KR20080077225A - 진동 및 음향 방사 제어를 위한 능동/수동 분포 흡수체 - Google Patents

Abstract

진동 또는 음향 제어는 다수의 불균일 매스들이 분포되어 있는 열적 또는 단열 재료로 이루어진 탄성층을 사용하여 달성된다. 탄성층은 예비 형성된 층으로서 설치되거나, 또는 진동이나 음향 조절이 요구되는 구조물 내에서 소정 위치로 취입된다.

능동, 수동, 분포, 흡수체, 진동, 음향 방사, 차음, 단열, 탄성층, 매스(mass)

Description

진동 및 음향 방사 제어를 위한 능동/수동 분포 흡수체{ACTIVE/PASSIVE DISTRIBUTED ABSORBER FOR VIBRATION AND SOUND RADIATION CONTROL}

본 발명은 진동 흡수체에 관한 것이며, 특히 진동과 음향 방사를 제어하기 위한 능동/수동 분포 진동 흡수체에 관한 것이다.

능동 및 수동 소음 감소 제어기술은 널리 알려져 있고, 항공기 등과 같은 진동체에서의 진동 및 그에 따른 음향 방사를 제거 및/또는 조절하도록 사용되고 있다. 많은 경우에 있어서, 능동 소음 감소기술은 진동이나 소음을 감소시키기에 적합하지만, 비용이 많이 소모되고 복잡한 제어장치이다. 마찬가지로, 수동 소음감소 기술은 진동과 소음을 감소시키는 기술로서 또한 알려져 있지만, 이러한 수동장치들은 통상적으로 부피가 크고 중량이 많이 나가며 낮은 진동주파수에서는 효과적이지 못하다.

기본적으로, 능동 진동제어장치는 진동체로부터 발생하는 진동이나 소음을 탐지하는 센서를 사용한다. 센서는 진동이나 소음을 신호로 변환시키고 그 신호를 반전시키고 증폭한다. 그러면 반전된 신호는 액튜에이터(또는 확성기)로 다시 공급되는데, 이때 액튜에이터는 반전된 신호를 진동체로 제공하고, 이에 의해서 진동이나 소음이 감소한다. 능동 제어장치는 1,000Hz 이하와 같은 낮은 주파수에서 통상 적으로 효과적이다.

능동 제어장치의 장점을 적당하게 활용하기 위해서, 적당한 센서들과 액튜에이터를 선택하는 것은 능동 제어장치의 기능성에 대하여 임계적이다. 즉, 만일 부적당한 센서나 액튜에이터가 선택되면, 능동 제어장치는 신호를 적절하게 반전 및 증폭시키지 않고, 따라서 진동체의 진동이나 소음이 적당히 감소하지 않는다. 진동 구조물과 연관된 진동에 대해서 뿐만아니라 진동체에서 센서와 액튜에이터를 서로에 대하여 적절하게 위치시키는 것은 능동 진동제어장치의 기능에 대하여 또한 임계적이다. 예를 들면, 만일 센서와 액튜에이터가 적당하게 위치하지 않으면, 반전된 신호는 진동체에서 진동을 취소시키기 위하여 적당하게 증폭되지 않을 것이다. 또한, 진동 제어의 효과 및 그 주파수 범위를 결정하여 신호를 반전시킬 수 있는 올바른 피드백 회로를 갖는 것이 중요하다.

능동 제어장치에 비하여, 능동 감쇄장치들은 통상적으로 훨씬 덜 복잡하고 제조비용도 적게 든다. 그러나, 그러한 감쇄장치들은 부피가 크고 500Hz 이상의 고주파수에서만 효과적이다. 이러한 큰 주파수에서 수동 감쇄장치들의 치수들은 진동체의 진동의 파장과 비교할 수 있다.

진동 제어장치의 실행에 있어서 능동 및 수동 진동장치를 결합시키는 것이 또한 공통사항이다. 그런데, 그러한 혼성 능동/수동 동적 진동제어장치는 제어력을 통해서 장치에 추가된 에너지의 소비로 수동장치에 의해서 달성된 개선된 감쇄를 제공한다.

포인트 동조된 진동 흡수체들은 진동체의 진동을 완화시키기 위한 다른 방법 이다. 그러나, 포인트 흡수체는 단지 하나의 포인트에서 하나의 주파수만을 제어하고, 따라서 진동체의 큰 영역에 걸쳐서 진동을 제어하는 것으로 그 기능이 제한된다.

본 발명의 목적은 분포된 능동 진동 흡수체 및 분포된 수동 진동 흡수체를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 진동을 감지하기 위한 센서, 제어 신호를 유도하기 위한 기구, 및 제어 신호를 사용하여 진동 흡수체의 피드 포워드 및/또는 피드백 제어를 달성하기 위한 기구를 포함하는 분포된 능동 진동 흡수체를 제공하는데 있다.

본 발명에 따르면, 다중의 공진층들을 갖는 분포된 능동 진동흡수체가 제공된다. 실시 예들 중 하나에 있어서, 제 1 층은 단위 면적당 낮은 강성을 갖는 능동 탄성층을 포함한다. 제 2 층은 매스층(mass layer)이고, 이는 능동 탄성층의 각각의 기복이 있는 부분의 최상부에 고착된다. 따라서, 공진층은 능동 탄성층과 매스층의 조합을 포함한다. 다중의 공진층들은 서로의 위로 위치할 수 있고, 이 공진 층들은 동일하거나 변하는 크기와 형상(예를 들어, 볼 베어링, 얇고 평평한 직사각형 등)의 불균일한 매스들(매스들은 연결되지 않고 일체형 "층"을 형성하지 않음)을 가질 수 있다. 다른 예에 있어서, 능동 또는 수동 진동층은 발포체, 섬유유리, 우레탄, 고무 또는 이와 유사한 재료와 같은 탄성재료를 포함하며, 매스층은 탄성 재료 내에 분포하거나 또는 탄성재료의 표면에 부착된다. 매스층은 다른 크기, 두께 또는 형상의 불균일한 매스 구간으로 구성될 것이다. 또한, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 압전 세라믹 또는 다른 전자기계적 장치와 같은 액튜에이터가 탄성 재료 내에 삽입될 수 있다.

능동 탄성층은 주 평면에 대하여 수직한 방향으로 운동을 허용하는 낮은 강성을 갖는다. 능동 탄성층은 주 평면에 대하여 수직한 방향으로 운동을 유도하도록 전기적으로 활성화될 수 있다. 이러한 추가적인 특성은 컨트롤러로 하여금 매스층의 운동을 유도 및/또는 변화시키도록 허용하고, 따라서 전체장치의 동적 특성을 개선시키게 된다. 이러한 2개의 결합된 층들은 주 구조물 및 강성에 의존하는 선택된 주파수의 공진, 그리고 주 구조물의 하나에 근접한 주파수의 공진을 가질 것이다. 능동 탄성층은 만곡된 폴리비닐리덴 플루오라이드이지만, 압전 세라믹, PZT 고무, 전자기계적 장치 등이 될 수도 있다. 또한, 능동 탄성층은 완전히 만곡된 PVDF로 구성될 수 있으며, 그래서 주름들은 매스층을 완벽하게 에워싸서 매스층을 지지하는 관형 구조물이 된다. 능동 탄성층은 표면 상에 전극들을 포함하며, 따라서 능동 탄성층은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 전압이 인가되는 경우에 전기적으로 활성화된다. 이러한 전기적 활성화는 전기장을 생성한다. 능동 탄성층은 기계적으로 수축하고 전기장의 영향하에서 팽창하는 압전 재료가 될 수 있음을 고려하였다. 이를 위해서, 능동 탄성층이 기계적으로 수축하고 전기장의 영향하에서 팽창하는 경우에 매스층의 양 측에 있는 2개의 평면들 사이의 거리가 변한다.

질량 층의 무게는 진동 구조물의 전체 질량의 불과 약 10%이고 매스층의 두께는 진동 구조물의 영역 당 중량에 비례한다. 그러나, 질량 층은 진동 구조물의 전체 질량의 10% 이상이 될 것임을 이해할 수 있다. 본 발명에서는 진동 구조물이 작은 진폭의 모우드 기여도(modal contributions)를 갖는 것과 비교하여 큰 진폭의 모우드 기여도를 갖는 영역에서 훨씬 큰 매스층을 갖는 것을 고려하였다.

또한, 매스층은 일정한 두께를 갖는 일정한 매스 또는 진동체의 모우드 기여도에 따른 변하는 두께의 일정한 매스를 가질 수 있다. 매스층은 특히 매스층의 두께가 변하는 경우에 진동 구조물의 국부적으로 변하는 반응 특성들을 매치시키는 것이 바람직하다.

매스층은 진동 구조물의 가변 반응의 매칭을 용이하게 하기 위해서 장치의 축방향으로 분리될 것이다.

다른 실시 예들에 있어서, 능동 탄성층은 능동 탄성층의 축방향 운동을 방지하기 위해서 각각의 측면에 고착된 플라스틱 시이트들을 포함한다.

따라서, DAVA는 원하지 않는 진동 및/또는 소음을 감소시키도록 기계적으로 그리고 전기적으로 동조될 수 있다. 제 1 층은 낮은 강성의 능동 재료로 제조되고, 고밀도 재료로 제조된 제 2 층의 운동을 허용한다. 다중 공진 주파수를 갖는 다중 층이 될 층들 또는 다중의 분리된 층들이 운동 에너지의 배분을 전체적으로 변경하도록 고안된다. 또한, 본 발명의 DAVA는 다중 주파수에 걸쳐서 진공 구조물의 전체 또는 큰 영역에 걸쳐서 진동을 제어하며, 전기적으로 활성화될 수 있다.

다른 실시 예에 있어서, 본 발명은 진동 구조물의 확장된 영역에 걸쳐서 진동 및 음향 방사를 제어하기 위한 진동 흡수체를 제공하는데, 이때 진동 흡수체는 적어도 2개의 매스들로 이루어진 매트릭스를 포함하며, 상기 매스는 분포된 탄성 요소(예를 들면, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 압전 세라믹, 금속, 중합체, 전자기계적 장치 등)와 연관되고, 상기 분포된 탄성 요소들은 진동 구조물의 영역을 따라서 각각 분포되고, 각각 분포된 탄성 요소들과 연관된 각각의 매스는 상기 진동 구조물로부터 이격된다.

다른 바람직한 예에 있어서, 본 발명은 진동 흡수체의 제조방법을 제공하는데, 상기 방법은 진동 흡수체가 진동을 흡수하는데 사용될 경우에 인가될 주파수를 확인하는 단계(a); 단계 (a)의 확인된 주파수로 블랭킷 흡수체를 동조하도록 비-균등 깊이 및/또는 비-균등 매스 대 매스 간격으로 블랭킷(예를 들어, 고체 재료로 제조된 블랭킷; 특정 위치에서 층에 위치한 적어도 하나의 매스를 갖는 층들에 만들어진 블랭킷; 등)에 다수의 매스들(예를 들어, 약 6~8g의 범위인 중량을 각각 갖는 매스들)을 위치시키는 단계를 포함한다. 임의적으로, 진동 흡수체의 제조방법은 가변 층 두께 및/또는 층 구성을 변화시키는 단계를 포함한다. 임의적으로, 매스들은 결합제를 사용하여 블랭킷 내로 삽입될 것이다. 임의적으로, 매스들은 블랭킷 내로 기계적으로 삽입될 것이다. 진동 흡수체의 제조방법의 바람직한 예에 있어서, 매스들을 포함하는 형성된 진동 흡수체의 중량은 16ft² 당 300~400g의 범위이다. 진동 흡수체의 제조에 있어서, 가변 크기와 가변 중량의 매스들이 블랭킷에 포함될 것이다.

본 발명의 다른 예에 있어서, 진동 흡수체는 3차원 발포재료로 구성되며, 3차원 발포 재료의 X-Y 차원에 걸쳐서 특정 위치들과 3차원 발포재료의 Z 차원에서 특정 깊이로 분포된 다수의 매스들을 포함한다. 상기 발포재료의 특정 위치와 특정 깊이 그리고 물리적 또는 화학적 태도들은 진동들을 특정 주파수로 완화시킬 수 있게 한다. 3차원 발포 재료는 다수의 발포 층들로부터 구성될 수 있다. 매스들은 다른 층들 상에서 분포될 수 있다(이것은 Z방향으로 다른 특정한 깊이를 취한다). 매스들은 3차원 발포 재료에 있는 개구부들 내로 삽입될 수 있고, 나중에 덮개 재료로 덮히게 된다. 이와는 달리, 만일 3차원 발포 재료에 있는 개구부들이 슬릿의 형태를 취하면, 슬릿들은 추가적인 커버링(소정의 경우에, 매스 위의 덮개는 필요 없고 설계상의 문제로 이해됨)없이 매스들 위를 간단하게 폐쇄시킬 수 있다. 하기에서는 발포 재료의 단일 측면에 개구부들이 존재하는 것으로 서술하였지만, 개구부들은 발포 재료의 반대쪽에도 형성될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 매스의 선택은 금속(납, 강, 등)과 비금속 재료들(겔, 액체 또는 섬유 등)을 포함하여 폭넓게 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 진동 흡수체는 예를 들어 벽이나 천정 장치들에서 단열 및 차음 재료로서 사용된다. 이 실시 예에 있어서, 다수의 매스들이 예를 들어 하우징이나 상업적 빌딩에서 사용된 벽이나 천정장치에 있는 스터들 사이에 위치하는 차음 또는 단열 재료에 분포된다.

매스들의 분포는 매스들의 분포가 벽이나 천정장치의 차음과 단열을 동시에 달성하도록 제조과정 동안에 단열 및 차음 롤들을 만들거나 이와는 달리 매스들이 단열 및 차음 재료로 이루어진 조각들과 함께 공간 내로 취입될 수 있는 경우에 수행될 수 있다. 벽과 천정장치들은 응용의 중요한 영역이지만, 이와 동일한 개념들이 차량(보트, 자동차, 비행기 등)과 산업용 기계류에서 차음을 제공하도록 확장될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상기한 목적과 다른 목적들, 실시 양태 및 장점들은 첨부도면들을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명을 통해서 양호하게 이해될 것이다, 첨부 도면에서:

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예의 분포된 능동 진동 흡수체(DAVA)의 개략도;

도 2는 전기 여기하에서 DAVA의 능동 탄성층의 운동을 나타낸 도면;

도 3은 기계적 여기하에서 DAVA의 능동 탄성층의 운동을 나타낸 도면; 도 4는 DAVA의 전극에 대한 연결부를 개략적으로 나타낸 도면;

도 5는 포인트 흡수체와 비교하여 DAVA의 성능을 측정하기 위해서 사용된 실험적 설정을 나타낸 도면;

도 6은 100g 중량의 6" 분포 흡수체(활성화되지 않음), 100g 중량의 포인트 흡수체 및 100g 중량의 분포 매스층에 대하여 도 5에 도시된 테스트 리그의 결과를 나타낸 도면;

도 7은 도 5의 모의실험 설정의 결과들을 나타낸 그래프;

도 8은 본 발명의 DAVA를 사용하여 수행된 능동 제어 실험을 나타낸 도면;

도 9는 본 발명에서 사용되는 컨트롤러와 테스트 리그의 레이아웃을 나타낸 도면;

도 10은 일정한 매스 분포 DAVA를 통한 능동 제어 실험의 결과를 나타낸 도 면;

도 11은 임의로 변하는 매스 분포를 갖는 DAVA를 나타낸 도면;

도 12는 가변 두께의 매스를 갖는 매스층들을 구비한 진동 흡수체의 단면도;

도 13은 다른 위치들에서 다른 두께의 매스들을 다시 갖는 분할 매스(도 2에 도시된 바와 같이 일체형이 아님)의 매스층들을 구비한 진동 흡수체의 단면도;

도 14는 탄성층 내로 침투하도록 감쇄를 겪는 구조물에 반대로 DAVA의 측면에서 진동 음향이나 다른 음향이 입력될 수 있게 하고 탄성층과 매스층의 조합을 사용하여 감쇄되는 관통된 매스층을 구비한 DAVA를 나타낸 도면으로서, 도 14의 구조물은 상부 매스층으로부터 원하지 않는 음향 방사를 줄이도록 사용될 수 있는 도면;

도 15는 다른 매스층들에서 다른 크기와 형상의 분할 매스들을 갖는 진동 흡수체의 단면도;

도 16은 튜브들에 배열된 PVDF 또는 탄성 재료를 포함하는 능동 또는 수동 스프링 층에 의해서 지지되는 매스층을 나타낸 도면;

도 17은 본 발명에 따른 바람직한 이종 블랭킷(예 Ⅰ참조)의 단면도;

도 17A는 도 17의 일부 확대도;

도 18은 본 발명에 따른 블랭킷(예 Ⅱ 참조)의 단면도;

도 19 및 19A는 본 발명에 따른 블랭킷(예 Ⅲ 참조)의 단면도;

도 20은 본 발명에 따른 HG 블랭킷(예 IV 참조)의 다양한 예들을 나타낸 도면;

도 21a-c는 내장된 매스들을 가지며 물결모양, 등고선 모양 또는 뾰족한 모양의 적어도 하나의 표면을 갖는 바람직한 재료들의 측면도;

도 22a-b는 내장된 얇은 매스층과 내장된 HG 매스들을 포함하는 HG 블랭킷 재료의 단면 측면도;

도 23은 음향 또는 단열재료에 위치된 내장된 매스들을 포함하는 벽 장치를 나타낸 도면;

도 24는 음향 또는 단열재료에 위치된 내장된 매스들을 포함하는 천정 장치를 나타낸 도면;

도 25는 내장되거나 벽 또는 천정장치 내로 삽입되는 매스들과 함께 음향 또는 단열 재료에 취입하기 위한 장치를 개략적으로 나타낸 도면;

도 1은 본 발명의 바람직한 분포된 능동 진동 흡수체(DAVA)는 진동하에서 구조물을 감쇄시키도록 사용될 수 있는 매스로 바람직하게 제한된다. 통상적으로, 본 발명의 DAVA는 구조물의 전체 질량의 10% 이상 중량이 나가지 않지만, 응용에 있어서 DAVA는 구조물 전체 질량의 10% 이상 중량이 나간다. 대부분의 운동이 이루어지고 따라서 잠재적으로 큰 모우드 기여도가 존재하는 영역에 있어서, DAVA의 매스는 작은 운동의 영역에 비해서 클 것으로 기대된다. 또한, 만일 이러한 영역에서 분포된 흡수체의 국부적인 공진이 장애의 여기 주파수에 근접하는 경우에 DAVA의 효율은 커진다. 다른 영역들에 대하여, 공진 주파수는 이러한 여기보다 높거나 또는 이러한 여기보다 낮다. 국부적으로, DAVA는 공지된 포인트 흡수체로서 대략적으로 동 일한 공진주파수를 가지며, 따라서 국부적으로 할당된 매스가 전체 매스의 분율이고 이러한 이유로 인하여 국부적인 강성이 전체적인 강성의 분율이 된다. 또한, 본 발명의 DAVA는 다중 주파수에 걸쳐서 진공 구조물의 전체 또는 큰 영역에 걸쳐서 진동을 제어하며, 몇몇 응용에서는 전기적으로 활성화될 수 있는 분포된 장치이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예의 분포된 능동 진동 흡수체(DAVA)의 개략도이다. 바람직한 실시 예에 있어서, 본 발명의 설계는 2개 층 디자인을 따른다. 제 1 층(14)은 전기적으로 활성화될 수 있고 현장에서 낮은 강성을 갖는 능동 탄성층이며, 10m의 두께를 갖는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)이다. 제 1 층(14)은 압전 세라믹, PZT 고무, 금속, 전자기계적 장치 등이 될 수도 있다. 능동 탄성층(14)은 파선(15)(즉, 발포체)으로 나타낸 바와 같이 내장된 전기 액튜에이터(즉, 층(14))를 갖는 탄성재료가 될 것이다. 거의 모든 재료, 즉 음향 발포체, 고무, 우레탄, 음향 섬유유리가 사용될 수 있고, 전기 액튜에이터는 PVDF, PZT 고무, 금속(스프링강과 같이 스프링의 질을 갖는 금속들), 중합체(플라스틱과 같이 탄성 또는 스프링의 질을 갖는 중합체들), 압전세라믹, 또는 다른 전기 기계적 장치들이 될 것이다.

능동 탄성층(14)은 설명의 목적으로 명세서 전체를 통해서 사용될 것이다. 그러나, 위에서 참조한 재료와 다른 재료들 또는 진동 제어의 기술분야에 공지된 재료들의 다중 층들은 본 발명에 따라서 동등하게 실행될 것임을 잘 이해할 수 있을 것이다. 또한, 설명의 명확성을 위해서, 유사한 참조부호들은 명세서의 나머지 부분을 통해서 유사한 요소들을 나타내는데 사용될 것이다.

다시 도 1을 참조하면, 능동 탄성층(14)은 운동의 진폭을 증가시키고 장치의 강성을 감소시키기 위해서 바람직하게 만곡된다(즉, 물결모양의 표면). 본 발명의 실시 예들에 있어서, 능동 탄성층(14)은 경량이고 굽힘에 대하여 저항성을 가지며, 골판지와 동일한 디자인 특성을 갖는다. 제 2 층(16)은 일정한 두께를 가지면서 납의 얇은 시이트로 구성된 분포 매스층(즉, 흡수체 층)이다. 그런데, 매스층(16)의 매스 분포는 구조물(12)의 전체 또는 큰 영역을 따라서 매스층(16) 내에서 일반적인 형상의 가변 매스 분할 매스, 그리고 본 발명을 실행할 때 사용될 강, 알루미늄, 납, 복합 섬유유리 재료 등과 같은 다른 적당한 얇은 시이트 재료를 포함한다. 가변 매스분포를 사용하는 실시 예들에 있어서, 가변 매스 분포는 기본 구조물의 국부적으로 변하는 반응 특성들을 이상적으로 매치시키도록 DAVA의 국부적인 특성들을 변경시킬 것이다. DAVA는 능동 탄성층과 매스층의 2개 층 장치로 제한되지는 않으며, 여기에서 설명하는 본 발명의 개념을 사용하여 다중 층 장치, 예를 들어 적어도 하나의 능동 탄성층과 적어도 하나의 매스층을 갖는 3개 이상의 층 장치가 될 수 있다.

매스층(16)은 구조물(12)의 10% 중량이 되도록 설계되고, 매스층의 두께는 진동 구조물(12)의 영역 당 중량에 직접적으로 의존한다. 예를 들면, 강 빔이나 판에 대하여, 균등한 납 층의 최대 두께는 능동 탄성층(14)의 중량을 무시하고 다음의 식에 의해서 쉽게 계산될 수 있다.

그러므로, 6.35mm의 강 빔에 대하여, 본 발명의 DAVA의 매스층(16)의 최대 두께는 0.44mm이다. 이것은 DAVA가 구조물(12)(즉, 빔)의 표면의 전체 또는 큰 영역을 커버하는 것을 가정한다. 이러한 중량 한계에 따라서, 만곡된 PVDF 층과 같은 능동 탄성층(14)은 매우 낮은 강성을 가질 것이다. 이것은 낮은 주파수의 제어에 대하여 특히 사실이다. 예를 들면, 1mm 두께의 매스층(16)(납으로 제조)을 갖는 2mm 두께의 능동 탄성층(14)의 강성은 1000Hz의 설계 공진주파수를 얻기 위해서 9e+5 N/m이다. 그러나, 앞서 설명한 바와 같이, DAVA는 다중 주파수에 걸쳐서 진공 구조물의 전체 또는 큰 영역에 걸쳐서 진동을 제어할 수 있다.

앞서 간략하게 설명하는 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예들은 능동 탄성층(14)과 매스층(16)의 다중 층을 포함할 것이다. 예에 의해서, 적어도 2개의 능동 탄성층(14)은 적어도 2개의 매스층(16)과 교대로 적층될 것이다. 다른 실시 예들에 있어서, 각각의 능동 탄성층(14)은 별도로 동조될 것이고, 각각의 매스층(16)은 진동 구조물의 다른 주파수들을 제어하기 위해서 다른 매스를 가질 것이다. 물론, 본 발명의 실시 예들은 위에서 언급한 예로서 제한되지는 않으며, 다소간의 능동 탄성층(14)(다른 주파수를 제어하도록 동조됨)을 동등하게 포함할 것이며, 다소간의 매스층(16)(다른 질량을 가짐)을 포함할 것이다.

바람직하게는, 액튜에이터, 즉 능동 탄성층(14)의 각각의 면에는 전극(15)으 로서 작용하는 2개의 얇은 실버 층들이 존재한다. 전압이 이러한 전극들(17)(능동 탄성층의 반대쪽에 위치할 수 있음) 사이에 인가되는 경우, 능동 탄성층(14) 내에 전기장이 형성된다. 능동 탄성층(14)은 기계적으로 수축하고 전기장의 영향하에서 팽창하는 압전 재료가 될 수 있다.

도 2는 전기 여기하에서 DAVA의 능동 탄성층의 운동을 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 능동 탄성층(14)이 플라스틱(18)의 2개의 얇은 시이트들 상에서 에폭시로 접착되는 지점과, 구조물(12) 및 매스층(16)과 접촉하는 지점을 번갈아서 나타낸다. 능동 탄성층(14)의 양 면상에서 플라스틱(18)의 2개 시이트는 축방향 운동을 방지한다. 라인(30)은 능동 탄성층(14)이 휴지상태임을 나타내고 라인(32)은 (-)전압이 인가되는 경우에 능동 탄성층(14)을 나타낸다. 또한, 라인(34)은 +전압이 인가되는 경우에 능동 탄성층(14)을 나타낸다. 도 2를 통해서 분명하게 볼 수 있는 바와 같이, 능동 탄성층(14)의 길이는 능동 탄성층(14)에 전압이 인가되는 경우에 변하고, 그 결과 매스층(16)의 각각의 측면에 있는 2개의 평면들 사이의 거리가 변한다. DAVA의 설계는 능동 탄성층(14)의 평면내 운동을 능동 탄성층(14)의 평면밖 운동으로 변환시킨다. 도 2는 다른 응력 구성 하에서 능동 탄성층(14)의 형상이 구부러지는 것을 과장하여 나타낸 것이며, 실제로 능동 탄성층(14)의 운동은 작아서 선형으로 추정한다.

분석에서의 단순화를 위해서, 주름진 부재, 즉 능동 탄성층(14)(도 1 참조)은 다수의 스프링들로 구성되는 것임을 이해할 수 있을 것이다. 이것들은 매스(16)없이 쉽게 압축될 수 있지만, 일단 매스(16)가 적용되면 쉽게 압축되지 않는다. 또 한, 매스(16)는 일단 적용되면 다수의 스프링들에 걸쳐서 분포된다.

도 3은 기계적 여기하에서 능동 탄성층(14)의 운동을 나타낸 도면이다. 특히, 라인(40)은 능동 탄성층(14)이 휴지상태임을 나타내고 라인(42)은 음의 하중이 적용된 능동 탄성층(14)을 나타낸다. 또한, 라인(44)은 양의 하중이 인가되는 경우에 능동 탄성층(14)을 나타낸다. DAVA가 기계적인 힘에 의해서 제한되는 경우, 능동 탄성층(14)의 길이는 변하지 않으나, 능동 탄성층(14)의 형상은 변경된다. 매스층(16)의 전단은 무시되기 때문에 매스층(16)의 굽힘 강성은 모의실험을 고려하지 않은 것임을 알 수 있다.

단위당 강성은 낮지만, 진동 구조물의 확장된 영역에 걸쳐서 분포된 전체 DAVA의 강성은 높다. DAVA의 강성 (및 질량)과 공진 주파수는 DAVA의 특정 응용에 따라서 조정되지만, 큰 파장이 굽힘 강성을 정상적인 방향으로 감소시키도록 굽힘 강성은 능동 탄성층(14)의 주름진 부분의 공간적인 파장과 진폭에 의존하는 것에 주목해야 한다. 특정 방향으로의 DAVA의 굽힘 강성은 매우 높고 벌집형 구조물과 유사함을 알 수 있다. 또한, DAVA의 횡단 강성은 국부적으로 작고, 포인트 흡수체가 유사한 질량을 가짐에 따라서 DAVA는 동일한 강성을 갖는다. 그러므로, 능동 탄성층(14)의 각각의 시이트가 매우 유연할지라도 DAVA는 완충에 대하여 크게 저항한다.

능동 탄성층(14)의 횡단 강성 및 공진 주파수는 능동 탄성층(14)의 높이, 주름진 능동 탄성층(14)의 파장, 능동 탄성층(14)의 두께, 능동 탄성층(14) 사이의 전기 분로에 의해서 조정될 수 있다. 특히, 능동 탄성층(14)의 두께가 증가하면 DAVA의 횡단 강성이 감소한다. 진동 구조물의 확장된 영역에 적합한 장치를 얻기 위해서(본 발명에서와 같은), 이 두께는 매우 크게 증가할 수는 없다. 변경될 수 있는 제 2 매개변수는 능동 탄성층(14)의 파장으로, 파장이 크면 능동 탄성층(14)의 횡단 강성이 감소한다. 파장은 장애의 파장과 비교하여 작게 유지되고 다른 한편으로 DAVA는 그것의 분포된 특성들을 느슨하게 하므로, 이 매개변수 변화는 또한 제한된다.

능동 탄성층(14)의 두께는 DAVA의 강성에 영향을 주기 위해서 조절될 수 있는 다른 매개변수이다. 예를 들면, 얇은 능동 탄성층(14)은 능동 탄성층(14)의 강성을 낮출 것이다. 능동 탄성층(14)의 횡단 강성을 변경시키기 위한 마지막 해법은 능동 탄성층(14)의 압전 특성들을 이용하는 것이다. 예를 들면, 전기 분로들은 능동 탄성층(14)의 강성에서의 약간의 변화를 제공할 수 있다. 그러므로, 능동 입력이 능동 탄성층(14)에 제공되는 경우, 능동 탄성층(14)은 기계적인 강성이 작거나 커짐에 따라서 거동하도록 제어될 수 있다.

DAVA는 PVDF 시이트 또는 상기한 바와 같은 다른 유사한 시이트를 그것의 주 방향으로(PVDF는 능동 여기하에서 변형이 커지는 방향을 가지며 이 방향은 흡수체와 기본 구조물의 주 진동 방향임) 절단하여 준비될 수 있다. 그러면, 바람직하게는 1 내지 2mm의 실버 전극들이 PVDF 시이트의 테두리 상에서 제거된다. 바람직한 실시 예들에 있어서, 아세톤은 실버 전극들(17)을 제거하기에 매우 우수한 용매이다. 제 3의 단계는 각각의 전극(17)에 연결된 커넥터를 설치하는 것이다. 도 4는 DAVA의 전극에 대한 연결부를 개략적으로 나타낸 도면이다. 특히, 능동 탄성층(14) 의 일단부에 있는 2개의 영역들은 리벳(20)을 지지하도록 선택된다. 이 영역들은 단지 그것의 일측에서 전극(17)을 갖는다. 하나의 전극(17)이 각각의 영역에 대하여 제거되고 따라서 리벳(20)은 단지 하나의 전극(17)과 접촉할 것이다. 리벳(20)의 직경보다 약간 작은 구멍이 이러한 영역들에서 절개되고, 각각의 리벳(20)의 상부는 와이어(22)에 용접되어서 리벳 펜치를 사용하여 적당하게 위치할 수 있다. 실시 예들에 있어서, 플라스틱(24)의 추가적인 조각은 보다 강건한 연결부를 제공하기 위해서 능동 탄성층(14)의 배면 상에 위치할 수 있다. 리벳(20)은 해당 기술분야에 잘 알려진 리벳팅 펜치를 사용하여 리벳 구멍들 내에 위치한다. 추가적인 와이어(도시되지 않음)가 다른 전극에 연결되고, 2개의 와이어들은 전기 커넥터에 용접된다. 매우 높은 전압이 DAVA의 PVDF 능동 부분을 구동시킬 수 있으므로, 이러한 연결부가 구축되는 정밀도는 매우 중요하다. 해당 기술분야의 숙련된 당 업자는 전기 연결부의 다른 형태들이 본 발명의 실행범위 내에서 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

능동 탄성층은 진동이 감쇄되는 구조물에 주어진 적당한 설계서에 따라 주름질 수 있다. 이것은 여러 가지 방식으로 달성될 수 있다. 한가지 바람직한 방법은 한 세트의 보정된 강 핀들 사이에 PVDF를 세팅하고 주어진 기간 동안에 제 위치에 유지하는 것을 포함한다. 플라스틱 시이트들(도시되지 않음)은 진동이 감쇄될 구조물에 PVDF를 고정시키는 것을 용이하기 하기 위하여 PVDF의 각 측(상부와 바닥)에 고정될 것이고, PVDF에 매스를 고정시키는 것에 있어서, 시이트들이 주름진 구조물에 부착된 후에 아교나 다른 적당한 결합 재료가 플라스틱 시이트들에 균등하게 적 용될 수 있다. 또한, 플라스틱 시이트들은 진동 구조물 및/또는 적용된 매스로부터 PVDF를 전기적으로 절연시키도록 기능할 것이다. 또한, 주름진 PVDF는 발포체 또는 다른 탄성 재료 내에 위치할 것이다. 이것은 PVDF의 표면 상에 탄성 재료를 증착하고 탄성 재료 내로 PVDF를 삽입함으로써 달성될 수 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 대안적인 액튜에이터 재료가 PVDF(즉, 금속, 압전 세라믹 등) 대신에 채용될 것이다. PVDF는 완전히 만곡되고 따라서 주름부들은 매스를 지지하는 관형상 구조물을 형성하기 위해서 그들을 에워싼다. 몇몇 수동 응용분야에 있어서 플라스틱이나 스프링 강과 같은 다른 재료들이 주름진 스프링 층에서와 같이 튜브들을 구성하도록 사용될 수 있다.

도 5는 포인트 흡수체와 비교된 DAVA의 성능을 측정하기 위해서 사용된 실험적 설정을 나타낸 도면이다. 이러한 동일한 실험은 동조 및 모의실험을 유용하게 하는 것에 그 목표가 있다. 소음 발생기(40)는 0 내지 1600Hz의 주파수 대역의 화이트 노이즈 신호를 제공한다. 이 신호는 증폭기(42)에서 증폭되어 전압 설정 변환기(44)를 통과한다. 변환기(44)의 출력은 지지된 빔을 활성화하는 PZT를 구동하도록 사용된다. 레이저 속도계(46)는 빔을 따라서 정상 속도를 측정하고, 그것의 출력은 데이타 획득장치(48)(즉, 개인용 컴퓨터, 획득 카드 및 그와 연관된 소프트웨어)에 의해서 획득된다. 개인용 컴퓨터(50)는 데이터를 후처리하도록 사용된다.

도 6은 빔의 평균 제곱 속도를 나타낸다. 이 데이터는 빔의 평균 운동 에너지와 연관될 수 있고, 매 지점의 제곱 속도를 합산하여 다수의 지점(즉, 23)으로 나누어서 연산된다. 평균 제곱 속도는 여기의 전압 당 평균화되고, 이것은 100Hz 내지 1600Hz로 나타난다. 이 주파수 대역은 40Hz인 빔의 제 1 모드를 포함하지 않는다. 라인(50)을 제외하고 도 6의 모든 라인들은 동일한 매스(즉, 국부적으로 그리고 분포된 흡수체들이 100g을 가짐)를 갖는 진동 제어장치를 나타낸다. 라인(50)은 빔의 제 2 모드로부터 제 6 모드가 순서대로 관찰될 수 있도록 빔 단독의 측정을 나타낸다. 라인(52)는 100g 포인트 흡수체를 통해서 빔의 거동을 나타낸다. 이 흡수체의 공진 주파수는 850Hz이고, 제 5 모드에 영향을 끼칠 것이다. 이 모드는 작은 피크 값들을 갖는 2개의 공진들로 분할된다. 포인트 흡수체는 그것의 부착 지점에서 진동을 감소시키지만, 빔의 평균 제곱 속도를 실제로 증가시킨다. 양호한 동조(흡수체의 공진주파수가 1000Hz)을 통해서 이러한 피크 값들은 축의 우측으로 약간 이동하여 1000Hz 주위로 수렴된다. 라인 (54)는 DAVA를 통해서 빔의 거동을 나타낸다. 이 실험에 있어서, DAVA는 수동 장치로서 사용된다. DAVA에 의해서 제공된 감쇄는 포인트 흡수체와는 달라질 것으로 관찰될 수 있다. 모든 주파수 근처에서 DAVA는 포인트 흡수체 보다는 특히 모우드 공진 피크에서 빔 진동의 양호한 전체적인 감쇄를 제공한다. 유사한 결과들이 도 7의 모의실험 설정에서 나타난다. 도 6의 라인(50,52,54)은 도 7의 라인(50,52,54)과 동일하다. 제 3, 제 4 및 제 6 모드에 대하여 상당한 감소가 달성된다. 포인트 흡수체는 비교 시에 매우 작은 감소를 달성한다. 도 6의 라인(55)와 도 7의 라인(55)로 나타낸 추가 매스는 공진 주파수에서 약간의 변화와 단지 작은 감쇄를 추가하는 것을 나타낸다. 동일한 하중의 분포된 질량은 DAVA만큼 많은 진동 감쇄를 제공하지는 않는다. 잘 알 수 있는 바와 같이, DAVA는 포인트 흡수에 대한 개념에서 유사한 그러나 분포된 영역에 걸쳐서 빔 진동을 제어하도록 동적 효과(반응력)를 사용하여 작업하고, 그 결과 성능이 개선된다.

도 6 및 7의 모의실험은 2가지 형식의 흡수체들, 즉 본 발명의 포인트 흡수체와 DAVA 사이의 차이를 분명하게 나타낸다. 예를 들면, 포인트 흡수체는 단일 주파수에서 그리고 진공 구조물에서 단일 포인트에서 공진을 감소시키는데 있어서 매우 효과적이다. 에너지는 다른 주파수 대역으로 이동하고 2개의 새로운 공진이 형성된다. 그러나, DAVA는 이러한 결점은 가지지 않으며, 빔의 평균 제곱 진동 에너지는 빔의 모든 공진 주파수에 대하여 감소하고 공진의 새로운 외양은 존재하지 않는다. 그러므로, DAVA는 다른 주파수들로 한번에 다수의 모드를 조절할 수 있다. 이러한 특성은 판들과 같은 모우드 조밀 구조물의 감쇄를 위하여 특히 유용하다.

도 8은 본 발명의 DAVA를 사용하여 수행된 능동 제어 실험을 나타낸 도면이다. 제어장치는 에러 센서들로서 3개의 가속도계(60), 통과대역 필터(64), 피드 포워드 LMS 컨트롤러(62)(C40 DSP 보드 상에 실행됨)를 채용한다. 진동 측정은 레이저 속도계(46)를 사용하여 다시 수행된다. 외란은 컨트롤러(62)를 실행시키도록 사용된 동일한 DSP에 의해서 발생된 화이트 노이즈가 된다. 컨트롤러(62)는 DAVA의 능동부를 이용하여 빔을 제어함으로써 에러 센서 신호들을 최소화하도록 시도한다. 컨트롤러의 모든 입력과 출력들은 통과대역 필터(64)를 사용하여 필터링된다. 제어 알고리즘은 진동 제어의 분야에서 널리 알려져 있고 한 세트의 입력들을 알고 있는 에러 신호를 최소화하기 위해서 한 세트의 N개 적응형 필터들을 최적화 하는 LMS 알고리즘이다. 알고리즘은 선형 장치를 모델화하는데 사용될 수 있다. 장치 입력들 의 N개 수동 값들과 연관될 최적 하중을 발견하기 위해서 구배 방법이 사용된다. 구배 서치를 위해 사용된 에러 신호는 장치의 실제 출력과 적응형 필터의 출력 사이의 차이이다.

도 9는 DAVA의 성능을 테스트하기 위한 컨트롤러와 테스트 리그의 레이아웃을 나타낸 도면이다. 이 실험에 있어서, 외란 신호는 참조 신호로서 사용되고, DAVA와 도 8의 각각의 에러 신호(가속도계(60)) 사이의 전달 기능을 측정함으로써 필터링될 것이다. 이러한 전달 기능들은 LMS 알고리즘을 사용하여 장치 식별에 의해서 얻어지고, 컨트롤러 소프트웨어는 DAVA 상에서 능동 입력을 사용하여 에러 센서 위치들에서 진동을 최소화한다. 이러한 능동 제어 실험을 위한 다른 매개변수들이 표 1에 나타나 있다.

표 1

에러 센서들	3
능동 흡수체	1
외란	PZT 패치
참조	내부
샘플링 주파수	5000Hz
시스템 ID 필터 계수	120
제어 패스 필터 계수	180

표 1: 능동 제어를 위한 매개변수들

에러 센서들(60)은 빔의 중심으로부터 -7.5", -1.5", 및 5.5"로 각각 위치하였다. 진동 측정들은 빔의 매 인치당(즉, 전체 235 포인트) 레이저 속도계를 사용하여 수행되었다.

평균 제곱 속도는 각각의 포인트에서 공진의 속도 진폭의 제곱을 합하여 평균을 내어 연산된다. 그러므로 평균 제곱 속도는 빔에서 진동의 전체 에너지에 비 례하는데, 이를 도 10에 나타내었다. 특히, 도 10은 본 발명의 DAVA를 사용하여 수행된 능동 제어 실험을 나타낸 도면이다. 라인(70)은 장치들이 부착되어 있지 않은 상태에서 빔의 거동을 나타내고 따라서 비교를 위한 기준선을 나타낸다. 라인 (72)은 DAVA가 부착되어 있고 수동장치(즉, 인가된 제어신호가 없는)로서 작용하는 빔의 거동을 나타낸다. 수동 DAVA에 대한 결과들은 모든 공진 주파수에서 전체 빔 에너지의 양호한 감쇄를 나타낸다. 이러한 수동 구성에서 얻어진 평균 제곱 속도에서의 감소는 100∼1600Hz의 주파수 대역에 대하여 10dB이다. 그러므로 결과들은 DAVA의 2개의 핵심 수동 양태들을 나타내고, 완벽한 빔을 통한 진동의 제어 그리고 다중 주파수들에서 20개의 제어를 나타낸다. 이것은 한 지점과 단일 주파수에서 단지 진동을 제어하는 종래의 포인트 진동 흡수체와 비교된다. 능동 제어가 작동하면, 평균 제곱 속도에서 추가적인 3dB 감쇄가 얻어진다. DAVA에 의해서 능동적으로 제어되는 빔의 거동은 라인 74에 의해서 나타낸다. 능동장치의 성능은 공진 파수를 감소시킴으로써 양호해진다. 즉, 제어 전에 가장 중요한 피크에서 600Hz에서 20Db가 얻어진다. 공진들 사이에 있어서, 능동 제어는 진동을 증가시키는데(제어 스필오버라 칭함), 이는 양호한 컨트롤러와 에러 센서들을 사용하여 쉽게 교정될 수 있다. 능동 제어가 작동하는 경우, 구조물은 비-공진 거동을 가지며, DAVA는 장치에 상당한 감쇄를 추가한다. PVDF와 그것의 흡수체의 반응으로 인해 400Hz 이하에서는 능동 제어는 얻어지지 않는다. 전자기 액튜에이터와 같은 다른 능동 요소들은 이러한 작동 능동 주파수 아래이다.

DAVA의 효율을 증가시키기 위해서, 매스 분포가 최적화된다. 즉, 증가된 감 쇄를 제공하기 위해서, 매스층(16)은 빔의 전체의 길이 또는 큰 면적을 따라서 변할 것이다. 가변 매스 분포는 기본 구조물의 국부적으로 변하는 반응 특성들을 이상적으로 매치시키도록 DAVA의 국부적인 특성들을 변경시킬 것이다. 그러나, 빔/DAVA 반응이 빔을 따라서 복잡하기 때문에, 때로는 매스 분포를 선택하기 위해서 최적 공정을 유도할 필요성이 있다.

도 11은 임의로 변하는 매스 분포를 갖는 DAVA를 나타낸 도면이다. DAVA의 각각의 부분의 상부에서 표시는 압전 드라이브 패치(외란)에 대하여 탄성 PVDF 시이트(14)의 극성을 나타낸다. 최적화 절차에서 사용된 빔 반응은 외란 위치에 강하게 의존하며, DAVA의 최대 반응성 동적 영향은 외란에 대한 직접적인 반대에서 발생한다. 매스층(16)의 두께는 변하는 반면에 질량은 일정하게 유지된다. 질량변화는 연속적인 요소가 되거나 아니면 도 11에 나타낸 바와 같이 불균일한 구간들이 될 것이다.

다른 구성에 있어서, 가변 질량 층 특성들을 갖는 다중 질량 공진층이 사용될 수 있다. 도 12는 스프링 재료(154)로서 발포체에 삽입된 2개의 공진 매스층들(150,152)를 사용하여 그러한 장치의 한가지 배열을 나타낸다. 매스층은 연속적으로 이루어지거나 아니면 불균일한 구간들이 될 수 있음을 이해할 것이다. 그러한 장치는 2회 공진의 장점을 가지며 따라서 넓은 주파수 대역의 진동 제어를 제공한다. 도 12는 매스층(152)이 상대적으로 얇은 위치에서 큰 두께를 갖는 매스층(150)을 나타낸다. 매스층(150,152)을 변화시키면 진동 흡수체에 다른 공진 특성들을 제공하며, Z축에서 동일한 상대위치에서 서로에 대하여 매스층(150,152)의 두께를 변 화시키면 2개의 다른 공진들이 동시에 어드레스될 수 있다.

도 13에 도시된 다른 구성에 있어서, 매스층들(160,162,164)은 분할되고, 발포체와 같이 스프링 재료(166)에서 다른 깊이로 위치된다. 다른 깊이들은 각각의 매스를 지지하는 스프링 재료의 강성을 변화시킨다. 그러한 배열은 다중 깊이 및 매스들이 삽입된 스프링 비율들로 인하여 장치의 다중 공진 주파수들을 야기한다. 다중 공진 주파수들은 장치가 효과적인 매우 광대역의 주파수 범위를 야기한다. 삽입된 불균일한 질량들은 일반적인 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기한 다른 재료들이 스프링 장치(즉, 고무, 섬유유리 솜, 스프링 금속, 우레탄 등)를 위해서 사용될 수 있다. 도 13은 많은 다른 매스층들이 사용될 수 있고 매스층들은 불균일할 수 있으며(즉, 세그멘트화), 매스층들은 다른 두께의 세그멘트들을 가질 수 있다. 이 층들(160,162,164)들은 특정 위치들에서 특정 주파수로 동조하기 위해서 제어된 패션으로 제조될 수 있으며, 보다 바람직하게는 다중 공진 주파수들에 대하여 적합한 진동 흡수장치를 달성하기 위해서 임의의 패션으로 적용될 수 있다. 또한, 도 13에 도시된 장치는 아래에서 설명하는 바와 같이 능동 및 수동 진동제어장치에서 사용될 수 있다.

도 12 및 13에 도시된 실시 예들에서의 변형에서, 전자기 액튜에이터 뿐만아니라 만곡된 압전 중압체들 및 세라믹들과 같은 능동 요소들이 매스 요소들의 운동을 변화시키도록 능동 힘을 적용하기 위해서 스프링 재료에 추가될 수 있다. 그러한 장치는 위에서 논의한 바와 같이 전기 제어 접근방식과 연결하여 사용되는 경우에 개선된 성능을 가질 것이다. 특히, 탄성 층들 내에서 하나 또는 그 이상의 높이 에서 가변 매스들과 연결된 능동 제어는 많은 응용에 있어서 상당히 개선된 진동 감쇄를 허용한다.

도 14는 매스층(170)이 관통된 재료(즉, 관통된 납이나 강 등)로 이루어진 장치의 다른 실시 예를 나타낸다. 그러한 배열에 있어서, 진동 흡수체는 탄성 재료(174) 아래의 기본 구조물의 진동을 제어할 뿐만 아니라, 그것의 표면에 입사하여 관통부들(172)을 통해서 전파되는 음향파들을 흡수할 수 있다. 이 실시 예는 매스층(170)이 음향원(즉, 몇몇 응용에 있어서, 매스에 대한 일체의 "층"은 탄성 재료를 통해서 주위 환경으로 나오는 완충 구조물로부터 음향 신호들을 전달할 것이다)과 같이 작용하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 주위환경으로부터 나오는 진동 또는 음향 신호들은 관통부들을 통과하고 진동 흡수체에 의해서 감쇄되는 구조물(탄성층(174)아래)로부터 나오는 진동에 추가하여 진동 흡수체에 의해서 감쇄될 것이다. 도 12 및 13과 관련하여 설명한 바와 같이, 도 14의 구성은 능동 및 수동 장치들(삽입된 PVDF 또는 압전 세라믹 또는 적용된 전압 하에서 팽창 또는 수축할 수 있는 다른 재료들을 포함하는 능동 장치들; 매스층(172)과 탄성 재료(174)(삽입된 스프링 재료(즉, 금속 등)를 포함할 수 있음)를 포함하는 수동장치들)에 사용될 수 있다. 또한, 도 14의 구성은 도 13 및 15에 도시된 바와 같이 탄성 재료 내에서 하나이상의 평면들에서 불균일 매스들과 조합하여 사용될 것이며, 불균일 매스들은 크기, 형상 및 중량이 변할 것이다.

도 15에는 탄성 재료(184)에서 삽입된 불균일 매스층(180,182)을 구비한 진동 흡수체가 도시되어 있다. 도 15는 다른 크기와 형상을 갖는 매스들의 사용을 나 타낸 도면이다. 이것은 넓은 범위의 공진 주파수들의 감쇄를 달성하기 위해서 임의로 분포될 수 있거나, 또는 진동 흡수체에서 특정 위치에서 주파수 공진을 특정 주파수로 동조하도록 소정의 패턴으로 적용될 수 있다. 매스들의 몇몇은 볼베어링 형태의 구들이 될 것이며, 다른 몇몇은 평평하고 얇은 직사각형으로 이루어질 것이다. 매스의 형상은 다른 진동 주파수에 대하여 조립자가 원하는 바와 같이 조절할 수 있는 다른 방식으로의 반응에 영향을 끼칠 것이다.

도 12 내지 도 15에 도시된 진동 흡수체는 여러가지 기술에 의해서 제조될 수 있는데, 발포체로 이루어진 층을 적용하는 단계, 일체형 또는 불균일한 매스들의 층을 증착하는 단계, 이어서 발포체와 매스층 공정을 여러번 반복하는 단계가 개입된다. 이와는 달리, 매스층들은 탄성 재료의 제조과정 동안에 탄성 재료 내에 삽입된다. 이와는 달리, 탄성 재료는 소정의 위치에서 절단되고, 매스 구간들은 부를 거쳐서 탄성 재료 내로 삽입된다. 일단 삽입되면, 재료의 탄성도는 매스를 제 위치에 유지시키고 절단부를 폐쇄시킨다.

도 16은 능동 스프링 층이 능동 또는 수동 응용을 위해 DAVA 또는 유사 재료 등으로 이루어진 튜브들(190)으로 구성된 DAVA 또는 진동 흡수체를 나타낸 것이다. 관형상은 만곡된 주름형상의 전체 연장부이고 흡수체의 평면을 따라서 곡률을 가지므로, 전기적 활성화는 매스에 정상적인 능동 입력을 제공할 것이다. 그러나, 관형 구조물에서, 튜브들의 직경은 튜브들의 내외부에서 펌핑될 유체의 점성 손실로 인하여 DAVA 또는 진동 흡수체의 감쇄를 제공하도록 쉽게 조정되고 크기화될 수 있다.

본 발명의 진동 흡수체(적어도 2개의 매스들로 이루어진 매트릭스를 포함하며, 상기 매스는 분포된 탄성 요소이고, 상기 분포된 탄성 요소들은 진동 구조물의 영역을 따라서 각각 분포되고, 각각 분포된 탄성 요소들과 연관된 각각의 매스는 상기 진동 구조물로부터 이격된 진동 흡수체와 같은)는 상기 탄성 재료 내에 삽입된 분포된 탄성 요소를 갖는 탄성 재료(예를 들면, 음향 발포체, 음향 섬유유리, 섬유유리 속솜, 분포된 스프링 재료, 우레탄, 고무 등)를 임의로 포함할 것이다. 본 발명의 진동 흡수체의 예들, 즉 진동 흡수체는 고무인 탄성 재료를 포함하고 폴리비닐 플루오라이드인 분포된 탄성 요소 및 진동 흡수체를 포함하며, 상기 탄성재료는 고체 우레탄이고 상기 분포된 탄성 요소는 폴리비닐플루오라이드이다. 본 발명의 진동 흡수체는 적어도 하나의 치수를 따르는 파형을 갖는 분포된 탄성 요소를 포함할 것이다.

본 발명의 진동 흡수체에 있어서, 매스는 진동 흡수체에서 사용된 분포된 탄성 요소의 표면에 고정된다. 본 발명의 진동 흡수체에서 사용된 매스는 분포된 불균일 매스 구간들로 구성된다. 2개의 불균일 매스 구간들이 진동 흡수체에서 사용되는데, 상기 불균일 매스 구간들중 적어도 2개는 서로에 대하여 다른 크기, 다른 형상 및 다른 두께 중 적어도 하나이다. 불균일 매스 구간들과 탄성 재료가 사용된 진동 흡수체에 있어서, 불균일 매스 구간들은 적어도 2개의 다른 평면에서 탄성 재료 내에 삽입된 불균일한 매스 구간들과 같이 탄성 재료 내에 삽입될 것이다. 불균일 매스 구간들과 탄성 재료가 사용된 진동 흡수체에 있어서, 불균일 매스 구간들은 탄성 재료의 표면상에서 적어도 하나의 매스 구간과 탄성 재료 내에 삽입된 다 른 구간을 포함할 것이다. 불균일 매스 구간들과 탄성 재료가 사용된 진동 흡수체에 있어서, 2개의 균일 매스 구간들은 다른 평면에서 탄성 재료 내에 삽입되고, 2개의 불균일 매스 구간들과 탄성재료가 사용된 진동 흡수체, 제 1 불균일 매스 구간이 탄성 재료의 표면 상에 존재하고, 제 2 불균일 매스 구간은 탄성 재료 내에 삽입될 것이다.

진동 흡수체 사용된 분포된 탄성 요소는 하나이상의 관형 요소들을 포함할 것이다. 관형 요소들은 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 금속, 플라스틱 등으로 구성된다.

진동 흡수체에서 사용된 매스는 관통될 것이다. 예를 들면, 관통부들은 상기 매스층으로부터 나오는 음향 진동들을 감소시키거나 제거하도록 충분한 양으로 매스에 포함될 것이며, 주위 환경으로부터 나오는 음향이 상기 매스층 등을 통해서 상기 분포된 탄성요소 내로 관통하기에 충분한 양으로 매스에 포함될 것이다.

진동 흡수체에서 사용된 매스는 금속(예를 들면, 납, 강 등), 플라스틱, 세라믹, 유리, 섬유, 탄소, 고체, 겔, 섬유 등으로 구성될 것이다. 매스릭스에서 사용된 둘 이상의 매스들과 같이 하나이상의 매스가 사용되는 경우, 매스들은 동일하거나 다를 것이다.

본 발명에 따른 진동 흡수체를 위한 바람직한 구조물은 하나이상의 기하학적 규칙적 형상들로 이루어진 매스들을 포함하는 매트릭스; 하나이상의 불규칙한 형상으로 이루어진 매스들을 포함하는 매트릭스; 매스 위치선정의 다른 깊이 및/또는 다른 매스 대 매스 간격을 포함하는 매트릭스와 같은 다수의 매스들로 이루어진 매 스릭스를 포함한다.

다른 예들은 본 발명을 보다 양호하게 이해시키기 위해서 아래에서 설명한 것이며, 그러나 본 발명은 아래의 예들로서 제한되지는 않는다.

아래에서 설명하는 예들을 참조하면, 진동 및 음향 제어를 위한 본 발명의 이종(HG) 블랭킷들이 설명된다.

예들 I-V의 본 발명의 블랭킷들은 음향 감쇄나 진동 감쇄 재료들이 사용되는 분야에서 사용될 수 있다. 본 발명의 블랭킷들은 상업적 및 산업적 소음 조절(종래의 음향 발포체들은 반사와 반향을 줄이기 위해서 흡수재료로서 사용됨)에서 통상적으로 사용되는 멜라민/폴리우레탄 발포체에서 사용될 것이다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 HG 블랭킷들의 예는, 하기의 예로서 제한되지는 않지만, 구조물 생성 진동을 줄이는 것, 전달 손실을 제공하는 것, 그리고 반향을 줄이는 것의 다목적으로 기능한다.

본 발명의 다른 실시 예에 있어서, HG 블랭킷은 여러 가지 위치와 깊이로 재료에 삽입된 적어도 2개의 매스를 구비한 탄성재료, 및 여러 깊이로 탄성재료에 삽입된 재료의 하나이상의 연속적인 얇은 층을 포함한다. 재료의 연속적인 층은 림프 매스 장벽, 얇은 탄성 금속판, 얇은 중합체판 또는 이들의 조합과 같은 재료 장치들 중 하나로부터 선택될 수 있다. 얇은 연속적인 층은 주기적인 길이로 분할되는데, 이 길이들은 연속적인 층의 두께보다 길고, 이 실시 예에 있어서, 지지장치 없이 공간에서 매달릴 수 있는 자유로이 매달린 HG 블랭킷을 구성할 수 있다. 삽입된 매스들은 그것의 전달 손실을 개선하도록 삽입된 얇은 층에 작용한다. 그러한 배열 들을 테스트하여 양호한 결과를 얻었다. 종래의 음향 또는 진동 감쇄 구성들은 그것이 부착되는 구조물(항공기 동체와 같은)을 필요로 한다. 이러한 자유로운 표준 버전은 이 실시 예를 통해서 고찰하였고 이 구조물 내로 통합되었다.

본 발명의 다른 실시 예에 있어서, HG 블랭킷은 음향 장벽으로서 기능하기 위하여, 예를 들어 가정과 상업적 건물의 벽이나 천장 구조물, 산업 기계나 다른 장비의 하우징 내부, 도어, 날개, 외피의 내부, 물, 땅, 공기 비이클의 다른 부분들 내부에 위치한다. HG 블랭킷은 상업적인 단열 재료 또는 차음 재료로 제조될 수 있고, 그 안에 분포된 삽입 매스들을 구비할 수 있다. 매스들은 절연 재료의 롤들의 제조과정 동안에 분포될 수 있고, 하나이상의 깊이로 분포되거나 제조과정 동안에 임의로 분포될 수 있다. 실시 예에서 다른 크기, 하중 및 형상이 될 수 있고, 매스들은 절연 재료가 벽이나 천정 구조물 또는 위에서 언급한 다른 구조물들에서 절연 재료의 설치와 함께 동시에 임의로 분포되도록 절연 재료와 함께 제 위치 내로 취입될 수 있다.

예 Ⅰ

도 17 및 17A를 참조하면, 이러한 예 1의 HG 블랭킷은 층들의 각각의 하나이상의 상부에 위치한 매스들(179)을 갖는 발포체의 층들(171,172,173,174)을 포함한다(4개 층의 블랭킷이 도 17 및 17A에 도시되어 있는데, 4개 층 이상 또는 이하의 층들이 본 발명에 따른 블랭킷에서 사용될 것이다). 층들(171, 172, 173, 174)은 아교, 발포체 등과 같은 결합제나 결합방법에 의해서 서로 부착된다. 층들(171, 172, 173, 174)은 동일하거나 다른 두께를 가질 것이다. 층들(171, 172, 173, 174) 은 특정한 두께와 매스들(179)의 깊이와 연관된 개수를 갖는다. 동일하거나 다른 발포 재료들이 각각의 층(171, 172, 173, 174)에서 사용될 수 있다. 섬유유리 속솜과 같은 다른 음향재료들이 하나이상의 층들(171, 172, 173, 174)에서 발포체의 위치에서 사용될 수 있다.

계면 결합제는 층들(172,171) 사이에서 계면 결합제(178)와 같이 사용될 것이다. 지점(177)에서 발포체를 참조하면, 발포체는 전체 표면 위로 매스(179)와 완벽하게 접촉하거나 또는 매스(179)와 부분적으로 접촉할 수 있다.

예 II

도 18을 참조하면, 예 Ⅱ에서 HG 블랭킷은 특정 깊이와 위치들에 위치한 매스들(189)을 포함한다. 매스들을 위치시킬 깊이는 목표 주파수로 공진하도록 삽입 매스들(189)을 설계하고 (발포체, 섬유유리 속솜 등과 같은) 재료(181)의 강성과 매스(189)의 중량을 고려함으로써 결정된다. 매스(189)를 위치시킬 위치는 목표 모드 형상을 기초하여 결정된다. 재료(181)의 강성(발포체 강성과 같은)은 측정되거나 계산된다.

매스(189)의 깊이는 매스(189)의 공진주파수를 결정한다. 위치는 조절될 구조물의 모우드 형상을 결정한다. 설계된 블랭킷에 대하여, 한 세트의 위치와 깊이는 다수의 삽입 매스들(189)에 대하여 특정된다.

예 Ⅲ

도 19와 19A를 참조하면, 예 Ⅲ에 있어서, 본 발명의 HG 블랭킷은 발포체의 도려 빼어낸 구멍(192)에 위치한 매스들(199)을 갖는 음향재료(191)(발포체, 섬유 유리 속솜 등)의 층들을 포함한다. 음향재료(발포체, 섬유유리 속솜 등과 같은)로 제조된 플러그(193)는 매스(199)를 제 위치에 고정시키도록 코어 내에 위치한다. 아교, 발포체 등과 같은 결합방법이 코어를 제 위치에 고정시키도록 사용된다. 도 19A는 구멍(192)을 도려 빼어내고; 매스들(199)을 삽입하고; 플러그들(193)을 삽입하여 제 위치에 고정시킨 것;에 의해서 형성된 최종 HG 블랭킷(199)이 도시되어 있다. 도 19는 도 19A의 완전한 블랭킷(199)의 제조에서 초기 단계를 나타낸 것이다.

다른 방법에 있어서, 음향 재료(191)(발포체, 유리섬유 속솜 등과 같은)는 슬릿으로 절단되고, 매스는 요구된 깊이로 슬릿 내에 삽입된다(즉, 플러그가 필요없다). 아교, 발포체 등과 같은 결합방법이 슬릿을 폐쇄하고 매스를 제 위치에 고정시키도록 사용된다.

예 IV

도 20을 참조하면, 본 발명의 HG 블랭킷은 비 제한적인 예들로서 원형, 만곡된 구간, 직사각형 및 상자형 HG 블랭킷을 포함할 것이다. 원형 HG 블랭킷(200C)은 삽입된 매스(209)와 음향재료(201)(즉, 발포체 등과 같은)를 포함한다. 만곡된 구간 HG 블랭킷(200V)은 매스(209)와 음향재료(201)를 포함한다. 직사각형 HG 블랭킷(200R)은 매스(209)와 음향재료(201)를 포함한다. L-구간 HG 블랭킷(200V)은 매스(209)와 음향재료(201)를 포함한다. 상자형 구간 HG 블랭킷(200B)은 속이 빈 내부를 가지며, 매스(209)와 음향재료(201)를 포함한다.

예 V

도 21을 참조하면, 삽입된 매스(219)와 음향 재료(211)(즉, 발포체, 섬유유 리 속솜 등과 같은)를 포함하는 본 발명에 따른 HG 블랭킷은, 리지, 곡선, 물결모양 선 및 피크(즉, 단일 피크 또는 다중 피크)와 같은 다른 형상의 표면을 포함할 것이다. HG 블랭킷은 예 I 내지 예 IV를 포함하고 이들과 결합될 수 있다. 만곡되거나 물결모양의 표면의 예는 표면(212)이다. 톱니모양의 표면의 예는 표면(213)이다. 웨지의 예는 표면(214)이다.

예 I~V는 비 제한적인 예들이다. 음향재료와 삽입된 매스들을 포함하는 여러가지 매트릭스들이 설계되고 구성될 것이다. 의도된 진동 흡수효과를 갖게될 매스들과 음향 재료를 포함하는 매트릭스를 구성하는데 있어서, 예를 들어 볼, 디스크, 판 또는 다른 기하학적 규칙적 또는 불규칙적 형상들의 여러가지 형상들이 매스들을 위해서 사용될 것이다. 매스들은 동일한 형상이나 또는 다른 형상이 될 것이다. 매스들은 동일한 형상이나 또는 다른 형상이 될 것이며, 동일한 하중이나 다른 하중이 될 것이다. 매스들을 구성하는 재료들의 예는 금속, 플라스틱, 세라믹, 유리, 섬유, 탄소, 고체, 겔, 섬유 등이다. 매스들은 음향재료에서 가변 깊이와 가변 매스 대 매스 공간으로 위치할 것이다.

매스들과 그들의 하중, 크기 및 위치의 선택은 진동 흡수체가 사용되는 경우에 어드레스될 소정 주파수에 의해서 결정된다. 진동 흡수체(HG 블랭킷과 같은)는 큰 전달 손실 및/또는 특정 주파수나 주파수 세트들에서의 흡수를 나타내도록 동조될 수 있다. 매스들의 크기, 형상 및 하중은 음향이나 진동 반응에 영향을 끼친다. 매스들의 위치는 왜냐하면 블랭킷을 "동조"하는 특정 깊이에서 매스들의 세트의 다소간 부분들을 위치시키기 때문에 특히 주목할만 하다. HG 블랭킷은 모재(즉, 음향 재료)의 테두리에 매스들을 근접시킴에 의해서 특정 응용에서 성능을 증가시킬 수 있다.

진동 흡수체(즉, HG 블랭킷)는 고체 재료로부터 제조되거나 또는 특정 위치들에서 각각의 층에 위치된 층들이 된다. 층들은 의도된 상업적 용도의 기하학적 특성을 충족시키도록 두께와 형상(즉, 사각형, 원형, 타원형, 직사각형 등)이 변할 수 있다. 특정한 HG 블랭킷에서 층들의 수는 공진 주파수 뿐만아니라 응용의 전체 허용두께에 의존한다. HG 블랭킷들의 가변 형상의 예들은 층이나 고체에서, 원형, 만곡, 직사각형, L 구간, 상자 등을 포함한다. HG 블랭킷에 있는 층들의 수는 응용, 두께, 하중, 주파수 및/또는 삽입될 매스의 필요 개수에 의해서 결정된다. HG 블랭킷에 포함된 층들은 동조 공정에 의해서 요구되는 바와 같이 균등한 두께 또는 가변 두께를 가질 수 있다. 매스들은 층이나 고체 재료에서 결합제 또는 기계적으로 삽입될 수 있다.

HG 블랭킷은 기계적인 클램프나 스크루를 사용하는 것, 아교접착이나 다른 접착제 등을 사용하는 것을 포함한 적당한 수단에 의해서 진동 제어를 위한 구조물이나 장치에 적용되거나 부착될 수 있다. 동조는 상기한 기술에 따라서 달성될 수 있거나, 또는 구조물에 HG 블랭킷을 적용하거나 부착하고 HG 블랭킷 내에서 다른 위치들 및/또는 다른 높이(장치나 구조물에 가까이 가거나 그로부터 멀어지는)에 있는 개구부들이나 슬릿들 내로 매스들(예를 들면, 납이나 금속 추들; 점성 포함체 등)을 삽입하는 것과 같은 실험적인 방법을 거쳐서 달성될 것이다.

예 VI

도 22a와 22b는 발포체 재료(402)에 위치된 연속적이거나 반연속적인(즉, 분할된) 얇은 매스층들(400,400')을 나타낸 도면이다. 발포체 재료(402)는 위에서 상세하게 설명한 바와 같이 모놀리식(두꺼운 단일층) 또는 다층이 될 수 있다. 얇은 매스층들(400,400')은 금속, 플라스틱, 얇은 탄성 매스 등을 포함한 다양한 다른 재료들 중 하나가 될 수 있다. 얇은 매스층의 주 기능은 예를 들어 X-Y 차원에서 발포재료의 길이와 폭을 재고 거기에 어느 정도의 강성을 제공하는 것이다. 발포체에 삽입된 림프 매스만을 포함하는 림프 매스 장벽들은 낮은 주파수 음향 신호들과 소음을 흡수하기 위해서 예전에 사용되었다. 그러나, 본 발명은 발포 재료(402)에서 표면 위로 X-Y 평면과 Z축에서 분포된 다수의 삽입된 매스들(404)의 포함에 의해서 그러한 장치를 극적으로 개선하였다. 위에서 상세하게 설명한 바와 같이, 다수의 삽입된 매스들(404)은 도 22a와 22b에 도시된 장치들에 의해서 감쇄될 수 있는 주파수들을 조정하기 위해서 제공된다. 이것은 진동들을 감쇄시키기 위해서 연속적인 또는 반연속적인 매스층(400 또는 400')에 의해서 보조를 맞추어 작용하는 삽입된 매스이다. 도면들은 연속적이거나 반연속적인 매스층(400 또는 400')의 반대쪽에 있는 삽입된 매스들(402)을 나타내지만, 삽입된 매스들은 한쪽 또는 반대쪽에 위치할 수 있음을 이해할 것이다. 위에서 언급한 이유로 인하여, 도 22a와 22b에 도시된 림프 매스 장벽들은 종래의 기술보다 가벼운 것으로 고려될 것이며, 본 발명은 매스층(400 또는 400')과 관련된 삽입 매스(404)의 스프링/매스 관계로 인한 감쇄를 이용하고, 이것은 보다 경량의 연속적이거나 반연속적인 매스층(400 또는 400')을 허용할 것이다. 공간(405)에서의 분할은 도 22b에 도시된 재료가 사용 자에 의해서 요구되거나 또는 적용분야에 의해서 요구되는 다양한 구성으로 구부러질 수 있게 한다.

도 22a와 22b에 도시된 블랭킷 타입 장치들과 같은 재료는 항공기 동체와 같은 진동 구조물에 직접적으로 적용되는 것에 반하여 자유로이 직립 또는 매달림이 가능한 능력을 갖는다. 예를 들면, 도 22a와 22b에 도시된 재료는 조용한 또는 매우 조용한 텐트를 만들도록 사용될 수 있고, 이에 의해서 텐트의 내부 또는 외부에서 발생한 음향이나 소음들이 진동 에너지를 흡수하는 림프 매스층(400,400')으로 인하여 재료를 통해서 전달되는 것이 방지되고, 그러면 위에서 상세하게 설명한 방식으로 삽입 매스(404)에 의해서 감쇄된다.

예 Ⅶ (원형)

원형들은 매스(포함물)에 대한 다양한 형상, 하중, 공간 및 깊이를 채용하여 만들어진다. 원형들이 테스트되었다. 사용된 대부분의 테스트는 6~8g의 하중과 재료의 300 내지 400g/16 ft²의 증가하는 전체 하중을 포함한다. 테스트는 모든 주파수에서 특히 낮은 주파수와 1,000Hz 이상의 주파수에서 개선된 감쇄를 나타낸다. 다른 크기, 위치선정 및 중량의 가변 위치선정이 실제가 되는 동조를 나타낸다. 특정 주파수로 음향 성능을 향상시키도록 다수의 크기와 중량을 포함하고 전략적으로 위치하는 HG 블랭킷 상에서 수행되었다. 그러므로, 포함물(매스들)은 균등한 형상이 될 수 있고 임의적으로 또는 다중형상의 패턴으로 위치한 하중이 될 수 있고 임의적으로 또는 소정 패턴으로 위치한 하중이 될 수 있다.

삽입된 매스의 매트릭스를 포함하는 HG 블랭킷의 목적과 용도는 구조 발생 진동을 감소시키는 것, 매트릭스(음향) 재료 단독에 비교하여 상당히 증가된 전달 손실(TL)을 제공하는 것, 그리고 반향을 감소시키는 것 중 하나 이상으로 보여진다. 매트릭스의 포함은 재료의 전체 하중을 상당히 증가시킴이 없이 통상적으로 채워지지 않은 흡수 재료를 능가하는 음향 성능을 향상시킨다. 비교 테스트는 포함 없이 함께 결합된 재료들이 포함과 함께 결합된 이상적인 재료의 향상된 성능을 부여하지 않는 다는 것을 입증하였다.

예 Ⅷ

표준 재료들은 개인, 산업 또는 상업용 건물에서 내부와 외부 벽들, 플로어, 천정을 열적으로 그리고 음향적으로 단열시키도록 사용된다. 음향 및 진동 제어 성능은 HG 블랭킷 기술을 사용하여 이러한 그리고 다른 응용에서의 향상을 시킬 수 있다. 도 23 및 24는 HG 블랭킷(500 또는 502)이 벽이나 천정장치의 스터드들(504,506) 사이에 분포된 본 발명의 실시 예를 나타낸다. 도 23에 있어서, HG 블랭킷(500)은 예를 들어 시이트 록 벽들(508,510) 사이에 위치한다. 다른 배열들은 시이트 강, 나무, 콘크리트 또는 금속이 시트록에서 사용된 장치들, 차고, 창고 등에서 사용될 수 있다. 실제로, 단일 또는 이중 벽이 내부 공동과 연관된 구성은 HG 블랭킷 기술을 이용할 수 있다. 도 24에 있어서, HG 블랭킷(502)은 예를 들어 시트록(512) 위에 위치한다. 다른 천정 응용들은 음향 타일과 그리드 장치 위의 영역들을 포함한다.

HG 블랭킷 장치의 2가지 바람직한 형태들이 벽이나 천정 또는 관련된 응용에 서 사용될 것이다. 첫번째 형식에 있어서, 음향 또는 열적 재료는 몇몇 내부 지지 구조물과 함께 연장된 재료이다. 매스들은 HG 블랭킷을 만들도록 음향 또는 열적 재료 내로 삽입된다. HG 재료는 벽, 플로어, 또는 천정에 있는 공동과 공간의 크기에 대하여 올바른 크기로 절단되고, 제 2 형식의 HG 블랭킷 장치, 음향/열적 재료는 벽들, 플로어, 천정의 상부 위에서 공동들 내로 취입된다. 바람직하게는, 매스들은 이들이 공동 내로 취입되기 전에 음향/열적 재료에 추가된다. 이것은 매스들이 음향/열적 재료에서의 취입을 통해서 분포될 수 있게 하며, 재료를 통해서 분포되고 바닥으로 떨어지지 않도록 용이하게 하기 위하여 임의의 형상을 가지고 및/또는 거칠고 점성이 있는 표면들을 갖는 것이 바람직하고, 몇몇 응용에 있어서, 매스들을 갖는 HG 재료는 백, 케이스 또는 설치 목적의 콘테이너의 다른 형태내로 취입될 것이다.

이 예에 있어서, 모재는 열적 및 음향 설치를 위해 사용될 수 있는 소정 재료가 될 수 있다. 몇가지 다른 형식의 재료가 단열 또는 차음 재료로서 시판 중에 있다. 매스들은 모재와는 구별되는 요소이고, 소정 크기, 형상, 밀도 및 분포를 가질 수 있고, 상기한 재료(예를 들면, 금속, 섬유, 셀룰로오스, 중합체, 겔, 액체, 고체 외피와 액체 내부를 갖는 매스 등)로부터 제조될 수 있다. 어느 한쪽 및/또는 매스 및/또는 모재는 동종 또는 이종 조성물이 될 것이다.

상기한 관점에서, 그리고 도 23 내지 도 25를 참조하여, HG 블랭킷(500,502)은 삽입된 매스들(516)이 분포된 차음 또는 단열 재료(514)로 바람직하게 구성된다. HG 블랭킷(500,502)은 롤들의 형성 도중 또는 그 후에 매스들(516)을 절연체 내로 증착됨에 의해서 열적 및/또는 차음의 롤들의 생산과정 동안에 제조될 수 있다. 매스들(516)은 가변 크기, 중량 및 형상을 가질 수 있다. 매스들(516)은 절연 재료(514)에서 동일하거나 다른 높이에 증착될 수 있다. 도 25는 본 발명의 특정 응용을 나타내는데, 여기에서 차음 또는 단열 재료(528)와 매스들(530)은 취입 튜브(534)를 사용하여 벽 장치(532) 내로 취입된다. 현재, 절연재료(528)는 설치를 용이하게 하기 위한 벽 장치들 내로 루틴하게 취입된다. 가변 크기, 형상 및 중량을 가질 수 있는 매스들(530)을 절연재료(528)에 추가하고 이와 동시에 절연재료(528)와 매스(530)를 벽장치(532) 내로 취입함으로써, 매스들(530)은 벽 장치 내에서 절연 재료(528)를 통해 임의적으로 분포될 수 있다. 절연 재료(528)가 임의로 분포된 매스들(530)과 결합된 취입은 벽 장치(534) 내에서 HG 블랭킷에서 생성된다. 도 23 내지 도 25는 하우징이나 상업적 건물에서 HG 블랭킷의 사용을 나타내었지만, 이러한 동일한 개념들은 기계류, 자동차, 보트, 비행기 등의 하우징에서 사용되도록 확장될 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 본 발명이 첨부된 특허청구범위의 사상 및 영역 내에서 변경될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (18)

1. 진동 또는 음향 흡수체로서,

   높이, 폭 및 깊이 치수들을 갖는 절연재료로부터 형성된 탄성층; 및

   상기 탄성층 내에 분포된 다수의 불균일 매스들을 포함하는 진동 또는 음향 흡수체.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 절연재료는 단열재료인 진동 또는 음향 흡수체.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 절연재료는 차음 재료인 진동 또는 음향 흡수체.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성층은 둘이상의 절연재료로 이루어진 이종 혼합물을 포함하는 진동 또는 음향 흡수체.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 불균일 매스들은 금속, 섬유, 셀룰로오스, 중합체, 겔, 액체, 및 고체 외피와 액체 내부를 갖는 매스들로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 진동 또는 음향 흡수체.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 불균일 매스들은 다른 크기와 형상을 갖는 진동 또는 음향 흡수체.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 불균일 매스들은 점착성이 있거나 거친 표면들을 갖는 진동 또는 음향 흡수체.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 불균일 매스들은 다른 재료들의 매스의 불균일 혼합물인 진동 또는 음향 흡수체.
9. 진동 또는 음향 응용분야에서 사용하기 위한 재료로서,

   차음 또는 단열 재료; 및

   상기 차음 또는 단열 재료 내에 분포되거나 또는 취입성형 도중에 상기 차음 또는 단열 재료와 결합하여 분포되는 다수의 불균일 매스들을 포함하는 재료.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 불균일 매스들은 점착성이 있거나 거친 표면들을 갖는 재료.
11. 구조물에서 진동 또는 음향을 조절하는 방법으로서,

    상기 구조물 내 또는 그 위에 진동 또는 음향 흡수체를 위치시키거나 형성하는 단계를 포함하며, 이때 상기 진동 또는 음향 흡수체는 높이, 폭 및 깊이 치수들을 갖는 절연재료로부터 형성된 탄성층 및 상기 탄성층 내에 분포된 다수의 불균일 매스들을 포함하는 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 위치시키거나 형성하는 단계는, 상기 탄성층 내에 분포된 상기 다수의 불균일 매스들을 갖는 상기 탄성층을 형성하기 위해서 상기 구조물 내 또는 그 위에 상기 다수의 불균일 매스들과 함께 단열 재료를 취입성형하여 수행되는 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 다수의 불균일 매스들은 거칠거나 점착성이 있는 표면들을 갖는 방법.
14. 제 11 항에 있어서, 상기 위치시키거나 형성하는 단계는 상기 구조물 내 또는 그 위에 상기 탄성층을 위치시킴으로써 수행되는 방법.
15. 제 11 항에 있어서, 상기 구조물은 건물이고, 상기 위치시키거나 형성하는 단계는 상기 건물의 천정, 벽 또는 플로어 상에 상기 탄성층을 형성하는 방법.
16. 제 11 항에 있어서, 백이나 다른 폐쇄부 내에 상기 진동또는 음향 흡수체를 위치시키는 단계를 더 포함하는 방법.
17. 진동 또는 음향 감쇄 특성을 갖는 구조물로서,

    하우징; 및

    상기 구조물 내 또는 그 위에 제공된 진동 또는 음향 흡수체로서, 상기 진동 또는 음향 흡수체는 높이, 폭 및 깊이 치수들을 갖는 절연재료로부터 형성된 탄성층 및 상기 탄성층 내에 분포된 다수의 불균일 매스들을 갖는 진동 또는 음향 흡수체를 포함하는 구조물.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 구조물은 건물이고, 상기 진동 또는 음향 흡수체는 상기 건물의 천정, 벽 또는 플로어 내에 위치하는 구조물.

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