NO310065B1 - System for lydisolasjon av en bæreraketts neseparti - Google Patents
System for lydisolasjon av en bæreraketts neseparti Download PDFInfo
- Publication number
- NO310065B1 NO310065B1 NO960450A NO960450A NO310065B1 NO 310065 B1 NO310065 B1 NO 310065B1 NO 960450 A NO960450 A NO 960450A NO 960450 A NO960450 A NO 960450A NO 310065 B1 NO310065 B1 NO 310065B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- horn
- mats
- diameter
- dampers
- mouth
- Prior art date
Links
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 25
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 claims 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 9
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 230000003584 silencer Effects 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 230000005534 acoustic noise Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000012612 commercial material Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/002—Launch systems
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/228—Damping of high-frequency vibration effects on spacecraft elements, e.g. by using acoustic vibration dampers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41B—WEAPONS FOR PROJECTING MISSILES WITHOUT USE OF EXPLOSIVE OR COMBUSTIBLE PROPELLANT CHARGE; WEAPONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F41B15/00—Weapons not otherwise provided for, e.g. nunchakus, throwing knives
- F41B15/08—Knuckledusters
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/172—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using resonance effects
Description
Denne oppfinnelse gjelder akustisk beskyttelse eller lydisolasjon av en bæreraketts neseparti, det vil si den strømlinjeformede kapsel som omslutter rakettens nyttelast, og hvor systemet innbefatter elementer for feste til kapselen.
Det skal først vises til vår (Oerlikon-Buhrle Holding Ltd., Ziirich, Sveits) brosjyre nr. 3012 av 1987 for hvordan en strømlinjeformet kapsel med separate elementer kan brukes for å beskytte nyttelasten, for eksempel i form av satellitter som skal føres ut til sin bane i rommet, mot skader, både på bakkenivå og under utskytingen gjennom atmosfæren til banen. Ved posisjonen på bærerakettens neseparti er kapselelementer (eng.: fairings) utsatt til store aerodynamiske krefter og ekstrem oppvarming på grunn av luftfriksjonen, siden hastigheten er så stor. Støyemisjoner finner sted i forbindelse med slike bæreraketters oppstartfase under utskytingen, men i enda større grad utsendes støy under den neste fase ved full drivkraft, og støynivået kan være over 140 dB. Slike intense akustiske støynivåer kan faktisk føre til skade av rakettens nyttelast, slik at man kan få både sikkerhets- og pålitelighetsproblemer. Disse problemer kan for eksempel føre til svikt i undersystemer og tilknyttede forhold så som solarceller, styre- og regulerings-systemer, antenner, mekanismer, eksperimenter etc., det vil si ved grensen til total svikt av den aktuelle nyttelastoverføring. Konstruksjonen av kapselelementene for å beskytte nyttelasten gir en viss grad av beskyttelse mot de virkninger som er nevnt ovenfor for støyen, men de vil i mange tilfeller være utilstrekkelige, slik at det er behov for ytterligere tiltak.
De generelt kjente foranstaltninger man har for å hindre eller redusere forstyrrende skadelig støy består i å utruste veggene med lydabsorberende materialer, for eksempel isolasjonspaneler eller -matter av forskjellig egnet materiale. Flerskallskonstruksjoner med dempe- og absorpsjonsmateriale og alternativt anordnet brukes også. Konstruksjonen av akustisk beskyttelse for kapselelementer for bæreraketter må være slik at lydbeskyttelsen blir effektivt særlig i et fastlagt frekvensområde for den støy som frembringes under oppskytingen, idet denne er kritisk for nyttelasten når det gjelder både stivhet og/eller styrke. Slik det er verifisert i forsøk ligger ulempene ved å bruke slike konvensjonelle foranstaltninger for støyreduksjonen i at en slik akustisk beskyttelse vil måtte være relativt tung og ganske dimensjonsrik, slik at man mister verdifullt nytte-volum.
Fra den kjente teknikk skal vises til patentlitteraturen, særlig US-A-3 174 580 hvor det vises og beskrives en akustisk beskyttelse som kan brukes for nyttelastomslutninger på bæreraketter og som omfatter lyddempere på lydabsorberende paneler. Lyddemperne er avstemt til et bestemt frekvensområde og har en innoverrettet koppformet del og en utoverrettet del som danner en hornliknende konus som smalner av krumt og konisk innover/nedover, slik at det dannes en åpning med liten diameter innenfor/nedenfor en munning med stor diameter. Hornet er helt anordnet inne i panelet og rager med hele sin høyde innover i dette, inntil den smaleste del for en bestemt avstand fra bunnen av den koppformede innoverrettede del av lyddemperen. Man har imidlertid funnet at lyddempningsvirkningen av denne akustiske beskyttelse i mange tilfeller ikke er tilfredsstillende, og det skyldes nettopp at man har ført hele hornet inn i den koppformede del, inne i panelet.
Fra patentlitteraturen skal videre vises til WO-92/00183 når det gjelder en materiale for et panel som kan brukes for oppfinnelsens formål, men i tillegg til beskrivelsen av dette panelet finner man intet om spesielle mekaniske virkemidler.
På denne bakgrunn anses det å være et behov for å bygge videre på teknikken som er angitt i det først nevnte patentskrift, men hvor støybegrensningen bedres ytterligere ved å endre visse detaljer.
Oppfinnelsens mål er å foreslå lydisolasjon av en bæreraketts neseparti, for effektiv beskyttelse av nyttelast overfor støyutsendelser fra drivsystemet, og oppfinnelsen tar sikte på ikke å ha de ulemper som konvensjonelle beskyttelsesinnretninger nevnt ovenfor har.
Målet nås ved det system som er angitt i patentkrav 1. Lyddempere som er avstemt til et bestemt frekvensområde brukes, og de anordnes på matter av skumplast festet til innersiden av rakettkapselen.
I en særlig utførelse er lyddemperne sammenstilt av en koppliknende nedre del og en øvre del med et hom, idet hornet smalner av på krum konisk måte fra en større diameter og til en mindre diameter og strekker seg inn i den nedre del frem til en bestemt avstand fra bunnen. Innenfor arealet for den mindre diameter er det anordnet kroneformede spalter i hornets vegg for å gi avløp for den rettede energistrøm som oppstår i hornet.
Fordelene som oppnås ved hjelp av oppfinnelsen ligger i oppnåelse av støyreduk-sjonsverdier i frekvensområdet<<>90 Hz - et område som er kritisk for nyttelasten med hensyn til stivhet og/eller styrke - som ikke kan oppnås med noen kjente lyddempemidler med sammenliknbar størrelse og vekt, slik det har vist seg ut fra måleforsøk. For å oppnå samme virkning ved akustisk beskyttelse av konvensjonell type ville man måtte ha volumer som tilsvarte omtrent seks ganger det lydbeskyttelsen ifølge oppfinnelsen kan gi, og støyreduksjonsverdiene som oppnås har den virkning at de hindres av det som eventuelt forårsakes ved støyutstråling fra rakettens drivsystem og som kan nå en nyttelast som er bundet til å møte de spesifikke mekaniske kvalitetskrav. Den foreslåtte lyddempning er lett og krever liten plass. Anvendelsen av matter av skumplast utrustet med lyddempere ved båndlegging ved hjelp av undertrykk sikrer en fullstendig forbindelse med innersiden av nyttelastkapselen.
Oppfinnelsen skal nå gjennomgås i nærmere detalj, i form av en utførelse, og denne er også illustrert i tegningene.
Fig. 1 viser i perspektiv halvparten av et neseparti som omslutter nyttelasten i en bærerakett og som har avkastbare enheter eler skall, og begge halvdeler er utrustet med akustisk beskyttelse eller lydisolasjon ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser i perspektiv en skumplastmatte med lydisolasjon av flere akustiske absorpsjonsenheter, fig. 3 viser et lengdeutsnitt gjennom en vegg i kapselen og med en lyddemper av absorpsjonstypen, fig. 4 viser et lengdesnitt gjennom en nedre del av demperen, nemlig i henhold til snittet IV - IV på fig. 5, fig. 5 viser et tverrsnitt av den nedre del av lyddemperen, fig. 6 viser et lengdesnitt gjennom den øvre del av demperen, i henhold til linjen VI - VI på fig. 7, fig. 7 viser et tverrsnitt av den øvre del av demperen, fig. 8 viser i perspektiv en sammenstillingsramme for integrering av den akustiske beskyttelse i samsvar med oppfinnelsen og vist på fig. 2, fig. 9 viser et snitt langs IX - IX på fig. 8, fig. 10 viser skjematisk det indre av en akustisk demper, og fig. 11 viser skjematisk virkningene av lydbølgene inn mot rakettens neseparti.
Nesepartiet på en avkastbar lanseringsfarkost er på fig. 1 vist med henvisningstallet 1 og består av to halvskall 2, hvorav bare det ene er vist. Nesepartiet og dermed halvskallene 2 har en bakre sylindrisk del 4 og en fremre spissbuedel 3. En akustisk beskyttelse 6 er festet på innsiden 5 av halvskallene 2 og består av lydabsorberende panel i form av skumplastmatter 7 som er sammenføyd med hverandre og som selv bærer lyddempere 8 som skal beskrives i nærmere detalj nedenfor og som særlig er vist på flg. 3-7. Demperne 8 er anordnet på en side av mattene 7 og vender mot et nyttelasterom 9 for opptak av nyttelasten og har forskjellige dimensjoner, idet det tas hensyn til nesepartiets 1 kombinerte, koniske eller spissbueartede form og sylindriske del av nesepartiet 1. En åpning 10 kan være skåret inn i skumplastmatten 7 med demperne 8 også etter sammenstillingen av den akustiske beskyttelse 6 slik at det blir mulig å fa adgang til nyttelasten som for eksempel kan være en satellitt, etter sammenstillingen av den akustiske beskyttelse. Et varmeisolasjonslag 25 (fig. 3) er sørget for på yttersiden av nesepartiet 1 og skal hindre uaksepterbar oppvarming av dette og den innenforliggende nyttelast.
Fig. 2 viser skumplastmatten 7, her med atten lyddempere 8 med sirkulært tverrsnitt og festet på en måte som skal beskrives nærmere nedenfor i forbindelse med fig. 3. Mattene av denne type kan for eksempel lages av nettbundet polyimid, for eksempel finnes slikt materiale i handelen under benevnelsen Solimide AC-406 fra Illbruck, Sveits. I en fordelaktig form har mattene 10 cm tykkelse og de har spesielle mekaniske styrkeegenskaper ved at stivheten er meget liten i omkretsretningen parallelt med overflaten av nesepartiet 1, slik at den dynamiske oppførsel av halvskallene 2 som sammen danner dette ikke påvirkes vesentlig når skallene skilles fra hverandre og kastes av fra farkosten. Styrken av skumplasten normalt på toppen av nesepartiet 1 er imidlertid tilstrekkelig stor til at demperne 8 holdes sikkert fast under de kraftige vibrasjoner som nesepartiet gjennomgår under oppstartingsfasen av farkosten så vel som under de ekstreme støt- og deformasjonskrefter som forefinnes når nesepartiet skilles i to halvdeler.
Disse skumplastegenskaper oppnås ved en egnet strukturering av porene, slik at de får langstrakt form, nærmest oval. Deres lengdeakse legges normalt på overflaten av nesepartiet 1, og toppen 7.1 og sideflatene 7.2 av mattene 7 dekkes dessuten med en tynn beskyttelsesfolie 11 av for eksempel polyester (for eksempel handelsmaterialet ORCON for å hindre inntrengning av partikler (støv, skitt) i nyttelasterommet. Folien 11 har fine perforeringer for å kompensere for tendenser til differensialtrykk under oppstigningen av farkosten. Slik det vil bli beskrevet i nærmere detalj nedenfor og i forbindelse med fig. 8 og 9 er undersiden av mattene 7 ikke dekket av beskyttelsesfolie alle steder, men er bundet til innsiden av halvskallene 2 ved hjelp av et sammenføyende undertrykksmiddel. Fullstendig adhesjon vil derved kunne oppnås på hele bæreflaten av matten 7 ved hjelp av en slik prosess.
På fig. 3-7 vises den nedre del av en akustisk demper 8 med henvisningstallet 12, og en øvre del med 13. Den nedre del er utført med koppform og har på bunnen 14 en sirkulær avstivningsplate 15 hvor flere radiale rygger 16 strekker seg utover mot kanten av bunnen 14. En flens 17 er anordnet på den øvre kant av den nedre del 12 som fortrinnsvis er av aluminiumplate med tykkelse mindre enn 0,5 mm, særlig i området 0,3-0,4 mm og utført i en dyptrekkeprosess. Den øvre del 13 har et horn 18 med traktform og i hvis åpning med størst diameter (øvre munning) går over i en torus 19 og ender i en kant 20 (fig. 6 og 7) ved utvinklet fasong og rektangulært tverrsnitt. Ved lavere støyni-våer (< 130 dB) er det mulig ytterligere å øke absorpsjonsvirkingen av demperne 8 ved å legge et gjennomtrengelig lag (ikke vist på tegningene) tvers over den videste hornmunning med diameter Dm. Hornet 18 skrår fra denne munning innover konisk buet til et halsparti hvor diameteren er Dt. Fem spalter 21 er avsatt i den smaleste hornmunning og med skarpe kanter 21.1. Spaltene har 72° vinkelavstand rundt omkretsen og antallet fem. Passeringsarealet gjennom spaltene har en bredde b og en høyde c (ikke angitt på tegningene) og er øverst buet. Fra den nederste kant 21.1 av hornet er den avstand a ned til bunnen 14, og på grunn av den kroneformede utførelse med spaltene 21 tillates relativt store konstruksjonstoleranser for denne avstand. I en fordelaktig utførelse og hvor spaltene er tilpasset et meget høyt støynivå (> 130 dB) er spaltebredden b lik 5,6 mm og spaltehøyden c lik 20 mm. Den øvre del 13 er fortrinnsvis av aluminium med platetyk-kelse under 0,5 mm, særlig mellom 0,3 og 0,4 mm og er fremstilt i en spinnprosess. Den øvre del 13 og den nedre del 12 kan også være utført av annet platemateriale eller av plast (men vil da ha andre dimensjoner). Injeksjonsstøpeprosesser kan fortrinnsvis brukes når disse deler 12, 13 er av plast. Ved delenes sammenstilling forbindes kanten 20 med flensen 17 under krymping, hvorved det dannes en felles krympeflens 22 slik at hornet 18 kan føres noe inn i den nedre del 12 med en bestemt avstand fra bunnen 14. Materialet, dimensjonene og produksjonsprosessen velges slik at man får god motstands- dyktighet mot mekaniske og termiske belastninger under oppstigningen av en rakett eller generelt en farkost, og at separasjonen av nesepartiet 1 fra dette kan håndteres tilfredsstillende. Sirkulære utsparinger fra mattene 7 er indikert med 23, og i disse kan demperne 8 settes inn slik at de kommer til å hvile med sin krympeflens 22 øverst på toppen 7.1 av matten 7 og blir fast forbundet med denne. En påmontert skumplastskive 24 er anordnet ved bunnen 14 av demperen 8. Den mekaniske forbindelse mellom demperen 8 og nesepartiet 1 er utelukkende utført via skumplastmatten 7 og den tilsvarende skumplastskive 24.
Skiven 24 har samme spesielle mekaniske egenskaper når det gjelder stivhet og styrke som skumplastmatten 7 og er fortrinnsvis utført av samme materiale.
Når den akustiske beskyttelse 6 er sammenstilt med nesepartiet 1, slik det er vist på fig. 3 vil konstruksjonens resonansfrekvenser fortrinnsvis ligge over frekvensområdet for den akustiske "effektivitet" av demperen 8, nemlig med en faktor > 1,5. På denne måte holdes de akustiske resonansfrekvenser unna konstruksjonens.
For å fa tilstrekkelig god lydabsorpsjon ved frekvenser under omkring 90 Hz velges lengden L av demperen 8 slik at den er over 100 mm. I en foretrukket utførelse og hvor maksimal lyddempning ligger i området under 90 Hz, særlig innenfor oktavbåndene sentrert om 31,5 og 63 Hz, idet denne dempning må anses å være optimalisert, har den akustiske demper 8 en lengde L på 135 mm, en diameter D på 249,6 mm, en minstemunningsdiameter D, på 18 mm og en avstand a = 10 mm mellom hornet 18 og bunnen 14.
I denne utførelse av demperen 8 ligger resonansfrekvensene for beskyttelsen 6 i området over 150 Hz, og konstruksjons vekten er enhetsareal, innbefattet klebemiddelet for feste av nesepartiet 1 er under 3,5 kg/m .
Fig. 8 og 9 viser en sammenstillingsramme 30 innrettet for å oppta skumplastmattene og bestående av to vinkelformede rette støtter 31 og to tverrstøtter 32, det hele fast forbundet i hjørnene. En tetningsmaske 33 av for eksempel gummi er anordnet øverst på rammen 30 og har i dette tilfelle 18 sirkulære åpninger 34 som er avpasset til det standardiserte format på skumplastmatten 8. Hensikten med åpningene 34 er å gi plass til demperne 8 festet i matten 7, og åpningenes diameter er noe mindre enn ytterdiameteren av demperne 8 slik at masken 33 blir noe deformert når rammen 30 settes på og slik at man ved undertrykk holder den lufrtett mot demperne. Tetningslepper 35, f.eks. også av kautsjuk er anordnet nederst på støttene 31 og er festet ved midten med minst én list 36. En sugeforbindelse 37 som kan koples til en undertrykksgenerator (ikke vist i detalj) er anordnet i en av tverrstøttene 32 sammen med en trykkreguleringsstuss 38.
For å feste mattene 7 på innsiden 5 av nesepartiet 1 anordnes rammen 30 rundt matten den skal festes til, og et undertrykk frembringes for effektivt å virke på hele matten (se virkningsrettingen vist med piler Pf på fig. 9), slik at de flater som skal bindes sammen kommer til å presses mot hverandre samtlige steder. Undertrykket etableres og opprettholdes helt til adhesivet som skal sørge for permanent forbindelse er herdet.
På fig. 10 vises et typisk horn hvis videste munning har diameteren Dm, hvis utvendige hornvolum er Vc, hvis innvendige horn- eller cellevolum VH, og hvor hornets lengde er 1. Avstanden a, lengden L og diameteren Dtav den smaleste del av hornet har samme betydning som på fig. 3-7. Ss angir et spalteareal som kan beregnes ut fra avstanden a og diameteren Dt.
Fig. 11 viser hvordan utstrålte lydbølger angitt med bølgepiler og EW sendes inn mot og reflekteres ut fra rakettens neseparti 1 og nyttelasterom 9, idet de reflekterte lydbølger er angitt RW, og videre illustreres hvordan det oppstår vibrasjoner SV og innvendige stående bølger SW.
Dempernes 8 dimensjoner (fig. 3-7) for et nærmere bestemt frekvensområde kan bestemmes på en måte som tilsvarer dimensjoneringen av resonatorer av Helmholtz-typen og som brukes for akustisk analyse. I sin opprinnelige form besto Helmholtz-resonatoren av en hul kule med to motstående åpninger, den ene vendt mot en lydkilde og den andre tilpasset et øre og holdt nær øreinngangen (trompeten). Hvis lydkilden frembrakte lyd med frekvenskomponenter som i stor grad samsvarte med hulroms-resonatorens egen frekvens vil denne frekvens i vesentlig grad bli enerådende for den lyd som slipper gjennom resonatoren. Man hører altså en tone med samme frekvens som resonatorens resonansfrekvens selv om generatoren sender inn et lydspektrum.
Den foreslåtte lyddemper 8 vist på fig. 10 kan betraktes å være en optimalisert Helmholtz-resonator utført som en demper og hvis spesielle egenskaper hovedsakelig skyldes kombinasjonen av et bestemt cellevolum VH, hornvolum Vcog spaltearealet Ss. I analogien med et mekanisk fjær/massesystem tilsvarer cellevolumet fjæren, mens luften i spalteområdet kan betraktes analogt med massen m, siden denne luft kommer til å vibrere på grunn av den eksterne lydvirkning. En slik vibrerende masse kan betraktes og økes til en masse m<*>som følge av den vibrerende luft i homvolumet Vcog slik at det vibrasjonssystem som dannes gir en lavere resonansrfekvens, idet verdien vil bestemmes av størrelse og form av demperen 8.
I detalj vil resonansrfekvensen f av den akustiske demper 8 være en funksjon av følgende parametere:
<*>St, tverrsnittsarealet ved hornets minstediameter Dt,
<*>VH, cellevolumet,
<*>Dt, hornets minstediameter,
<*>Dm, diameteren av største hornmunning, og
<*>1, hornlengden
I et slikt fjær/massesystem får man resonansrfekvensen fra formelen:
hvor S angir fjærstivheten som tilsvarer stivheten av cellevolumet VH og som på sin side kan finnes ved: hvor c er lydhastigheten og p den spesifikke masse av det sammenhengende cellevolum. Den effektive vibrerende masse m<*>kan uttrykkes ved: hvor 1<*>angir den effektive høyde av vibrasjonsmediet. Hvis likningene 2 og 3 settes inn i likning 1 får man det klassiske forhold for resonansfrekvensen i en Helmholtz-resonator/demper: og 1<*>tilsvarer da 1*saa hvor SAA gjelder "Spesielt akustisk absorpsjonselement", og hvor tverrsnittsarealet St gjelder den minste hornmunningsdiameter Dt. Den nedre resonansfrekvens for demperen 8 får man ut fra:
Størrelsen 1<*>saa er referert til munningsarealet St og er sammensatt av tre komponenter som gjelder den minste hornmunning, hornkonusen og den største hornmunning:
Selv om den effektive lengde l<*>tfor den minste hornmunning og l<*>mfor den største hornmunning kan finnes ved forsøk kan den effektive lengde l<*>csom gjelder hornkonusen beregnes ved hjelp av den ekvivalente bevegelsesenergi for vibrasjonssystemet. Antar man at samtlige gasspartikler i konusen vibrerer i fase med hverandre vil kontuinitetslikningen lyde:
Bevegelsesenergien av det vibrerende sammenhengende medium kan derfor settes opp som: Man innfører deretter
hvor Sxer det lokale tverrsnittsareal for hornet ved aksialkoordinaten x, hvor 1 er hornlengden, ux~er den lokale partikkelhastighet (aksialretning, oscillerende bevegelse) og ut~er den lokale partikkelhastighet i hornets smaleste munning.
Utviklingen av likning 9 fører til:
Når likning 11 settes inn i likning 6 og likning 6 inn i likning 5 får man den tilnær-mede nedre resonansfrekvens for den spesielle akustiske demper (SAA) i den omgjorte likning 5:
Det er derfor mulig å få den ønskede nedre resonansfrekvens i det minste tilnærmet for demperen 8 ved hjelp av likning 12, ut fra et valg av dimensjoner og former. Virkemåten for den akustiske beskyttelse 6 skal nå beskrives i nærmere detalj, og det vises til fig. 1, 3 og 11: De lydbølger EW som frembringes ved støyutstrålingen fra fremdriftssystemet for raketten slår inn mot nesepartiet 1 og setter opp reflekterte lydbølger RW som der frembringes ved at partiet settes i vibrasjoner (SV). Følgelig frembringes også stående bølger SW i nyttelasterommet 9 for påvirkning av beskyttelsen 6. Lyddempningen av skumplastmatter 7 vil være mest effektiv i området over 100 Hz, mens lyddemperne 8 vil være særlig effektive ved frekvenser under 90 Hz. Ved at lyddemperne 8 har en spesiell form kan den pulserende luftstrøm i de innfallende lydbølger omdirigeres og samles i bevegelsesrfemgangen slik at man får store strømningshastigheter i spaltene 21 i hornet 18. Strømningsseparasjon vil finne sted ved de skarpe kanter 21.1 hos spaltene 21, og derved vil strømningsenergi kunne omvandles til turbulens og deretter til varme (dissi-pering).
Claims (31)
1. System for lydisolasjon av en bæreraketts neseparti (1) ved påmontering av en akustisk beskyttelse (6), idet denne omfatter: lyddempere (8) som er avstemte til et fastlagt frekvensområde og er festet i lydabsorberende paneler (7) med en rekke koppliknende panelutsparinger, på innsiden (5) av nesepartiet (1), idet lyddemperne består av en nedre del (12) for innfesting i sin respektive panelutsparing, og en øvre del (13) som danner et horn (18) som smalner av krumt/konisk fra en ytre, største munning med munningsdiameter (Dm) og til en indre, smalere munning med diameter (Dt), idet hornet (18) strekker seg ned i den nedre del (12), til en avstand (a) fra denne dels bunn (14), KARAKTERISERT VED at den nedre del (12) er forbundet med den øvre del (13), er koppformet med en utvendig størrelse som passer til panelutsparingene, og er innfestet i sin respektive av disse.
2. System ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at det i hornets (18) vegg, ved den indre, smalere munning med diameter (Dt), er anordnet spalter (21).
3. System ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED et gjennomtrengelig lag anordnet over hornets (18) ytre munning med diameter (Dm).
4. System ifølge krav 2 eller 3, KARAKTERISERT VED at spaltene (21) har skarpe kanter (21.1.).
5. System ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED fem spalter (21) anordnet med regelmessig avstand rundt omkretsen, slik at den innbyrdes vinkelavstand blir 72°.
6. System ifølge krav 4 eller 5, KARAKTERISERT VED at spaltene (21) har en bredde (b) = 5,6 mm og en høyde (c) = 20 mm.
7. System ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED en flens (17) langs den øvre kant av den nedre del (12), at hornet ved sin ytre munning går over i en torus (19) og en ytre kant (20) med vinkelformet tverrsnitt og som ved monteringen av den nedre del (12) og den øvre del (13) forbindes med flensen (17) ved krymping.
8. System ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at den nedre og den øvre del (12, 13) er av platemetall.
9. System ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at platemetallets tykkelse er mindre enn 0,5 mm, særlig mellom 0,3 og 0,4 mm.
10. System ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at platemetallet er aluminium.
11. System ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at den nedre og den øvre del (12, 13) er av plast.
12. System ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at den nedre og den øvre del (12,13) er fremstilt i en injeksjonsstøpeprosess.
13. System ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at lyddemperne (8) har en lengde (L)> 100 mm.
14. System ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at demperne (8) har en lengde (L) = 135 mm, en diameter (D) = 249,5 mm, en diameter (Dt) = 18 mm og en avstand (a) = 10 mm mellom hornet (18) og bunnen (14).
15. System ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at demperne (8) er avstemt til en akustisk frekvens < 90 Hz, særlig innenfor et av oktavbåndene ved 31,5 og 63 Hz.
16. System ifølge krav 15, KARAKTERISERT VED at dempernes (8) konstruksjonsmessige egenresonansfrekvens er over 150 Hz.
17. System ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at dempernes (8) resonansfrekvens (fosAA) bestemmes av formelen:
hvor
S, angir tverrsnittsarealet ved diameteren (Dt), VH er cellevolumet utenfor hornet, D, er diameteren av hornets indre munning, Dmer diameteren av hornets ytre munning, 1 er hornlengden, og l<*>t+ l<*>mer verdier bestemt ved forsøk og relatert til hornets indre henholdsvis ytre munning.
18. System ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at de lydabsorberende paneler er skumplastmatter (7) av retikulert polyimid.
19. System ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at mattene (7) har langstrakte porer hvis lengdeakse hovedsakelig strekker seg normalt på arealet av nesepartiet (1).
20. System ifølge krav 19, KARAKTERISERT VED at mattene (7) er av et handelstilgjengelig skumplastmateriale, nemlig Solimide AC-406 fra firmaet Illbruck, Sveits.
21. System ifølge krav 20, KARAKTERISERT VED at mattene (7) har en tykkelse på omkring 10 cm.
22. System ifølge krav 18, KARAKTERISERT VED at mattene (7) har samme størrelse og samme antall som lyddemperne (8).
23. System ifølge krav 18, KARAKTERISERT VED at mattene (7) er dekket med en tynn beskyttelsesfolie (11) av polyester på toppen (7.1) og over sideflatene (7.2).
24. System ifølge krav 23, KARAKTERISERT VED at beskyttelsesfolien (11) består av et handelstilgjengelig polyestermateriale, nemlig materialet ORCOFILM fremstilt av Orcon Corp.
25. System ifølge krav 23, KARAKTERISERT VED at beskyttelsesfolien (11) har perforeringer.
26. System ifølge krav 18, KARAKTERISERT VED at demperne (8) er satt inn i sirkulære åpninger (23) i mattene (7) til anlegg mot en krympeflens (22) på toppen (7.1) av disse og er sammenføyd med matten, og at en innpasset skumplastskive (24) er anordnet på bunnen (14) av demperne (8).
27. System ifølge krav 26, KARAKTERISERT VED at skumplastskiven (24) har langstrakte porer hvis lengdeakse strekker seg hovedsakelig normalt på arealet av nesepartiet (1).
28. System ifølge krav 27, KARAKTERISERT VED at skumplastskiven (24) er av samme materiale som skumplastmattene (7).
29. System ifølge krav 18, KARAKTERISERT VED at skumplastmattene (7) med demperne (8) innsatt er sammenføyd med nesepartiets (1) innside (5) ved hjelp av undertrykk, idet en sammenstillingsramme (30) er anordnet på toppen av den matte (7) som skal innpasses, hvorved undertrykk frembringes for å virke på hele matten (7).
30. System ifølge krav 29, KARAKTERISERT VED at sammenstillingsrammen (30) består av to vinkelformede rette støtter (31) og to tverrstøtter (32), idet støttene er fast forbundet med hverandre, en tetningsmaske (33) med sirkulære åpninger (34) for opptak av demperne (8) og anordnet på toppen av rammen (30), tetningslepper (35) langs de nedre kanter av de rette støtter (31) og tverrstøttene (32), at de rette støtter (31) er forbundet ved midten med minst én list (36), og at det er anordnet en sugeforbindelse (37) og en trykkreguleringsstuss (38) i en av tverrstøttene (32).
31. System ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at vekten pr. enhetsareal, innbefattet klebemiddelet for å feste nesepartiet (1) er mindre enn 3,5 kg/m .
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH01129/95A CH691465A5 (de) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | Schallschutz für Nutzlastverkleidungen bei Trägerraketen und Verfahren zum Herstellen eines Schallschutzes. |
US08/493,050 US5670758A (en) | 1995-04-20 | 1995-06-21 | Acoustic protection on payload fairings of expendable launch vehicles |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO960450D0 NO960450D0 (no) | 1996-02-02 |
NO960450L NO960450L (no) | 1996-10-21 |
NO310065B1 true NO310065B1 (no) | 2001-05-14 |
Family
ID=25686732
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO960450A NO310065B1 (no) | 1995-04-20 | 1996-02-02 | System for lydisolasjon av en bæreraketts neseparti |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0738865B1 (no) |
AT (1) | ATE195802T1 (no) |
DE (2) | DE69609888T2 (no) |
FR (1) | FR2733344B1 (no) |
GB (1) | GB2300081B (no) |
NO (1) | NO310065B1 (no) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0973660A1 (de) * | 1997-04-11 | 2000-01-26 | Rieter Automotive (International) Ag | FAHRZEUGTEIL MIT INTEGRIERTEM $g(l)/4-ABSORBER |
GB2341742B (en) * | 1998-09-21 | 2003-04-23 | Blast Loudspeakers Ltd | Acoustic absorber and emitter |
AT413406B (de) * | 2003-08-18 | 2006-02-15 | Holzindustrie Leitinger Ges M | Schallabsorbierendes element |
DE102004012929B3 (de) * | 2004-03-17 | 2005-04-21 | Dornier Gmbh | Anordnung zur Lärmreduzierung in Turbofantriebwerken |
FR2965967B1 (fr) * | 2010-10-11 | 2013-08-02 | Pascal Roussel | Filtre acoustique a inserer dans un bouchon d'oreille permettant la perception des sons avec une pente d'attenuation de + 2db/octave |
DE102011008920A1 (de) | 2011-01-19 | 2012-07-19 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Schallabsorber, insbesondere für einen Gasturbinenabgaskonus und Verfahren zu dessen Herstellung |
DE102011120979A1 (de) | 2011-12-13 | 2013-06-13 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Akustischer Absorber |
FR3026122B1 (fr) * | 2014-09-24 | 2019-08-09 | Safran Aircraft Engines | Panneau de traitement acoustique |
US10851713B2 (en) * | 2017-08-29 | 2020-12-01 | Mra Systems, Llc. | Acoustic liner having internal structure |
EP3792188A1 (en) * | 2019-09-10 | 2021-03-17 | RUAG Schweiz AG | Modular acoustic protection arrangement and method for manufacturing such an acoustic protection arrangement |
FR3101723B1 (fr) | 2019-10-08 | 2022-07-22 | Safran Nacelles | Panneau d’atténuation acoustique pour onde basses fréquences |
FR3125978A1 (fr) | 2021-08-09 | 2023-02-10 | Safran | Procédé de fabrication d’un composant acoustique à paroi de faible épaisseur |
WO2023186671A1 (en) * | 2022-03-28 | 2023-10-05 | Sony Group Corporation | Helmholtz resonator, acoustic metamaterial, acoustic absorber, sound output device and microphone |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3174580A (en) * | 1961-04-28 | 1965-03-23 | Kurt W Schulz | Acoustical tile construction |
US3887031A (en) * | 1973-06-11 | 1975-06-03 | Lockheed Aircraft Corp | Dual-range sound absorber |
GB1470036A (en) * | 1975-01-17 | 1977-04-14 | Lockheed Aircraft Corp | Dual range sound absorber |
DE2506472A1 (de) * | 1975-02-07 | 1976-08-19 | Lockheed Aircraft Corp | Schallabsorbierungsmittel mit doppeltem bereich |
FR2652938B1 (fr) * | 1989-10-06 | 1994-07-01 | Centre Nat Etd Spatiales | Ecran d'isolation acoustique et ses applications, en particulier pour proteger le compartiment pour charge utile d'un lanceur. |
GB9014381D0 (en) * | 1990-06-28 | 1990-08-22 | Short Brothers Plc | A composite structural component |
US5491310A (en) * | 1990-08-16 | 1996-02-13 | Jen; Wang H. | Acoustic board |
US5185504A (en) * | 1992-06-30 | 1993-02-09 | Jen Wang H | Acoustic board |
-
1996
- 1996-01-30 AT AT96101259T patent/ATE195802T1/de not_active IP Right Cessation
- 1996-01-30 EP EP96101259A patent/EP0738865B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-01-30 DE DE69609888T patent/DE69609888T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-02-02 NO NO960450A patent/NO310065B1/no not_active IP Right Cessation
- 1996-02-27 DE DE19607290A patent/DE19607290C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-04-17 GB GB9607912A patent/GB2300081B/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-04-19 FR FR9604945A patent/FR2733344B1/fr not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2733344B1 (fr) | 1997-08-14 |
GB2300081A (en) | 1996-10-23 |
EP0738865A1 (en) | 1996-10-23 |
NO960450L (no) | 1996-10-21 |
EP0738865B1 (en) | 2000-08-23 |
ATE195802T1 (de) | 2000-09-15 |
DE19607290A1 (de) | 1996-10-24 |
GB2300081B (en) | 1998-11-18 |
DE19607290C2 (de) | 1998-02-19 |
GB9607912D0 (en) | 1996-06-19 |
DE69609888T2 (de) | 2001-02-22 |
NO960450D0 (no) | 1996-02-02 |
DE69609888D1 (de) | 2000-09-28 |
FR2733344A1 (fr) | 1996-10-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2149806C1 (ru) | Акустическая защита обтекателей полезной нагрузки одноразовых запускаемых транспортных средств | |
NO310065B1 (no) | System for lydisolasjon av en bæreraketts neseparti | |
US6305494B1 (en) | Device for absorbing and/or damping sound waves | |
JP4057550B2 (ja) | 音および衝撃吸収性を有する取付け組立体、超軽量型構造体セットおよび取付組立体の使用 | |
EP2764509B1 (en) | High bandwidth antiresonant membrane | |
EP0889459B1 (en) | Structure having low acoustically-induced vibration response | |
RU95121444A (ru) | Акустическая защита обтекателей полезной нагрузки одноразовых запускаемых транспортных средств | |
US6951264B2 (en) | Acoustically attenuating headliner and method for making same | |
US5681072A (en) | Sound absorber for motor vehicles | |
US8245815B2 (en) | Cellular-core structure for an acoustic panel | |
US9457738B2 (en) | Energy absorbers for roof system and other vehicle structures | |
EP1657374A2 (en) | Thermal - Acoustic enclosure | |
US6098926A (en) | Composite fairing with integral damping and internal helmholz resonators | |
WO2018151129A1 (ja) | 吸音体、および、吸音構造 | |
JP2000211595A (ja) | 音響抑制が改善されたペイロ―ド整形板 | |
JP2007502748A (ja) | 特に乗り物の床パネルなどの騒音低減用構成部材 | |
JP2003092791A (ja) | スピーカシステム | |
JPH10226283A (ja) | 車内騒音低減装置 | |
JP3530522B1 (ja) | 超軽量な防音材 | |
US20210074256A1 (en) | Modular acoustic protection arrangement and method for manufacturing such an acoustic protection arrangement | |
JP4520028B2 (ja) | ロケットフェアリングの防音構造 | |
JP2001507308A (ja) | 一体化されたλ/4アブソーバを備えた車両部品 | |
WO2024048130A1 (ja) | 吸音装置及び車両 | |
JPH10236333A (ja) | 自動車のダッシュパネル | |
JPH05202987A (ja) | エンジンのクランクプーリ構造 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |
Free format text: LAPSED IN AUGUST 2002 |