FR2582847A1 - Device intended to absorb sound waves - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif destiné à absorber les ondes sonores
La présente invention concerne un dispositif destiné à absorber les ondes sonores et plus particulièrement les ondes de basses et moyennes fréquences.Device for absorbing sound waves
The present invention relates to a device intended to absorb sound waves and more particularly waves of low and medium frequencies.
Dans tous les domaines d'application connus comme l'insonorisation de locaux, d'habitacles d'engins, ou la fabrication de silencieux pour machines bruyantes, on utilise des produits d'absorption se présentant sous la forme de panneaux acoustiques. In all known fields of application such as the soundproofing of premises, the interiors of vehicles, or the manufacture of silencers for noisy machines, absorption products are used which are in the form of acoustic panels.
On connait de tels produits, par exemple, des diedres, des panneaux recouverts de matériaux fibreux ou poreux, des panneaux résonnants ou résonateurs. Tous ces dispositifs présentent un bon coefficient d'absorption dans une certaine plage de la bande des fréquences audibles, mais présentent malheureusement un mauvais coefficient d'absorption dans au moins une autre plage, et particulièrement en basses et moyennes fréquences. Such products are known, for example, deathres, panels covered with fibrous or porous materials, resonant or resonator panels. All these devices have a good absorption coefficient in a certain range of the audible frequency band, but unfortunately have a bad absorption coefficient in at least one other range, and particularly in low and medium frequencies.
La présente invention a pour but de proposer un dispositif d'absorption des ondes sonores présentant un très bon coefficient d'absorption sur toute la largeur de la bande de fréquences audibles et plus particulièrement en basses et moyennes fréquences. The object of the present invention is to provide a device for absorbing sound waves having a very good absorption coefficient over the entire width of the audible frequency band and more particularly at low and medium frequencies.
La présente invention a pour objet un dispositif destiné à absorber les ondes sonores, caractérisé en ce que la surface d'absorption est constituée par l'extrémité de voies d'air juxtaposées et indépendantes les unes des autres, cette extrémité de ces voies d'air débouchant à l'air libre dans l'écoulement. The present invention relates to a device intended to absorb sound waves, characterized in that the absorption surface consists of the end of air channels juxtaposed and independent of each other, this end of these channels of air emerging in the open air in the flow.
L'autre extrémité de ces voies d'air débouche de préférence dans une cavité fermée ou à l'air libre, ou cette autre extrémité est recouverte d'une plaque. The other end of these air channels preferably opens into a closed cavity or into the open air, or this other end is covered with a plate.
Pour un rapport de surface d'extrémité des canaux sur la surface totale du panneau supérieur ou égal à 40%, la distance entre deux surfaces de frottement de chaque voie dtair est inférieure à la couche limite et la longueur de chaque voie d'air est au maximum de 80 mm.For a channel end surface area ratio on the total surface of the panel greater than or equal to 40%, the distance between two friction surfaces of each air channel is less than the boundary layer and the length of each air channel is maximum of 80 mm.
Selon un premier mode de réalisation, chaque voie d'air est constituée par une aiguille creuse de diamètre inférieur à la couche limite. According to a first embodiment, each air path consists of a hollow needle with a diameter less than the boundary layer.
Selon un deuxième mode de réalisation, chaque voie d'air est constituée par un espace libre entre deux feuilles planes, la distance entre deux feuilles étant inférieure à la couche limite. Selon une variante de ce deuxième mode, ces feuilles sont séparées par des écarteurs soudés ou collés sur toute leur hauteur. According to a second embodiment, each air path consists of a free space between two flat sheets, the distance between two sheets being less than the boundary layer. According to a variant of this second mode, these sheets are separated by spacers welded or glued over their entire height.
Selon un troisième mode de réalisation, chaque voie d'air est constituée par un espace libre entre deux feuilles ondulées, toutes ces feuilles étant placées dans le meme sens et la distance entre deux feuilles étant inférieure à la couche limite. Selon une variante de ce troisième mode, les feuilles ondulées sont séparées par des écarteurs soudés ou collés sur toute leur hauteur ou par des feuilles planes. According to a third embodiment, each air path consists of a free space between two corrugated sheets, all of these sheets being placed in the same direction and the distance between two sheets being less than the boundary layer. According to a variant of this third mode, the corrugated sheets are separated by spacers welded or glued over their entire height or by flat sheets.
Selon un quatrième mode de réalisation, chaque voie d'air est constituée par un espace libre entre deux feuilles ondulées, toutes ces feuilles étant placées alternativement en sens opposé et le diamètre réalisé par deux ondulations de sens opposé étant inférieur à la couche limite. Selon une variante de ce quatrième mode de réalisation, ces feuilles sont séparées entre elles par des feuilles planes. According to a fourth embodiment, each air path is formed by a free space between two corrugated sheets, all of these sheets being placed alternately in opposite directions and the diameter produced by two corrugations in opposite directions being less than the boundary layer. According to a variant of this fourth embodiment, these sheets are separated from each other by flat sheets.
Selon un cinquième mode de réalisation, chaque voie d'air est un orifice de diamètre inférieur à la couche limite, chaque orifice étant réalisé dans un bloc constituant le dispositif. According to a fifth embodiment, each air channel is an orifice of diameter less than the boundary layer, each orifice being produced in a block constituting the device.
Selon un sixième mode de réalisation, chaque voie d'air est obtenue par étirage d'une plaque métallique qui a subie par emboutissage, et préalablement à l'étirage, une série de fentes parallèles. According to a sixth embodiment, each air path is obtained by drawing a metal plate which has undergone by stamping, and prior to drawing, a series of parallel slots.
Selon une autre réalisation, la présente invention a pour objet un dispositif destiné à absorber les ondes sonores, caractérisé en ce que la surface d'absorption est constituée par l'extrémité de fibres parallèles et orientées perpendiculairement à un support alvéolaire. According to another embodiment, the subject of the present invention is a device intended to absorb sound waves, characterized in that the absorption surface consists of the end of parallel fibers and oriented perpendicular to a cellular support.
Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés, plusieurs modes de réalisation du panneau selon l'invention. Several embodiments of the panel according to the invention are described below, by way of example and with reference to the accompanying drawings.
La figure 1 représente un tableau comparant les courbes de variation du coefficient d'absorption de différents panneaux de l'art antérieur et du dispositif selon l'invention. FIG. 1 represents a table comparing the variation curves of the absorption coefficient of different panels of the prior art and of the device according to the invention.
La figure 2 représente le premier mode de réalisation, à aiguilles creuses juxtaposées. FIG. 2 represents the first embodiment, with juxtaposed hollow needles.
La figure 3 représente le deuxième mode de réalisation, à feuilles planes. FIG. 3 represents the second embodiment, with flat sheets.
La figure 4 représente le troisième mode de réalisation, à feuilles ondulées de même sens. FIG. 4 represents the third embodiment, with corrugated sheets of the same direction.
La figure 5 représente le quatrième mode de réalisation, à feuilles ondulées de sens oppose. FIG. 5 represents the fourth embodiment, with sheets wavy in opposite directions.
La figure 6 représente le cinquième mode de réalisation à voies d'air constituées par des orifices réalisés dans un bloc. FIG. 6 represents the fifth embodiment with air channels formed by orifices produced in a block.
La figure 7 représente le sixième mode de réalisation à voies d'air obtenues par étirage d'une plaque métallique. FIG. 7 represents the sixth embodiment with airways obtained by stretching a metal plate.
La figure 8 représente l'autre réalisation à fibres parallèles orientées sur un support alvéolaire. FIG. 8 represents the other embodiment with parallel fibers oriented on a cellular support.
Le tableau de la figure 1 présente, pour différents dispositifs, la courbe de variation du coefficient d'absorption en fonction de la fréquence de l'onde sonore. The table in FIG. 1 presents, for different devices, the variation curve of the absorption coefficient as a function of the frequency of the sound wave.
Le coefficient d'absorption est représenté en ordonnée en %, et la fréquence est représentée en abscisse en Hertz (Hz). The absorption coefficient is represented on the ordinate in%, and the frequency is represented on the abscissa in Hertz (Hz).
Les courbes A, B, C, D représentent des courbes de variation du coefficient d'absorption de différents dispositifs connus. Curves A, B, C, D represent curves of variation of the absorption coefficient of different known devices.
La courbe A représente le coefficient d'absorption d'un dispositif constitué de dièdres de laine minérale de longueur i m utilisés pour la réalisation de chambres sourdes pour laboratoires. On remarque que le coefficient est bon au niveau des fréquences hautes et moyennes, mais faible au niveau des basses fréquences. Curve A represents the absorption coefficient of a device consisting of dihedrons of mineral wool of length i m used for the production of muffled chambers for laboratories. Note that the coefficient is good at high and medium frequencies, but low at low frequencies.
La courbe B représente la courbe d'absorption d'un dispositif constitué d'un panneau de laine de verre d'une épaisseur d'environ 50 mm. Curve B represents the absorption curve of a device consisting of a glass wool panel with a thickness of approximately 50 mm.
La courbe C représente la courbe d'absorption d'un dispositif constitué d'un même manneau dé laine de verre sous une tôle perforée. Curve C represents the absorption curve of a device made up of the same glass wool loop under a perforated sheet.
La présence de tôles perforées modifie légèrement le coefficient d'absorption. The presence of perforated sheets slightly changes the absorption coefficient.
La courbe D représente le coefficient d'absorption d'un dispositif constitué d'un panneau résonnant ou résonateur. Le coefficient dtabsorption est, dans ce cas, sélectif c'est-à-dire bon seulement pour une faible bande de fréquences autour de 125 Hz et par exemple mauvais pour des fréquences basses en dessous de 60 Hz et pour des fréquences hautes au dessus d'environ 200 Hz. Curve D represents the absorption coefficient of a device made up of a resonant or resonator panel. The absorption coefficient is, in this case, selective, that is to say good only for a low frequency band around 125 Hz and for example bad for low frequencies below 60 Hz and for high frequencies above d '' about 200 Hz.
La courbe E représente un exemple du coefficient d'absorption du dispositif selon l'invention, et l'on remarque que celui-ci estexcel- lent (voisin de 100%) au niveau des basses et très basses fréquences, puis diminue légèrement à partir des fréquences moyennes pour finalement rester voisin de 70% pour les hautes fréquences. Le point d'inflexion de la courbe (ici 500 Hz) est lié aux dimensions géométriques du dispositif. Curve E represents an example of the absorption coefficient of the device according to the invention, and it is noted that it is excellent (close to 100%) at the low and very low frequencies, then decreases slightly from medium frequencies and finally remain close to 70% for high frequencies. The point of inflection of the curve (here 500 Hz) is linked to the geometrical dimensions of the device.
Dans la figure 2, il est représenté le premier mode de réalisation constitué par un réseau d'aiguilles 1. Le taux de perforation est défini comme étant le rapport de la surface libre permettant le passage de l'air, à la surface totale. Il peut être aussi appelé "densité d'ouverture". Ce taux de perforation est supérieur ou au moins égal à 40% (Z40%). Ces aiguilles sont creuses, juxtaposées, parallèles entre elles et indépendantes les unes des autres. Elles ont un diamètre extérieur d compris entre 0,1 et 1 mm, et leur longueur L est au maximum de 80 mm, cette longueur correspondant à l'épaisseur du dispositif. Elles sont assemblées dans des cadres ou dans des résines, ou soudées électriquement par points, ou collées, ou encore liées par un autre procédé quelconque. In Figure 2, there is shown the first embodiment constituted by a network of needles 1. The perforation rate is defined as being the ratio of the free surface allowing the passage of air, to the total surface. It can also be called "opening density". This perforation rate is greater than or at least equal to 40% (Z40%). These needles are hollow, juxtaposed, parallel to each other and independent of each other. They have an outside diameter d of between 0.1 and 1 mm, and their length L is a maximum of 80 mm, this length corresponding to the thickness of the device. They are assembled in frames or in resins, or electrically spot welded, or glued, or else linked by any other process.
Dans la figure 3, il est représenté le deuxième mode de réalisation, constitué par un réseau de feuilles planes 2, séparées par des écarteurs 5. Ceux-ci sont soudés ou collés sur toute leur hauteur pour rendre chaque canal indépendant. La distance e entre dieux feuilles est inférieure à 1 mm, et la longueur L de ces feuilles est au maximum de 80 mm. In Figure 3, there is shown the second embodiment, consisting of a network of flat sheets 2, separated by spacers 5. These are welded or glued over their entire height to make each channel independent. The distance e between the gods leaves is less than 1 mm, and the length L of these leaves is at most 80 mm.
Bien entendu, les écarteurs 5 ne sont pas indispensables, ces feuilles pouvant être assemblées en pliant chacune de leur extrémité pour la souder à une feuille adjacente, par exemple. Of course, the spacers 5 are not essential, these sheets can be assembled by folding each of their ends to weld it to an adjacent sheet, for example.
Dans la figure 4, il est représenté le troisième mode de réalisation constitué par un réseau de feuilles ondulées 3. Ces feuilles ondulées sont placées côte à côte dans le même sens avec un espacement e compris entre 0,1 et 0,5 mm, et elles ont une longueur L de 80 mm maximum. Ces feuilles peuvent être séparées par des écarteurs et si les ondulations le permettent elles peuvent être séparées par des feuilles planes. Ces écarteurs ou ces feuilles planes participent dans ce cas à la tenue des feuilles ondulées, et en leur absence, ces feuilles ondulées peuvent être assemblées entre elles de la même manière que les feuilles planes de la figure 3. In FIG. 4, the third embodiment is represented, constituted by a network of corrugated sheets 3. These corrugated sheets are placed side by side in the same direction with a spacing e of between 0.1 and 0.5 mm, and they have a length L of 80 mm maximum. These sheets can be separated by spacers and if the corrugations allow it can be separated by flat sheets. These spacers or these flat sheets participate in this case in the holding of the corrugated sheets, and in their absence, these corrugated sheets can be assembled together in the same manner as the flat sheets of FIG. 3.
La figure 5 représente le quatrième mode de réalisation, constitué par un réseau de feuilles ondulées 3, 3a séparées par des feuilles planes 6 et toutes ces feuilles constituent le long du panneau une série d'orifices quasiment demi-cylindriques ayant un diamètre équivalent d compris entre 0,1 et 0,5 mm. Bien entendu, dans le cas où ces feuilles ondulées ne sont pas séparées par des feuilles planes et si les ondulations sont placées alternativement en sens opposé, chaque orifice est quasiment cylindrique. La longueur L de toutes ces feuilles est au maximum de 80 mm. FIG. 5 represents the fourth embodiment, constituted by a network of corrugated sheets 3, 3a separated by planar sheets 6 and all these sheets constitute along the panel a series of almost semi-cylindrical orifices having an equivalent diameter of inclusive between 0.1 and 0.5 mm. Of course, in the case where these corrugated sheets are not separated by planar sheets and if the corrugations are placed alternately in opposite directions, each orifice is almost cylindrical. The length L of all these sheets is a maximum of 80 mm.
La figure 6 représente le cinquième mode de réalisation dans lequel chaque voie d'air est un orifice 9, de diamètre d inférieur à la couche limite. Chaque orifice 9 est réalisé dans un bloc constituant le dispositif. Ces orifices peuvent être obtenues par des procédés connus, par exemple par électroformage ou par démoulage d'un moule du type "brosse" dans lequel on aura coulé un liquide thermo-durcissable. FIG. 6 represents the fifth embodiment in which each air path is an orifice 9, of diameter d less than the boundary layer. Each orifice 9 is produced in a block constituting the device. These orifices can be obtained by known methods, for example by electroforming or by demolding a mold of the "brush" type in which a thermosetting liquid has been poured.
L'épaisseur L est comprise entre 5 et 80 mm pour des canaux de diamètre d compris entre 0,5 et 1 mm.The thickness L is between 5 and 80 mm for channels of diameter d between 0.5 and 1 mm.
La figure 7 représente le sixième mode de réalisation dans lequel chaque voie d'air est obtenue par étirage d'une plaque métallique qui a subie par emboutissage, et préalablement à l'étirage, une série de fentes parallèles 11. Le panneau obtenu a un aspect de type "métal déployé" composé de fentes de 0,1 à 0,5 mm de largeur et de longueur voisine de 10 mm. L'épaisseur L de la plaque de métal étirée étant au maximum de 80 mm. FIG. 7 represents the sixth embodiment in which each air path is obtained by drawing a metal plate which has undergone by stamping, and before drawing, a series of parallel slots 11. The panel obtained has a "expanded metal" type appearance composed of slits 0.1 to 0.5 mm wide and close to 10 mm long. The thickness L of the stretched metal plate being at most 80 mm.
La figure 8 représente une autre réalisation dans laquelle les voies d'air sont constituées par des espaces libres entre un réseau de fibres parallèles 17 tissées ou flocquées perpendiculairement sur un support alvolaire 18. Ce support 18 peut être à cellules ouvertes ou un produit-composite de caractéristiques appropriées. FIG. 8 represents another embodiment in which the air channels consist of free spaces between a network of parallel fibers 17 woven or flocked perpendicularly on an alveolar support 18. This support 18 can be open cell or a composite product of appropriate characteristics.
L'épaisseur L des fibres est comprise entre 5 et 80 mm et l'épaisseur
L' du support est inférieure ou égale à 20 mm. The thickness L of the fibers is between 5 and 80 mm and the thickness
The support is less than or equal to 20 mm.
Pour toutes ces réalisations, l'orientation du dispositif par rapport à la direction de propagation des ondes a peu d'importance, ce qui veut dire que, dans une gaine par exemple, le dispositif peut être placé en paroi donc parallèle à l'écoulement, ou transversalement donc perpendiculaire à l'écoulement. Si les pertes de charge apportées par ce dispositif sont acceptables, il peut même être placé directement dans l'écoulement donc occuper toute la section de la gaine. For all these embodiments, the orientation of the device relative to the direction of propagation of the waves has little importance, which means that, in a sheath for example, the device can be placed on the wall therefore parallel to the flow. , or transversely therefore perpendicular to the flow. If the pressure drops provided by this device are acceptable, it can even be placed directly in the flow, thus occupying the entire section of the sheath.
Une extrémité de toutes les voies d'air constitue une surface active et le bon fonctionnement de ce dispositif s'explique par le fait que l'onde acoustique arrivant sur cette surface active y trouve une impédance adaptée à celle de l'air et ressort sur l'autre face en ayant dissipé une bonne partie de son énergie par frottement, ctest-à-dire en chaleur. One end of all the airways constitutes an active surface and the proper functioning of this device is explained by the fact that the acoustic wave arriving on this active surface finds there an impedance adapted to that of the air and comes out on the other side having dissipated a good part of its energy by friction, that is to say in heat.
Cette autre face, représentée par l'autre extrémité des voies d'air débouche soit dans une cavité fermée soit à l'air libre, mais elle peut aussi être recouverte d'une plaque tandis que la surface active peut être recouverte par un produit ayant une très bonne transparence acoustique tel qu'un tissu décoratif par exemple. La dimension de la cavité pourra être de 20 mm d'épaisseur par exemple. This other face, represented by the other end of the air channels opens either into a closed cavity or into the open air, but it can also be covered with a plate while the active surface can be covered by a product having very good acoustic transparency such as a decorative fabric for example. The dimension of the cavity may be 20 mm thick for example.
La distance entre deux surfaces de frottement, d ou e doit rester entre deux limites relativement proche 0,05 à 1 mm car, si celle-ci est trop grande, le frottement est insuffisant et l'onde sonore ressort de l'autre côté du panneau sans atténuation notable, et si celle-ci est trop faible, le frottement est trop important et il y a réflexion à la surface du produit. Ceci n'est vrai que si le taux de perforation est supérieur ou égal à 40%, et si celui-ci est trop faible, l'onde est réfléchie sur la surface active du produit malgré une bonne adaptation des voies d'air au frottement. The distance between two friction surfaces, d or e must remain between two relatively close limits 0.05 to 1 mm because, if it is too large, the friction is insufficient and the sound wave comes out on the other side of the panel without significant attenuation, and if this is too low, the friction is too high and there is reflection on the surface of the product. This is only true if the perforation rate is greater than or equal to 40%, and if this is too low, the wave is reflected on the active surface of the product despite a good adaptation of the airways to friction. .
La longueur des voies d'air, c'est-à-dire l'épaisseur du dispositif L sera déterminé en fonction de d ou e et ne devra pas dépasser 80 mm. En d'autre terme, plus d ou e diminue et plus l'épais- seur L est faible. Une augmentation du diamètre d doit entrainer une augmentation de l'épaisseur L. The length of the air channels, that is to say the thickness of the device L, will be determined as a function of d or e and should not exceed 80 mm. In other words, the more d or e decreases and the lower the thickness L. An increase in diameter d should lead to an increase in thickness L.
D'une manière générale, ces dispositifs selon l'invention permettent une excellente adaptation de l'onde sonore lors de sa péné tration, n'entrainant ni réflexion sur la surface apparente ni sur le fond. In general, these devices according to the invention allow an excellent adaptation of the sound wave during its penetration, causing neither reflection on the apparent surface nor on the bottom.
L'impédance caractéristique des dispositifs ainsi définis selon l'invention étant proche de celle de l'air, les pertes par réflexion sont négligeables et l'atténuation acoustique obtenue par frottement et viscosité de l'air dans les canaux et sur les parois entrainent un coefficient d'adsorption élevé des ondes sonores dans toute la gamme des fréquences audibles et plus particulièrement dans la gamme des basses et moyennes fréquences. The characteristic impedance of the devices thus defined according to the invention being close to that of air, the losses by reflection are negligible and the acoustic attenuation obtained by friction and viscosity of the air in the channels and on the walls cause a high absorption coefficient of sound waves in the whole range of audible frequencies and more particularly in the range of low and medium frequencies.
Ces dispositifs peuvent être réalisés, par exemple, en acier, en alliage d'aluminium, en plastique, en carton bakélisé en fibres textiles naturelles ou artificielles, en fibres de verre orientées par floculation, en matériaux spéciaux microperforés linéairement par procédé chimique ou par laser par exemple
Ces dispositifs selon l'invention peuvent également se présenter sous formes de briques ou de rouleaux et être disposés de telle sorte que la surface active soit dans la zone d'incidence des ondes acoustiques. Ces dispositifs selon l'invention peuvent également hêtre utilisés pour l'absorption des ondes acoustiques se propageant dans un milieu liquide tel que l'eau. These devices can be made, for example, of steel, of aluminum alloy, of plastic, of bakelized cardboard made of natural or artificial textile fibers, of glass fibers oriented by flocculation, of special materials microperforated linearly by chemical process or by laser. for example
These devices according to the invention can also be in the form of bricks or rolls and be arranged so that the active surface is in the zone of incidence of the acoustic waves. These devices according to the invention can also be beech used for the absorption of acoustic waves propagating in a liquid medium such as water.
Claims (14)
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| FR8508240A FR2582847B1 (en) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | DEVICE FOR ABSORBING SOUND WAVES |
Publications (2)
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Family Applications (1)
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| EP1873751B2 (en) † | 2006-06-29 | 2023-07-26 | Raytheon Technologies Corporation | Anechoic visco-thermal liner |
| FR3047599A1 (en) * | 2016-02-05 | 2017-08-11 | Univ Bourgogne | LOW THICK PERFORATED MILLE-SHEET ACOUSTIC RESONATOR FOR VERY LOW FREQUENCY ABSORPTION OR ACOUSTIC RADIATION |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2582847B1 (en) | 1988-12-09 |
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