DE2506472A1

DE2506472A1 - Sound absorbing panel effective in two frequency domains - combines action of Helm holtz resonator with that of laminar honeycomb absorber

Info

Publication number: DE2506472A1
Application number: DE19752506472
Authority: DE
Inventors: Leslie Spencer Wirt
Original assignee: Lockheed Aircraft Corp
Current assignee: Lockheed Martin Corp
Priority date: 1975-02-07
Filing date: 1975-02-07
Publication date: 1976-08-19

Abstract

The panel contains a honeycomb of cells formed by partitions (2, 3) a black plate (1) of metal, plastic or ceramic etc. and a front plate (11) of perforated metal, porous paper or porous ceramic. Into each cell extends a horn (5) which may be of exponential hyperbolic or conical, form and which need not be a surface of revolution. The horn is in acoustic communication with the rest of the cell, either through a gap between the end of the horn and the rear of the cell of through an opening in the side of the horn. For some (lower) frequencies the horms and cells together function as Helmholtz resonators damped by the face sheet (11) and at other (higher) frequencies the honeycomb of cells functions as a laminar absorber.

Description

Schallabsorbierungsmittel mit doppeltem Bereich Die erfindung betrifft ein Schallabsorptionsmittel, insbesondere ein einen doppelten Schallbereich umfassendes absorptionsmittel, Obwohl eine Belästigung durch industriellen Lärm seit vielen Jahren besteht, so wurde diese Belästigung noch höher als Folge der Verwendung von mit immer größeren Geschwindigkeiten betriebenen klaschinen zum Erhöhen des Produktionsausstoßes. Bekanntlich erzeugen neuzeitliche Strahltriebwerke einen merklich höheren Lärmpegel als die von diesen ersetzten Brennkraftmotore. Double Area Sound Absorbents The invention relates to a sound absorbent, in particular one comprising a double sound range absorbent, although a nuisance from industrial noise for many Years ago, this annoyance was even higher as a result of the use of cluttering machines operated at ever higher speeds to increase production output. It is well known that modern jet engines generate a noticeably higher noise level than the internal combustion engines replaced by them.

Bodenfahrzeuge leisten gleichfalls ihren Beitrag zur Lärmbelästigung.Ground vehicles also make their contribution to noise pollution.

imine der allgemein verwendeten und bekannten und in der Luftfahrt benutzten Absorptionsplatten besteht aus einer schalldurchlässigen Vorderplatte, einem Honigwabenkern und aus einer undurchlässigen Rückseitenplatte. Solche Schalldämpfer werden allgemein als "Laminarabsorber" bezeichnet. Obwohl solche Platten einfach, kräftig und leicht sind, so sind sie jedoch insofern nachteilig, als der Schall nur bei bestimmten Frequenzen absorbiert wird0 Zwischen diesen Schallabsorptionsbändern sinkt die Absorption auf einen sehr niedrigen Wert ab. In vielen Fällen muss jedoch ein hochfrequenter Schall als auch ein niederfrequenter Schall absorbiert werden. imine of the commonly used and known and in aviation used absorption panels consists of a sound-permeable front panel, a honeycomb core and an impermeable back panel. Such mufflers are commonly referred to as "laminar absorbers". Though such plates are simple, are strong and light, they are disadvantageous insofar as the sound is only absorbed at certain frequencies0 Between these sound absorption bands the absorption drops to a very low value. In many cases, however, it must a high-frequency sound as well as a low-frequency sound can be absorbed.

Vielleicht die größte Schwierigkeit besteht bei der Entwicklung eines Schallabsorptionsmittels für niederfrequenten Schall innerhalb eines breiten Bandes und innerhalb eines sehr beschränkten Volumens. Breitbandschalsbsorbierende Materialien aller Art werden in ihrer Wirkung grundsätzlich eingeschränkt durch das Verhältnis Raum : Frequenz. Dies ist eine Folge des Umstandes, dass diese Materialien den Schall nicht wirksam absorbieren können, sofern nicht deren Dicke ungefähr 1/4 Wellenlänge beträgt. Bei niedrigeren seu absorbierenden Frequenzen muss die körperliche Größe der Absorber höher bemessen werden, so dass diese Mittel in einigen Fällen unzulässig groß werden. Perhaps the greatest difficulty is developing one Sound absorber for low frequency sound within a wide band and within a very limited volume. Broadband scarf absorbent materials of all kinds are fundamentally limited in their effect by the relationship Space: frequency. This is a consequence of the fact that these materials produce sound cannot absorb effectively unless their thickness is about 1/4 wavelength amounts to. At lower seu absorbing frequencies, the physical size must the absorber must be dimensioned higher, so that these funds are inadmissible in some cases grow up.

Es wurde bisher vorgeschlagen, die Menge des absorbierenden Materials, die für ein schallabsorbierendes System benötigt wird, dadurch zu vermindern, dass eine kleine Menge des absorbierenden Materials in den Hals eines Hornes eingesetzt wird. Mit einer solchen Anordnung kann jedoch das körperliche Volumen nicht in dem Grade verkleinert werden, wie nach der Erfindung möglich ist. It has heretofore been proposed to determine the amount of absorbent material, which is required for a sound-absorbing system to be reduced by the fact that a small amount of the absorbent material inserted into the neck of a horn will. With such an arrangement, however, the physical volume can not be in the Degrees are reduced, as is possible according to the invention.

Die Erfindung sieht einen verhältnismäßig kurzen und hornförmigen Kanal in einem geschlossenen Hohlraum vor. Die bindung des Hornes setzt sich im wesentlichen absatzfrei in die SuBenwandung des Hohlraumes fort und wird von einer der Strömung einen Widerstand entgegensetzenden permeablen Platte abgedeckt. Das Hals ende des Hornes steht mit dem Luftraum im Hohlraum in Verbindung. Unterhalb der Soll-Sperrfrequenz des Hornes bewegt sich die Zuluft im gesamten Horn und weist hierbei eine sehr erhebliche Trägheit auf. Bei einer unterhalb der Sperrfrequenz liegenden Frequenz wird die Trägheit der Luft im Horn gerade kompensiert durch die Steifheit der Luft im Hohlraum, so dass eine Resonanz auftritt, Diese Resonanz wird stark gedämpft infolge der Anwesenheit der durchlässigen und resistiven Vorderplatte an der Mündung des Horns. The invention provides a relatively short and horn-shaped Channel in a closed cavity before. The binding of the horn continues in the essentially without bumps into the suBenwandung of the cavity and is of a the flow is covered by a resistive permeable plate. That The neck end of the horn communicates with the air space in the cavity. Below the target cut-off frequency of the horn moves the supply air in the entire horn and points a very considerable inertia. At one below the blocking frequency The inertia of the air in the horn is just compensated by the lying frequency Rigidity of the air in the cavity so that a resonance occurs, This becomes resonance heavily attenuated due to the presence of the permeable and resistive faceplate at the mouth of the horn.

Oberhalb der Sperrfrequenz pflanzt das Horn die ankommenden akustischen Wellen fort; jedoch erfolgt aufgrund der Diskontinuität im Bezirk an der tbergangsstelle des Halses und des Lufthohlrauees eine Reflexion, so dass die Anordnung in der gleichen Weise wirkt wie ein Laminarabsorber. Bei der gedämpiten Resonanz werden daher niedrige Frequenz absorbiert, während bei der Wirkung als Laminarabsorber höhere Frequenzen absorbiert werden. Durch eine entsprechende Wahl der Parameter für das Horn, die Vorderplatte und für den Hohlraum kann die Niederfrequenz- und die Hochfrequenzabsorptionszone innerhalb eines weiten Bereiches von Werten verändert werden, um die gewünschte Absorption zu bewirken.Above the cut-off frequency, the horn plants the incoming acoustic signals Waves away; however, due to the discontinuity in the district, it takes place at the transition point of the neck and the air cavity a reflection, so that the arrangement in the same Way acts like a laminar absorber. The damped resonance therefore becomes low Frequency absorbs, while acting as a laminar absorber higher frequencies be absorbed. By choosing the parameters for the horn accordingly, the Front plate and for the cavity can be the low frequency and high frequency absorption zone can be changed to the desired within a wide range of values To effect absorption.

Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben. In den beiliegenden Zeichnungen ist die Fig.1 ein Ausschnitt aus einer schaubildlichen Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Absorberanordnung nach der Erfindung unter Verwendung von Hörnern mit kreisrunder Mündung, Fig.2 eine schaubildliche Darstellung eines Teiles einer çnordnung von Hörnern Lit einer rechteckigen zündung und mit einem kreisrunden Hals, Fig.3 ein senkrechter Schnitt durch einen Teil einer Schallabsorberanordnung, die eine erste Abwandlung der in der Fig.1 gezeigten Ausführungsform dargestellt, Fig.4 ein senkrechter Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung, Fig.5 eine zum Teil als Schnitt gezeichnete einzelne Doppelbereichabsorberzelle nach der Erfindung und die Fig.6 eine Darstellung in Form einer Schaltung, die für das Verständnis der erfindung von Nutzen ist0 Die Figo1 zeigt in schaubildlicher Darstellung den Aufbau einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Dieser Schallabsorber weist eine undurchlässige Rückseitenplatte 1 auf, die aus Metall, Kunststoff, Keramik oder aus einem anderen geeigneten Material bestehen kann, sowie einen Kern in Form von "Eierbechern", der an der Rückseitenplatte 1 anliegt. Dieser Kern besteht aus einer Vielzahl von sich senkrecht schneidenden Trennwandungen, wie bei 2 und 3 dargestellt. Die Trennwandungen 2, 3 erstrecken sich senkrecht zur Oberfläche der Rückseitenplatte 1 und werden an dieser vorzugsweise durch geeignete kittel befestigt. Die Trennwandungen 2, 3 bilden eine Vielzahl von Hohlräumen, Zellen oder ibteilungen mit einem bestiiunten Volumen. In dem in Zellen oder Abteilungen unterteilten Kern ruht eine Anordnung von Hörnern. Diese Anordnung 4 besteht vorzugsweise aus einem einheitlichen Aufbau, der aus Sunststoff, Metall oder aus einem anderen geeigneten material bestehen kann. Die Anordnung 4 wird im allgemeinen aus einem im Vakuum geformten Kunststoff hergestellt. Die Anordnung besteht aus einer Vielzahl von kurzen Hörnern, von denen ein Horn angeschnitten bei 5 dargestellt ist. Der Hals 6 des Hornes 5 ist offen und steht mit dem Innenraum der Abteilung in Verbindung, die von den Trennwandungen 2 und 3 abgegrenzt wird. Die übrigen beiden Trennwandungen sind in der Fig.1 der ttersichtlichkeit wegen nicht dargestellt. Damit die Einrichtung ordnungsgemäß arbeiten kann, ist natürlich eine vollständig geschlossene Abteilung erforderlich. The invention will now be described in detail. In the enclosed In the drawings, FIG. 1 is a section of a diagrammatic representation of a first embodiment of an absorber arrangement according to the invention using of horns with circular Muzzle, Figure 2 is a diagrammatic representation part of an arrangement of horns with a rectangular ignition and with a circular neck, Figure 3 is a vertical section through part of a sound absorber arrangement, which shows a first modification of the embodiment shown in Figure 1, 4 shows a vertical section through a second embodiment of the invention, FIG a single double-area absorber cell, partly drawn as a section, according to FIG Invention and FIG. 6 is a representation in the form of a circuit, which is useful for understanding The invention is useful. Figo1 shows the Structure of a first embodiment of the invention. This sound absorber has a impermeable back plate 1 made of metal, plastic, ceramic or may consist of another suitable material, as well as a core in the form of "Egg cups", which rests on the back plate 1. This core consists of one Large number of vertically intersecting partition walls, as shown at 2 and 3. The partition walls 2, 3 extend perpendicular to the surface of the back plate 1 and are attached to this preferably by means of suitable gowns. The partitions 2, 3 form a multitude of cavities, cells or divisions with a certain Volume. An arrangement rests in the core, which is divided into cells or compartments of horns. This arrangement 4 preferably consists of a uniform structure, the off Plastic, metal or any other suitable material can exist. The assembly 4 is generally made from a vacuum formed Made of plastic. The arrangement consists of a multitude of short horns, a horn of which is shown cut at 5. The neck 6 of the horn 5 is open and communicates with the interior of the department, that of the partitions 2 and 3 is delimited. The other two partition walls are shown in FIG Not shown due to visibility. In order for the facility to work properly a completely closed department is of course required.

Die axiale Länge des Horns ist kürzer bemessen als die Tiefe der Abteilung (2-3), so dass der Halskanal mit dem Innenraum der Abteilung in Verbindung steht. Die Mündung 7 des horns 5 ist kreisrund, aufgeweitet und setzt sich in den ebenen Teil 8 der Anordnung fort. Die Abteilung 9 gleicht im wesentlichen der bereits beschriebanden abteilung und ist in der Fig.1 wie im ersten Falle mit einer offenen Seite der t'bersichtlichkeit wegen dargestellt. In der Praxis sind natürlich alle Abteilungen oder Zellen an fünf Seiten von ebenen Wandungen und an der sechsten Seite von der Hornanordnung 4 begrenzt.The axial length of the horn is shorter than the depth of the compartment (2-3) so that the cervical canal communicates with the interior of the department. The mouth 7 of the horn 5 is circular, widened and sits in the planes Part 8 of the arrangement continues. Department 9 is essentially the same as that already described department and is in Fig. 1 as in the first case with an open side for clarity shown because of. In practice, of course, all departments or cells are on five sides of flat walls and on the sixth side of the horn assembly 4 limited.

ber der Anordnung 4 ist eine durchlässe Vorderplatte 11 angeordnet, die aus einem Fibermetall, einem perforierten ivietall, aus porösem Papier, einem porösen keramischen Material oder aus einem anderen geeigneten durchlässigen Material bestehen kann, das einen bestimmten Strömungswiderstand aufweist, wie später noch beschrieben wird. Die gesamte Anordnung aus der Rückseitenplatte, der den Kern bildenden Zellenanordnung 2-3, der Anordnung 4 und aus der Vorderplatte 11 wird durch einen Klebstoff oder einem anderen geeigneten mittel zusammengehalten. Above the arrangement 4 a through front plate 11 is arranged, those made of a fiber metal, a perforated ivietall, of porous paper, a porous ceramic material or any other suitable permeable material can exist, which has a certain flow resistance, as later is described. The entire assembly from the back plate, which forms the core Cell array 2-3, the array 4 and from the front panel 11 is through a Adhesive or other suitable means held together.

Die Sperrfrequenz der Hörner (z0B. des Hornes 5) der Anordnung wird von deren Gestalt bestimmt. Bei der Ausgestaltung der Hörner sind die an sich bekannten Kriterien zu berückwichtigen. Sachkundigen ist ferner auch bekannt, dass die Gestalt des Hornes zum Teil bestimmt wird von dem Ausmaß der Aufweitung. Nach Wunsch können die Hörner in jeder herkömmlichen Form ausgestaltet werden, beispielsweise in exponentieller, hyperbolischer, katenoidaler Form, in der Form nach Bessel oder auch kegelförmig. Obwohl die Anzahl möglicher Hormformen sehr griß ist, so wird zwecks Vereinfachung angenommen, dass alle Hörner, mit Ausnahme der in der Fig.2 dargestellten Hörner axialsymmetrisch ausgestaltet sind. The blocking frequency of the horns (z0B. The horn 5) of the arrangement is determined by their shape. In the design of the horns are known per se Criteria to be taken into account. Those skilled in the art are also aware that the figure of the horn is determined in part by the extent of the expansion. As you wish, you can the horns are designed in any conventional shape, for example in exponential, hyperbolic, catenoidal shape, in the Bessel shape or also conical. Although the number of possible hormonal forms is very large, this is done for the sake of simplicity assumed that all horns, with the exception of the horns shown in Figure 2 are designed axially symmetrical.

Wie aus der Fig.2 zu ersehen ist, stellt eine solche Ausgestaltung keine Einschräkung der Erfindung dar.As can be seen from FIG. 2, such an embodiment represents does not constitute a limitation of the invention.

Nach der Darstellung in der Figol sind die Mündungen der Hörner in der Anordnung 4 kreisrung. Die Anordnung kann jedoch auch so eingerichtet werden, dass Hörner mit quadratischen oder rechteckigen Mündungen verwendet werden können, wie bei der anordnung 12 in der Figo2 Wenn gewünscht, können auch andere Fiorngeometrian verwendet werden. In jedem Falle kann jedes Horn oberhalb der Sperrfrequenz liegende Schallwellen frei weiterleiten. Unterhalb der Sperrfrequenz bewegen sich die Luftpartikel im gesamten Horn zusammen und entwickeln eine erhebliche Trägheit In dieser Hinsicht kann die Luftmasse in jedem Horn als ein luftklumpen" angesehen werden, der sich als eine einzelne Einheit unterhalb der Sperrfrequenz bewegt. Bei einer unterhalb der Sperrfrequenz liegenden Frequenz wird die Trägheit dieses "Luftklumpes" gerade kompensiert durch die steifheit der in der Zelle eingeschlossenen Luft, so dass eine Resonanz nach Helmholtz auftritt. Diese Resonanzfrequenz wird weitgehend bestimmt von dem Volumen des Hohlraumes in Ubereinstimmung mit der klassischen theorie. Diese Resonanz wird stark gedämpft von der durchlässigen Vorderplatte 11, die sich über die Mündung 7 des Horns 5 erstreckt0 Die über der Sperrfrequenz liegenden akustischen Wellen werden in der normalen Wirkungsweise eines IIorns fortgepflanzt, jedoch bewirkt die Unterbrecnung an der Übergangsstelle des Haltes 6 und der Luft in der Zelle eine akustische Reflexion. Das heißt, der von der Mi1ndung zum Hals fortgepflanzte Schall wird reflektiert und vom entfernt gelegenen Ende des Halses aus zur Mündung fortgepflanzte Oberhalb der Sperrfrequenz verhält sich das System daher in der gleichen Weise wie ein herkömmlicher Laminarabsorber, bei dem die zerstörende Shasenauslöschung zwischen den ankommenden und den reflektierten Schallwellen erfolgt. According to the representation in Figol, the mouths of the horns are in the arrangement 4 circular. However, the arrangement can also be set up in such a way that that horns with square or rectangular mouths can be used, As with the arrangement 12 in Figo2. If desired, other Fiorngeometrian be used. In any case, each horn can be above the cut-off frequency Passing sound waves freely. The air particles move below the cut-off frequency throughout the horn together and develop considerable indolence in this regard the air mass in each horn can be viewed as a "lump of air" that is moved as a single unit below the cutoff frequency. At one below the frequency lying at the cut-off frequency, the inertia of this "lump of air" becomes even compensated for by the stiffness of the air trapped in the cell, so that a response according to Helmholtz occurs. This resonance frequency is largely determined on the volume of the cavity in accordance with the classic theory. This resonance is strongly attenuated by the permeable front plate 11, which extends over the mouth 7 of the horn 5 The above the blocking frequency acoustic waves are propagated in the normal mode of operation of a horn, however, causes the interruption at the transition point of the stop 6 and the air an acoustic reflection in the cell. That is, the one from the mouth to the neck propagated sound is reflected and off the distant end of the neck The system behaves from propagated to the mouth above the blocking frequency therefore in the same way as a conventional laminar absorber, in which the destructive Shasen cancellation takes place between the incoming and the reflected sound waves.

lurch eine entsprechende Wahl der Parameter des Eorns 5, des Volumens des Hohlraumes und des Widerstandes der Vorderplatte kann der Niederfrequenzabsorptionsteil und der Hochfrequenzabsorptionsteil des Spektrums innerhalb eines weiten Bereiches von werten wahlweise verändert werden. Diese Werte werten vorzugsweise so bemessen, dass sie das Komplement des zu absorbierenden Schalles darstellen, wodurch bei dem Absorber die höchste Leistung erzielt wird. By a corresponding choice of the parameters of the Eorn 5, the volume of the cavity and the resistance of the face plate can be the low frequency absorption part and the high frequency absorption part of the spectrum within a wide range values can optionally be changed. These values are preferably calculated in such a way that that they represent the complement of the sound to be absorbed, whereby the Absorber the highest performance is achieved.

Die Fig¢3 zeigt als Ruerschnitt eine abgeänderte ausführung des in der Fig.1 und 2 dargestellten Schallabsorbers. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich der Hals gänzlich bis zum Boden der schallaufnehmenden Zelle, wobei an einer Seitenwandung des Halsendes ein zum Innenraum der Zelle führendes Fenster vorgesehen ist0 Diese Ausführung weist eine durchlässige Vorderplatte 14 sowie einen Zellenkern auf, der aus einer Vielzahl von Wandungsgliedern 15 und 16 besteht, und ferner ein Horn 17, das sich vom oberen Teil der Anordnung aus bis zum Boden des horns (15-16) erstreckt0 Die Mündung 18 des Horns 17 liegt an der durchlässigen Vorderplatte 14 an und wird begrenzt von dem oberen Ende der von den Wandungsgliedern 15 und 16 gebildeten Zelle. Das Halsende 19 des Horns 17 liegt an der Rückseitenplatte 13 an und ist auf die Wandungsglieder 15 und 16 eingemittet. Da der Innenraum des Hornes 17 mit der Luftmasse in der Zelle 21 in Verbindung stehen muss' so ist am Halsende 19 des Horns 17 ein Seitenwandungsfenster oder eine Offnung 22 vorgesehen. Die benachbarte Zelle 20 ist ebenfalls mit einem Horn 23 ausgestattet, das am Halsende eine oeffnung 24 aufweist. Die gesamte Anordnung besteht aus einer Vielzahl gleicher Hörner, die in gleichen, den Kern bildenden Zellen der oben beschriebenen Art sitzens Im Vergleich mit den husführungen nach den Figuren 1 und 2 weist die Ausführung nach der Figo3 den Vorzug auf, dass die Festigkeit der Anordnung erhöht wird durch die Zentralverbindung des herabhängenden Endes (nämlich des Halsendes 19) des Hornes mit der Rückseitenplatte 13. Die Ausführungsform nach der Fig.3 weist im wesentlichen die gleiche akustische Leistung auf wie die beschriebenen ersten Ausführungsformen. FIG. 3 shows a modified version of the in the Fig.1 and 2 shown sound absorber. In this embodiment extends the neck extends completely to the bottom of the sound-absorbing cell, with one A window leading to the interior of the cell is provided on the side wall of the end of the neck ist0 This embodiment has a permeable front panel 14 and a cell core which consists of a plurality of wall members 15 and 16, and also a Horn 17, that from the top of the array to the floor des horns (15-16) extends0 The mouth 18 of the horn 17 lies on the permeable Front panel 14 and is bounded by the upper end of the wall members 15 and 16 formed cell. The neck end 19 of the horn 17 rests against the back plate 13 and is centered on the wall members 15 and 16. Since the interior of the Hornes 17 must be in connection with the air mass in cell 21 'so is on Neck end 19 of horn 17, a side wall window or opening 22 is provided. The adjacent cell 20 is also equipped with a horn 23, which is at the end of the neck has an opening 24. The entire arrangement consists of a large number of the same Horns located in the same nucleus-forming cells of the type described above In comparison with the house guides according to Figures 1 and 2, the execution according to Figo3 has the advantage that the strength of the arrangement is increased by the central connection of the drooping end (namely the neck end 19) of the horn with the back plate 13. The embodiment according to FIG. 3 essentially has the same acoustic performance as the described first embodiments.

Es ist in gewissen Fällen erwünscht, die Betriebsmerkmale des Absorbers auszuweiten oder zu glätten. Dies kann durch Abändern des in der Fig.3 dargestellten absorbers in der in der Fig.4 dargestellten Weise durchgeführt werden. Der Absorber nach der Fig.4 gleicht allgemein der Ausführung nach der Fig.3 insofern, als er eine undurchlässige Rückseitenplatte 25, eine durchlässige Vorderplatte 26 und eine Vielzahl von geschlossenen Zellen aufweist, die von den Wandungsgliedern 27, 28 und 29 begrenzt werden. In certain cases it is desirable to improve the operating characteristics of the absorber to expand or smooth. This can be done by modifying the one shown in FIG absorbers are carried out in the manner shown in FIG. The absorber according to FIG. 4 is generally similar to the embodiment according to FIG. 3 insofar as it an impermeable back panel 25, a permeable front panel 26, and a Having a plurality of closed cells which are formed by the wall members 27, 28 and 29 are limited.

In den betreffenden Zellen 33 und 34 sitzen die Hörner 31 und 32.The horns 31 and 32 are located in the relevant cells 33 and 34.

Die Höhe des Wandungsgliedes 28 ist kürzer bemessen als die Höhe der Wandungsglieder 27 und 29 und gleich der Länge der Hörner 31 und 32. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die axiale Länge der Hörner 31, 32 kleiner ist als die Höhe der Wandungsglieder 27 und 29, so dass zwischen den Mündungen 35 und 36 der Hörner 71 und 32 und der Vorderplatte 26 ein Zwischenraum besteht, so dass beide Hörner 31, 32 an der größeren Fläche der freiliegenden Vorderplatte 26 beteiligt sind0 Das Horn 31 weist im wesentlichen den gleichen Aufbau auf wie das in Verbindung mit der Fig.3 beschriebene Horn 17. Das Das Horn 32 unterscheidet sich jedoch vom Horn 31 insofern, als als die Seitenwandungsöffnung 37 zwischen dem Hals 38 und der Mündung 36 des Horns angeordnet ist und nicht am Passende (38), wie beim Horn 31Da die Öffnung 37 vom Halsende etwas entfernt gelegen ist, so wird die Resonanzfrequenz der Kombination Horn/ Hohlraum etwas in den höheren Frequenzbereich verschoben, als dies sonst der Fall wäre. Die Absorptionsmerkmale unterscheiden sich daher von denen der benachbarten Horn-Hohlraum-Anordnung 31, 33. Da die durchlässige Vorderplatte 26 die zündungen beider Hörner 31 und 32 überspannt, die wirkungsmäßig an der Vorderplatte beteiligt sind, so dass die Absorptionsansprache des Hörnerpaares erweitert wird0 Durch die Anordnung der Uffaung 37 wird in der auswirkung die Rssonanzfrequeslz der Einrichtung in genau der gleichen weise "abgestimmt" wie die Höenermusikinstrumente mit Hilfe der Öffnungen abgestimmt werden, die kängs des Hornes angeordnet sind. Bei einer typischen Konstruktion würde die Kombination Horn 31/Hohlraum 33 so bemessen werden, dass die niedrigste interessierende Frequenz absorbiert wird, und die kombination horn 32/Hohlraum 34 würde so bemessen werden, dass eine Abstimmung auf die höhere Frequenz erfolgt, bei der die erste Zelle verhältnismäßig unwirksam wird. Beispielsweise würde die als gedämpfter Resonator wirkende Kombination Horn 31/Hohlraum 33 den untersten Frequensteil des Spektrums absorbieren, während die als gedämpfter Resonator wirkende Kombination Horn 32/Hohlraum 34 den nächsthöheren Teil des Spektrums absorbieren würde. Die als Laminarabsorber wirkende Eombination Horn 31/Hohlraum 33 würde den nächsthöheren Teil des Spektrums absorbieren, während die als Laminarabsorber wirkende Kombination Horn 32/Hohlraum 34 den hGchsten Teil des Spektrums absorbieren würde. Die Kombinationspaare Horn/Zelle würden daher ein ungewöhnlich breites Absorptionsband umfassen. Die Aufteilung des Spektrums in vier Zonen ist lediglioh als Beispiel anzusehen, da die Absorptionscharakteristik von den Konstrukteuren natürlich nach Wunsch abgeändert werden kann.The height of the wall member 28 is shorter than the height of the Wall members 27 and 29 and equal to the length of the horns 31 and 32. However, it will pointed out that the axial length of the horns 31, 32 is smaller than that Height of the wall members 27 and 29, so that between the mouths 35 and 36 of the Horns 71 and 32 and the front plate 26 there is a gap so that both Horns 31, 32 involved in the larger area of the exposed front plate 26 sind0 The horn 31 has essentially the same structure as that in connection Horn 17 described with FIG. 3. However, the horn 32 differs from the Horn 31 insofar as the side wall opening 37 between the neck 38 and the mouth 36 of the horn is arranged and not on the mating (38), as with the horn 31 Since the opening 37 is located somewhat away from the end of the neck, the resonance frequency becomes the combination horn / cavity shifted slightly into the higher frequency range, than would otherwise be the case. The absorption characteristics are therefore different from those of the adjacent horn-cavity arrangement 31, 33. As the permeable front plate 26 spans the ignitions of both horns 31 and 32, which are effective on the front plate are involved, so that the absorption response of the pair of horns is expanded The arrangement of the Uffaung 37 has the effect of the resonance frequency the furnishings are "tuned" in exactly the same way as the listening instruments be matched with the help of the openings located along the horn. In a typical construction, the horn 31 / cavity 33 combination would be sized in this way that the lowest frequency of interest is absorbed and the combination horn 32 / cavity 34 would be sized to match the higher one frequency occurs, in which the first cell is relatively ineffective. For example the combination horn 31 / cavity 33 acting as a damped resonator would den absorb the lowest frequency part of the spectrum, while acting as a damped resonator effective combination horn 32 / cavity 34 absorb the next higher part of the spectrum would. The combination horn 31 / cavity 33 acting as a laminar absorber would be the absorb the next higher part of the spectrum, while acting as a laminar absorber The horn 32 / cavity 34 combination would absorb most of the spectrum. The horn / cell combination pairs would therefore have an unusually broad absorption band include. The division of the spectrum into four zones is just an example to be seen, since the absorption characteristics are of course determined by the designers Request can be changed.

Selbstverständlich liegt die unterste Frequenzabsorptionsspitze wesentlich unter der Sollsperrfrequenz des Horns. Ebenso liegt die Absorptionsspitze für die nächsthöhere Frequenz ungefähr um eine Dekade über der Absorptionsgrundfrequenz. Hierauf folgt eine Reihe Absorptionsspitzen für sukzessive höhere Frequenzen, deren abstand von einander ungefähr eine halbe Wellenlänge beträgt. Of course, the lowest frequency absorption peak is essential below the target cutoff frequency of the horn. The absorption peak for the next higher frequency approximately one decade above the fundamental absorption frequency. This is followed by a series of absorption peaks for successively higher frequencies, their distance from each other is about half a wavelength.

Die gesamte Absorptionsbandbreite ist daher ungefähnlich weit.The total absorption bandwidth is therefore disproportionately wide.

Die Fig.5 zeigt eine einzelne Schallabsorbierungszelle nach def Erfindung. Für sehr niedrige Frequenzen kann es erwünscht sein, Schallabsorber in geeigneter Größe zu bauen, die im Gegensatz zum multiplen Absorber unabhängig von diesen benutzt werden könnten, oder eine Anordnung in der beschriebenen ausführung Eine solche einheitliche Konstruktion ist in der Fig*5 dargestellt, die eine zylindrische und einen Hohlraum bildende Umschließung 39 aus bimetall oder einem anderen undurchlässigen Iu!aterial aufweist. 5 shows a single sound absorption cell according to the invention. For very low frequencies it may be desirable to have sound absorbers in suitable Build size unlike multiple absorbers used independently of these could be, or an arrangement of the type described One such unitary construction is shown in Fig * 5, which is a cylindrical and a cavity-forming enclosure 39 made of bimetal or other impermeable Iu! Aterial has.

Die den Hohlraum bildende Umschließung 39 wird am oberen Linse durch eine durchlässige Scheibe 41 abgegrenztm die als strömungsbegrenzende Vorderplatte für das Horn 42 wirkt. Die axiale Länge des Horns 42 ist so bemessen, dass ein Zwischenraum besteht (43) zwischen der Innenseite der das Ende abschlie£enden Wandung 44 und dem Haltende des Horns 42. Die Luft im Horn 42 kann daher mit der Luft in der den Hohlraum bildenden UmschlieBung 39 in Verbindung gesetzt werden. Bei einer typischen Konstruktion nach der Erfindung, deren niedrigste Absorptionsfrequenz (d.h. die Grundfrequenz) ungefähr 60 Hz beträgt, während die nächsthöhere Absorptionsfrequenzspitze ungefähr 600 Hz beträgt, würde die axiale Länge 45 ungefähr 228,6 mm und der Innendurchmesser 46 ungefähr 203,2 mm betragen Die Aufweitung des Horns 42 würde so bemessen werden, dass die Sperrfrequenz ungefähr 400 - 500 Hz bereägt. Der Strömungswiderstand der durchlässigen Vorderscheibe 41 würde ungefähr 1 beta-c (42 rayls) betragen.The enclosure 39 forming the cavity is attached to the upper lens a permeable disk 41 delimited as the flow-restricting front plate acts for the horn 42. The axial length of the horn 42 is dimensioned so that there is a gap consists (43) between the inside of the end closing wall 44 and the holding end of the horn 42. The air in the horn 42 can therefore with the air in the Cavity-forming enclosure 39 are connected. With a typical Construction according to the invention whose lowest absorption frequency (i.e. the Fundamental frequency) is approximately 60 Hz, while the next higher absorption frequency peak is about 600 Hz, the axial length 45 would be about 228.6 mm and the inside diameter 46 would be approximately 203.2 mm. The expansion of the horn 42 would be dimensioned so that that the cut-off frequency is approximately 400 - 500 Hz. The flow resistance of the permeable front panel 41 would be approximately 1 beta-c (42 rayls).

Um die Herstellung zu erleichtern, kann die Vorderscheibe 41 in das den Hohlraum bildende Glied 39 so versenkt wird, dass eine absatz- oder stufenlose Außenseite geschaffen wird. To facilitate manufacture, the front panel 41 can be inserted into the the cavity-forming member 39 is sunk so that a stepless or stepless Outside is created.

Die Fig.6 zeigt die Schaltung eines Netzwerkes, das elektrisch der Einrichtung nach den Figuren 3 und 4 entspricht. Wie aus der Fig.6 zu ersehen ist, weist das Netzwerk einen ersten Widerstand R1 und eine Serieninduktanz L1 auf, die der akustischen Pauschalimpedanz der durchlässigen Vorderplatts entsprechen. Diese Impedanz ist in Serie geschaltet mit einer Impedanz 21 die der Impedanz beim Blick in die Mündung des Horns entspricht. Die benachbarte Schallabsorptionsszelle weist ebenfalls einen Widerstand R2 und eine Serieninduktanz L2 auf, die der Impedanz der strömungsheiamenden Platte entspricht. Beide Schaltungselemente R2 und L2 sind in Serie geschaltet mit einer Impedanz 2 die der flingangsimpendanz der entspechenden Hornmündung entspricht. Bei der in der Figo3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung besteht zwischen benachbarten hbsorberzellen keine Leckage. Bei der husführungsform nach der Fig.4 führt der offene Raum zwischen den Mündungen benachbarter Hörner und der gemeinsamen durchlässigen Vorderplatte zu einem Leckwiderstand, der in der Schaltung als Nebenschlusswiderstand R3 dargestellt ist. Bei der Ausführungsform nach der Fig.3 wäre der Nebenschlusswiderstand R unendlich 3 groß, während bei der Ausführungsform nach der Fig.4 dieser Nebenschlusswiderstand ungefähr Null betragen würde, dshe einen Kurzschluss darstellen würde. Der Wert des Isebenschlusswiderstandes R3 ist ein Ausführungsparameter, den ein Sachkundiger so wählen kann, dass die Anforderungen in den einzelnen Anwendungsgebieten erfüllt werden. Die Analysis eines Analog-Nertzwerkes ermöglicht die Ausgestaltung eines Schallabsorbers derart, dass vorherbestimmte Leistungen erreicht werden0 Bei den beschriebenen besonderen Ausführungsbeispielen werden die Widerstände R1 und R2 hauptsächlich von dem Strömungswiderstand einer Vorderplatte dargestellt, die sich über der Mündung der Hörner erstreckt. In gewissen Fällen kann jedoch diese Vorderplatte weggelassen werden, so dass der im Hals des Hornes an sich vorhandene akustische Widerstand für die Ausübung der gewünschtem Funktion ausreicht. Eine solche Anordnung ist besonders gut geeignet für die Anwendung der Erfindung bei höheren Frequenzen, in welchem Falle die körperliche Größe des Horns verhaltnismäßig klein bemessen wird, wobei der eigentliche Ealswiderstandwesentlich ist. The Fig.6 shows the circuit of a network that electrically the Device according to Figures 3 and 4 corresponds. As can be seen from Fig. 6, the network has a first resistor R1 and a series inductance L1 which correspond to the acoustic blanket impedance of the permeable front panel. These Impedance is connected in series with an impedance 21 that of the impedance when looking corresponds to the mouth of the horn. The neighboring sound absorption cell has also has a resistor R2 and a series inductance L2 that corresponds to the impedance corresponds to the flow-retaining plate. Both circuit elements R2 and L2 are connected in series with an impedance 2 that of the input impedance of the corresponding Corresponds to the mouth of the horn. In the embodiment of the invention shown in Figo3 there is no leakage between neighboring absorber cells. In the form of house management according to FIG. 4, the open space leads between the mouths of adjacent horns and the common permeable face plate to a leakage resistance that is in the Circuit is shown as a shunt resistor R3. In the embodiment according to the Figure 3, the shunt resistance R would be infinitely 3, while in the Embodiment according to FIG. 4, this shunt resistance is approximately zero dshe would represent a short circuit. The value of the shunt resistor R3 is an execution parameter that an expert can choose to meet the requirements are met in the individual areas of application. The analysis of an analog network enables the design of a sound absorber in such a way that predetermined Achievements can be achieved0 In the special embodiments described the resistors R1 and R2 are mainly dependent on the flow resistance of a Front plate shown extending over the mouth of the horns. In certain In cases, however, this front plate can be omitted, so that the one in the throat of the Hornes inherent acoustic resistance for the exercise of the desired Function is sufficient. Such an arrangement is particularly well suited for the application of the invention at higher frequencies, in which case the physical size of the Horns is relatively small, with the actual Eals resistance being essential is.

In der vorstehenden Beschreibung der versoniedenen Ausführungsformen der Erfindung wurde ausgeführt, dass der Absorber ein Horn aufweist, das akustusch in einem Helmholtz-Resonator endet. In the above description of the various embodiments the invention was carried out that the absorber has a horn that acoustically ends in a Helmholtz resonator.

selbstverständlich können die Wandungen des Hornes selbst aus einem Teildes Abgrenzung des Resonators selbst bestehen.Das heißt, das Innenvolumen des Helmholtz-Resonators wird zum Teil von der Oberfläche des eingesetzten Hornes eingeengt und muss bei der Ausgestaltung der Resonatorkammer berücksichtigt werden.of course, the walls of the horn can be made from one Part of the delimitation of the resonator itself, i.e. the internal volume of the Helmholtz resonator is partially restricted by the surface of the horn used and must be taken into account when designing the resonator chamber.

Vorstehend wurde eine Doppelbereicheinrichtung zum Absorbieren des Umgebungsschalls beschrieben, die im Niederfrequenzende des akustischen Spektrums als stark gedämpfter Helmholtz-Resonator wirkt4 In höheren Bezirken des akustischen Spektrums wirkt dieselbe Einrichtung als Laminarabsorber, wobei die Reflexion als Folge der Unterbrechnung oder Änderung des Bezirks zwischen dem ;als des Horns und dem Innenraum der Resonanzkammer bei der Ansprache des Systems das austreten einer Reihe von Absorptionsspitzen verursacht. Durch Parallelschalten zwei solcher Absorber, VOll denen der eine absorber die Absorptionsspitzen des anderen Absorbers komplementiert, kann eine verbältnismäßig glatte und einen weiten Bereich umfassende Jharakteristik erhalten werden, r.u diese Weise wird eine ungewähnlich kompakte Einrichtung geschaffen, die Umgebungsschall innerhalb eines weiteren Bereiches absorbieren kann, als mit bekannten Einrichtungen mit einem vergleichbaren physikalischen Volumen bisher möglich war insbesondere im Hinblick auf die niedrigste wirksame Absorptionsfrequenz. A dual area device for absorbing the Ambient sound is described as being in the low frequency end of the acoustic spectrum acts as a strongly damped Helmholtz resonator4 In higher areas of the acoustic Spectrum acts the same device as a laminar absorber, with the reflection as Consequence of the interruption or change of the district between the; as of the horn and the interior of the resonance chamber when the system is addressed the leakage of a Caused a series of absorption peaks. By connecting two such absorbers in parallel, Where one absorber complements the absorption peaks of the other absorber, can have a relatively smooth and wide-ranging characteristic be obtained, r.u in this way an unusually compact device is created, which can absorb ambient sound within a wider range than with known facilities with a comparable physical volume previously possible was particularly in terms of the lowest effective absorption frequency.

Patentansprüche Claims

Claims

Claims 1. A wide range of «device for Absorbing an ambient sound field, which Linrichtung has means that form a chamber enclosing the sound, and an acoustic horn, the one predetermined cut-off frequency, at one end a mouth that absorbs the sound and at the other end of the path has a smaller neck which marks the path is through a constantly changing cross-section in the longitudinal direction, which Horn sits in the chamber in such a way that the said mouth with the external environment the chamber is acoustically coupled, while said neck is connected to the interior the chamber is acoustically coupled, and characterized in that that of the Chamber delimited inner volume and the volume of the horn a damped Helmholtz resonator form, so that the incoming frequency and one above the cut-off frequency having sound is transmitted from the mouth of the neck to the neck, after which the sound is transmitted is reflected back to the mouth as a result of the discontinuity at the transition point between the neck and the chamber, with a destructive extinction between the incoming and the reflected sound waves takes place, and wherein the inertia of the air mass in the horn as a result of the incoming frequency and a frequency below the cut-off frequency sound is just compensated by the air enclosed by the chamber so that a Nelmholtz resonance occurs in the chamber,

2. Device according to claim 1, characterized by a permeable and the flow a resistance opposing element, which with the said Münsung and the Ambient sound field is arranged in series, and characterized in that the Flow resistance of said element for strong damping of the resonance of the Chamber is sufficient for frequencies below the cut-off frequency.

3. Device according to claim 2, characterized in that the The element that opposes the flow is formed by the rounding of the Horns extends away.

4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that said element has a flow resistance in the order of magnitude of 1 9 c, where # is the density of the medium through which sound travels while c is the speed of sound in the medium mentioned.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the means delimiting the chamber consists of - a cylinder attached to the one end is closed by a Li-'ndwandung enclosing the sound, and which is closed at the other end by the mouth of the acoustic horn.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the neck of the horn is acoustically coupled with the interior of the aforementioned Chamber via an opening provided on the side wall of the horn.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the horn tapers exponentially, una that the mouth of the horn continues in the outside of said chamber.

84 Sound absorbers covering a wide area, consisting of a parallel arrangement of matched Helmholtz resonator departments and from a Variety of acoustic horns, each horn at one end of which is the sound receiving mouth and at the other end of the horn path a smaller open one Having neck, each horn sitting in an associated compartment, so that the Muzzle is acoustically coupled to the environment of the arrangement, while the neck the horn is acoustically coupled with the interior of the associated department, which horns are characterized by a steadily decreasing trough section between the mouth and the neck, with an incoming sound having one above the Blocking frequency lying frequency is passed from the muzzle to the neck, after which the sound is reflected back to the mouth as a result of the discontinuity at the Transition point between the neck and the department concerned, being a destructive one Cancellation between the incoming and the reflected sound waves takes place, and where the inertia of the air masses in the horns as a result of an incoming sound talk is compensated with a frequency below the blocking frequency, so that there is a Helmholtz response in the departments.

9. A wide range comprehensive sound absorber according to claim 8, characterized by a permeable medium exhibiting flow resistance, that with the mouths and the ambient sound field to be absorbed acoustically in series is arranged.

10. A wide range of sound absorbers that has first and second, the sound-enclosing resonator compartments, side by side arranged and having adjacent open ends, a first acoustic horn with a sound-absorbing mouth at one end and with a smaller one open neck at the other end of the horn path, which is marked by a constantly changing cross-section in the longitudinal direction, and characterized by that the orn ifl diU first division is inserted so that its neck with the The interior is connected to the fact that the second compartment has a second acoustic Horn is inserted in such a way that its ais is connected to its interior space n, that the cutoff frequency of the first horn is not equal to the cutoff frequency of the second Hornes is, and that a permeable one, which opposes the flow with a resistance Element extends over the mouths of the first and second horns, the Combination of the first horn iuit the first division a first distributed Part of the sound spectrum and the combination of the second horn with the second Department absorbs a complementarily distributed part of the sound spectrum.