DE863433C - Anordnung zur Daemmung von Biegewellen in stabartigen oder plattenartigen Gebilden - Google Patents

Anordnung zur Daemmung von Biegewellen in stabartigen oder plattenartigen Gebilden

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DE863433C
DE863433C DEC3303A DEC0003303A DE863433C DE 863433 C DE863433 C DE 863433C DE C3303 A DEC3303 A DE C3303A DE C0003303 A DEC0003303 A DE C0003303A DE 863433 C DE863433 C DE 863433C
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DEC3303A
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Lothar Dr-Ing Cremer
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  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)

Description

  • .Anordnung zur Dämmung von Biegewellen in stabartigen oder plattenartigen Gebilden Die akustischen Störungen, die von Maschinen und ähnlichen Geräuschquellen ausgehen, nehmen ihren Weg zum Ohr vielfach als Körperschall über die festen Konstruktionsteile des betreffenden Bauwerks oder Fahrzeugs. Ein erprobtes Mittel gegen die Körperschallausbreitung stellt die Einschaltung schallweicher Zwischenlagen, wie Gummi, Kork u. dgl., dar. Diese Maßnahme ist oft nachteilig in bezug auf die Stabilität der Konstruktion. Auch muß sie, wie bei Schiffsbauten, aus Gründen der Dichtigkeit grundsätzlich ausscheiden.
  • Man kann nun eine wirksamere Schalldämmung bei Platten- oder stabartigen Elementen auch dadurch erzielen, daß man sie durch Zusatzmassen unterbricht. In diesem Sinne wirken z. B. die Spanten an den Schiffen oder bei geeigneten Abmessungen die Unterzüge einer Decke.
  • Eigene systematische Versuche haben gezeigt, daß die oft erstaunlich große Dämmwirkung solcher Massen gegenüber auftreffenden Biegewellen nicht einfach als eine Folge der Trägheit der Massen gegenüber seitlichen Auslenkungen oder auch gegenüber Drehungen angesehen werden kann, sondern daß bei richtiger Dimensionierung die Kombination beider Bewegungsmöglichkeiten bei bestimmten Frequenzen dazu führen kann, daß die Masse sich zwar bewegt, daß die Bewegung aber keine Biegewelle auf der Rückseite der Masse, d. h. an der gegen die Biegewelle zu schützenden Stelle, mehr auslöst: Es besteht dann eine vollständige Sperrung der Biege-,vellen; weshalb man solche Massen auch kurz als Sperrmassen bezeichnen könnte.
  • In Fig. i sind -die Berechnungen und Messungen für ein derartiges Beispiel, d. h. für eine Anordnung, bei der im Sinne der Erfindung eine günstige Kombination von Auslenk- und Drehbewegungen der Masse stattfindet; wiedergegeben. Links oben ist die auf ein Flacheisen von 2,7 mm Stärke und 2 cm Breite aufgesetzte Masse im Schnitt zu sehen, darunter die Ansicht in der Längsrichtung des Flacheisens betrachtet. Die Masse besteht in diesem Fall aus Aluminium und wiegt i 15 g, d. h. nur so viel wie ein 27 cm langes Stück des durch sie unterbrochenen Flacheisens. Die Fig. i gibt den Frequenzgang der Schalldämmzahl (Ni auffallende Biegewellenenergie, N2 durchgelassene Biegewellenenergie) wieder. Die ausgezogene Kurve stellt das Ergebnis der Rechnung dar. Hierrjach war die Sperrfrequenz bei etwa z300 Hz zu erwarten. In der Tat ergaben auch die Messungen, deren Ergebnisse als Meßpunktbe eingetragen sind, hier eine Schalldämmzahl von über 4.o db. Aber auch oberhalb der Sperrfrequenz kann immer noch mit einer erheblichen Dammwirkung gerechnet werden, indem hier .die Kurve sich schließlich der strichpunktiert eingetragenen, asymptotischen Geraden nähert. Schließlich zeigt die gestrichelte Kurve, welche viel geringeren Schalldämmzahlen bei L.ongitüdinalwellen zu erwarten sind, wobei ausschließlich die Trägheit der Massen gegenüber den in der Stablängsrichtung auftretenden Translationsbewegungen -eine Rolle spielt.
  • Unter der Sperrfrequenz fällt die Schalldämmzahl freilich ziemlich steil ab. Es kommt also sehr darauf an, die Sperrfrequenz tief zu legen. Bei dem Modellversuch nach Fig. i lag sie höher als es bei praktischen Schalldämmaufgaben vielfach der Fall sein wird.
  • Bei den meisten der aus anderen Gründen angewendeten Konstruktionselemente, wie Spanten, z. B. Längs- oder Querspanten im Schiffsbau, oder Rippen bei Decken u. dgl., die gleichzeitig auch als Sperrmassen im Sinne der Erfindung wirken können, liegt die Sperrfrequenz so hoch, daß die Wirkung praktisch nicht mehr interessiert Die Lage der Sperrfrequenzen ist in erster Näherung nur durch den Trägheitsradius r der Sperrmasse- in bezug auf die neutrale- Faser des Biegewellenträgers und durch die Biegewellenlänge.l in demselben bestimmt, und zwar gilt angenähert 2nr. Der genauere Wert der Biegewellenlänge der Sperrfrequenz ergibt sich aus der Lösung der Gleichung dritten Grades Hierin bedeutet ;u die Masse des Biegewellenträgers (Stab oder Platte) je Längen- bzw. Flächeneinheit und m die Masse der Sperrmasse bzw. die Masse des aufgesetzten Profils je Längeneinheit.
  • Jedenfalls ist @es günstig, wenn der Trägheitsradius der Sperrmasse möglichst groß ist.
  • Die hinter der Sperrmasse noch auftretende Bewegung ist in Fig. 2 dargestellt. Der Ausschlag oder die dort aufgetragene transversale Schnelle v nimmt hinter der Sperrmasse nach der Gleichung ab, wenn .1 wieder -die Biegewellenlänge und x die Entfernung von der Sperrmasse bedeutet.
  • Hierbei ist aber notwendig, daß die Sperrmasse trotzdem so steif bleibt, daß sie sich im interessierenden Frequenzgebiet immer noch als starrer Körper bewegt. Die Wichtigkeit dieser Forderung wurde auch durch Versuche und Rechnungen nachgewiesen. Bei der in Fig.3 wiedergegebenen Sperrmasse ist ein hohl ausgebohrter Zylinder mittels Schrauben an das Flacheisen angepreßt, so daß sie Schwingungen gegenüber dem Stabeisen ausführen kann. Eine Behandlung als starrer Körper hätte den gestrichelt eingetragenen Frequenzgang der Schälldämmzahl ergeben. Die Meßpunkte liegen wesentlich tiefer und schmiegen sich gut der ausgezogen,-n Kurve an, die unter der Berücksichtigung der Elastizität der Schrauben gerechnet ist.
  • Eine steife Konstruktion bedeutet natürlich bei gleichem Trägheitsradius eine Gewichtserhöhung. Eine solche Erhöhung hat aber zugleich den Vorteil, daß der über der Sperrfrequenz zu erwartend:? asymptotische Anstieg zu größeren Dammzahlen rückt. Für diesen nämlich Auf der anderen Seite darf auch die Auflagerbreite der Sperrmasse nicht zu groß sein. Dies zeigt das in Fig. q, wiedergegebene Beispiel; wo die in Abb. i gezeigte Masse seitlich angekeilt ist. Dadurch bleiben die Meßpunkte ebenfalls unter der für schmale Auflagerbreite geltenden gestrichelten Kurve. Auch hier entspricht die ausgezogene Linie einer die wirkliche Auflagerbreite berücksichtigenden Rechnung. Auch in Fig. i ist für ganz hohe Frequenzen die Auflagerbreite zu groß; möglicherweise ist die starke Abweichung des letzten Meß-Punktes in Fig. i hierauf zurückzuführen.
  • Diese Beispiele mögen namentlich zeigen, daß die vom Erfinder erkannte besondere Dammwirkung nicht einfach aus Analogiebetrachtungen zu vermuten war und daß es zu ihrer Erreichung besonderer konstruktiver Merkmale bedarf, wie sie die aus anderen Gründen üblichen Bauelemente, wie Rippen und Spanten, nicht aufweisen.
  • Dies beleuchtet auch das in Fig.5 wiedergegebene konstruktive Ausführungsbeispiel, das sich auf eine Anwendung ,auf einem mittleren Dieselmotorboot bezieht. Hierbei ist die Blechhaut in einer Stärke von 6 mm gegeben, und außerdem ist angenommen, daß bereits als Versteifung ein normales Winkeleisen 35 X 35 X 6 mm aufgeschweißt ist. Dieses Winkeleisen würde aber im hörbaren Frequenzbereich nicht mehr als Sperrmasse wirken. Es kann aber gleich dazu verwendet werden, um ein Sperrmassenprofil daran zu befestigen. Die einfachste Form, die großen Trägheitsradius mit genügender Steifigkeit und kleiner Auflagerbreite verbindet, ist die Keilform. Damit dabei -der Schwerpunkt des von einer. Seite angeschraubten Keils seitlich nicht zu weit entfernt von der Befestigungswelle liegt, wurde der gestrichelt markierte Teil des Keils rechts angefügt. Bei der vorliegenden Konstruktion würde der Trägheitsradius etwa 7 cm betragen und somit die Sperrwellenlänge angenähert qq. cm. Bei der Platte von 6 mm Stärkegehört diese Wellenlänge zu einer Frequenz von 2$o Hz. Da die tieferen Frequenzen von den Biegewellenträgern schlechter abgestrahlt werden und da außerdem das Ohr für die tieferen Frequenzen weniger empfindlich ist, ist von dem gezeichneten Sperrmassenprofil bereits eine wirkungsvolle Dämmung zu erwarten.
  • Die oben angeführten Rechnungen beziehen sich entweder auf Stäbe oder bei Platten auf senkrechten Einfall der Biegewellen auf stabförmige Sperrmassen. Berechnungen der Verhältnisse hei schrägem Einfall haben ergeben, daß auch hierbei ähnliche Sperrwirkungen auftreten, die sogar dazu führen können, daß auch in dem unter der für senkrechten Einfall geltenden Sperrfrequenz liegenden Frequenzbereich außerhalb bestimmter Einfallswinkel starke Dämmwirkungen auftreten. Nur ausnahmsweise treten bei schrägem Einfall geringer-, Dämmungen auf als bei senkrechten. Die an Hand des senkrechten Einfalls dargelegten Verhältnisse und Bemessungsregeln können daher im wesentlichen auch auf plattenartige Anordnungen übertragen werden, bei welchen die stabförmige Sperrmasse unter den verschiedensten Winkeln getroffen wird.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Dämmung vonBiegewellen in stabartigen oder plattenartigen Gebilden, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Massen an ohnehin vorhandenen Spanten oder Rippen angebracht sind. z. Anordnung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Massen derart bemessen und angeordnet sind, daß sie sowohl eine Translationsbewegung als auch eine Drehbewegung um ihren Aufhängepunkt ausführen. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des trägen Körpers bzw. das Profil .des als zusätzliche Masse angebrachten stäbförmigen Körpers so gestaltet ist, daß die Auflagerbreite klein (z. B. 1/s) ist gegenüber der kürzesten noch zu dämpfenden Biegewellenlänge, und daß der Trägheitsradius der Masse etwa 1/2 n der größten noch zu dämmenden Biegewellenlänge gemacht wird und daß außerdem der Körper starr ist. q.. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse einen keilförmigen Querschnitt besitzt und dabei die Keilspitze dem Biegewellenträger ;zugewendet und an diesem befestigt ist.
DEC3303A 1950-10-20 1950-10-20 Anordnung zur Daemmung von Biegewellen in stabartigen oder plattenartigen Gebilden Expired DE863433C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3825626A1 (de) * 1987-08-06 1989-02-16 Krupp Stahl Ag Schwingeranordnung zur daempfung einer schwingenden wand
DE102008046185A1 (de) * 2008-09-06 2010-04-08 Howaldtswerke-Deutsche Werft Gmbh Vorrichtung zur Dämmung von Biegewellen in einem Bauteilverbund

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DE102008046185A1 (de) * 2008-09-06 2010-04-08 Howaldtswerke-Deutsche Werft Gmbh Vorrichtung zur Dämmung von Biegewellen in einem Bauteilverbund
EP2161487A3 (de) * 2008-09-06 2012-06-27 Howaldtswerke-Deutsche Werft GmbH Vorrichtung zur Dämmung von Biegewellen in einem Bauteilverband
DE102008046185B4 (de) * 2008-09-06 2014-10-30 Thyssenkrupp Marine Systems Gmbh Vorrichtung zur Dämmung von Biegewellen in einem Bauteilverbund sowie ein Unterseeboot mit einer solchen Vorrichtung

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