NL193642C

NL193642C - Akoestische dempingsvoering.

Info

Publication number: NL193642C
Application number: NL9200504A
Authority: NL
Inventors: Noe Arcas; Charles Achille Parente
Original assignee: Grumman Aerospace Corp
Priority date: 1991-03-18
Filing date: 1992-03-18
Publication date: 2000-05-04
Also published as: FR2674362B1; FR2674362A1; GB2256169A; GB2256169B; NL193642B; DE4208687C2; US5175401A; GB9205940D0; NL9200504A; DE4208687A1

Description

1 193642

Akoestische dempingsvoering

Akoestische dempingsvoering, omvattende een steunplaat, een op de steunplaat opgestelde en daarmede verbonden honingraatkern, een op de honingraatkern bevestigde geperforeerde plaat en een metaaldraad-5 weefsel dat op de geperforeerde plaat is aangebracht.

Een dergelijke akoestische dempingsvoering is bekend uit het Duitse Offenlegungsschrift 3.034.196. De bekende dempingsvoering die bijvoorbeeld toepasbaar is voor straalmotoren heeft een uniforme akoestische impedantie om een specifieke akoestische modus van motorruis te dempen. De behoefte bestaat om een akoestische dempingsvoering te verschaffen met geluiddemping over een breder frequentiegebied. Doel van 10 de uitvinding is het in genoemde behoefte voorzien.

Het gestelde doel wordt volgens de uitvinding bereikt met een akoestische dempingsvoering, waarbij het metaaldraadweefsel volgens verschillende weefpatronen is vervaardigd zodat dit verschillende rooster-segmenten vormt, ieder met een verschillend weefpatroon, en waarbij vloeiende overgangen zijn gevormd tussen de verschillende naast elkaar liggende weefpatronen, en waarbij het metaaldraadweefsel draad-15 materiaal omvat met in de verschillende weefpatronen verschillende aantallen draden per eenheidslengte, waardoor een aantal verschillende langsstromingsweerstanden worden verschaft.

Door toepassing van een gesegmenteerde structuur met verschillende langsstromingsweerstanden wordt voorzien in een verbeterde geluiddemping over een groter frequentiegebied.

Opgemerkt wordt, dat uit de Britse octrooiaanvrage 2.038.410 een akoestische dempingsvoering bekend 20 is, waarin door een zekere segmentatie eveneens meer frequenties kunnen worden bewerkt. De segmentatie is daarbij bewerkt doordat de geperforeerde plaat van deze bekende constructie naar perforatiepatroon is gesegmenteerd.

Opgemerkt wordt vervolgens dat uit de Europese octrooiaanvrage 367.135 op zichzelf een geluiddempende roostervormige laag bekend is, bestaande uit draadmateriaal, waarvan maaswijdte kan worden 25 gevarieerd, met het oog op het verbeteren van de geluiddempende werking. De betreffende roostervormige laag bevindt zich echter niet aan het oppervlak van de betreffende akoestische dempingsvoering, doch wordt bedekt door een plaatvormige oppervlaktelaag van een andere structuur.

Bij een geschikte uitvoeringsvorm van de akoestische dempingsvoering volgens de uitvinding bestaat de geperforeerde plaat uit geanodiseerd aluminium en heeft de plaat een procentueel open gebied, dat van 27 30 tot 35% van de oppervlakte daarvan varieert, terwijl de plaat een maximale dikte van 0,6 mm heeft. Een dergelijke dunne plaat met een dergelijk groot open oppervlak blijkt een akoestische dempingsvoering met optimale eigenschappen op te leveren.

Bij voorkeur is volgens de uitvinding tussen de geperforeerde plaat en de roosterlaag of -lagen een extra hechtmiddel voorzien dat tijdens het uitharden een maximale viscositeit van 1000 poise en een vooraf-35 bepaalde dikte heeft. Hierdoor wordt de juiste mate van aftrekvastheid van de laag (lagen) en plaat verschaft, terwijl blokkering van het geweven draadmateriaal door het hechtmiddel wordt belet.

Bij een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de akoestische dempingsvoering volgens de uitvinding bestaat de geperforeerde plaat uit een met epoxyhars geïmpregneerd grafietweefsel, dat is geweven volgens een bepaald patroon dat voorziet in geringe niet-lineariteitsfactoren en een weefpatroon dat 40 weerstandsveranderingen voor afstemming op de eindweerstand van de voering mogelijk maakt. Op geschikte wijze bestaat daarbij de geperforeerde plaat uit een met epoxyhars geïmpregneerd open weefsel van grafiet, dat tot een bepaald open gebied is geweven, waarbij de doorsnede van het weefsel is vlak gemaakt om een hechtingsoppervlak te verschaffen en vloeiende aërodynamische eigenschappen. Bij deze constructie is aldus in een grote trekvastheid van het draadrooster ten opzichte van de geperforeerde plaat 45 voorzien, terwijl het oppervlak aërodynamisch bezien verbeterd is.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekeningen. Daarin toon: figuur 1 een schematische weergave van een eerste uitvoeringsvorm van de akoestische dempingsvoering; 50 figuur 2 een schematische weergave van een modificatie van de eerste uitvoeringsvorm van de akoestische dempingsvoering; figuur 3 een schematische weergave van een andere modificatie van de eerste uitvoeringsvorm van de akoestische dempingsvoering; figuur 4 een schematische weergave van een tweede uitvoeringsvorm van de akoestische dempings-55 voering en figuur 5 een weergave in perspectief van een motorbeplatingsmodificatie van de akoestische dempingsvoering.

193642 2

De eerste uitvoeringsvorm van de akoestische dempingsvoering, welke is weergegeven in figuur 1, omvat een steunplaat 1 van massief aluminium. Een corrosiebestendige, uit aluminium bestaande honingraatkern 2 van een geschikt bekend type, wordt op de steunplaat 1 geplaatst en daarmede verbonden. De kern 2 wordt verder tegen corrosie beschermd door dompelen in een de corrosie-belemmerende zich hechtende 5 grondlaag, welke bestaat uit een trifunctionele aromatische giycidylether en een geëpoxideerde novolak epoxy kunststof, gehard met een 4,4'-diaminodifenylsulfon/dicyaandiamide, gevuld met strontiumchromaat, alles opgelost of gesuspendeerd in methylethylketonoplosmiddel voor het verschaffen van een te spuiten oplossing. Een tegen corrosiegeïsoleerde geperforeerde plaat 3 van een geschikt bekend type bevindt zich op de honingraatkern 2. De geperforeerde plaat 3 wordt bij voorkeur tegen corrosie geïsoleerd door de 10 aluminiumplaat in zwavelzuur te anodiseren, gevolgd door het gebruik van een de corrosie belemmerende, zich hechtende grondlaag.

De geperforeerde plaat 3 heeft bij voorkeur een procentueel open gebied dat varieert van 27 tot 35% van de oppervlakte daarvan. Het gekozen openingspercentage is bij voorkeur uniform over het gehele oppervlak van de geperforeerde plaat 2.

15 Het hechtmiddel 4 dat van een type is, dat in staat is tot reticulatie, wordt tussen de geperforeerde plaat 3 en de honingraatkern 2 aangebracht om de geperforeerde plaat met de kern te verbinden. Dit hechtmiddel wordt op de geperforeerde huid gereticuleerd om een hechtende blokkering van de geperforeerde openingen te elimineren. De enige blokkering, welke optreedt is die, bij snijden van het perforaat en de kern. Normale reticulatiemethoden leiden tot een reticulatie van de honingraatkern en de inherente 20 blokkering van een aantal openingen zou leiden tot een verminderde akoestische werking van de voering. Deze "omgekeerde reticulatie” wordt tot stand gebracht onder gebruik van een reticulatiestelsel, dat bestemd is om de geperforeerde huid bij een vooraf bepaalde snelheid en luchttemperatuur en -stroomsnelheid langs een luchtmes te bewegen. Het luchtmes is bestemd om de contour van het genoemde deel zodanig aan te passen, dat het reticulatie-hechtmiddel zich op een uniforme wijze om de 25 openingen vormt. De reticulatie wordt bij de geperforeerde plaat 3 uitgevoerd om een blokkering van de openingen te beletten.

Een andere mogelijkheid tot de verbetering van de akoestische werking is het reduceren van de dikte van de geperforeerde plaat en het onderhouden van de afmeting en afstand van de openingen. Een dunne huid met een groot open oppervlak van 27 tot 35% zal tezamen met het juiste draadrooster leiden tot een 30 voering, welke een geringe massa reactantiefactor, een geringe niet-lineariteitsfactor en een kleine variatie in weerstand bij een overstrijkende stroom bezit. Een draadrooster 5A, 5B geweven uit corrosiebestendig metaal wordt op de geperforeerde plaat 3 geplaatst. Het draadrooster 5A, 5B bestaat bij voorkeur uit een roestvrij staal, dat is geweven uit een legering, welke hieraan voorafgaande niet tot dunne draden is getrokken. Geringe niet-lineariteitsfactoren doen zich voor bij voeringen, welke ongevoelig zijn voor de 35 waarde van het geluidsdrukniveau. Een over het lineaire oppervlak strijkende stroom modificeert de afvoercoëfficiënt van de openingen van de voering en wijzigt de weerstand bij veranderingen in de overstrijkende-stroomsnelheid. Het is aangetoond, dat kleine massa-reactantiefactoren van voeringen de akoestische eigenschappen verbeteren. Het draadrooster 5A, 5B kan bestaan uit een geschikte bekende corrosie-bestendige draad, zoals bijvoorbeeld bestaande uit een legering, welke volgens een omgekeerd 40 vlak Hollands-weefpatroon is geweven om te voldoen aan specifieke stroomweerstandswaarden.

Volgens het onderhavige voorstel is de akoestische impedantie van de lineaire voering afhankelijk van de lineaire frontplaatweerstand en holtediepte. De frontplaat bestaat uit een geweven draadroostermateriaal 5A, 5B, dat met de geperforeerde plaat 3 is verbonden. Door de langsstromingsweerstand van het draadrooster 5A, 5B te wijzigen, verandert de frontplaatweerstand, die de resistieve component van de lineaire impedan-45 tie bepaalt. Ofschoon een plaat van geweven draadweefsel dikwijls wordt geconfigueerd voor een enkele langsstromingsweerstand door het weefpatroon, de draaddiameter en het aantal draden per eenheid van lengte vooraf te kiezen, verkrijgt men met de huidige technologie platen van draadrooster met specifieke weerstandwaarden over een aantal segmenten van de plaat. Door de gesegmenteerde plaat 5A, 5B met mazen op de juiste wijze met het geperforeerde materiaal 3 te centreren, kan een gesegmenteerde voering 50 met een aantal frontplaatweerstanden worden opgebouwd, welke bij de segmentbegrenzingen geen lassen vertoont.

Het trekken van dunne draden uit een corrosie-bestendige legering van een geschikt bekend type en het tot een bepaald weefsel voor de frontplaat weven van deze draad heeft twee doeleinden. Het eerste dient voor de corrosiebestendigheid en het tweede voor een verbeterde akoestische en gevarieerde werking. Het 55 rooster 5A, 5B is geconfigureerd met een constant aantal draden in de schering en in de inslagrichting over een segment van de oppervlakte daarvan. Uit de inslagrichting wordt een constant aantal draden verwijderd om de weerstand over een tweede afzonderlijk oppervlaktesegment te variëren. De akoestische eigenschap- 3 193642 pen worden derhalve overeenkomstig variaties van de weerstand van het draadrooster 5A, 5B over verschillende oppervlakten van het rooster gevarieerd. Het draadrooster 5A, 5B bezit bij benadering 720 en 725 draden in de scheringrichting bij één uiteinde in het deel 5A daarvan, en bij benadering 720 tot 725 draden in de scheringrichting bij het andere uiteinde van het deel 5B daarvan, met verschillende variaties 5 daartussen en bij benadering 115 tot 120 draden in de inslagrichting bij één uiteinde in het deel 5A en bij benadering 135 tot 150 draden in de inslagrichting bij het andere eind in het deel 5B, met daartussen verschillende variaties. De akoestische eigenschappen worden derhalve overeenkomstig de variaties van de weerstand van het draadrooster 5A, 5B in verschillende gebieden van het draadrooster gevarieerd. De kern 2 wordt met de steunplaat 1 verbonden door een hechtmiddel 9 van een geschikt bekend type.

10 Het extra hechtmiddel 6 wordt tussen het draadrooster 5A, 5B en de geperforeerde plaat 3 opgesteld teneinde het rooster met de geperforeerde plaat te verbinden. Het extra hechtmiddel 6 wordt op een speciale wijze gekozen, omdat dit voorafbepaalde eigenschappen heeft, waaronder een minimale viscositeit van 100 Pa.s gedurende het daaropvolgend harden. Meer in het bijzonder bestaat het extra hechtmiddel bij voorkeur uit een vooraf gekataliseerd epoxyhechtmiddel in oplossingsvorm; dit is geschikt om te worden 15 toegepast door een spuitmethode. De spuitdikte van het hechtmiddel moet binnen een gekozen dikte vallen om te voldoen aan de akoestische eisen, waarbij geen blokkering optreedt, en tevens een voldoende aftrekvastheid hebben om een afschillen of delaminatie tijdens het bedrijf te beletten. De hechtmiddelsproei-ing wordt bij voorkeur uitgevoerd door een robot volgens een ingesteld patroon, waarbij een uniforme bekleding zal worden aangebracht naast een hechtmiddel met een voorafbepaalde dikte. Wanneer het 20 gebruikt wordt voor het verenigen van metalen, heeft het hechtmiddel 6 in hoofdzaak een dikte van 0,015-0,023 mm en wanneer het wordt toegepast voor het verenigen van grafietmaterialen, heeft het hechtmiddel 6 een dikte van in hoofdzaak 0,025-0,038 mm. Het extra hechtmiddel 6 wordt door een robot opgespoten, en wel zodanig, dat een berekende dikte van het hechtmiddel op het geperforeerde oppervlak wordt aangebracht, welke zal voorzien in de juiste mate van aftrekvastheid en waarbij een blokkering van 25 het geweven draadrooster wordt belet.

Bij de eerste modificatie van de eerste uitvoeringsvorm, weergegeven in figuur 2, zijn de componenten dezelfde als bij de eerste uitvoeringsvorm met uitzondering van de honingraatkem 10, welke is afgeschuind, zoals weergegeven in figuur 2.

Bij de tweede modificatie van de eerste uitvoeringsvorm, afgebeeld in figuur 3, zijn de componenten 30 dezelfde als bij de eerste uitvoeringsvorm, met als uitzondering, dat de honingraatkem 11, is voorzien van een daarop aangebrachte vaste septum huid 12, als aangegeven in figuur 3.

De tweede uitvoeringsvorm van de akoestische dempingsvoering, weergegeven in figuur 4, omvat een steunplaat 1 van een niet-metallisch massief samengesteld materiaal van geschikt type, bij voorkeur versterkt grafiet. Een eerste honingraatkem 13 van een niet-metallisch materiaal, zoals bijvoorbeeld een 35 samengesteld materiaal, is met de steunplaat 1 verbonden door middel van een hechtmiddel 14 van een geschikt bekend type. Van groot belang voor dit deel van de structuur is het reticulerende hechtmiddel. Bij de normale akoestische voeringen wordt het reticulerende hechtmiddel op de honingraatkem aangebracht, hetgeen leidt tot een blokkering van een groot aantal openingen in de geperforeerde huid tijdens het verbinden. Deze blokkering leidt tot een gereduceerde akoestische werking. In plaats daarvan is een 40 werkwijze ontwikkeld, waarbij het reticulerende hechtmiddel op de geperforeerde huid wordt aangebracht.

Dit geschiedt onder gebruik van een reticulatiestelsel, dat de temperatuur, de luchtstroomsnelheid en de bewegingstijd van het perforaat over het luchtmes bestuurt. De resulterende huid heeft geen geblokkeerde openingen, zoals wanneer deze met de andere componenten wordt gecombineerd, dit tot een verbeterde voering leidt.

45 Bij de tweede uitvoeringsvorm is, als aangegeven in figuur 4, een eerste gesegmenteerd draadrooster 5A, 5B door een hechtmiddel 15 van een geschikt bekend type met de eerste honingraat 13 verbonden.

Een tweede honingraatkem 16 van een niet-metallisch materiaal, zoals bijvoorbeeld een samengesteld materiaal, is door een hechtmiddel 17 van een geschikt bekend type met het eerste gesegmenteerde draadrooster 5A, 5B verbonden. Een geperforeerde plaat 18 van grafietgaren, geweven volgens een open 50 weefsel en geïmpregneerd met een epoxyhars, is met de honingraatkem 16 verbonden door middel van het hechtmiddel 4 van het reticulatietype, aangebracht op het open oppervlak door een reticulatieproces. Het open geweven materiaal is zodanig geweven, dat een open oppervlakte met een consistent percentage wordt verkregen. Dit materiaal wordt zodanig geweven, dat de trekdraden van het grafietweefsel een gering profiel overlaten. Dit geschiedt door het aantal grafietdraden tijdens het weefproces in kleinere bundels te 55 verdelen. Men verkrijgt een geperforeerde huid met een laag profiel, welke twee belangrijke taken vervult.

De eerste is, dat het lage profiel voorziet in een bredere ondersteuning voor het verbinden van het draadrooster en voorziet in een grotere aftrekvastheid. De tweede is, dat het lage profiel van de geharde

Claims

193642 4 perforaat een verbeterd aërodynamisch oppervlak vormt, dat voor zowel een motor- als akoestische werking nodig is. De open oppervlakte in percentage van het weefsel kan tijdens het weven daarvan worden vergroot of verkleind om rekening te houden met veranderingen in akoestische dempingseisen. Een tweede gesegmenteerde uit roestvrijstaal bestaand rooster 19A, 19B wordt met de geperforeerde plaat 10 5 verbonden door middel van het extra hechtmiddel 6 van de uitvoeringsvorm volgens figuur 2 bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 5. Het extra hechtmiddel 6 wordt zodanig gekozen, dat voorzien wordt in een goede aftrekvastheid en een geringe blokkering voor een goede akoestische werking. De akoestische dempingsvoering volgens het onderhavige voorstel kan worden vervaardigd voor een straalmotorinlaat met grote omloopstroom of een beplating met een omloopstroom. Bij de werkwijze voor het 10 vervaardigen van een akoestische dempingsvoering volgens het onderhavige voorstel voor een motorbepla-ting wordt grafiet geweven voor het vormen van een geperforeerde plaat. Het grafiet wordt dan met epoxyhars geïmpregneerd en in een gewenste configuratie gehard, bij voorkeur als een gedeelte van een motorbeplating. Het hechtmiddel wordt op het oppervlak van een open weefsel zodanig gereticuleerd, dat het open gebied hetzelfde blijft, en op het oppervlak van het open weefsel wordt met het hechtmiddel een 15 honingraatkem van niet-metallisch materiaal geplaatst. Een massieve uit grafiet bestaande achterplaat wordt aan de tegenovergelegen zijde van de honingraatkem ten opzichte van het open weefsel geplaatst. Het stelsel bestaande uit de steunplaat, de honingraatkem en de geperforeerde plaat wordt in één handeling in een autoclaaf gehard. Het open weefsel wordt bespoten met een extra hechtmiddel, dat hetzelfde is als het extra hechtmiddel 20 van de eerste en tweede uitvoeringsvormen, en wel aan het tegenovergelegen oppervlak daarvan. Bij de eerste en tweede uitvoeringsvormen wordt het stelsel in een oven bij in hoofdzaak 99°C gedurende in hoofdzaak één uur verhit. Een uit roestvrijstaal bestaand rooster, dat hetzelfde is als het rooster van de eerste en tweede uitvoeringsvorm, wordt aan het extra hechtmiddel aan het tegenover gelegen oppervlak van het open 25 weefsel toegevoegd. Het extra hechtmiddel wordt gehard en het rooster wordt met de eerder verbonden steunplaat, de honingraatkem en de geperforeerde plaat verbonden en alle worden bij een druk van in hoofdzaak 310 kPa verbonden. De beplatingsmodificatie van de uitvoeringsvorm van de akoestische dempingsvoering, afgebeeld in figuur 5, omvat een motorvoeringscilinder 20 met grote omleiding, bestaande uit twee weerstandssegmenten 30 21 en 22. Bij de configuratie volgens figuur 5 zijn de segmenten 21 en 22 voeringen met equivalente kerndiepte. Van groot belang voor deze configuratie is, dat het draadrooster op een wijze is vervaardigd, waarbij de weerstand daarvan over het gebied van het segment 21 constant is, doch een andere waarde heeft ten opzichte van de constante weerstand van het segment 22. De segmenten 21 en 22 bestaan evenwel uit een zelfde continu geperforeerde plaat, honingraatkem en steunplaat, waarbij tussen de 35 genoemde segmenten geen lasnaad aanwezig is.

1. Akoestische dempingsvoering, omvattende een steunplaat, een op de steunplaat opgestelde en daarmede verbonden honingraatkem, een op de honingraatkem bevestigde geperforeerde plaat en een metaaldraadweefsel dat op de geperforeerde plaat is aangebracht, met het kenmerk, dat het metaaldraad-weefsel volgens verschillende weefpatronen is vervaardigd zodat dit verschillende roostersegmenten <5A, 5B; 19A, 19B) vormt, ieder met een verschillend weefpatroon, en waarbij vloeiende overgangen zijn 45 gevormd tussen de verschillende naast elkaar liggende weefpatronen, en waarbij het metaaldraadweefsel draadmateriaal omvat met in de verschillende weefpatronen verschillende aantallen draden per eenheid-lengte, waardoor een aantal verschillende langsstromingsweerstanden worden verschaft.

2. Akoestische dempingsvoering volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de geperforeerde plaat uit geanodiseerd aluminium bestaat en een procentueel open gebied heeft dat van 27 tot 35% van de 50 oppervlakte daarvan varieert, en dat de plaat een maximale dikte van 0,6 mm heeft.

3. Akoestische dempingsvoering volgens conclusie 1-2, met het kenmerk, dat tussen de geperforeerde plaat en de roosterlaag of -lagen een extra hechtmiddel is voorzien dat tijdens het uitharden een minimale viscositeit van 100 Pa.s en een voorafbepaalde dikte heeft.

4. Akoestische dempingsvoering volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de geperforeerde plaat bestaat 55 uit een met epoxyhars geïmpregneerd grafietweefsel, dat is geweven volgens een bepaald patroon dat voorziet in geringe niet-lineariteitsfactoren en een weefpatroon dat weerstandsveranderingen voor afstemming op de eindweerstand van de voering mogelijk maakt. 5 193642

5. Akoestische dempingsvoering volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de geperforeerde plaat bestaat uit een met epoxyhars geïmpregneerd open weefsel van grafiet, dat tot een bepaald open gebied is geweven, waarbij de doorsnede van het weefsel is vlak gemaakt om een hechtingsoppervlak te verschaffen en vloeiende aërodynamische eigenschappen. Hierbij 3 bladen tekening