DE2947026C2

DE2947026C2 - Silatoren zur Lärmreduzierung

Info

Publication number: DE2947026C2
Application number: DE2947026A
Authority: DE
Inventors: Oskar Dipl.-Ing. Dr. 8000 Muenchen Bschorr
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: BSCHORR, OSKAR, DR., 8000 MUENCHEN, DE
Priority date: 1979-11-22
Filing date: 1979-11-22
Publication date: 1981-10-01
Also published as: EP0029898B1; EP0029898A2; ATE13232T1; DE2947026B1; US4325461A; EP0029898A3

Description

Durch die DE-OS 26 32 29Ί1.7 ist die Grundausbildung von mitschwingenden, volumenändernden Resonatoren — den sogenannten Silatoren — bekanntgeworden. Diese Silatoren bestehen aus zwei linsenförmig gewölbten Blechhälften, die miteinander vakuumdicht zusammengefügt sind, wobei der sich in den Wölbungen gebildete Raum jeweils evakuiert ist. Wie eingehend erläutert ist, weisen derartig«]: Elemente eine Eigenfrequenz auf, die im wesentlichen durch Wandstärke, Wölbungshöhe und dem Durchmesser der linsenförmigen Volumina einstellbar ist.

Die vorwiegend als Helmholtz-Resonatoren bekannten Ausführungsformen weisen gegenüber der vorbeschriebenen Ausführungsform einen wesentlich höheren Volumen- und Flächenbedarf auf und sind daher nur begrenzt einsetzbar,

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Flächen- usnd Volumenbedarf von Silatoren größenordnungsmäOig zu verringern.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen niedergelegten Maßnahmen gelöst. Die Beschreibung erläutert in Ausführungsbeispiiielen die vorgeschlagenen Maßnahmen und die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung diese Ausfflhrungsformen. Durch die vorgeschlagene hierarchische Untergliederung der Silatoren, wobei in einem Silator der ersten Stufe mehrere Subsilatoren integriert sind, gelingt bereits eine doppelte Flächenausnutzung. Bei /?-facher Untergliederung ergibt sich resultierend auch ein /j-facher Ausnutzungsgrad für die Fläche, In der Zeichnung zeigt Fig.la eine Draufsicht auf ein Silatorelement mit 2facherStufenhierarchie in schematischer Darstellung,

ίο Fig. Ib einen Querschnitt gemäß der Ausführungsform nach F i g. 1 a in schematischer Darstellung,

Fig.2a eine Draufsicht eines Süatorelementes mit kreisförmiger Fläche mit zweifacher Stufenhierarchie in schematischer Darstellung,

Ii Fig.2b einen Querschnitt der Ausführungsform gemäß F i g. 2a in schematischer Darstellung,

Fig.3 eine Draufsicht auf ein Silatorelement mit quadratischem Grundriß und dreifacher Stufenhierarchie in schematischer Darstellung, Fig.4 eine Draufsicht auf ein Silatorelement mit dreieckförmigem Grundriß und zweifacher Stufenhierarchie in schematischer Darstellung,

F i g. 5 einen Querschnitt durch ein Silatorelement mit sog. Honeycomb-Flächen in schematischer Darstellung, F i g. 6 einen Querschnitt durch ein Silatorelement mit Bedämpfung in schematischer Darstellung, F i g. 7 einen Querschnitt durch ein Silatorelement mit Randbedämpfung in schematischer Darstellung. Die Fig. 1a und Ib zeigen in Draufsicht und

in Querschnitt ein Silatorelement in Form eines Grundrißrahmens 1, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel quadratische Form aufweist. Durch die vier Seitenstreben 2 wird dieser Rahmen aufgespannt. Darin sind nun Unterstreben 3 gitterförmig angebracht, wobei die

)5 einzelnen Gitterverbindungspunkte 4 miteinander zusammengefügt sind. Die Unterstreben 3 sind jeweils schwach gewölbt und bilden daher zusammen eine kissenförmige Struktur bzw. Kontur. Diese ist durch eine Blechhaut 5 oder Folie etc. belegt. Das so gebildete Volumen wird evakuiert. Durch gk.· Anordnung und Zusammenfügung der Unterstreben 3 bilden sich nun weitere quadratische Unterflächen und das diese überdeckende Blech 5 erhält wieder eine schwache Wölbung, deren Ausmaße von 1/20 bis 1/200 der Spannweite betragen. Das Blech 5 und die Streben 2 bzw. 3 sind jeweils aus einem Material mit hohem Elastizitätsmodul und geringem spezifischen Gewicht gebildet. Als Beispiele für solche Materialien seien genannt: Beryllium. Aluminium, Stahlblech, glas- oder kohlenstoffverstärkter Kunststoff oder auch keramische Stoffe.

Die Unterflächen der Silatoren bilden Resonatoren, die im Bereich ihrer Resonanzfrequenz einen Impedanzeinbruch aufweisen und so eine Schalldämmung ergeben. Je nach Herstellungsgenauigkeit sind die Eigenfrequenzen der Unterflächen der Untersilatoren auf verschiedene Eigenfrequenzen eingestellt, um so eine breitbandige Schalldämmung zu gewährleisten. Darüber hinaus bilden auch die Unterstreben 3 zusammen einen Silator, der auf eine unabhängig von den Untersilatoren eingene Resonanzfrequenz eingestellt werden kann. Zweckmäßigerweise werden die Untersilatoren auf eine hohe und die Silatoren auf eine tiefere Eigenfrequenz eingestellt. Durch die hierarchi-

sehe Überlagerung gelingt es nun, die Fläche mittels des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels doppelt auszunutzen. Das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig.2a und 2b

ist analog zu der vorbeschriebenen Ausföhrungsform gemäß den Pig, la und Ib, Ein Silator ti wird durch eine kreisförmige Außenstrebe 12 aufgespannt. Darauf stützt sich ein schwach gewölbtes System von wieder kreisförmigen Unterstreben 13 ab- Darüber befindet sich die Blechhaut etc. 15, Je zwei Hälften Ue, Ub sind zu einem linsenförmigen Körper zusammengefaßt, wobei der sich bildende Innenraum 16 evakuiert wird. Die Wirkung dieser Ausführungsform ist analog zu der quadratischen Ausgestaltung, Die durch die Unterstreben 13 aufgespannten Unterflächen 15 bilden sogenannte Untersilatoren. Ebenso stellt die gesamte Ausfühningsform ebenfalls einen Silator dar. Auch hier ist die Nutzungsfläche verdoppelt worden.

Die Fig.3 zeigt nun ein Ausführungsbeispiel mit dreifacher hierarchischer Untergliederung. Um das Ausführungsbeispiel in einfacher Weise verdeutlichen zu können, wird diese Form am Beispiel einer quadratischen Grundrißform beschrieben. Die Streben 22 bilden wieder den quadratischen planen Grundrahmen. Dieser ist durch kissenförmig gewölbte Unterstreben 23 unterteilt und letztere werden wieder unterteilt durch die Unter-Unterstreben 24. Über das gesamte System spannt sich sodann die Blechhaut 25. Je eine Ober- und Unterhälfte sind in Form eines Kissens vakuumdicht miteinander zusammengefügt und der sich so bildende Hohlraum wird evakuiert. Dieses System besteht also aus dreifach hierarchisch gegliederten Silatoren. Zweckmäßigerweise werden mit größer werdenden Untergliederungen die Eigenfrequenzen der Silatoren höher eingestellt.

Die Fig.4 zeigt nun ein Ausführungsbeispiel mit dreieckförmigem Grundriß der Silatoren und zweifacher Untergliederung. Der plane Grundrißrahmen wird durch die Streben 32 aufgespannt. Darauf stützen sich Unterstreben 33 und alle Streben 32 bzw. 33 sind an den Knotenpunkten kraft- und momentenschlüssig miteinander verbunden. Die Unterstreben 33 weisen wieder eine gewölbte Kontur auf, wobei die Wölbungshöhe zwischen 1 /20 und 1 /200 der Strebenlänge beträgt.

Darfiber nun wölbt sich wieder eine Blechhaut 23, die ebenfalls in bestem Kontakt mit den Streben 32 und Unterstreben 33 ist Die ersteren spannen dabei einen Silator auf und die letzteren bilden die Untersilatoren,
ι Die Fig.5 zeigt einen Silator mit sogenannten »Honeycomb-Flächen« 4° im Querschnitt Diese Flächen bestehen aus den Deckblechen 41 und der dazwischen angeordneten Wabenstruktur 42. Je zwei dieser Flächen 40 haben eine linsenförmige Wölbung, wobei wiederum die Wölbungshöhe t/20 bis 1/200 des Durchmessers beträgt, und sind vakuumdicht an den Rändern 44 verklebt Der sich so bildende Innenraum 43 ist ebenfalls wieder evakuiert. Mittels der Wölbungshöhe bzw. deren Auswahl und derjenigen des freien Durchmessers kann die Eigenfrequenz des Silators eingestellt werden.

Die Fig.6 und 7 stellen sogenannte gedämpfte Silatoren 51 bzw. 61 dar. In dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 6 ist ein »eingezwängter« Belag auf der

so Außenseite des Silatorrandes vorgesehen. Dieser Belag setzt sich aus dem Konterblech 52 w:i dem Dämpfungssloff 53 zusammen. In Fig.7 ist eine Airsführungsform gezeigt, in der der eingezwängte Belag innerhalb des Silatorraumes angeordnet ist und so gegen Alterung etc, geschützt ist. Das Konterblech 62 und der Dämpi'ungsstoff 6?. sind wieder am Rand des Silators 61 angeordnet. Die vorbeschriebenen Ausführungsformen können nun mit einem Antidröhnbelag versehen werden, der zweckmäßigerweise gleichzeitig als Schutzlack gegen

so Korrosion und zur Farbgebung dienen kann.

Abschließend sei noch gesagt, daß die Abmessungen der Streben in Länge, Breite und Höhe jeweils ungefähr die gleichen Relationen aufweisen, wie bei den Unterstreben, Unter-Unterstreben usw. Das Heißt: ist beispielsweise eine Unterstrebe nur halb so lang, wie ihre zugeordnete Strebe, so halbiert sich bei ihr auch Breite und Höhe.

Durch die vorgeschlagenen Silatoren bzw. deren hierarchische Gliederung ist nun eine optimale F'ächen-

Ki ausnutzung gegeben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Mitschwingende, volumenändernde Resonatoren — sogenannte SNatonpn — zur Lärmreduzierung bzw. -absorption, dadurch gekennzeichnet, daß über einen von Streben (2) aufgespannten Grundrißrahmen (1) mit einer Wölbungshöhe von 1/20 bis 1/200 der freien Spannweite Unterstreben

(3) überspannt sind und ggf. über diese sich im selben Wölbungs/Spannweitenverhältnis Unter-Unterstreben (24) spannen und so fort, wobei das gesamte Strebensystem mit einer vakuumfesten Haut bzw. Folie (5) aus Blech, Kunststoff oder ähnlich geeigneten Materialien überzogen ist und je eine Unter- (\a) und Oberhälfte (Ib) vakuumdicht zusammengefügt ist und das sich bildende Innenvolumen (Ic)evakuiert ist

2. Silatoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben (2)/(24) und die Deckhaut (5) aus einem Material mit möglichst hohem Elastizitätsmodul und kleinem spezifischen Gewicht bestehen und an den gemeinsamen Knotenpunkten

(4) kraft- und momentschlössig verbunden sind.

3. Silatoren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit zunehmender hierarchischer Unterordnung die iZigenfrequenzen der Silatoren steigen.

4. Silatoren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Silatoren zu einem Flächenverband zusammengefaßt sind.

5. Silatortsii nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die^-'ometrischen Abmessungen der Streben (2, Ύ/, 32 etc) Unterstreben (3, 23) Unter-Unterstreben (24 ei-·.) usw. im wesentlichen jeweils dieselben Größenrelationen aufweisen.

6. Silatoren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dämpfung der Silatoren, Untersilatoren usw. die Blech- bzw. Folienhaut mit einem Antidröhnbelag oder einem sogenannten »eingezwängten« Belag versehen ist.