhaut der Zel­ lenstruktur verteilt sein.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind Reso­ nanzabsorberpaare 6, 6', 6'' mit den wahlweise zugehörigen Dämpfungsschichten 7, 7', 7'' in unterschiedlichen Größen harfenartig auf der Oberfläche der Außenhaut 1 der Zellen­ struktur angeordnet, wodurch eine besonders breitbandige, auf einen bestimmten Frequenzbereich einstellbare Dämpfung von Schwingungsenergie erfolgt. Diese harfenartigen Anordnungen können ebenfalls symmetrisch oder asymmetrisch angeordnet wer­ den.

Durch die Integration der Absorber direkt in die Außenhaut der Zellenstruktur ergibt sich eine besonders kompakte und platz­ sparende Bauweise, wobei auf das bisher erforderliche hinsicht­ lich der Dämpfung der Schwingungsenergie jedoch wirkungslose Gewicht von Befestigungselementen verzichtet werden kann. Ge­ genüber den bekannten großflächigen Antidröhnbelägen wird weiterhin der Vorteil erzielt, daß sich die Schwingungsabsor­ ber und die Resonanzabsorber auf bestimmte Frequenzbereiche einstellen lassen und dabei eine hohe Wirksamkeit bei geringem Gewicht bieten. Durch die harfenartige Anordnung, wie es in Fig. 3 schematisch dargestellt ist, lassen sich breitbandige Frequenzbereiche wirksam dämpfen.

Claims (7)

1. Zellenstruktur, insbesondere für Hubschrauber, beste­ hend aus zwei Außenhäuten aus Faserverbundmaterial oder aus Metall und aus einem dazwischen angeordneten Waben- oder Schaumkern mit Versteifungen, sowie aus ei­ ner Antidröhnanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Antidröhnanordnung aus einer Vielzahl direkt in die Außenhaut (1) integrierter federnd gelagerter Absor­ bern (5) besteht sowie aus unterhalb der Absorber in die Außenhaut und in den Kern (2) eingearbeiteten Aus­ sparungen (3).

2. Zellenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorber breitbandige Schwingungsabsorber sind und die Form einer Zunge aufweisen.

3. Zellenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorber Resonanzabsorber sind, die einzeln oder paarweise sich gegenüberliegend oberhalb der Aus­ sparung (3) vorgesehen sind.

4. Zellenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorber mit einer Dämpfungsschicht (6) belegt sind.

5. Zellenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorber mit einer Masse (7) und wahlweise mit und ohne Dämpfungsschicht belegt sind.

6. Zellenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorber symmetrisch auf der Außenhaut verteilt sind.

7. Zellenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorber asymmetrisch auf der Außenhaut verteilt sind.