FR3009122A1

FR3009122A1 - Barriere et absorbeur acoustiques hybrides

Info

Publication number: FR3009122A1
Application number: FR1454278A
Authority: FR
Inventors: Geoffrey P Mcknight; Chia-Ming Chang; Tiffany A Stewart; Joshua M Montgomery; Janet M Hogan; Thomas A Zientek; Douglas R Ludin
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2015-01-30
Anticipated expiration: 2034-05-14
Also published as: FR3056812A1; FR3056812B1; CN104347064B; CN104347064A; FR3009122B1

Abstract

Un résonateur hybride d'absorption et de réflexion acoustiques (100) peut comprendre une structure rigide définissant une cellule, une membrane avec au moins un orifice fixé à la structure rigide, et une feuille arrière (1120) fixée à la structure rigide et couvrant la cellule. La membrane est configurée pour réfléchir des ondes acoustiques (1140) dans une plage prédéterminée de fréquences. La structure rigide, la membrane, et la feuille arrière (1120) définissent une cavité de Helmholtz ; la cavité de Helmholtz est configurée pour absorber de l'énergie acoustique à une fréquence au sein de la plage prédéterminée de fréquences.

Description

BARRIÈRE ET ABSORBEUR ACOUSTIQUES HYBRIDES La présente invention concerne généralement des membranes anti-résonantes, des structures pour supporter de telles membranes, et un logement réfléchissant et absorbant hybride défini par de telles membranes anti-résonantes et structures de support.

Le bruit peut être nocif dans un nombre d'environnements. Le bruit est généralement reconnu comme étant nocif et une source de pollution, telle que le bruit, peut être très pénétrante et disruptive. Le bruit peut entraîner des effets négatifs chez les personnes, par exemple la perte auditive, des nausées, une haute pression artérielle, un stress plus important, et analogues. Les sources de pollution acoustique peuvent fréquemment être entraînées par des machines, telles que des véhicules motorisés, des aéronefs, des trains, des générateurs, des broyeurs, des mélangeurs, des fours à microondes, des pompes de vidange, et de nombreuses autres machines. Beaucoup de ces machines peuvent émettre du bruit à des niveaux relativement constants pendant de longues périodes.

Diverses tentatives ont été réalisées pour fournir une réduction du bruit. De nombreuses solutions d'insonorisation sont directement liées à la masse d'une barrière. En général, la transmission de bruit est gouvernée par la loi de densité massique, qui dit que la transmission acoustique T à travers une barrière est inversement proportionnelle au produit de l'épaisseur de paroi, de la densité massique, et de la fréquence de son. L'augmentation des caractéristiques de réduction de son d'une telle barrière peut nécessiter l'augmentation de l'épaisseur ou de la densité massique de la barrière, ce qui augmente le poids et la taille de la barrière, particulièrement dans la plage des basses fréquences. D'autres tentatives ont été réalisées pour améliorer la réduction du bruit. Par exemple, la demande publiée de brevet US 2013/0087407 décrit une membrane antirésonante accordable, à large bande passante, avec un poids disposé dans une partie centrale de la membrane. La demande publiée de brevet US 2010/0212999 concerne des résonateurs de Helmholtz classiques avec au moins une paroi de membrane pour le logement résonant. Cependant, la résonance de la ou des paroi(s) de membrane ne comprend pas de capacité de réflexion du bruit. Le brevet US n° 7 510 052 décrit un nid-d'abeilles antibruit fondé sur un effet de résonance de Helmholtz modifié.

Cependant, la solution à base de nid-d'abeilles dans le brevet US n° 7 510 052 ne comprend pas de capacité de réflexion du bruit. La demande publiée de brevet US 2008/0099609 décrit un système d'absorption acoustique accordable pour une cabine d'aéronef qui est accordé en sélectionnant différents matériaux et en changeant des dimensions pour obtenir une insonorisation pour chaque position et aéronef spécifique. Bien que cette demande décrive les détails d'intégration de barrières et d' absorbeurs classiques, les structures décrites dans cette demande US 2008/0099609 sont lourdes et volumineuses. Le brevet US n° 7 263 028 décrit l'incorporation d'une pluralité de particules avec diverses impédances acoustiques caractéristiques dans un sandwich avec d'autres panneaux légers pour améliorer l'isolation acoustique. Bien que cette solution puisse être plus légère ou plus mince que des panneaux insonorisation solides classiques, elle reste volumineuse et sa fréquence de fonctionnement pour l'insonorisation est élevée, ce qui la rend moins efficace pour un fonctionnement à basse fréquence. Le brevet US n° 7 249 653 décrit des matériaux d'affaiblissement acoustique qui comprennent une couche extérieure d'un matériau raide qui prend en sandwich d'autres panneaux souples élastiques avec une masse intégrée positionnée sur les panneaux souples. En utilisant la résonance mécanique, le panneau absorbe passivement l'onde sonore incidente pour affaiblir le bruit. Le panneau possède une bande passante de 100 Hz centrée autour de 175 Hz et n'est pas facilement adapté à diverses conditions environnementales. Les brevets US n° 4 149 612 et 4 325 461 décrivent des silateurs. Un silateur est un élément lentiforme sous vide (forme de lentille biconvexe) avec une coiffe convexe de matériau en feuille. Ces silateurs comprennent une plaque souple avec un volume enfermé dans lequel la pression est inférieure à la pression atmosphérique pour constituer un système vibratoire pour réduire le bruit. Pour commander la fréquence de fonctionnement, la pression enfermée dans le volume accouplé à la configuration structurale détermine la fréquence de blocage de bruit. Le fait que la fréquence de fonctionnement dépend de la pression dans le volume enfermé fait en sorte que la fréquence de fonctionnement dépend des changements d'environnement, tels que la température. Le brevet US n° 5 851 626 décrit un système d'amortissement et de découplage acoustique pour véhicule. Ce système comprend un film à bulles qui peut être rempli avec divers liquides d'amortissement et de l'air pour permettre l'amortissement acoustique. 11 s'agit d'un système d'amortissement passif dépendant de l'environnement. Le brevet US n° 7 395 898 décrit un panneau cellulaire antirésonant en réseau fondé sur des membranes caoutchouteuses flexibles étirées sur un cadre rigide. Cependant, les structures décrites dans le brevet US n° 7 395 898 ne considèrent pas les effets de la vibration du cadre de support qui affectent sensiblement l'antirésonance de chaque cellule en matière de fréquence et d'efficacité. En outre, la structure de panneau entière devient un trajet de transmission sonore efficace particulièrement aux fréquences de résonance. Les effets généraux dus à la dynamique à la fois de la cellule et du cadre pourraient sensiblement affecter le comportement acoustique du panneau et contrer ses performances d'insonorisation. Ceci est particulièrement important dans une conception de barrière acoustique à grande échelle, légère et compacte. Des modes de réalisation illustratifs de la présente invention comprennent, sans limitation, des procédés, des structures, et des systèmes. Dans un aspect, un résonateur hybride d'absorption et de réflexion acoustiques comprend une structure rigide définissant une cellule, une membrane avec au moins un orifice et au moins un poids fixé à la structure rigide, et une feuille arrière fixée à la structure rigide et couvrant la cellule. La membrane est configurée pour réfléchir des ondes acoustiques dans une plage prédéterminée de fréquences. La structure rigide, la membrane, et la feuille arrière définissent une cavité de Helmholtz ; la cavité de Helmholtz est configurée pour absorber l'énergie acoustique à une fréquence au sein de la plage prédéterminée de fréquences. Dans un mode de réalisation, la membrane est configurée pour réfléchir des ondes acoustiques à une fréquence d' antirésonance. Dans un autre mode de réalisation, la membrane comprend une pluralité d'orifices. Dans un mode de réalisation, la membrane comporte une pluralité d'orifices. Un quelconque des orifices peut être couvert par une pluralité de perforations où chacune des perforations possède une taille plus petite que celle de l'orifice. Dans un autre mode de réalisation, la feuille arrière peut être une seconde membrane. La seconde membrane peut être configurée pour réfléchir des ondes acoustiques dans la plage prédéterminée de fréquences avec ou sans poids ajouté. Dans un autre mode de réalisation, la feuille arrière peut être une feuille structurale ou une plaque. Dans un autre mode de réalisation, la membrane comprend un poids. Le poids peut entourer l'orifice et définir une longueur de col de l'orifice. Dans un exemple, le poids peut être un anneau qui comporte au moins un orifice débouchant circulaire. Dans d'autres exemples, l'orifice peut présenter une forme de triangle, de rectangle, de carré, ou toute autre forme. Le poids peut présenter une forme effilée à travers son épaisseur. Dans un autre mode de réalisation, le poids ne définit pas l'orifice et la longueur de col et la superficie de l'orifice sur la membrane est définie par un tube léger qui n'affecte pas la fréquence de réflexion d'accordage de la membrane. Pour les deux modes de réalisation, le poids ajouté sur la membrane avec au moins un orifice peut être utilisé pour accorder la fréquence d'absorption du résonateur de Helmholtz.

Dans un autre mode de réalisation, le résonateur hybride peut comprendre au moins un matériau absorbant positionné entre la membrane et la feuille arrière. Le matériau absorbant peut comprendre un matériau poreux et fibreux. Le matériau absorbant peut également comprendre au moins une couche cloison. Le matériau absorbant peut être positionné de sorte qu'un petit espace d'air existe entre la membrane et le matériau absorbant. Dans un autre aspect, un réseau de résonateurs hybrides peut comprendre une structure rigide définissant un réseau de cellules et une pluralité de résonateurs hybrides. Chacun parmi la pluralité de résonateurs hybrides peut être positionné dans une des cellules. Chacun parmi la pluralité de résonateurs hybrides peut comprendre une membrane fixée à la structure rigide et une feuille arrière fixée à la structure rigide et couvrant la cellule. La membrane peut comprendre au moins un orifice. La membrane avec un poids fixé peut être configurée pour réfléchir des ondes acoustiques dans une plage prédéterminée de fréquences. La structure rigide, la membrane, et la feuille arrière peuvent définir une cavité de Helmholtz. Dans un mode de réalisation, les résonateurs hybrides dans la pluralité de résonateurs hybrides peuvent être configurés pour réfléchir des ondes acoustiques au sein de la même plage prédéterminée de fréquences. Certains parmi la pluralité de résonateurs hybrides peuvent être configurés pour absorber de l'énergie acoustique à des fréquences différentes au sein de la plage prédéterminée de fréquences. Les cavités de Helmholtz de certains parmi la pluralité de résonateurs hybrides peuvent présenter sensiblement la même taille, et certains parmi la pluralité de résonateurs hybrides peuvent être configurés pour absorber de l'énergie acoustique à des fréquences différentes. L'absorption aux fréquences différentes peut se produire en fonction du positionnement d'un matériau absorbant dans des emplacements différents à l'intérieur des cavités de Helmholtz de certains parmi la pluralité de résonateurs hybrides. Des exemples illustratifs de la présente invention comprennent, sans limitation, des procédés, des structures, et des systèmes pour bloquer l'énergie d'onde acoustique. Dans un aspect, une structure comprend une structure de support définissant une pluralité de cellules et au moins une membrane résonante couvrant une parmi la pluralité de cellules. L'au moins une membrane résonante comprend au moins un poids. L'au moins une membrane résonante comporte une fréquence anti- résonante et la structure de support comporte une fréquence résonante qui dépasse la fréquence anti-résonante de l' au moins une membrane résonante. Dans un exemple, la structure de support comporte une pluralité d'éléments structuraux horizontaux et une pluralité d'éléments structuraux verticaux. La pluralité d'éléments structuraux horizontaux peut comprendre deux éléments structuraux horizontaux extérieurs et au moins un élément structural horizontal intérieur, et la pluralité d'éléments structuraux verticaux peut comprendre deux éléments structuraux verticaux extérieurs et au moins un élément structural vertical intérieur. Les éléments structuraux extérieurs peuvent être deux fois plus épais que les éléments structuraux intérieurs. Les éléments structuraux intérieurs peuvent comprendre une ou plusieurs fentes, et les fentes peuvent être positionnées près du centre des éléments structuraux intérieurs. Dans un exemple, la structure de support peut comprendre une pluralité de raidisseurs structuraux horizontaux ou verticaux avec une dimension particulière. Dans un autre exemple, des raidisseurs individuels des raidisseurs structuraux peuvent présenter une forme de poutre unie, poutre creuse, poutre en « I », ou poutre en « T ». Dans un exemple, la structure de support comprend des matériaux composites polymères. Dans un autre exemple, la structure de support peut être assemblée en utilisant un adhésif polymère à haute rigidité. Dans un autre exemple, la structure de support peut comprendre un alliage métallique.

Dans un autre aspect, une structure peut comprendre une structure de support définissant une pluralité de cellules, au moins un poids fixé à la structure de support près de crêtes de déplacement de forme de mode de la structure de support, et au moins une membrane résonante couvrant une parmi la pluralité de cellules. L'au moins une membrane résonante peut comprendre au moins un poids. L' au moins une membrane résonante peut posséder une fréquence anti-résonante et la structure de support avec le poids peut posséder une fréquence résonante qui créent une bande interdite de fréquence suffisante entre des modes de résonance impairs principaux pour la fréquence anti-résonante de l'au moins une membrane résonante. Dans un exemple, le poids fixé à la structure de support et l'au moins un poids de l'au moins une membrane résonante sont sélectionnés de sorte que des modes de résonance impairs principaux de la structure de support et des modes primaire et secondaire de l'au moins une membrane résonante soient au sein d'une plage de fréquences prédéterminée. Dans un autre exemple, la structure de support peut comprendre un stratifié de matériau composite, et le matériau composite peut comprendre un composite de fibre de carbone. Dans un autre exemple, le poids peut être fixé à la structure de support dans un emplacement de sorte que le poids ne fasse pas saillie à partir de surfaces planes de la structure de support. Dans un autre exemple, la structure de support comprend une pluralité de bandes d'alliage métallique courbes, et certaines des bandes d'alliage métallique courbes sont jointes les unes aux autres. Dans un autre exemple, la membrane peut comprendre un matériau polymère et la membrane peut posséder une épaisseur au sein d'une plage d'environ 0,001 pouce à environ 0,005 pouce. Dans un autre exemple, la structure de support peut définir une face de la structure de support, et la face peut être non plane. Dans un autre exemple, une pluralité de raidisseurs verticaux et horizontaux peuvent dépasser de la surface plane et diviser la structure en sous-grilles. Dans un autre exemple, l'au moins une membrane résonante peut être fixée à la structure de support dans une position non plane.

D'autres caractéristiques du système et du procédé de l'invention sont décrites ci-dessous. Les caractéristiques, fonctions, et avantages peuvent être obtenus indépendamment dans divers modes de réalisation ou peuvent être associés dans encore d'autres modes de réalisation, dont des détails supplémentaires peuvent être vus en faisant référence à la description et aux dessins suivants.

Sur la totalité des dessins, des numéros de référence peuvent être réutilisés pour indiquer une correspondance entre des éléments référencés. Les dessins sont fournis pour illustrer des exemples décrits dans les présentes et ne sont pas prévus pour limiter la portée de la description.

La figure 1 illustre un exemple d'un réseau de membranes résonantes fixées à un cadre. La figure 2 illustre un effet de filtre éliminateur de bande pour une seule membrane acoustique à poids.

La figure 3 illustre des performances de diverses tailles de réseau de membranes par rapport à une seule membrane présentant un comportement résonant clair et une perte de transmission réduite avec une taille de réseau croissante. La figure 4 illustre un exemple d'un réseau comprenant une structure de grille et un nombre de membranes intégrées.

Les figures 5 et 6 illustrent des exemples de conceptions hiérarchiques avec des grilles et poids de structure ajoutés de façon centrale. La figure 7 illustre un graphique du spectre de vitesse au centre de la structure de support avec différentes masses centrales de structure ajoutées. La figure 8 illustre un graphique de la perte d'insertion d'une barrière 15 acoustique à grande échelle 6 x 6 avec une dimension de 240 mm x 240 mm en fonction de la fréquence pour diverses structures de support à poids central. Les figures 9A à 9C illustrent des exemples de structures de support avec un matériau enlevé de certaines parties de la structure de support. Les figures 10A à 10B illustrent des exemples de structures de support avec 20 un matériau enlevé d'une structure de support en grille pour créer une structure de support de membrane non plane. La figure 11 illustre un exemple d'un résonateur de Helmholtz hybride à membrane qui est capable à la fois de réfléchir et d'absorber de l'énergie de bruit. Les figures 12A et 12B sont des graphiques comparant les mesures de perte 25 de transmission et de coefficient de dissipation entre une seule membrane antirésonance et un résonateur de Helmholtz hybride à membrane. La figure 13A illustre une préparation d'essai pour réaliser un essai sur diverses configurations de résonateur hybride. La figure 13B illustre des exemples de membranes à partir d'un angle différent. hLa figure 13C illustre des graphiques de 30 données d'essai à partir de diverses conceptions de résonateur hybride à deux membranes. Les figures 14A à 14H illustrent divers exemples de configurations possibles pour des résonateurs de Helmholtz hybrides à membrane.

La figure 15 illustre un exemple d'une structure de support divisée en une grille avec des structures de sous-grille qui augmentent la fréquence de résonance de grille. Les figures 16A et 16B illustrent un exemple d'une structure de support formée de grilles composites formées de thermoplastique. Les figures 16C et 16D illustrent deux exemples d'options de prise en sandwich de membrane et de grilles composites formées de thermoplastique. Les procédés existants pour la réduction et le contrôle du bruit dépendent soit d'une masse pour amortir la transmission sonore par échange de quantité de mouvements soit de solutions actives qui utilisent de l'énergie et des transducteurs pour créer des ondes d'annulation déphasées par rapport à l'énergie incidente. Des mousses et des fibres, et des couvertures acoustiques sont traditionnellement utilisées en tant qu'absorbeurs acoustiques, et les couvertures acoustiques sont traditionnellement utilisées en tant que barrières acoustiques. Pour des plages de basses fréquences, ces matériaux peuvent devoir être extrêmement épais afin de réduire le son, avec pour résultat des structures très lourde et volumineuses. Les qualités d'affaiblissement sonore de la structure peuvent être améliorées en ajoutant une masse dans la totalité de la structure. Cependant, de nombreux environnements de bruit ne permettent pas des structures lourdes. Des barrières antibruit légères, compactes, et à structure à échelle variable pourraient être avantageuses dans une large gamme d'environnements. Par exemple, des aéronefs et des giravions commerciaux et militaires pourraient bénéficier de l'amortissement ou du blocage de l'énergie acoustique à partir de moteurs, de dispositifs électroniques, et d'autres sources de bruit avec bruit tonal, particulièrement sur des aéronefs pilotés.

L'isolation acoustique sous forme de barrière légère pourrait être utilisée dans des intérieurs d'aéronefs, de giravions, et de véhicule pour des planchers, des plafonds, des parois, des toilettes, des revêtements de cale à marchandises, et de nombreuses autres situations. En raison d'exigences plus importantes sur les économies de carburant, des composites de fibre de carbone sont de plus en plus utilisés en tant que matériaux structuraux dans des véhicules en raison de leur poids léger et de leur haute raideur. Ces matériaux sont des transmetteurs sonores efficaces et réduisent les performances de bruit de fond de véhicules. Auparavant, on pensait que des structures ultralégères, telles que celles dans la plage de 20 à 70 onces par yard carré, et des structures rigides étaient trop mauvaises pour la réduction de la transmission acoustique car elles sont des éléments rayonnants efficaces. En outre, le contrôle classique du bruit dépend de l'absorption ou de la réflexion sonore pour réduire le niveau de bruit. Dans des absorbeurs, tels que des matériaux poreux, la propagation sonore se produit dans un réseau de pores mutuellement raccordés de manière telle que des effets visqueux et thermiques entraînent la dissipation d'énergie acoustique. La dissipation d'énergie nécessite que des molécules d'air se propagent à travers les tunnels mutuellement raccordés ; donc, un matériau épais d'absorption de longueur d'onde est d'habitude nécessaire pour obtenir une absorption efficace. En ce qui concerne des barrières à réflexion sonore, le blocage de bruit suit d'habitude la prédiction de la loi de masse qui dit qu'une réduction plus importante du bruit se produit avec une masse de plus en plus lourde et au fur et à mesure que la fréquence augmente. Cependant, un bruit à basse fréquence avec de grandes longueurs d'onde, qui d'habitude est très difficile à annuler avec des procédés classiques, devient par conséquent un problème pour l'ingénierie du contrôle du bruit, particulièrement pour la conception légère des véhicules modernes à faible consommation énergétique. Il n'existe aucune solution classique pour une approche légère et compacte avec une capacité combinée d'absorption et de réflexion pour le contrôle du bruit à basse fréquence. Illustré sur la figure 1 est un exemple d'un réseau 100 de membranes résonantes 110 fixées à un cadre 120. Chacune des membranes résonantes 110 peut posséder une première membrane 111 et une seconde membrane 112. Un poids 113 peut être fixé à la seconde membrane 112. Le poids peut être fixé au, ou près du, centre de la seconde membrane 112. Les membranes illustrées sur la figure 1 présentent généralement une forme carrée, mais d'autres formes sont possibles, telles que des cercles, des rectangles, des triangles, des hexagones, et analogues. Dans un exemple, la première membrane 111 et la seconde membrane 112 comprennent le ou les même(s) matériau(x) et/ou présentent la même épaisseur. Dans un autre exemple, la première membrane 111 et la seconde membrane 112 comprennent le ou les même(s) matériau(x). Dans un autre exemple la première membrane 111 et la seconde membrane 112 peuvent être fixées par l'intermédiaire d'une articulation 114. Une articulation 114 peut permettre à un concepteur de séparer la réponse du cadre 120 par rapport à la tension de système dans les membranes 111 et 112, et permettre l'utilisation de matériaux raides et résistants au fluage pour les membranes 111 et 112. Dans un exemple, l'articulation 114 est un composant élastique, dominé par la flexion, construit dans la surface des membranes 111 et 112, ce qui crée un procédé pour accorder la raideur et donc la fréquence résonante de la structure de membrane sans utiliser de tension. La raideur de l'articulation 114 est contrôlée par les paramètres de longueur et d'épaisseur de l'articulation 114, qui peut être considérée comme étant, par exemple, une plaque incurvée. Ainsi, la raideur est fondée sur le module d'élasticité, le rapport de Poisson, et l'épaisseur du ou des matériau(x) formant l'articulation 114. L'épaisseur de la membrane peut être entre environ 0,001 pouce et environ 0,005 pouce. Dans des membranes typiques, la composante de tension fournit la totalité de la résistance à la flexion et ainsi définit les propriétés, indépendamment du matériau sélectionné. En réglant l'épaisseur et le rapport hauteur/largeur de l'articulation 114, la raideur des membranes résonantes 110 peut être réglée. Avec la capacité de régler la raideur des membranes résonantes 110, les membranes résonantes 110 peuvent posséder une réponse de fréquence très basse en utilisant des matériaux raides, tels que des thermoplastiques et/ou thermorigides d'ingénierie pour les membranes 111 et 112. Ces thermoplastiques et thermorigides présentent un très faible fluage, qui changerait le comportement et les performances, et possèdent une grande stabilité de température, avantageuse pour de nombreuses applications d'ingénierie. Dans certains exemples, les membranes 111 et 112 peuvent comprendre de l' acrylonitrile butadiène styrène (ABS), des polycarbonates (PC), des polyamides (PA), du polybutylène téréphtalate (PBT), du polyéthylène téréphtalate (PET), de l'oxyde de polyphénylène (PPO), de la polysulfone (PSU), de la polyéthercétone (PEK), de la polyétheréthercétone (PEEK), du sulfure de polyphénylène (PPS) à polyimides, du plastique polyoxyméthylénique (POM), du HDPE, du LDPE, ou du nylon. Il faut entendre que d'autres matériaux peuvent également être utilisés pour les membranes 111 et 112. Sans impliquer de limitation, les membranes 111 et 112 peuvent également comprendre des métaux, tels que de l'aluminium, du laiton et de l' acier.

Dans certains exemples, les poids 113 peuvent comprendre des alliages de fer, des alliages de laiton, de l'aluminium, du plomb, de la céramique, du verre, de la pierre, ou d'autres matériaux. Dans d'autres exemples, les poids 113 peuvent présenter la forme d'un cylindre, d'un cube ou d'un solide rectangulaire. Pour augmenter la taille de la masse sans influencer la longueur de la membrane, et sans impliquer de limitation, les poids 113 peuvent présenter la forme de T, annulaire ou des formes irrégulières en fonction des nécessités souhaitées. La masse pourrait s'accoupler à des structures de support avec des matériaux de raccordement, tels que des alliages à mémoire de forme ou des matériaux viscoélastiques, pour exploiter les propriétés de membrane, telles que la tension, l'amortissement et la raideur locale pour adapter une dynamique résonante, supprimer des modes résonants indésirables et augmenter les performances de contrôle du bruit. Dans l'exemple illustré sur la figure 1, les membranes résonantes 110 sont retenues à l'intérieur d'un réseau unique de membranes 100. Le réseau unique particulier de membranes 100 illustré sur la figure 1 comprend quatre membranes résonantes 110, chacune avec des membranes 111 et 112, des poids 113, et des articulations 114. De nombreuses autres variations de réseaux sont possibles, y compris des variations de la forme d'ensemble du réseau 100, des variations des formes des membranes résonantes individuelles 110, des variations du nombre de membranes résonantes 110, et analogues. La figure 2 illustre un effet de filtre éliminateur de bande pour une seule membrane acoustique à poids, tel que le réseau 100 représenté sur la figure 1, montrant une réduction importante de la transmission par rapport à une bande active particulière par rapport à des matériaux classiques de barrière acoustique à mat de mousse ou de caoutchouc. Lorsqu'elle est correctement accordée par sélection de tension, de raideur, et de poids ajouté, une membrane peut créer une barrière efficace à l'énergie acoustique grâce au principe de masse négative. Dans un système résonant, tel qu'une membrane à poids, il y a deux crêtes résonantes fondamentales 201 et 202 pour la masse au déplacement maximal et pour le milieu de la membrane, entre un poids ajouté et des bords fixés, au déplacement maximal. Entre ces deux crêtes résonantes fondamentales 201 et 202, un régime de masse négative 203 existe où le déplacement de forme de mode de membrane est une association de ces deux modes. À un antinceud 204 dans le régime de masse négative 203, l'accélération de membrane devient déphasée par rapport au gradient de pression sur la membrane et en outre l'association des deux modes entraîne un déplacement presque nul dans la membrane. Cette différence de phase et constance effective est analogue à une paroi rigide et crée une perte importante de la transmission à travers la membrane sur une bande particulière. Comme cela est vu sur la figure 2, à la fréquence de l'antinceud 204, la perte de transmission peut être supérieure de plus de 30 dB à celle d'un matériau tel qu'une mousse à cellule ouverte d'épaisseur massique comparable. Cet effet peut être particulièrement utile à basses fréquences où des barrières et absorbeurs classiques sont peu performants.

Une membrane unique peut être assemblée en des réseaux de membranes dans le but de fournir des performances similaires à celles de la membrane unique. Ceci permet de varier l'échelle des membranes pour couvrir de grandes superficies, ce qui est souhaitable pour protéger des compartiments utilisateur dans des véhicules, tels que des voitures, des camions, des aéronefs, et giravions. La figure 3 illustre des performances de divers réseaux de membranes, par rapport à une membrane unique, présentant des résonances structurales claires et une perte de transmission réduite avec une taille croissante. La seule crête de transmission est le résultat d'un mode combiné de plusieurs membranes, qui peut être contrôlé par conception. Les performances illustrées sur la figure 3 présentent des caractéristiques prévues de filtre acoustique d'arrêt de passage autour d'une fréquence de 1445 Hz. Bien que certains des réseaux - tels que le réseau 1x1, le réseau 2x2, et le réseau 3x3 montrent une perte de transmission acoustique de crête autour de 1445 Hz, d'autres des réseaux - tels que le réseau 4x4, le réseau 6x6, et le réseau 8x8 - présentent une perte de transmission bien plus basse autour de 1445 Hz. En particulier, le réseau 4x4 divise la crête de perte de transmission en deux sous-crêtes. Les résonances de la structure retenant les membranes dans les réseaux dégradent les performances de perte de transmission avec une taille croissante. La figure 4 illustre un exemple d'un réseau 400 comprenant une structure d'une grille 410 et d'un nombre de membranes intégrées 420. Dans l'exemple illustré sur la figure 4, la grille 410 peut comprendre un nombre d'éléments structuraux horizontaux 411 et un nombre d'éléments structuraux verticaux 412. Les termes éléments structuraux « verticaux » et éléments structuraux « horizontaux » sont utilisés pour la commodité et la clarté, bien que de telles structures puissent être alignées dans une orientation quelconque. La grille 410 définit un nombre de cellules pour chacune des membranes 420 destinées à être positionnées. Dans un autre exemple, la grille 410 peut être faite de composites de fibre de carbone. Chaque cellule dans la grille 410 peut posséder au moins une des membranes intégrées 420 positionnée sur la cellule. Les membranes peuvent également comprendre une masse centrale 421 pour permettre l'accord et réduire la plage de fréquences résonantes. Pour contrôler la dynamique et la vibration des membranes intégrées 420, la largeur et la hauteur des côtés dans une cellule individuelle dans la grille 410 peuvent être inférieures à 100 mm. Pour créer des barrières sur de grandes superficies en utilisant des cellules plus petites, un réseau ou des réseaux de cellules peuvent être utilisés. Dans un exemple, les éléments structuraux horizontaux et verticaux extérieurs du réseau 400 possèdent une épaisseur qui est au moins deux fois l'épaisseur des éléments structuraux horizontaux et verticaux intérieurs. Dans les solutions précédentes, telles que celles décrites dans le brevet US n° 7 395 898, la structure de support est décrite comme étant acoustiquement transparente, impliquant que la structure de support ne contribue pas au comportement acoustique de la membrane. Cependant, lorsque l'on regarde les résultats des performances des réseaux illustrés sur la figure 3, il semble que la structure de support contribue en fait vraiment au comportement acoustique de la membrane. Divers exemples de structures de support sont décrits dans les présentes pour l'utilisation en tant que structures de support avec des membranes accordées intégrées qui peuvent créer des barrières acoustiques à hautes performances à un poids minimum. Dans un exemple, une structure de support peut être créée avec une fréquence résonante fondamentale supérieure d'au moins 10 % à une plage de fréquences d'isolation cible. Dans un autre exemple, une structure de support hiérarchique peut être créée avec une haute fréquence fondamentale avec des solutions adaptées, telles qu'une grille structurale non plane et raidie à fentes centrales qui est par la suite accordée en utilisant une masse centrale pour établir une bande interdite entre des modes de résonance impairs et commander son comportement de vibration sur une plage prescrite de fréquences. La masse centrale de la structure de support et les masses de membrane peuvent être sélectionnées pour que les modes de résonance impairs de la structure de support et les modes de résonance impairs des membranes soient au sein d'une plage prédéterminée de fréquences. Ces exemples permettent aux propriétés de transmission acoustique de la structure de support d'être similaires aux propriétés de transmission acoustique des membranes de cellule individuelles. Lorsqu'à la fois la structure et les membranes de cellule fonctionnent avec des propriétés de transmission acoustique similaires, le résultat est une structure légère générale avec des performances d'isolation acoustique très élevées. Ces approches agrandissent sensiblement les performances de membranes en ce qui concerne la masse du système et la perte d'insertion totale pouvant être obtenues. En optimisant la conception du système à des multiples échelles de longueurs, une barrière acoustique légère avec un isolement acoustique supérieur à 50 dB peut être obtenue. En outre, la structure de support optimisée associée au réseau de membranes permet un nombre de configurations de sorte qu'une fréquence de large bande puisse être couverte. Les structures de support peuvent être faites de divers matériaux. Par exemple, les structures de support peuvent être faites de matériau composite polymère de fibre de carbone ou de verre. D'autres composites peuvent être utilisés en fonction des conditions environnementales thermiques ou chimiques. Ceux-ci pourraient comprendre des composites à matrice céramique ou métallique. Dans un exemple, une structure de support composite peut comprendre des fibres unidirectionnelles de confection 0-90-0 à 3 plis. Un tel matériau peut fournir des propriétés souhaitées de raideur et de masse avec un minimum de masse. Dans un exemple, une plage souhaitée d'épaisseur pour les parois de la structure de support est entre environ 0,01 pouce et environ 0,035 pouce. Pour améliorer la liaison de la membrane ainsi que la stabilité latérale et de torsion du carreau, les bords du réseau peuvent utiliser des plis supplémentaires de composite 0-90-0. Dans certains exemples, de telles couches supplémentaires peuvent avoir pour résultat entre 8 et 12 plis. La hauteur de la structure peut être spécifiée de sorte que la fréquence fondamentale dans les conditions de limite appliquées (d'habitude des conditions fixées) soit supérieure d'au moins 10 % à celle des conditions d'utilisation prévues. La détermination de cette dimension peut être réalisée en utilisant une modélisation par éléments finis, une théorie modifiée de poutre/plateau, ou tout autre procédé. Les structures de support peuvent être fabriquées en utilisant une variété de procédés. Dans un exemple, une approche de grilles à enclenchement est possible, où les membres individuels sont coupés en bandes avec des fentes correspondantes permettant un type de construction en caisse à vin pour former des cellules de forme particulière. Les cellules de forme particulière peuvent être sous forme de triangles, de carrés, de rectangles, d'hexagones, et toute autre forme. Une fois en place, des adhésifs à haute raideur, tels que des adhésifs époxy remplis de céramique ou de verre, peuvent maintenir une raideur entre des éléments en dépit des fentes dans les éléments de cadre. Dans un autre exemple, des structures de support peuvent être construites de bandes de matériaux qui ont été durcies en moule pour créer un motif ondulé. Ces plaques à motif peuvent alors être ébavurées et liées en utilisant un procédé secondaire pour créer des cellules de forme particulière. De telles cellules de forme particulière peuvent présenter la forme de triangles, de carrés, de rectangles, d'hexagones, et toute autre forme. Ces procédés peuvent permettre une meilleure aptitude de variation d'échelle dans la fabrication car de grands ensembles peuvent être créés simultanément et puis coupés, en utilisant une scie, à l'épaisseur souhaitée, réduisant ainsi le nombre d'étapes de durcissement et de liage. Bien que des matériaux composites fournissent les performances les plus élevées en poids, le procédé décrit pour des barrières acoustiques hiérarchiques n'est pas limité à une structure de support en matériau composite. Des alliages métalliques peuvent également être assemblés avec des opérations de courbure et de jonction.

Des opérations de jonction pourraient être à base d'adhésif ou de soudage et de brasage. En outre, bien que les structures de support puissent être facilement formées en cellules carrées et rectangles, d'autres formes et configurations sont possibles. Par exemple, une structure de support peut présenter la forme de nid-d' abeilles pour permettre l'utilisation de membranes hexagonales.

Dans un exemple particulier, un matériau pré-imprégné de fibre de carbone M40J Toray® peut être utilisé en raison de son module de fibre élevé et de sa raideur composite élevée résultante. La confection est durcie et son volume est réduit dans une presse à chaud selon des spécifications. Un périmètre de grille peut être fabriqué avec 13 plis du même matériau pré-imprégné. Ceci peut entraîner une épaisseur de périmètre pour empêcher une tension de membrane non uniforme ainsi qu'augmenter la fréquence de résonance d'ensemble de la grille en augmentant efficacement la raideur d'ensemble de la structure de support. Des grilles peuvent être usinées avec des fentes, enclenchées, et collées ensemble avec un époxy à haute résistance. La hauteur de la structure de support peut être déterminée par la fréquence résonante de la structure, de sorte que la résonance se produise de façon éloignée de la fréquence cible. La structure de support résultante est extrêmement légère avec une haute raideur à un coût relativement bas, ce qui n'est pas possible avec des matériaux monolithiques classiques. Lorsque la structure de grille seule ne fournit pas au moins une fréquence de résonance de mode (0,1) supérieure de 10 % à la fréquence cible pour obtenir des performances de perte de transmission acoustique, une structure hiérarchique peut être créée en ajoutant une masse concentrée à la structure de support légère. Les figures 5 et 6 illustrent des exemples de conceptions hiérarchiques avec des grilles et des poids centraux de structure ajoutés pour créer une bande interdite de fréquence entre des modes impairs de structure et supprimer les modes accouplés structure-membrane. Dans l'exemple illustré sur la figure 5, une structure de support 500 est illustrée avec une grille 510 et un poids ajouté 520. La grille 510 comprend un nombre d'éléments horizontaux 511 et un nombre d'éléments verticaux 512. Le poids ajouté 520 peut être construit d'un quelconque matériau. Des alliages denses, tels que des alliages qui comprennent un ou plusieurs parmi de l'acier, de l'acier inoxydable, et du tungstène, peuvent fournir un poids suffisant sans sensiblement augmenter la taille de la structure de support 500 de sorte que les performances les 20 plus élevées du poids ajouté soient près de l'amplitude de crête de forme de mode. La conception hiérarchique et la réponse acoustiques améliorée subséquente peuvent être obtenues en positionnant le poids ajouté 520 dans la structure de support. De cette manière, le poids ajouté 520 remplit une fonction similaire au poids ajouté aux membranes dans les cellules individuelles. Pour obtenir des effets synergistes, il 25 est nécessaire que la structure de support 500 présente des fréquences de résonance de mode impair éloignées de la plage de fréquences d'isolation acoustique souhaitée des cellules individuelles. Les modes pairs forment généralement des dipôles acoustiques qui auto-compensent le rayonnement sonore et présentent une influence limitée sur l'isolation de bruit. Les fréquences modales résidentes de la structure de 30 support 500 peuvent être accordées en sélectionnant une taille appropriée du poids ajouté 520, une masse appropriée du poids ajouté 520, et/ou un emplacement approprié pour le poids ajouté 520 sur la structure de support 500. Le poids ajouté 520 peut être positionné près du déplacement maximal des modes résonants impairs. Par exemple, le poids ajouté 520 sur la figure 5 peut être efficace pour établir une bande interdite entre les modes (0,1) et (0,3) en déplaçant le mode (0,1) à une fréquence plus basse et en maintenant la fréquence de mode (0,3) relativement stable. En outre, l'inertie de masse supprime les modes accouplés structure- membrane tout en réduisant l'amplitude de vibration de formes de mode, ce qui améliore davantage la perte de transmission du panneau acoustique. Le poids ajouté 520 lui-même peut être incorporé à la grille 510 dans une variété de procédés. Dans un exemple, la taille et la forme du poids ajouté 520 peuvent être sélectionnées pour maintenir un profil minimal pour la structure de support 500. Le poids ajouté 520 peut être joint à la structure de grille de support 500 sous forme de pièce rapportée avec une fente en forme de croix qui s'accouple à la structure de grille de support 500. Dans l'exemple illustré sur la figure 6, une structure de support 600 est illustrée avec une grille 610 et des poids ajoutés 620. La grille 610 comprend un nombre d'éléments horizontaux 611 et un nombre d'éléments verticaux 612. Comme cela est représenté, de multiples poids 620 peuvent être ajoutés près des crêtes de déplacement de modes impairs pour créer la structure hiérarchique qui possède une bande interdite de fréquence suffisante entre des modes impairs et une vibration supprimée près de la plage de fréquences cible d'isolation de bruit. Chacun des poids ajoutés peut être joint à la grille 610 le long d'un ou de plusieurs des éléments horizontaux 611 et d'un ou de plusieurs des éléments verticaux 612. Les effets d'une grille de support avec un poids ajouté central sur le déplacement de la résonance fondamentale du panneau en association avec la suppression de la vibration du panneau sont représentés sur la figure 7. Plus spécifiquement, la figure 7 illustre un graphique du spectre de vitesse au centre de la structure de support avec une excitation acoustique de bruit blanc uniforme. Sans poids ajouté, la structure de support subit une résonance principale à environ 1750 Hz. Dans cet exemple particulier, la fréquence souhaitée pour bloquer la transmission de bruit était une bande centrée sur 1500 Hz. En ajoutant des masses croissantes, le mode fondamental est forcé sous 1200 Hz et simultanément son amplitude est réduite. Ceci est entraîné par l'augmentation importante du moment d'inertie du mode fondamental. Une crête d'antirésonance apparaît au-dessus du mode fondamental, réduisant davantage la vitesse et augmentant la perte de transmission. Cette approche est permise en créant une structure de support très légère, très raide qui peut alors être dramatiquement accordée en utilisant de petits ajouts de poids dans des emplacements particuliers. Pour les résultats représentés sur la figure 7, la masse la plus importante ajoutée à la structure de support était approximativement 33 % de la masse de la structure de support. En fonction des propriétés acoustiques particulières souhaitées, la masse ajoutée peut varier dans une plage entre environ 10 % et environ 50 % de la masse de la structure de support. La figure 8 illustre un graphique de la perte d'insertion d'une grille de support avec un poids ajouté central en fonction de la fréquence pour diverses structures de support de barrière acoustique à poids. Comme cela est illustré, une perte d'insertion maximum 801 d'environ 50 dB pourrait être obtenue avec environ une largeur de bande de 1200 Hz 802 au-dessus du niveau de 30 dB. En raison de la structure de support adaptée autour d'une fréquence cible spécifiée de 1500 Hz, un carreau acoustique léger (64 onces/yard carré) a été obtenu avec une perte d'insertion maximum d'environ 50 dB. À la résonance, dans la membrane ou la structure de grille de support, la vibration est la plus élevée. Des augmentations de vibration entraînent des augmentations de transmission sur la barrière. En réduisant la fréquence résonante de la structure de support à approximativement celle de la membrane résonance, les deux résonances se produisent à environ la même fréquence et donc l'effet de résonance sur la transmission de bruit est à un minimum. Cette convergence des propriétés de structure de support et des propriétés de membrane crée une perte de transmission acoustique très élevée par unité de poids. Contrairement à l'idée reçue, des matériaux structuraux légers qui logent des membranes accordées peuvent également présenter des caractéristiques de réduction acoustique satisfaisantes s'ils sont correctement conçus et accordés et pour complémenter les membranes accordées. Lorsqu'elles sont accordées, les structures peuvent fournir une perte de transmission très efficace à des bandes de fréquence spécifiées. Dans certains exemples, les performances de résonance et caractéristiques de vibration d'un support structural léger et raide peuvent être accordées en utilisant une ou plusieurs masses centrales ajoutées à la structure. L'accordement des membranes et de la structure de support peut être optimisé pour produire une structure de support de barrière acoustique légère pour la réduction du bruit.

Dans un exemple de réalisation d'une structure de membrane résonante, des membranes résonantes peuvent être conçues pour fournir un rejet de son efficace à des fréquences particulières en accordant et en sélectionnant des matériaux appropriés. Une structure de support pour les membranes résonantes peut être conçue avec une grille légère et un poids central pour copier le rejet de son des membranes résonantes aux fréquences particulières. Une fois conçue, la structure de support peut être formée d'un matériau léger, comme, par exemple, des grilles en composite de fibre de carbone, minces et s'enclenchant, qui fournissent une solution légère à haute raideur. Les membranes résonantes peuvent être formées et positionnées dans des cellules individuelles de la structure de support. La structure de membrane résonante entière, y compris la structure de support et les membranes résonantes, présente un comportement anti-résonant coopératif pour rejeter un bruit autour des fréquences particulières. Une telle structure de membrane résonante peut rejeter l'énergie acoustique sur une plage de fréquences spécifiée, à un quart à un dixième de masse par unité de surface des solutions classiques de barrière acoustique. Les structures de support peuvent être améliorées en réduisant un matériau à partir de certaines parties de la structure de support. Comme cela est représenté sur la figure 9A, un matériau peut être enlevé de la partie centrale d'une structure de grille 900 en incluant des fentes 910 dans des parties de la grille. Dans l'exemple particulier représenté sur la figure 9A, les fentes 910 sont limitées à la région de cellule 2x2 centrale de la structure de grille 900. L'inclusion des fentes 910 dans la structure de grille 900 peut augmenter la fréquence résonante de la structure de grille 900 seule tout en réduisant simultanément la masse totale de la structure de grille 900. Le positionnement de fentes dans d'autres parties de la structure de grille 900 (à savoir, à l'extérieur de la zone centrale) pourrait affecter négativement les performances acoustiques et l'intégrité structurale de la structure de grille 900. Même lorsque les fentes 910 sont incluses dans la structure de grille 900, l'accordage correct des propriétés acoustiques de la structure de grille 900 pourrait comprendre la fixation d'une masse centrale à la structure de grille. L'ajout d'une masse centrale à la structure de grille 900, tout en incluant également les fentes 910 dans la structure de grille pour enlever une masse de la structure de grille, peut sembler contreproductif ; cependant, les fentes 910 et la masse centrale ajoutée peuvent avoir pour résultat des performances bien plus élevées pour perte acoustique par unité de masse. Des fentes coupées dans les côtés d'une structure de grille peuvent prendre un nombre de formes. Sur la figure 9A, les fentes 910 dans la structure de grille 900 sont de forme rectangulaire. La figure 9B illustre des fentes triangulaires 920 qui pourraient également être utilisées dans une structure de grille. La figure 9C illustre des fentes circulaires 930 qui pourraient également être utilisées. Toute autre forme des fentes pourrait également être utilisée pour réduire la masse de la structure de grille. Sur la figure 9A, la section découpée rectangulaire illustrée a été sélectionnée car elle présentait une augmentation de fréquence résonante fondamentale d'environ 20 %. Dans d'autres exemples, une masse peut être enlevée d'une structure de support en grille pour créer une structure de support de membrane non plane. La figure 10A illustre une structure de grille 1000 avec une face plate sur le fond la structure de grille 1000 et une face incurvée (à savoir, non plane) 1010 sur le haut de la structure de grille 1000. Des membranes résonantes peuvent être fixées au fond plat de la structure de grille 1000 alors que la face non plane 1010 sur le haut de la structure de grille 1000 enlève une masse de la structure de grille d'ensemble 1000. La face non plane 1010 peut enlever plus de la masse du centre de la structure de grille 1000 que des bords de la structure de grille 1000, comme cela est illustré sur la figure 10A. La figure 10B illustre une zone 1020 d'une structure de grille 1030 de laquelle il peut être avantageux d'enlever une masse. 11 peut être avantageux de laisser les parties de la structure de grille 1030 à l'extérieur de la zone 1020 intactes pour garantir l'intégrité structurale de la structure de grille 1030.

Dans des exemples supplémentaires, il peut être avantageux de créer des panneaux de barrière acoustique qui comportent une ou plusieurs faces incurvées. Une telle barrière peut être utile dans certains environnements, tels que des moteurs d'aéronefs, des fuselages d'aéronefs, et analogues, qui peuvent posséder une courbure dans une ou plusieurs directions. La fixation de membranes résonantes à des structures de support dans des positions non planes (par exemple, à des surfaces incurvées de structures de support) peut être difficile. Cependant, des techniques de fabrication assistées par dépression peuvent être utilisées pour fixer des membranes dans des positions non planes où le degré de courbure est limité à un seul axe.

D'autres techniques de fabrication peuvent assister et être utilisées pour fixer des membranes aux surfaces incurvées où le degré de courbure comprend un ou plusieurs axes. Une solution de barrière acoustique créée à base de membrane peut également combiner la réflexion et l'absorption de bruit. Un tel contrôle de bruit entraîne une approche de ténacité semi-active ou active pour des cibles de fréquence de contrôle de bruit. La figure 11 illustre un exemple d'un résonateur hybride à membrane 1100 qui est capable de capacités d'absorption et de réflexion acoustiques. Le résonateur hybride 1100 comprend deux membranes réfléchissantes à antirésonance 1110 et 1120 avec un petit orifice 1111 dans la membrane 1110. Les membranes 1110 et 1120 peuvent également être appelées « couche » dans les présentes. Par exemple, des premières membranes, telles que la membrane 1110, peuvent être considérées comme étant une « couche avant », et des secondes membranes, telles que la membrane 1120, peuvent être considérées comme étant une « couche arrière ». Les membranes 1110 et 1120 peuvent être raccordées à des côtés 1101 et 1102 d'une structure de support, telle qu'une structure de grille de support rigide définissant des cellules de la grille. La membrane 1110 peut posséder un poids fixé 1112, et la membrane 1120 peut posséder un poids fixé 1121. Le poids 1112 sur membrane 1110 peut être sous forme de bague (par exemple, une rondelle) afin de permettre au moins un passage d'air à travers l'orifice 1111. Le poids 1121 sur la membrane 1120 peut être sous forme de disque, de bague, ou toute autre forme. La taille et la masse des poids 1112 et 1121 peuvent être déterminées en fonction d'un effet anti-résonant souhaité des membranes 1110 et 1120, en fonction d'un effet souhaité de résonateur de Helmholtz du résonateur hybride 1100, ou d'une association des deux. Facultativement, un ou plusieurs absorbeurs 1130 peuvent être utilisés conjointement avec l'orifice pour optimiser les propriétés de résistance au flux et d'absorption acoustique. La figure 11 montre que l'absorbeur 1130 peut être un matériau poreux et positionné entre les deux membranes 1110 et 1120 avec un petit espace d'air pour permettre des vibrations des membranes 1110 et 1120. D'autres absorbeurs comprennent au moins une couche cloison qui comprend une couche mince avec des propriétés semi-poreuses. Une pluralité de couches cloisons positionnées dans des emplacements spécifiques à l'intérieur d'une cavité d'air peuvent créer de multiples crêtes d'absorption. L'air enfermé entre les membranes se comporte comme un ressort car les ondes sonores excitent l'air piégé. Conjointement avec la masse d'air près de l'ouverture, le système ressort à air-masse résonne et dissipe l'énergie acoustique incidente. Bien que dans des absorbeurs de Helmholtz classiques, les faces avant et arrière soient supposées être une paroi acoustiquement rigide et non utilisées dans des buts acoustiques, dans l'exemple représenté sur la figure 11, chacune des membranes 1110 et 1120 comporte son propre effet d' antirésonance qui réfléchit et dissipe des ondes sonores incidentes 1140 (également appelées « ondes acoustiques ») respectivement à leur fréquence d'antirésonance. Donc, cette conception de résonateur à membrane possède simultanément une fonctionnalité réglable d'absorption et de réflexion et fournit une réduction de bruit satisfaisante avec une configuration légère et compacte. Cependant, d'autres configurations de résonateurs de Helmholtz à deux couches sont possibles. La couche avant d'un résonateur de Helmholtz peut être configurée pour fournir une absorption de bruit, mais ne doit pas nécessairement présenter la forme de la membrane 1110 illustrée sur la figure 11. La couche avant peut être configurée pour fournir une absorption de bruit sans l'utilisation de poids. Par exemple, la première couche peut être configurée pour s'accorder à une fréquence cible et optimiser l'amplitude d'absorption en fonction d'un ou de plusieurs parmi l'épaisseur de la première couche, un diamètre d'un orifice dans la première couche, l'espacement entre de multiples orifices dans la première couche, et/ou la distance entre les première et seconde couches peut être sélectionnée également. En outre, un orifice dans la première couche n'est pas nécessaire pour fournir la fonction d'absorption de bruit de la première couche. Les figures 12A et 12B sont des graphiques qui comparent les mesures de perte de transmission et de dissipation entre une seule membrane antirésonance et un résonateur de Helmholtz hybride à membranes comprenant deux membranes accordées empilées. La figure 12A représente une perte de transmission en fonction de la fréquence de bruit et la figure 12B représente un coefficient de dissipation en fonction de la fréquence de bruit. Pour la membrane antirésonance unique, des première et seconde résonances de chutes de perte de transmission se sont révélées être autour de 470 Hz et 3500 Hz, et la crête d'antirésonance s'est révélée être autour de 700 Hz, comme cela est représenté sur la figure 12A. Pour le résonateur hybride à membrane de Helmholtz, deux crêtes de dissipation se trouvaient autour de fréquences correspondant à des fréquences de résonance (470 Hz et 3500 Hz), comme cela est représenté sur la figure 12B. Pour le résonateur de Helmholtz à membrane hybride, la courbe de perte de transmission représente deux groupes de doubles première et seconde résonances en raison d'une légère différence entre deux membranes, comme cela est représenté sur la figure 12A. Aussi, deux antirésonances ont été observées entre les premier et second groupes de résonances, comme cela est représenté sur la figure 12B. Une perte de transmission générale plus élevée et à large bande a été obtenue en utilisant le résonateur hybride à membrane de Helmholtz. En outre, une crête de coefficient de dissipation supplémentaire presqu'à 1 indiquait le facteur de capacité combinée de réflexion et d'absorption du résonateur hybride à membrane de Helmholtz. La figure 13A illustre une préparation d'essai 1300 pour réaliser un essai sur diverses configurations de résonateur hybride. La préparation d'essai 1300 comprend une première membrane 1310 et une seconde membrane 1320. La première membrane peut comprendre un ou plusieurs orifices 1311 et un ou plusieurs poids 1312. La seconde membrane 1320 peut également comporter un ou plusieurs poids 1321. À une extrémité de la préparation d'essai 1300, une source de bruit 1330 est positionnée pour émettre un bruit incident 1331 vers la première membrane 1310. A l'autre extrémité de la préparation d'essai 1300, une barrière anéchogène est positionnée pour absorber tout bruit et empêcher un bruit de retourner vers la seconde membrane 1320. La figure 13B illustre des exemples de membranes 1310 et 1320 à partir d'un autre angle. Comme cela est représenté, la première membrane 1310 peut posséder un poids annulaire 1312 qui entoure un orifice 1311. La membrane 1320 peut également comporter un ou plusieurs poids 1321 sous forme de poids discoïde et ne comporter aucun orifice. Un nombre de variables peuvent être utilisées pour exploiter les performances de la fonction de résonateur de Helmholtz à membrane hybride des deux membranes 1310 et 1320. Par exemple, le matériau des membranes 1310 et 1320, l'épaisseur des membranes 1310 et 1320, la tension des membranes 1310 et 1320, la distance entre les membranes 1310 et 1320, la taille et la forme des poids 1312 et 1321, l'épaisseur du poids 1312 qui définit la longueur de col du résonateur de Helmholtz, tout matériau positionné entre les membranes 1310 et 1320, et tout autre nombre de facteurs, individuellement et/ou en association, peuvent tous présenter un effet sur les performances de la fonction de résonateur de Helmholtz à membrane hybride des deux membranes 1310 et 1320.

La figure 13C illustre des graphiques de données d'essai à partir de diverses conceptions de résonateur hybride à deux membranes. En changeant la masse à poids sur chaque membrane, l'antirésonance de chaque membrane est accordée pour mettre en oeuvre une perte de transmission à large bande tout en présentant une absorption élevée à la fréquence cible. Le trait à longs tirets indique une conception avec deux poids discoïdes et un poids annulaire. Dans ce cas, le graphique de perte de transmission représente deux crêtes et un fort coefficient de dissipation est représenté près de 1500 Hz. Cependant, à la même fréquence, le graphique de perte de transmission représente une perte de transmission relativement faible en raison de la résonance de Helmholtz. Le trait à tirets minces indique une conception avec 1,5 poids discoïde et un poids annulaire. Dans ce cas, la première crête de perte de transmission se déplace jusqu'à une fréquence plus élevée sans changement de la crête d'absorption près de 1500 Hz. Le trait à tirets-points-points-tirets indique une conception avec 1,5 poids discoïdes et deux poids annulaires. Les deux poids annulaires présentent l'effet d'augmenter la taille de col de l'orifice dans le résonateur de Helmholtz. Dans ce cas, il y a une forte crête d'absorption à une fréquence plus basse. À cette fréquence, le graphique de perte de transmission représente un niveau plus élevé de perte de transmission, au-dessus de 30 dB. En réglant les paramètres dans la préparation d'essai 1300, le résonateur hybride peut être accordé pour créer une perte de transmission indésirable sur une large bande de fréquences et une absorption sur une bande modérée ciblée de fréquences. Les paramètres peuvent être réglés davantage, par exemple en réglant les masses des poids, la taille des poids, en utilisant des matériaux avec des densités différentes, et analogues, de nombreux comportements différents peuvent être créés pour correspondre aux exigences de perte de transmission et d'absorption d'une application spécifique. En outre, l'ajout de matériaux absorbants, tels que des mousses/fibres acoustiques, dans la cavité peut efficacement améliorer à la fois la perte de transmission et l'absorption des résonateurs de Helmholtz hybrides à membrane.

Il existe plusieurs options de matériau pour construire les résonateurs à membrane. Le résonateur peut être transparent si des membranes transparentes sont utilisées. Dans l'enceinte avec des composants générés par chaleur, la conductivité thermique de la membrane peut être souhaitable pour augmenter la dissipation de chaleur. Par exemple, pour l'isolation thermique requise dans des applications telles que des cabines d'aéronefs commerciaux ou des fuselages d'hélicoptère, la membrane peut être enduite avec une couche de réflexion de chaleur pour réfléchir l'énergie calorifique. Des fibres d'isolation calorifuge peuvent également être intégrées entre des membranes pour fournir une isolation acoustique et thermique simultanément. Les figures 14A à 14F illustrent divers exemples de configurations possibles pour des résonateurs de Helmholtz hybrides à membrane. La figure 14A illustre une conception de résonateur hybride avec une première membrane 1401 et une seconde membrane 1402 retenue entre une première paroi 1403 d'une structure de support et une seconde paroi 1404 de la structure de support. La première membrane 1401 comprend un orifice 1405 et un premier poids 1406. Le premier poids 1406 peut présenter une forme d'un anneau pour définir un col pour la chambre de Helmholtz. La seconde membrane 1402 peut comprendre un second poids 1407. La fréquence d'absorption du résonateur hybride peut être variée en modifiant une ou plusieurs parmi la cavité d'air formée entre les deux membranes 1401 et 1402 et les parois 1403 et 1404, la longueur de col de l'orifice 1405 qui est défini par l'épaisseur du premier poids 1406, et la taille de l'orifice 1405. Les performances de réflexion du résonateur hybride peuvent être variées en modifiant un ou plusieurs parmi la tension des deux membranes 1401 et 1402, les propriétés de matériau des deux membranes 1401 et 1402, la taille des deux membranes 1401 et 1402, le motif de raidissement sur les deux membranes 1401 et 1402, les matériaux ajoutés d'alliage à mémoire de forme ou viscoélastiques sur les deux membranes, l'épaisseur des deux membranes 1401 et 1402, le matériau des deux membranes 1401 et 1402, les masses des poids 1406 et 1407, les tailles des poids 1406 et 1407, et les emplacements des poids 1406 et 1407. La forme de l'orifice 1405 ne doit pas nécessairement être un cercle, et peut être toute autre forme, telle qu'un triangle, un carré, un rectangle, et analogues. Il est également possible que la mise en forme de l'orifice 1405 à travers sa profondeur puisse fournir un contrôle supplémentaire des propriétés d'absorption.

La figure 14B illustre une conception de résonateur hybride avec une première membrane 1411 et une seconde membrane 1412 retenue entre une première paroi 1413 d'une structure de support et une seconde paroi 1414 de la structure de support. La première membrane 1411 comprend un orifice 1415 et un premier 5 poids 1416. Le premier poids 1416 peut présenter une forme d'un anneau pour définir un col pour la chambre de Helmholtz. La seconde membrane 1412 peut comprendre un second poids 1417. Contrairement à l'exemple illustré sur la figure 14A, l'exemple illustré sur la figure 14B comprend également un absorbeur 1418. L'absorbeur 1418 peut être poreux ou fibreux, par exemple une 10 mousse à alvéoles ouvertes ou des matériaux en fibre de verre. L'amplitude d'absorption et la largeur de bande de la cavité de Helmholtz peuvent être optimisées en utilisant des matériaux absorbeurs spécifiques. L'absorbeur 1418 peut également affecter le flux d'ondes sonores à travers la cavité de Helmholtz et la résistivité au flux de l'absorbeur 1418 peut être optimisée par sélection de certains matériaux 15 absorbeurs. Pour empêcher le contact entre l'absorbeur 1418 et les membranes 1411 et 1412, un espace d'air peut être maintenu entre l'absorbeur 1418 et chacune des membranes 1411 et 1412. L'espace d'air peut être minimisé, par exemple un espace d'air dans la plage d'environ 1 mm à environ 2 mm, pour permettre de maximiser la taille de l'absorbeur 1418 entre les membranes 1411 et 1412. 20 La figure 14C illustre une conception de résonateur hybride avec une membrane 1421 et une couche arrière réalisée sous forme de paroi arrière 1422 retenue entre une première paroi 1423 d'une structure de support et une seconde paroi 1424 de la structure de support. La membrane 1421 comprend un orifice 1425 et un poids 1426. Le poids 1426 peut présenter une forme d'un anneau pour définir 25 un col pour la chambre de Helmholtz. La paroi arrière 1422 peut être une feuille ou plaque mince. La paroi arrière 1422 peut fournir d'autres fonctions, telles qu'une protection de charge structurale ou thermique et peut être une partie du système, telle qu'un boîtier d'enceinte et une feuille de protection de dispositifs. Bien qu'une telle paroi arrière 1422 puisse ne pas fournir de réflexion acoustique à membrane, la 30 chambre de Helmholtz est formée par la membrane 1421 et la paroi arrière 1422. Une raideur minimale peut être requise pour maintenir une raideur suffisante pour la chambre de Helmholtz.

La figure 14D illustre une conception de résonateur hybride avec une première membrane 1431 et une seconde membrane 1432 retenues entre une première paroi 1433 d'une structure de support et une seconde paroi 1434 de la structure de support. La première membrane 1431 comprend un orifice 1435 et un premier poids 1436. Le premier poids 1436 peut présenter une forme d'anneau pour définir un col pour la chambre de Helmholtz. La seconde membrane 1432 peut comprendre un second poids 1437. Contrairement à l'exemple illustré sur la figure 14A, l'exemple illustré sur la figure 14D comprend également une couche cloison 1438 qui peut augmenter l'absorption d'énergie. La couche cloison 1438 peut être d'une résistivité au flux ou d'une impédance acoustique prescrite en fonction des exigences de l'application. L'emplacement de la couche cloison 1438 dans la direction de la profondeur de la cellule peut être utilisé pour créer un effet à cavités multiples à l'intérieur d'une seule chambre de Helmholtz enfermée. Un tel effet à cavités multiples peut être efficace dans l'élargissement de l'absorption du résonateur. La figure 14E illustre une conception de résonateur hybride avec une première membrane 1441 et une seconde membrane 1442 retenues entre une première paroi 1443 d'une structure de support et une seconde paroi 1444 de la structure de support. La première membrane 1441 comprend un orifice 1445 et un premier poids 1446. Le premier poids 1446 peut présenter une forme d'anneau pour définir un col pour la chambre de Helmholtz. La seconde membrane 1442 peut comprendre un second poids 1447. Contrairement à l'exemple illustré sur la figure 14A, dans l'exemple illustré sur la figure 14E, la première membrane 1441 peut comprendre de multiples perforations 1448 et 1449. Une conception à perforations multiples peut affecter la fréquence d'absorption et les performances d'absorption de la chambre de Helmholtz en raison des changements de masse d'air autour des perforations sur la première membrane 1441. En changeant le rapport d'aspect de l'orifice 1445 et des perforations 1448 et 1449 tout en contrôlant simultanément la fraction de masse et de superficie du premier poids 1446, différentes crêtes d'absorption et de réflexion peuvent être créées. La taille et la longueur de col des perforations peuvent être identiques, pour augmenter l'absorption pour une seule absorption de fréquence, ou différentes, pour couvrir une plage de fréquences plus large pour diverses applications. Au cas où une longueur de col ajoutée et/ou la définition d'une taille d'orifice est souhaitable sans ajouter de poids important, un léger tube peut être utilisé pour définir la taille de l'orifice et/ou augmenter la longueur de col de l'orifice sans ajouter de poids important. Dans d'autres exemples, un poids peut présenter une forme tronconique, comme, par exemple, un anneau tronconique. Un anneau tronconique peut posséder un diamètre intérieur plus important sur le côté de l'anneau éloigné de la membrane et un diamètre intérieur plus petit sur le côté de l'anneau proche de la membrane. La forme tronconique peut présenter un effet sur l'absorption de Helmholtz par la cavité de Helmholtz.

Figure 14F illustre une conception de résonateur hybride avec une première membrane 1451 et une seconde membrane 1452 retenues entre une première paroi 1453 d'une structure de support et une seconde paroi 1454 de la structure de support. La première membrane 1451 comprend un orifice 1455 et un premier poids 1456. Le premier poids 1456 peut présenter une forme d'anneau pour définir un col pour la chambre de Helmholtz. La seconde membrane 1452 peut comprendre un second poids 1457. Contrairement à l'exemple illustré sur la figure 14A, dans l'exemple illustré sur la figure 14F, la première membrane 1451 peut comprendre de multiples perforations 1458 et 1459. En outre, contrairement à l'exemple illustré sur la figure 14E, dans l'exemple illustré sur la figure 14F, chacun de l'orifice 1455 et des perforations 1458 et 1459 comporte une couverture micro-perforée. Les trous dans les couvertures micro-perforées sur l'orifice 1455 et les perforations 1458 et 1459 sont plus petits que les tailles de l'orifice 1455 et des perforations 1458 et 1459. Ces micro-perforations peuvent fournir une dissipation d'énergie supplémentaire dans un espace compact.

Un quelconque des résonateurs hybrides décrits dans les présentes peut être utilisé en tant que cellule unique ou dans un réseau de cellules. Par exemple, dans l'exemple illustré sur la figure 4, les membranes intégrées individuelles 420 dans le réseau peuvent être des résonateurs hybrides. Dans une configuration de réseau plane, de grandes superficies pourraient être couvertes tout en maintenant les propriétés obtenues par un résonateur hybride unique. En général, chacune des membranes intégrées 420 dans un réseau possédera la même conception de membrane antirésonante. Dans un réseau plus grand, si les caractéristiques de réflexion même d'une cellule étaient différentes de manière non négligeable, le réseau comporterait un « trou » (à savoir, la cellule différente) à travers lequel un bruit pourrait être transmis et entraînerait une perte importante des performances d'isolation. Par contre, les propriétés d'absorption possèdent plus d'options car toutes les cellules n'ont pas besoin d'être uniforme. Si toutes les cellules étaient configurées pour absorber le son dans une seule plage de fréquences, l'absorption serait maximisée à cette plage de fréquences. Si des cellules dans un réseau étaient configurées pour absorber le son dans une plage de fréquences différente, le réseau pourrait fournir une largeur de bande d'une absorption de fréquence. Il peut être souhaitable de maintenir le volume de cellule uniforme, empêchant l'accordage par modification de volume de cellule.

Cependant, la fréquence d'absorptions de chaque cellule peut toujours être modifiée en changeant la longueur et la superficie de l'orifice. Des fréquences d'absorption de cellules peuvent également être modifiées en incorporant des couches cloisons pour diviser partiellement les cellules en sous-volumes. En positionnant des couches cloisons dans des emplacements différents dans des cellules différentes, le volume des cavités résonantes des cellules peut être varié, créant ainsi une plage d'absorption parmi un réseau de cellules. La figure 14G illustre une conception d'une série de résonateurs hybrides. Une structure de support comprend un nombre d'éléments structuraux 1461 qui définissent des parois de cellule. Les cellules peuvent posséder des couches arrière 1462. Les couches arrière 1462 peuvent comprendre des masses 1463. Les cellules peuvent également posséder des couches avant 1464. Les couches avant 1464 peuvent comprendre des masses ; cependant, comme cela est représenté sur la figure 14G, des masses ne sont pas nécessaires sur les couches avant 1464. En outre, les couches avant 1464 peuvent comprendre un ou plusieurs orifices, bien que des orifices ne soient également pas nécessaires. Il peut être avantageux d'avoir des couches avant et arrière qui ne comportent pas d'orifices car le fait d'avoir des couches avant et arrière sans aucun orifice peut contenir une quelconque des masses 1463 qui se défont des couches arrière 1462 et peut réduire ou éliminer le risque de contaminants étrangers entrant dans les cellules. Les couches avant 1464 peuvent être configurées selon une fréquence cible de sorte que l'amplitude d'absorption à la fréquence cible soit au sein d'une plage prédéterminée. La configuration des couches avant 1464 peut être fondée sur un ou plusieurs parmi une épaisseur des couches avant 1464, un diamètre d'un orifice dans les couches avant 1464, un espacement de trous entre des orifices dans les couches avant 1646, et des distances entre les couches avant 1464 et les couches arrière 1462. La figure 14H illustre une conception d'une série de résonateurs hybrides. Une structure de support comprend un nombre d'éléments structuraux extérieurs 1471 et d'éléments structuraux intérieurs 1472 qui définissent des parois de cellule. Comme cela est représenté sur la figure 14H, les éléments structuraux intérieurs 1472 peuvent ne pas s'étendre autant vers l'avant (à savoir, sur la gauche sur la figure 14H) que les éléments structuraux extérieurs 1471. Les cellules peuvent posséder des couches arrière 1473. Les couches arrière 1473 peuvent comprendre des masses 1474. Les cellules peuvent également comporter une seule couche avant 1475 qui est raccordée aux éléments structuraux extérieurs 1471. Bien que les éléments structuraux intérieurs 1472 ne s'étendent pas suffisamment vers l'avant pour entrer en contact avec la couche avant 1475, la couche avant 1475 peut toujours fournir une absorption suffisante de bruit pour les performances des résonateurs hybrides. La couche avant 1475 peut être configurée selon une fréquence cible de sorte que l'amplitude d'absorption à la fréquence cible soit au sein d'une plage prédéterminée. La configuration de la couche avant 1475 peut être fondée sur un ou plusieurs parmi une épaisseur de la couche avant 1475, un diamètre d'un orifice dans la couche avant 1475, un espacement de trous entre des orifices dans la couche avant 1475, et des distances entre la couche avant 1475 et la couche arrière 1473. La figure 15 illustre un exemple d'une structure de support 1500 divisée en une grille avec des structures de sous-grille qui augmentent la fréquence de résonance de grille. La structure de support 1500 comprend un nombre d'éléments structuraux verticaux 1501 et un nombre d'éléments structuraux horizontaux 1502.

Un sous-jeu des éléments structuraux horizontaux 1502 a été remplacé avec des raidisseurs 1503 et 1504. Les raidisseurs 1503 et 1504 peuvent posséder une raideur à la flexion plus importante que celle des éléments structuraux horizontaux 1502 pour mettre des modes de la structure de support 1500 au sein d'une plage de fréquences prédéterminée. Les raidisseurs 1503 et 1504 peuvent posséder des extrémités de support fixes 1505 et 1506, respectivement. Bien que l'illustration représentée sur la figure 15 représente des raidisseurs 1503 et 1504 utilisés à la place d'un sous-jeu d'éléments structuraux horizontaux 1502, d'autres raidisseurs pourraient également être utilisés à la place d'un sous-jeu d'éléments structuraux verticaux 1501. Les figures 16A et 16B illustrent un exemple d'une structure de support 1600 formée de grilles composites formées de thermoplastique. La figure 16A illustre une vue de dessus de la structure de support 1600 qui comprend des éléments de support verticaux extérieurs 1601 et 1602 et des éléments de support verticaux intérieurs 1603, 1604, 1605, et 1606. La structure de support 1600 comprend également des éléments de support horizontaux extérieurs et intérieurs. Des parties d'un élément de support horizontal intérieur 1607, 1608, 1609, 1610, et 1611 sont également marquées. Les éléments de support horizontaux et verticaux peuvent être faits de matériaux composites formés de thermoplastique. La figure 16B illustre une vue en coupe transversale de la structure de support 1600, comprenant une vue en coupe transversale des éléments de support verticaux extérieurs 1601 et 1602 et des éléments de support verticaux intérieurs 1603, 1604, 1605, et 1606, et des vues frontales des parties de l'élément de support horizontal intérieur 1607, 1608, 1609, 1610, et 1611. Bien que les exemples ici aient été décrits en ce qui concerne des composites formés de thermoplastique, d'autres matériaux peuvent être utilisés, tels qu'un matériau thermorigide et de résine composite. Les figures 16C et 16D illustrent deux exemples d'agencements sandwiches 1620 et 1630 de membrane et grilles composites formées de thermoplastique. Dans l'agencement 1620 illustré sur la figure 16C, une grille supérieure 1621 est positionnée sur une grille inférieure 1622 et une membrane 1623 est positionnée sur la grille supérieure 1621. Des parties découpées 1624 des grilles supérieure et inférieure 1621 et 1622 sont également représentées. Les parties découpées 1624 peuvent être découpées pour former des cellules d'une structure de support. Dans l'agencement 1630 illustré sur la figure 16D, une grille supérieure 1631 est positionnée sur une grille inférieure 1632 et une membrane 1633 est positionnée entre la grille supérieure 1631 et la grille inférieure 1632. Des parties découpées 1634 des grilles supérieure et inférieure 1631 et 1632 sont également représentées. Les parties découpées 1634 peuvent être découpées pour former des cellules d'une structure de support. Un langage conditionnel utilisé dans les présentes, par exemple, entre autres, « peut », « pourrait », « par exemple », et analogues, sauf indication spécifique contraire, ou interprétation autre au sein du contexte tel qu'il est utilisé, est généralement prévu pour exprimer que certains exemples comprennent, alors que d'autres exemples ne comprennent pas, certaines caractéristiques, certains éléments, et/ou certaines étapes. Ainsi, un tel langage conditionnel n'est généralement pas prévu pour impliquer que des caractéristiques, des éléments et/ou des étapes sont de quelque manière que ce soit requis pour un ou plusieurs exemples ou qu'un ou plusieurs exemples comprennent nécessairement une logique pour décider, avec ou sans contribution ou incitation de l'auteur, si ces caractéristiques, éléments et/ou étapes sont inclus ou doivent être réalisés dans un quelconque exemple particulier.

Les termes « incluant », « comprenant », « comportant » et analogues sont synonymes et sont utilisés inclusivement, de façon ouverte, et n'excluent pas des éléments, caractéristiques, actions, opérations supplémentaires, et ainsi de suite. De même, le terme « ou » est utilisé dans son sens inclusif (et non dans son sens exclusif) pour que, lorsqu'il est utilisé, par exemple, pour lier une liste d'éléments, le terme « ou » signifie un, certains, ou la totalité des éléments dans la liste. En général, les diverses caractéristiques et divers procédés décrits ci-dessus peuvent être utilisés indépendamment les uns des autres, ou peuvent être associés de manières différentes. Toutes les associations et sous-associations possibles sont prévues pour être au sein de la portée de la présente description. En outre, certains blocs de procédé ou de processus peuvent être omis dans certaines mises en oeuvre. Les procédés et processus décrits dans les présentes ne sont également pas limités à une quelconque séquence particulière, et les blocs ou états concernant ceux-ci peuvent être réalisés dans d'autres séquences qui sont appropriées. Par exemple, des blocs ou états décrits peuvent être réalisés dans un ordre autre que celui spécifiquement décrit, ou de multiples blocs ou états peuvent être associés dans un seul bloc ou état. Les blocs ou états illustratifs peuvent être réalisés en série, en parallèle, ou d'une certaine autre manière. Les blocs ou états peuvent être ajoutés aux ou enlevés des exemples illustratifs décrits. Les systèmes et composants illustratifs décrit dans les présentes peuvent être configurés différemment de ce qui est décrit.

Par exemple, des éléments peuvent être ajoutés aux exemples illustratifs décrits, enlevés de ceux-ci, ou réarrangés par rapport à ceux-ci. Bien que certains exemples ou exemples illustratifs aient été décrits, ces exemples ont été présentés à titre d'exemple seulement, et ne sont pas prévus pour limiter la portée des inventions décrites dans les présentes. En effet, les nouveaux procédés et systèmes décrits dans les présentes peuvent être réalisés dans une variété d'autres formes. Les revendications jointes et leurs équivalents sont prévus pour couvrir des formes ou modifications telles que celles qui seraient au sein de la portée et de l'esprit de certaines des inventions décrites dans les présentes. En outre, la description comprend des modes de réalisation selon les clauses suivantes : Clause 1. Un résonateur hybride avec des capacités d'absorption et de réflexion acoustiques, comprenant : une structure rigide définissant une cellule ; une couche avant fixée à la structure rigide ; et une couche arrière fixée à la structure rigide et dans la cellule ; dans lequel la couche avant est configurée pour réfléchir des ondes acoustiques dans une plage prédéterminée de fréquences ; dans lequel la structure rigide, la couche avant, et la couche arrière définissent une cavité de Helmholtz, et dans lequel la cavité de Helmholtz est configurée pour absorber de l'énergie acoustique à une fréquence au sein de la plage prédéterminée de fréquences. Clause 2. Le résonateur hybride selon la clause 1, dans lequel la couche avant est configurée pour réfléchir des ondes acoustiques à une fréquence d' antirésonance. Clause 3. Le résonateur hybride selon la clause 1 ou 2, dans lequel la couche avant comprend une pluralité d'orifices. Clause 4. Le résonateur hybride selon une quelconque des clauses 1 à 3, dans lequel la couche avant comprend au moins un orifice comportant une pluralité de perforations, dans lequel une taille de chacune parmi la pluralité de perforations est plus petite qu'une taille de l'au moins un orifice. Clause 5. Le résonateur hybride selon une quelconque des clauses 1 à 4, dans lequel l'au moins une de la couche avant et de la couche arrière est une membrane. Clause 6. Le résonateur hybride selon une quelconque des clauses 1 à 5, dans lequel la couche arrière comprend un poids et est configurée pour réfléchir des ondes acoustiques dans la plage prédéterminée de fréquences.

Clause 7. Le résonateur hybride selon une quelconque des clauses 1 à 6, dans lequel la couche arrière comprend une ou plusieurs d'une feuille structurale et une plaque. Clause 8. Le résonateur hybride selon une quelconque des clauses 1 à 7, dans 5 lequel la couche avant comprend un poids. Clause 9. Le résonateur hybride selon la clause 8, dans lequel le poids entoure un orifice sur la couche avant et définit une longueur de col de l'orifice. Clause 10. Le résonateur hybride selon la clause 9, dans lequel le poids comprend un anneau et dans lequel l'orifice possède une forme de cercle. 10 Clause 11. Le résonateur hybride selon une quelconque des clauses 8 à 10, dans lequel l'orifice présente une forme d'un parmi le groupe constitué d'un triangle, d'un carré, et d'un rectangle. Clause 12. Le résonateur hybride selon une quelconque des clauses 8 à 11, dans lequel une épaisseur du poids présente une épaisseur effilée. 15 Clause 13. Le résonateur hybride selon une quelconque des clauses 1 à 12, comprenant en outre un matériau absorbant positionné entre la membrane et la feuille arrière. Clause 14. Le résonateur hybride selon la clause 13, dans lequel le matériau absorbant comprend un matériau poreux. 20 Clause 15. Le résonateur hybride selon la clause 13 ou 14, dans lequel le matériau absorbant est positionné de sorte qu'un espace d'air existe entre la membrane et le matériau absorbant. Clause 16. Le résonateur hybride selon la clause 13 ou 15, dans lequel le matériau absorbant comprend au moins une couche cloison. 25 Clause 17. Le résonateur hybride selon une quelconque des clauses 1 à 16, dans lequel la couche avant comprend au moins un orifice et au moins un tube définissant une taille et une longueur de col de l'orifice. Clause 18. Un réseau de résonateurs hybrides, comprenant : une structure rigide définissant un réseau de cellules ; et 30 une pluralité de résonateurs hybrides, chacun parmi la pluralité de résonateurs hybrides étant positionné dans une cellule du réseau de cellules, dans lequel chacun parmi la pluralité de résonateurs hybrides comprend : une membrane fixée à la structure rigide, la membrane comprenant au moins un orifice, dans lequel la membrane est configurée pour réfléchir des ondes acoustiques dans une plage prédéterminée de fréquences, et une feuille arrière fixée à la structure rigide et dans la cellule, dans lequel la structure rigide, la membrane, et la feuille arrière définissent une cavité de Helmholtz. Clause 19. Le réseau de résonateurs hybrides selon la clause 18, dans lequel les résonateurs hybrides dans la pluralité de résonateurs hybrides sont configurés pour réfléchir des ondes acoustiques au sein de la plage prédéterminée de fréquences.

Clause 20. Le réseau de résonateurs hybrides selon la clause 19, dans lequel certains parmi la pluralité de résonateurs hybrides sont configurés pour absorber de l'énergie acoustique à des fréquences différentes au sein de la plage prédéterminée de fréquences. Clause 21. Le réseau de résonateurs hybrides selon la clause 20, dans lequel les cavités de Helmholtz des certains parmi la pluralité de résonateurs hybrides possèdent des tailles sensiblement similaires, et dans lequel les certains parmi la pluralité de résonateurs hybrides sont configurés pour absorber de l'énergie acoustique à des fréquences différentes en fonction d'une ou de plusieurs parmi un emplacement de l'au moins un orifice sur la membrane, des dimensions différentes de certains de l'au moins un orifice sur la membrane, une taille de l'au moins un orifice sur la membrane, une longueur de col de l'au moins un orifice sur la membrane, un poids ajouté sur la membrane, et un matériau absorbant étant positionné dans des emplacements différents à l'intérieur des cavités de Helmholtz de certains parmi la pluralité de résonateurs hybrides.

Clause 22. Une structure pour bloquer de l'énergie d'onde acoustique, la structure comprenant : une structure de support définissant une pluralité de cellules ; et au moins une membrane résonante couvrant une parmi la pluralité de cellules, dans laquelle l'au moins une membrane résonante comprend au moins un poids, et 30 dans laquelle l'au moins une membrane résonante comporte une fréquence antirésonante ; dans laquelle la structure de support possède des fréquences résonantes impaires principales qui dépassent la fréquence anti-résonante de l'au moins une membrane résonante. Clause 23. La structure selon la clause 22, dans laquelle la structure de support comprend des matériaux composites fibreux. Clause 24. La structure selon la clause 22 ou 23, dans laquelle la structure de support comporte une pluralité d'éléments structuraux horizontaux et une pluralité d'éléments structuraux verticaux. Clause 25. La structure selon la clause 24, dans laquelle la pluralité d'éléments structuraux horizontaux comprend deux éléments structuraux horizontaux extérieurs et au moins un élément structural horizontal intérieur, et dans laquelle la pluralité d'éléments structuraux verticaux comprend deux éléments structuraux verticaux extérieurs et au moins un élément structural vertical intérieur. Clause 26. La structure selon la clause 25, dans laquelle une épaisseur des deux éléments structuraux horizontaux extérieurs est au moins deux fois plus importante qu'une épaisseur de l'au moins élément structural horizontal intérieur, et dans laquelle une épaisseur des deux éléments structuraux verticaux extérieurs est au moins deux fois plus importante qu'une épaisseur de l'au moins un élément structural vertical intérieur.

Clause 27. La structure selon la clause 25 ou 26, dans laquelle une hauteur d'un premier de l'au moins un élément structural vertical intérieur est plus importante qu'une hauteur d'un second de l'au moins un élément structural vertical intérieur, et dans laquelle une hauteur d'un premier de l'au moins élément structural horizontal intérieur est plus importante qu'une hauteur d'un second de l'au moins élément structural horizontal intérieur. Clause 28. La structure selon une quelconque des clauses 25 à 27, dans laquelle l'au moins élément structural horizontal intérieur comprend au moins une fente, et dans laquelle l'au moins une fente est positionnée près d'une partie centrale de l'au moins élément structural horizontal intérieur.

Clause 29. La structure selon une quelconque des clauses 25 à 28, dans laquelle l'au moins un élément structural vertical intérieur comprend au moins une fente, et dans laquelle l'au moins une fente est positionnée près d'une partie centrale de l'au moins un élément structural vertical intérieur.

Clause 30. La structure selon une quelconque des clauses 22 à 29, dans laquelle la structure de support est assemblée en utilisant un adhésif polymère à haute raideur. Clause 31. La structure selon une quelconque des clauses 22 à 29, dans laquelle la structure de support comprend un alliage métallique. Clause 32. La structure selon une quelconque des clauses 22 à 31, dans laquelle les fréquences impaires principales dépassent la fréquence anti-résonante de l'au moins une membrane résonante. Clause 33. La structure selon une quelconque des clauses 22 à 32, dans laquelle la structure de support comprend un poids fixé à la structure de support près de crêtes de déplacement de modes résonants impairs de la structure de support. Clause 34. La structure selon une quelconque des clauses 22 à 33, dans laquelle au moins une partie d'un élément structural de la structure de support est enlevée.

Clause 35. Une structure pour bloquer l'énergie d'onde acoustique comprenant : une structure de support définissant une pluralité de cellules ; un poids fixé à la structure de support près de crêtes de déplacement de modes résonants impairs de la structure de support ; et au moins une membrane résonante couvrant une parmi la pluralité de cellules, dans laquelle l'au moins une membrane résonante comprend au moins un poids, et dans laquelle l'au moins une membrane résonante possède une fréquence antirésonante ; dans laquelle la structure de support avec le poids possède une fréquence 25 résonante qui comporte une bande interdite de fréquence comprenant la fréquence anti-résonante de l'au moins une membrane résonante. Clause 36. La structure selon la clause 35, dans laquelle le poids fixé à la structure de support et l'au moins un poids de l'au moins une membrane résonante sont sélectionnés de sorte que des modes de résonance impairs de la structure de 30 support et des modes de résonance impairs de l'au moins une membrane résonante soient à l'intérieur d'une plage de fréquences prédéterminée. Clause 37. La structure selon la clause 35 ou 36, dans laquelle la structure de support comprend un stratifié de matériau composite.

Clause 38. La structure selon la clause 37, dans laquelle le stratifié de matériau composite comprend un composite de fibre de carbone. Clause 39. La structure selon une quelconque des clauses 35 à 38, dans laquelle le poids est fixé à la structure de support dans un emplacement de sorte que le poids ne fasse pas saillie à partir de bords de la structure de support. Clause 40. La structure selon une quelconque des clauses 35 à 39, dans laquelle la structure de support comprend une pluralité de grilles composites formées de thermoplastique, et dans laquelle les grilles composites formées de thermoplastique sont fixées ensemble et avec au moins une membrane.

Clause 41. La structure selon une quelconque des clauses 35 à 39, dans laquelle la structure de support comprend une pluralité de bandes d'alliage métallique courbes, et dans laquelle certaines parmi la pluralité de bandes d'alliage métallique courbes sont jointes les unes aux autres. Clause 42. La structure selon une quelconque des clauses 35 à 41, dans 15 laquelle l'au moins une membrane résonante comprend un matériau polymère et dans laquelle l'au moins une membrane résonante comporte une épaisseur au sein d'une plage d'environ 0,001 pouce à environ 0,005 pouce. Clause 43. La structure selon une quelconque des clauses 35 à 42, dans laquelle la structure de support définit une face de la structure de support, et dans 20 laquelle la face de la structure de support n'est pas plane. Clause 44. La structure selon une quelconque des clauses 35 à 43, dans laquelle l'au moins une membrane résonante est fixée à la structure de support dans une position non plane.

Claims

REVENDICATIONS1. Résonateur hybride (1100) avec des capacités d'absorption et de réflexion acoustiques, ledit résonateur hybride comprenant : une structure de support rigide définissant une cellule ; une couche avant (1110) fixée à la structure de support rigide ; et une couche arrière (1120) fixée à la structure de support rigide et couvrant la cellule ; dans lequel la couche avant est configurée pour réfléchir des ondes acoustiques (1140) dans une plage prédéterminée de fréquences ; dans lequel la structure de support rigide, la couche avant, et la couche arrière définissent une cavité de Helmholtz, et dans lequel la cavité de Helmholtz est configurée pour absorber de l'énergie acoustique à une fréquence au sein de la plage prédéterminée de fréquences.
2. Résonateur hybride (1100) selon la revendication 1, dans lequel la couche avant (1110) est configurée pour réfléchir des ondes acoustiques à une fréquence d' antirésonance.
3. Résonateur hybride (1100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la couche avant (1110) comprend une pluralité d'orifices.
4. Résonateur hybride (1100) selon une quelconque revendication précédente, dans lequel la couche avant (1441, 1451) comprend au moins un orifice (1445, 1455) et une pluralité de perforations (1448, 1449, 1458, 1459), dans lequel chaque perforation a une taille plus petite que l'orifice.
5. Résonateur hybride (1100) selon une quelconque revendication précédente, dans lequel au moins une de la couche avant (1110) et de la couche arrière (1120) est une membrane. 30
6. Résonateur hybride (1100) selon une quelconque revendication précédente, dans lequel la couche arrière (1120, 1402) comprend un poids (1121, 1407) et est 25configurée pour réfléchir des ondes acoustiques dans la plage prédéterminée de fréquences.
7. Résonateur hybride (1100) selon une quelconque revendication précédente, dans lequel la couche arrière (1422) comprend une ou plusieurs d'une feuille structurale et d'une plaque.
8. Résonateur hybride (1100) selon une quelconque revendication précédente, dans lequel la couche avant (1110, 1401) comprend un poids (1112, 1406).
9. Résonateur hybride (1100) selon la revendication 8, dans lequel le poids (1406) entoure un orifice (1405) sur la couche avant (1401) et définit une longueur de col de l'orifice.
10. Résonateur hybride (1100) selon la revendication 8 ou 9, dans lequel une épaisseur du poids (1446) présente une épaisseur effilée.
11. Résonateur hybride (1100) selon une quelconque revendication précédente, comprenant en outre un absorbeur (1130, 1418) positionné entre la couche avant (1110) et la couche arrière (1120).
12. Résonateur hybride (1100) selon la revendication 11, dans lequel l'absorbeur (1130) comprend un matériau poreux.
13. Résonateur hybride (1100) selon la revendication 11 ou 12, dans lequel l'absorbeur (1130, 1418) est positionné de sorte qu'un espace d'air existe entre chacune de la couche avant (1110, 1411) et de la couche arrière (1120, 1412) et 1 ' ab sorbeur.
14. Résonateur hybride (1100) selon la revendication 11 ou 13, dans lequel l'absorbeur (1130) comprend au moins une couche cloison (1438).
15. Résonateur hybride (1100) selon une quelconque revendication précédente, dans lequel la couche avant (1441) comprend au moins un orifice (1445) et au moins un tube définissant une taille et une longueur de col de l'orifice.