EP0817164A1 - Noise absorbing structures and walls made therefrom - Google Patents
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- EP0817164A1 EP0817164A1 EP97401411A EP97401411A EP0817164A1 EP 0817164 A1 EP0817164 A1 EP 0817164A1 EP 97401411 A EP97401411 A EP 97401411A EP 97401411 A EP97401411 A EP 97401411A EP 0817164 A1 EP0817164 A1 EP 0817164A1
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- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/172—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using resonance effects
Definitions
- the invention generally relates to structures of noise absorption and walls formed by means of these structures and more particularly such light and compact structures, applicable especially in the aeronautical industry for equipment reactors, their nacelles and aircraft cabins, in the transportation industry, in the building, etc ...
- the object of the present invention is to provide important improvements to these structures.
- Its purpose is light structures of aforementioned type and whose acoustic impedances are modifiable, adjustable or controllable and likely to monitor changes in the noise sources to be absorbed.
- a structure noise absorption including a support frame on which is stretched and fixed a waterproof membrane whose outside the frame receives acoustic waves, a gas such as air filling a volume delimited by the frame and the membrane, and means for energy dissipation housed in this volume, characterized in that the means of dissipation are of the type gas rolling, electrostatic type or type electromagnetic and are changeable, adjustable or controllable for modification or adaptation of the impedance acoustics of said structure with the characteristics of noise to absorb.
- the structures according to the invention thanks to the their acoustic impedances can be changed or adjustable, can be designed or adjusted to absorb incident noise or to deflect it by reflection, by example according to the positions they occupy in a noise absorbing or protective wall the noise.
- the energy dissipation means are of the rolling type gas and include plates arranged inside from the frame, a short distance from the membrane, and means modification of this distance.
- the means at gas rolling dissipation include at least one gas flow passage connecting a closed chamber delimited inside the frame by the membrane at a another room located inside said structure.
- this passage can be a conduit formed between two superimposed plates associated with means for modifying or adjusting the distance between them for modification or adjustment of the section of passage of the conduit.
- the means dissipation to gas rolling include rods carried by the membrane and extending perpendicularly to it inside the frame in fixed tubes which are closed at their opposite end to the membrane and which delimit with the rods of the annular conduits of gas rolling.
- the means of energy dissipation include electrode plates arranged parallel to the membrane at a distance therefrom, and to the minus another electrode formed on the membrane and connected with said plates to polarization means such as a direct current source associated with a electrical or electronic circuit comprising elements of energy dissipation by Joule effect.
- the membrane may have one or more several metallized areas opposite the plates aforementioned electrodes, or it is made in one electrically charged plastic, in which case polarization means are not required.
- the elements of energy dissipation by Joule effect include for example resistance electric, advantageously adjustable, the structure according to the invention then comprising means controlled from adjustment of the value of this resistance for adaptation acoustic impedance.
- the means of energy dissipation are of the electromagnetic type and include electrical conductors moved by the membrane in relation to magnetic elements carried by the framework or constituted by it, the conductors aforementioned electrics comprising for example windings connected to the membrane or one or more circuits printed or deposited on the membrane.
- a membrane can be used magnetic displaceable relative to a circuit electric.
- each aforementioned structure is closed from tightly sealed and contains an expandable volume element and contractile such as a balloon or a bellows by example, filled with air and communicating with the outside by a static pressure equalization orifice, this element occupying a significant fraction of the volume of said structure.
- an expandable volume element and contractile such as a balloon or a bellows by example
- This feature compensates for influences of variations in pressure and external temperatures on the membrane of the structure noise absorption.
- Each structure of the aforementioned type is intended to be juxtaposed and assembled to a plurality of structures of the same type to form a flat wall or curved, convex or concave in which the structures have similar or different acoustic impedances to absorb noise or deflect it by reflection according to cases.
- the means of energy dissipation of at least some of the structures are associated with means for controlling, adjusting or themselves piloted by a system of data processing.
- the noise absorption structure according to the invention includes essentially a thin, gas-tight membrane 10 which is stretched and fixed on the upper side of a frame support 12 whose upper part is formed with partitions perpendicular to the membrane and whose lower part 16 has a bottom wall 18 parallel to the membrane.
- the membrane 10 can be produced in particular by plastic, elastomer, metal or any material to make a membrane sufficiently fine and flexible to be deformable by waves acoustic to absorb.
- This membrane being fragile, acoustically transparent means (not shown) are designed to cover it and protect it from attack external mechanical, these means being for example constituted by a metallic fabric associated with a layer glass wool or the like.
- the support frame 12 is made in all suitable rigid material, in particular of metal or plastic, depending on the application for which the structure according to the invention is intended.
- the membrane 10 can be fixed on the frame 12 by its edges 20 folded over the periphery of the part upper part of the frame 12.
- An entourage 22 can be attached to the periphery of the frame 12 as shown schematically in Figure 1 to ensure the connection of structures together, for example by means 24 attachment or assembly such as studs and dovetail grooves.
- the structure according to the invention forms a waterproof enclosure
- an element 26 liable to contract and expand according to pressure variations static and / or temperature outside the noise absorption structure according to the invention, this element 26 which may consist of a flexible balloon or a bellows connected to the outside by a passage or orifice 28 of static pressure equalization, crossing through example the bottom wall 18 of the frame 12.
- This element 26 occupies a relatively significant volume delimited by frame 12 and the membrane 10, for example about a third of this volume.
- the pressure or the gas temperature rises or falls so corresponding to the interior of element 26 and compensates at least partially the pressure variations at inside the structure, which makes it possible to membrane 10 almost insensitive to variations in external static pressure and temperature.
- the elements 26 allow each structure to be adapted to The evolution of the static pressure in the duct.
- the membrane 10 can be fixed by gluing on the upper peripheral part of the frame 12, as already indicated, as well as on the upper edges of the partitions internal 14 of frame 12.
- the internal partitions 14 of the frame 12 can be replaced by studs 30 perpendicular to the membrane and on the ends which the membrane can be fixed by gluing.
- the studs 30 can be carried by a perforated plate 32, by a grid, or by any other appropriate means.
- the noise absorption structure according to the invention also includes means of dissipation of energy of which various embodiments are shown by way of example in FIGS. 4 to 13.
- the means of dissipation are of the gas rolling type, (for example air).
- the internal partitions 14 of the frame 12 delimit with the membrane 10 of the chambers 34 closed by a wall bottom 36 and which communicate with the lower volume of the frame 12 by a conduit 38 of relatively cross section small and relatively long compared to to its section, allowing energy dissipation by laminar gas flow.
- conduit 38 is replaced by a channel 40 formed in hollow in the upper face of the bottom wall 36 to which is associated with a cover plate 42 which constitutes the upper wall of the channel 40.
- An orifice 44 of the plate 42 connects the chamber 34 to the channel 40, while an orifice 46 of the bottom wall 36 connects the channel 40 at the lower volume of the frame 12.
- the channel 40 can be formed in a spiral in the bottom wall 36 of the chamber 34.
- the membrane 10 deforms and behaves like a very damped oscillator whose center frequency is a function of the voltage of the membrane, its density and thickness, among others.
- the deformation of the membrane causes a laminar gas flow in the means of dissipation of energy constituted by the conduit 38 or the channel 40.
- the acoustic impedance of a structure according to the invention is perfectly suited to the characteristics incident noise when it is completely absorbed, without reflection by the membrane.
- the invention provides means for modify, adjust or control this impedance acoustic.
- the means of energy dissipation include a channel 40 of the type shown in Figures 5 and 6, the modification or adjustment of the acoustic impedance can be obtained by variation of the cross section of channel 40.
- the means of energy dissipation include a channel 40 of the type shown in Figures 5 and 6, the modification or adjustment of the acoustic impedance can be obtained by variation of the cross section of channel 40.
- the means 50 being for example of the memory type of shape or piezoelectric type, controlled by a appropriate electrical circuit.
- the membrane 10 carries rods 52 which extend to inside the support frame, perpendicular to the membrane, and which are engaged in tubes 54 carried by an intermediate wall 36 of the support frame, so that the displacement of the rods 52 in the tubes 54 caused by deformations of the membrane 10 results in a laminar gas flow in the tubes 54 and by a corresponding energy dissipation.
- the energy dissipation means are also of the gas rolling type and comprise horizontal plates 56 arranged parallel to the membrane 10 and at a short distance from the latter inside the support frame, these plates 56 being carried by means 58 making it possible to modify the distance d between the membrane 10 and the plates 56.
- these means 58 are carried by the intermediate wall 36 and include controlled shape memory elements by an appropriate electrical circuit 60.
- the means of energy dissipation include electrode plates 62 arranged inside the frame of support, parallel to membrane 10 and low distance from it, and for example carried by the wall intermediate 36 of the support frame through dielectric elements 64.
- the membrane 10 includes electrodes associated with the plates 62, such for example that metallized areas 66 of its surface, these areas 66 and the plates 62 being connected to the poles of a source 68 direct current through an element of energy dissipation such as electrical resistance 70 which is advantageously a variable resistance controlled by an appropriate means 72, the resistor 70 absorbing energy by Joule effect and the variation of its value to modify the acoustic impedance of the structure according to the invention.
- holes 74 are drilled in the electrode plates 62 to avoid any effect of gas rolling between them and the membrane 10.
- the electrostatic attraction exerted by plates 62 on the membrane plays the role of an anti-stiffness dynamic which opposes the stiffness of the gas contained in the structure. This reduces the total thickness (or height) of the structure and therefore its size.
- the membrane 10 and / or the plates electrodes 62 could consist of an electret, such as a plastic like polyurethane or PVDF electrically charged in permanence, the polarization means of the electrodes then being deleted.
- the means of energy dissipation are of the type electromagnetic.
- the membrane 10 is connected, to inside the frame, to electrical windings 76 movable relative to magnetic elements 78 constituting for example the intermediate wall 34 of the support frame.
- the parts 78 projecting towards the membrane may be drilled through holes 80.
- magnetic elements 82 for example magnets permanent
- electrical conductors 84 are carried by this last, by being constituted for example by one or more electrical circuits printed or deposited on the membrane. The displacement of these electrical conductors 84 in the magnetic field lines of the elements 80 results in energy dissipation.
- the support frame 12 which can be made of magnetic material and constitute a magnet permanent whose field lines can be cut by the electrical conductors 84 of the membrane 10 for an energy dissipation effect.
- a magnetic membrane that moves relative to a electrical circuit to dissipate energy.
- the elementary noise absorption structures which have just been described can be assembled together to form flat, curved, concave or convex walls, of large dimension.
- the elementary structures of FIGS. 4, 5, 8 and 9 may have dimensions, on the surface, of the order of 5 ⁇ 5 cm 2 and be combined to form a structure of the type of that represented in FIG. 1 having a surface of the order of 20 x 20 cm 2 , the heights of these structures generally being between 15 and 50 mm.
- the acoustic impedances of elementary structures can be adjusted individually or in small groups of structures.
- Adjusting the acoustic impedances makes it possible to have a well-adapted impedance for certain surface areas of a wall with maximum absorption of the incident noise, while other surface areas of the wall will have different impedances to partially absorb the noise. incident and partially reflect it in a determined direction.
- the possibility of adjusting the acoustic impedance of each elementary structure provides a spatial evolution of acoustic characteristics of a wall.
- the structures according to the invention such as those of Figure 2, adapt automatically at variations in static pressure external and for example to the evolution of the pressure static in a duct.
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Abstract
Description
L'invention concerne en général des structures d'absorption de bruit et des parois formées au moyen de ces structures et plus particulièrement de telles structures légères et de faible encombrement, applicables notamment dans l'industrie aéronautique pour l'équipement de réacteurs, de leurs nacelles et de cabines d'avions, dans l'industrie des transports, dans l'industrie du bâtiment, etc....The invention generally relates to structures of noise absorption and walls formed by means of these structures and more particularly such light and compact structures, applicable especially in the aeronautical industry for equipment reactors, their nacelles and aircraft cabins, in the transportation industry, in the building, etc ...
On a déjà proposé, dans la Demande de Brevet français n° 94 00539 (publiée sous le n° 2 715 244) des structures légères d'absorption de bruit qui comprennent chacune un cadre de support sur lequel est fixée et tendue une membrane étanche, et des plaques disposées sous la membrane pour former avec elles un amortisseur passif à laminage d'air. L'incidence d'ondes acoustiques sur la membrane, du côté opposé auxdites plaques, provoque une déformation vibratoire de la membrane qui se traduit par un écoulement laminaire d'air entre la membrane et les plaques et donc par une absorption d'énergie. Lorsque l'impédance acoustique d'une telle structure est correctement adaptée aux ondes acoustiques incidentes, une grande partie de l'énergie de ces ondes acoustiques est absorbée par la structure dans une bande de fréquences relativement large.We have already proposed, in the Patent Application French No. 94 00 539 (published under No. 2,715,244) of lightweight noise absorption structures that include each a support frame on which is fixed and stretched a waterproof membrane, and plates arranged under the membrane to form a shock absorber with them passive air rolling. The incidence of acoustic waves on the membrane, on the side opposite to said plates, causes a vibratory deformation of the membrane which results in a laminar flow of air between the membrane and plates and therefore by absorption of energy. When the acoustic impedance of such structure is correctly adapted to acoustic waves incident, a large part of the energy of these waves acoustic is absorbed by the structure in a band relatively wide frequencies.
La présente invention a pour but d'apporter des perfectionnements importants à ces structures.The object of the present invention is to provide important improvements to these structures.
Elle a pour objet des structures légères du type précité et dont les impédances acoustiques sont modifiables, réglables ou pilotables et susceptibles de suivre les évolutions des sources de bruit à absorber.Its purpose is light structures of aforementioned type and whose acoustic impedances are modifiable, adjustable or controllable and likely to monitor changes in the noise sources to be absorbed.
Elle a également pour objet des structures légères du type précité, comprenant des moyens de modification, de réglage ou de pilotage de leurs impédances acoustiques, qui sont eux-mêmes pilotables par un système de traitement de l'information.It also relates to structures light of the aforementioned type, comprising means for modification, adjustment or control of their acoustic impedances, which are themselves controllable by an information processing system.
Elle a encore pour objet des parois légères et de faible épaisseur, réalisées par juxtaposition et assemblage de ces structures.It also relates to light walls and thin, made by juxtaposition and assembly of these structures.
Elle propose, à cet effet, une structure d'absorption de bruit comprenant un cadre de support sur lequel est tendue et fixée une membrane étanche dont la face extérieure au cadre reçoit des ondes acoustiques, un gaz tel par exemple que de l'air remplissant un volume délimité par le cadre et la membrane, et des moyens de dissipation d'énergie logés dans ce volume, caractérisée en ce que les moyens de dissipation sont du type à laminage de gaz, du type électrostatique ou du type électromagnétique et sont modifiables, réglables ou pilotables pour modification ou adaptation de l'impédance acoustique de ladite structure aux caractéristiques du bruit à absorber.To this end, it offers a structure noise absorption including a support frame on which is stretched and fixed a waterproof membrane whose outside the frame receives acoustic waves, a gas such as air filling a volume delimited by the frame and the membrane, and means for energy dissipation housed in this volume, characterized in that the means of dissipation are of the type gas rolling, electrostatic type or type electromagnetic and are changeable, adjustable or controllable for modification or adaptation of the impedance acoustics of said structure with the characteristics of noise to absorb.
Les structures selon l'invention, grâce au fait que leurs impédances acoustiques sont modifiables ou réglables, peuvent être conçues ou réglées pour absorber le bruit incident ou pour le dévier par réflexion, par exemple en fonction des positions qu'elles occupent dans une paroi d'absorption de bruit ou de protection contre le bruit.The structures according to the invention, thanks to the their acoustic impedances can be changed or adjustable, can be designed or adjusted to absorb incident noise or to deflect it by reflection, by example according to the positions they occupy in a noise absorbing or protective wall the noise.
Dans un premier mode de réalisation, les moyens de dissipation d'énergie sont du type à laminage de gaz et comprennent des plaques disposées à l'intérieur du cadre, à faible distance de la membrane, et des moyens de modification de cette distance.In a first embodiment, the energy dissipation means are of the rolling type gas and include plates arranged inside from the frame, a short distance from the membrane, and means modification of this distance.
Dans un autre mode de réalisation, les moyens de dissipation à laminage de gaz comprennent au moins un passage d'écoulement de gaz reliant une chambre fermée délimitée à l'intérieur du cadre par la membrane à une autre chambre située à l'intérieur de ladite structure. In another embodiment, the means at gas rolling dissipation include at least one gas flow passage connecting a closed chamber delimited inside the frame by the membrane at a another room located inside said structure.
Par exemple, ce passage peut être un conduit formé entre deux plaques superposées associées à des moyens de modification ou de réglage de la distance entre elles pour modification ou réglage de la section de passage du conduit.For example, this passage can be a conduit formed between two superimposed plates associated with means for modifying or adjusting the distance between them for modification or adjustment of the section of passage of the conduit.
Selon un autre mode de réalisation, les moyens de dissipation à laminage de gaz comprennent des tiges portées par la membrane et s'étendant perpendiculairement à celle-ci à l'intérieur du cadre dans des tubes fixes qui sont fermés à leur extrémité opposée à la membrane et qui délimitent avec les tiges des conduits annulaires de laminage de gaz.According to another embodiment, the means dissipation to gas rolling include rods carried by the membrane and extending perpendicularly to it inside the frame in fixed tubes which are closed at their opposite end to the membrane and which delimit with the rods of the annular conduits of gas rolling.
Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens de dissipation d'énergie comprennent des plaques électrodes disposées parallèlement à la membrane à distance de celle-ci, et au moins une autre électrode formée sur la membrane et reliée avec lesdites plaques à des moyens de polarisation tels qu'une source de courant continu associée à un circuit électrique ou électronique comprenant des éléments de dissipation d'énergie par effet Joule.According to yet another embodiment of the invention, the means of energy dissipation include electrode plates arranged parallel to the membrane at a distance therefrom, and to the minus another electrode formed on the membrane and connected with said plates to polarization means such as a direct current source associated with a electrical or electronic circuit comprising elements of energy dissipation by Joule effect.
Par exemple, la membrane peut comporter une ou plusieurs zones métallisées en regard des plaques électrodes précitées, ou bien elle est réalisée en une matière plastique chargée électriquement, auquel cas les moyens de polarisation ne sont pas nécessaires.For example, the membrane may have one or more several metallized areas opposite the plates aforementioned electrodes, or it is made in one electrically charged plastic, in which case polarization means are not required.
Les éléments de dissipation d'énergie par effet Joule comprennent par exemple une résistance électrique, avantageusement réglable, la structure selon l'invention comprenant alors des moyens commandés de réglage de la valeur de cette résistance pour adaptation de l'impédance acoustique.The elements of energy dissipation by Joule effect include for example resistance electric, advantageously adjustable, the structure according to the invention then comprising means controlled from adjustment of the value of this resistance for adaptation acoustic impedance.
Selon un autre mode de réalisation, les moyens de dissipation d'énergie sont du type électromagnétique et comprennent des conducteurs électriques déplacés par la membrane par rapport à des éléments magnétiques portés par le cadre ou constitués par celui-ci, les conducteurs électriques précités comprenant par exemple des bobinages reliés à la membrane ou un ou plusieurs circuits électriques imprimés ou déposés sur la membrane.According to another embodiment, the means of energy dissipation are of the electromagnetic type and include electrical conductors moved by the membrane in relation to magnetic elements carried by the framework or constituted by it, the conductors aforementioned electrics comprising for example windings connected to the membrane or one or more circuits printed or deposited on the membrane.
En variante, on peut utiliser une membrane magnétique déplaçable par rapport à un circuit électrique.Alternatively, a membrane can be used magnetic displaceable relative to a circuit electric.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, chaque structure précitée est fermée de façon étanche et contient un élément volumique expansible et contractile tel qu'un ballon ou un soufflet par exemple, rempli d'air et communiquant avec l'extérieur par un orifice d'égalisation de pression statique, cet élément occupant une fraction notable du volume de ladite structure.According to yet another characteristic of the invention, each aforementioned structure is closed from tightly sealed and contains an expandable volume element and contractile such as a balloon or a bellows by example, filled with air and communicating with the outside by a static pressure equalization orifice, this element occupying a significant fraction of the volume of said structure.
Cette caractéristique permet de compenser les influences des variations de la pression et de la température extérieures sur la membrane de la structure d'absorption de bruit.This feature compensates for influences of variations in pressure and external temperatures on the membrane of the structure noise absorption.
Chaque structure du type précité est destinée à être juxtaposée et assemblée à une pluralité de structures du même type pour former une paroi plane ou incurvée, convexe ou concave dans laquelle les structures ont des impédances acoustiques semblables ou différentes pour absorber le bruit ou le dévier par réflexion selon les cas.Each structure of the aforementioned type is intended to be juxtaposed and assembled to a plurality of structures of the same type to form a flat wall or curved, convex or concave in which the structures have similar or different acoustic impedances to absorb noise or deflect it by reflection according to cases.
Dans une telle paroi, les moyens de dissipation d'énergie d'au moins certaines des structures sont associés à des moyens de commande, de réglage ou de pilotage eux-mêmes pilotables par un système de traitement de l'information.In such a wall, the means of energy dissipation of at least some of the structures are associated with means for controlling, adjusting or themselves piloted by a system of data processing.
On peut ainsi, notamment, adapter les impédances acoustiques de certaines parties ou de toutes les parties d'une paroi pour tenir compte d'une modification ou d'une évolution dans le temps des caractéristiques du bruit à absorber. In particular, we can adapt the acoustic impedances of some or all parts parts of a wall to account for a modification or evolution over time of characteristics of the noise to be absorbed.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaítront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en perspective avec arrachement partiel d'une structure d'absorption de bruit selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique en coupe selon la ligne II-II de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue schématique partielle en perspective d'une variante de réalisation ;
- les figures 4 à 13 représentent schématiquement divers modes de réalisation des moyens de dissipation d'énergie.
- Figure 1 is a schematic perspective view with partial cutaway of a noise absorption structure according to the invention;
- Figure 2 is a schematic sectional view along line II-II of Figure 1;
- Figure 3 is a partial schematic perspective view of an alternative embodiment;
- Figures 4 to 13 schematically represent various embodiments of the energy dissipation means.
La structure d'absorption de bruit selon
l'invention, dont un premier mode de réalisation est
représenté à titre d'exemple aux figures 1 et 2, comprend
essentiellement une membrane 10 fine et étanche au gaz
qui est tendue et fixée sur la face supérieure d'un cadre
de support 12 dont la partie supérieure est formée avec
des cloisons perpendiculaires à la membrane et dont la
partie inférieure 16 comporte une paroi de fond 18
parallèle à la membrane.The noise absorption structure according to
the invention, a first embodiment of which is
shown as an example in Figures 1 and 2, includes
essentially a thin, gas-
La membrane 10 peut être réalisée notamment en
matière plastique, en élastomère, en métal ou en toute
matière permettant de réaliser une membrane suffisamment
fine et souple pour être déformable par des ondes
acoustiques à absorber. Cette membrane étant fragile, des
moyens acoustiquement transparents (non représentés) sont
prévus pour la recouvrir et la protéger des agressions
mécaniques extérieures, ces moyens étant par exemple
constitués par une toile métallique associée à une couche
de laine de verre ou analogue.The
Le cadre de support 12 est réalisé en toute
matière rigide appropriée, notamment en métal ou en
matière plastique, en fonction des applications
auxquelles la structure selon l'invention est destinée.The
La membrane 10 peut être fixée sur le cadre 12
par ses bords 20 rabattus sur la périphérie de la partie
supérieure du cadre 12. Un entourage 22 peut être
rapporté sur la périphérie du cadre 12 comme représenté
schématiquement en figure 1 pour assurer la liaison des
structures entre elles, par exemple grâce à des moyens 24
d'accrochage ou d'assemblage tels que des tenons et des
rainures en queue d'aronde.The
Quand la structure selon l'invention forme une
enceinte étanche, on peut prévoir en partie inférieure du
cadre 12, comme représenté schématiquement en figure 2,
un élément 26 susceptible de se contracter et de
s'expanser en fonction des variations de la pression
statique et/ou de la température extérieures à la
structure d'absorption du bruit selon l'invention, cet
élément 26 pouvant être constitué par un ballon souple ou
un soufflet relié à l'extérieur par un passage ou orifice
28 d'égalisation de pression statique, traversant par
exemple la paroi de fond 18 du cadre 12.When the structure according to the invention forms a
waterproof enclosure, one can provide in the lower part of the
Cet élément 26 occupe une partie relativement
importante du volume délimité par le cadre 12 et la
membrane 10, par exemple d'environ un tiers de ce volume.
Quand la pression ou la température augmente ou diminue à
l'extérieur de la structure, la pression ou la
température du gaz augmente ou diminue de façon
correspondante à l'intérieur de l'élément 26 et compense
au moins partiellement les variations de pression à
l'intérieur de la structure, ce qui permet de rendre la
membrane 10 à peu près insensible aux variations de
pression statique et de température extérieures.This element 26 occupies a relatively
significant volume delimited by
De plus, lorsque la surface interne d'un conduit de passage de fluide comprend des structures selon l'invention ou est formée de telles structures, les éléments 26 permettent d'adapter chaque structure à 1'évolution de la pression statique dans le conduit.In addition, when the internal surface of a fluid passage conduit includes structures according to the invention or is formed of such structures, the elements 26 allow each structure to be adapted to The evolution of the static pressure in the duct.
La membrane 10 peut être fixée par collage sur
la partie périphérique supérieure du cadre 12, comme déjà
indiqué, ainsi que sur les bords supérieurs des cloisons
internes 14 du cadre 12.The
En variante, et comme représenté
schématiquement en figure 3, les cloisons internes 14 du
cadre 12 peuvent être remplacées par des plots 30
perpendiculaires à la membrane et sur les extrémités
desquels la membrane peut être fixée par collage.Alternatively, and as shown
schematically in Figure 3, the
Les plots 30 peuvent être portés par une
plaque ajourée 32, par une grille, ou par tout autre
moyen approprié.The
La structure d'absorption de bruit selon l'invention comprend également des moyens de dissipation d'énergie dont divers modes de réalisation sont représentés à titre d'exemple aux figures 4 à 13.The noise absorption structure according to the invention also includes means of dissipation of energy of which various embodiments are shown by way of example in FIGS. 4 to 13.
En figure 4, les moyens de dissipation
d'énergie sont du type à laminage de gaz, (par exemple
d'air). Les cloisons internes 14 du cadre 12 délimitent
avec la membrane 10 des chambres 34 fermées par une paroi
de fond 36 et qui communiquent avec le volume inférieur
du cadre 12 par un conduit 38 de section relativement
faible et de longueur relativement importante par rapport
à sa section, permettant une dissipation d'énergie par
écoulement laminaire de gaz.In figure 4, the means of dissipation
are of the gas rolling type, (for example
air). The
Dans la variante de réalisation de la figure
5, le conduit 38 est remplacé par un canal 40 formé en
creux dans la face supérieure de la paroi de fond 36 à
laquelle est associée une plaque de recouvrement 42 qui
constitue la paroi supérieure du canal 40. Un orifice 44
de la plaque 42 relie la chambre 34 au canal 40, tandis
qu'un orifice 46 de la paroi de fond 36 relie le canal 40
au volume inférieur du cadre 12. In the alternative embodiment of the figure
5, the
Comme on le voit mieux en figure 6, qui est
une vue de dessus des moyens de dissipation d'énergie de
la figure 5, le canal 40 peut être formé en spirale dans
la paroi de fond 36 de la chambre 34.As best seen in Figure 6, which is
a top view of the energy dissipation means of
FIG. 5, the
Sous l'effet de la pression des ondes
acoustiques incidentes, la membrane 10 se déforme et se
comporte comme un oscillateur très amorti dont la
fréquence centrale est une fonction de la tension de la
membrane, de sa masse volumique et de son épaisseur,
entre autres. La déformation de la membrane provoque un
écoulement laminaire de gaz dans les moyens de
dissipation d'énergie constitués par le conduit 38 ou le
canal 40.Under the effect of wave pressure
incident acoustics, the
L'impédance acoustique d'une structure selon l'invention est parfaitement adaptée aux caractéristiques du bruit incident lorsque celui-ci est totalement absorbé, sans réflexion par la membrane.The acoustic impedance of a structure according to the invention is perfectly suited to the characteristics incident noise when it is completely absorbed, without reflection by the membrane.
L'invention prévoit des moyens permettant de modifier, de régler ou de piloter cette impédance acoustique.The invention provides means for modify, adjust or control this impedance acoustic.
Par exemple, dans le cas où les moyens de
dissipation d'énergie comprennent un canal 40 du type
représenté aux figures 5 et 6, la modification ou le
réglage de l'impédance acoustique peut être obtenu par
variation de la section transversale du canal 40. Pour
cela, comme représenté schématiquement en figure 7, on
peut former, sur la face de la plaque 42 qui est tournée
du côté de la paroi de fond 36, des nervures en saillie
48 engagées avec un jeu faible dans le canal 40 de la
plaque 36, et on prévoit des moyens 50 de modification de
la distance entre la plaque 42 et la paroi de fond 36,
ces moyens 50 étant par exemple du type à mémoire de
forme ou du type piezoélectrique, commandés par un
circuit électrique approprié.For example, if the means of
energy dissipation include a
La modification de la distance entre la plaque
42 et la paroi 36 modifie la section transversale du
canal 40 et donc les conditions d'écoulement laminaire du
gaz dans ce canal, ce qui modifie en conséquence
l'impédance acoustique de la structure selon l'invention.Changing the distance between the
Lorsque les moyens de dissipation d'énergie sont du type représenté en figure 4, on peut modifier l'impédance acoustique de la structure en agissant sur le volume de la partie inférieure du cadre 12 (volume sous la paroi 36) par exemple en utilisant un élément gonflable analogue à l'élément 26 de la figure 2, que l'on relie à des moyens de réglage de pression.When the means of energy dissipation are of the type represented in figure 4, one can modify the acoustic impedance of the structure by acting on the volume of the lower part of the frame 12 (volume under wall 36) for example using an element inflatable similar to element 26 of Figure 2, that it is connected to pressure adjustment means.
Dans la variante de réalisation de la figure
8, la membrane 10 porte des tiges 52 qui s'étendent à
l'intérieur du cadre de support, perpendiculairement à la
membrane, et qui sont engagées dans des tubes 54 portés
par une paroi intermédiaire 36 du cadre de support, de
telle sorte que le déplacement des tiges 52 dans les
tubes 54 provoqué par les déformations de la membrane 10
se traduise par un écoulement laminaire de gaz dans les
tubes 54 et par une dissipation d'énergie correspondante.In the alternative embodiment of the figure
8, the
Dans la variante de réalisation de la figure
9, les moyens de dissipation d'énergie sont également du
type à laminage de gaz et comprennent des plaques
horizontales 56 disposées parallèlement à la membrane 10
et à faible distance de celle-ci à l'intérieur du cadre
de support, ces plaques 56 étant portées par des moyens
58 permettant de modifier la distance d entre la membrane
10 et les plaques 56. Par exemple, ces moyens 58 sont
portés par la paroi intermédiaire 36 et comprennent des
éléments à mémoire de forme commandés par un circuit
électrique approprié 60.In the alternative embodiment of FIG. 9, the energy dissipation means are also of the gas rolling type and comprise horizontal plates 56 arranged parallel to the
La modification de la distance d entre une
plaque 56 et la membrane 10 entraíne une modification de
l'impédance acoustique de la structure selon l'invention.Changing the distance d between a
plate 56 and the
Dans le mode de réalisation de la figure 10,
les moyens de dissipation d'énergie comprennent des
plaques électrodes 62 disposées à l'intérieur du cadre de
support, parallèlement à la membrane 10 et à faible
distance de celle-ci, et par exemple portées par la paroi
intermédiaire 36 du cadre support par l'intermédiaire
d'éléments diélectriques 64. La membrane 10 comporte des
électrodes associées aux plaques 62, telles par exemple
que des zones métallisées 66 de sa surface, ces zones 66
et les plaques 62 étant reliées aux pôles d'une source 68
de courant continu par l'intermédiaire d'un élément de
dissipation d'énergie tel qu'une résistance électrique 70
qui est avantageusement une résistance variable commandée
par un moyen approprié 72, la résistance 70 absorbant
l'énergie par effet Joule et la variation de sa valeur
permettant de modifier l'impédance acoustique de la
structure selon l'invention.In the embodiment of Figure 10,
the means of energy dissipation include
electrode plates 62 arranged inside the frame of
support, parallel to
De préférence, des trous 74 sont percés dans
les plaques électrodes 62 pour éviter tout effet de
laminage de gaz entre elles et la membrane 10.Preferably, holes 74 are drilled in
the electrode plates 62 to avoid any effect of
gas rolling between them and the
L'attraction électrostatique exercée par les plaques 62 sur la membrane joue le rôle d'une anti-raideur dynamique qui s'oppose à la raideur du gaz contenu dans la structure. Cela permet de réduire l'épaisseur (ou hauteur) totale de la structure et donc son encombrement.The electrostatic attraction exerted by plates 62 on the membrane plays the role of an anti-stiffness dynamic which opposes the stiffness of the gas contained in the structure. This reduces the total thickness (or height) of the structure and therefore its size.
En variante, la membrane 10 et/ou les plaques
électrodes 62 pourraient être constituées d'un electret,
tel par exemple qu'une matière plastique du type
polyuréthanne ou PVDF chargée électriquement en
permanence, les moyens de polarisation des électrodes
étant alors supprimés.As a variant, the
Dans le mode de réalisation de la figure 11,
les moyens de dissipation d'énergie sont du type
électromagnétique. La membrane 10 est reliée, à
l'intérieur du cadre, à des bobinages électriques 76
mobiles par rapport à des éléments magnétiques 78
constituant par exemple la paroi intermédiaire 34 du
cadre de support. Pour éviter tout effet de laminage de
gaz, les parties 78 en saillie vers la membrane peuvent
être percées de trous traversants 80.In the embodiment of Figure 11,
the means of energy dissipation are of the type
electromagnetic. The
Dans la variante de réalisation de la figure
12, des éléments magnétiques 82 (par exemple des aimants
permanents) sont disposés sous la membrane 10 et des
conducteurs électriques 84 sont portés par cette
dernière, en étant constitués par exemple par un ou des
circuits électriques imprimés ou déposés sur la membrane.
Le déplacement de ces conducteurs électriques 84 dans les
lignes de champ magnétique des éléments 80 se traduit par
une dissipation d'énergie.In the alternative embodiment of the figure
12, magnetic elements 82 (for example magnets
permanent) are arranged under the
Dans la variante de réalisation de la figure
13, c'est une partie du cadre support 12 qui peut être
réalisée en matière magnétique et constituer un aimant
permanent dont les lignes de champ peuvent être coupées
par les conducteurs électriques 84 de la membrane 10 pour
un effet de dissipation d'énergie.In the alternative embodiment of the figure
13, it is a part of the
Dans une autre variante, on utilise une membrane magnétique qui se déplace par rapport à un circuit électrique pour dissiper de l'énergie.In another variant, a magnetic membrane that moves relative to a electrical circuit to dissipate energy.
Les structures élémentaires d'absorption de bruit qui viennent d'être décrites peuvent être assemblées les unes aux autres pour former des parois planes, incurvées, concaves ou convexes, de grande dimension. Par exemple, les structures élémentaires des figures 4, 5, 8 et 9 peuvent avoir des dimensions, en surface, de l'ordre de 5 x 5 cm2 et être associées pour former une structure du type de celle représentée en figure 1 ayant une surface de l'ordre de 20 x 20 cm2, les hauteurs de ces structures étant en général comprises entre 15 et 50 mm. Les impédances acoustiques des structures élémentaires peuvent être réglées individuellement ou par petits groupes de structures. Le réglage des impédances acoustiques permet d'avoir une impédance bien adaptée pour certaines zones de surface d'une paroi avec une absorption maximale du bruit incident, tandis que d'autres zones de surface de la paroi auront des impédances différentes pour absorber partiellement le bruit incident et le réfléchir partiellement dans une direction déterminée.The elementary noise absorption structures which have just been described can be assembled together to form flat, curved, concave or convex walls, of large dimension. For example, the elementary structures of FIGS. 4, 5, 8 and 9 may have dimensions, on the surface, of the order of 5 × 5 cm 2 and be combined to form a structure of the type of that represented in FIG. 1 having a surface of the order of 20 x 20 cm 2 , the heights of these structures generally being between 15 and 50 mm. The acoustic impedances of elementary structures can be adjusted individually or in small groups of structures. Adjusting the acoustic impedances makes it possible to have a well-adapted impedance for certain surface areas of a wall with maximum absorption of the incident noise, while other surface areas of the wall will have different impedances to partially absorb the noise. incident and partially reflect it in a determined direction.
Par ailleurs, la possibilité de réglage de l'impédance acoustique de chaque structure élémentaire permet d'obtenir une évolution spatiale des caractéristiques acoustiques d'une paroi. On peut également obtenir une paroi à impédance acoustique non localisée lorsque les parties inférieures des structures élémentaires sont reliées entre elles, l'impédance acoustique des moyens de liaison étant un paramètre de réglage des bandes de fréquences acoustiques à traiter. De plus, comme déjà indiqué, les structures selon l'invention telles que celles de la figure 2, s'adaptent automatiquement aux variations de la pression statique extérieure et par exemple à l'évolution de la pression statique dans un conduit.In addition, the possibility of adjusting the acoustic impedance of each elementary structure provides a spatial evolution of acoustic characteristics of a wall. We can also get a non-acoustic impedance wall localized when the lower parts of the structures are connected together, the impedance acoustics of the connecting means being a parameter of adjustment of the acoustic frequency bands to be processed. In addition, as already indicated, the structures according to the invention such as those of Figure 2, adapt automatically at variations in static pressure external and for example to the evolution of the pressure static in a duct.
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