NO772414L - St¦ydempet r¦rformet legeme ofremgangsm}te til fremstilling av dette - Google Patents

Description

Støydempet rørformet legeme og fremgangsmåte til fremstilling av dette.

Foreliggende oppfinnelse angår et støydempet rør-formet legeme samt en fremgangsmåte til fremstilling slike rør.

Støy, som f.eks. oppstår ved slag mot rørformede legemer har en styrke og varighet som er avhengig av legemets materiale, dimensjon og andre egenskaper. I ugunstige til-feller kan støyen forsterkes på grunn av resonans.

Seilbåtmaster av lettmetall eller GFK-plast består

av et rørformet legeme ved hvilket oppfinnelsen kan komme til anvendelse. En stor ulempe ved slike hule master er den støy som oppstår ved slag av fallene mot mastens utside,

særlig ved beslåtte seil. Støyen kan bli forsterket ved resonans i kahytten, både når masten går gjennom dekket og når den står oppå dette.

Ved mange seilbåter med hule master løper enkelte

av fallene gjennom masten. Disse fallene er ikke utsatt for vindvirkning, men slår imidlertid mot innsiden av masten når skipsskroget ruller eller utfører andre bevegelser, hvorved det oppstår en klaprende støy.

I US-patent nr. 3-918.383 er det beskrevet en fremgangsmåte og en innretning for demping av den støy som oppstår ved fallenes klapring mot utsiden av en seilbåtmast.

I denne hensikt er det mellom mastens utside og fallene anbrakt en vesentlig ringformet,•riflet innretning omkring masten. Ved hjelp av fremgangsmåten og innretningen ifølge det ovennevnte patent vil man imidlertid ikke oppnå noen vesentlig demping av støyen som oppstår på grunn av fallenes slag mot mastens innside.

Ifølge en ut førelsesform for foreliggende oppfinnelse kan støyen dempes vesentlig ved en seilbåtmast dersom masten blir forsynt med en vesentlig skruelinjeformet dempeinnretning som ligger an mot.mastens innside. Denne dempeinnretning er fortrinnsvis elastisk og kan være fremstilt av et forholdsvis stivt kunststoffrør av polypropylen eller lignende materiale. Fortrinnsvis; er diameteren på denne skruelinjeformede dempeinnretningen i ubelastet tilstand større enn den innvendige diameteren på masten. Oppfinnelsen er ikke begrenset til hule seilbåtmaster, men kan også benyttes i forbindelse med andre rørformede, særlig langstrakte, forholdsvis tynnveggede legemer. Som eksempel kan det nevnes hule flaggstenger. Man har også fastslått at støyen i tynnveggede ventilasjonskanaler av blikk kan dempes dersom det er anordnet et vesentlig skruelinjeformet, elastisk legeme i kanalen, slik at dette ligger an mot kanalens innside.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, der

fig. 1 og 2 viser henholdsvis lengde- og tverrsnitt gjennom en hul seilbåtmast med en skruelinjeformet dempeinnretning.

Fig. 3 viser anordningen av en målestang for under-søkelse av de støydempende egenskapene i ut førelseseksemplet, og

fig. 4 viser testresultater fra prøver i anordningen ifølge fig. 3-

I fig. 1 og 2 betegner 1 rørveggen i en hul, rør-formet seilbåtmast som er fremstilt av lettmetall eller GFK-plast. I masten løper tre fall 2,3 og 4. Et fall 9 løper langs mastens utside. I masten er det også anordnet tre strømledninger 536 og 7 som f.eks. fører strøm til en lanterne og/eller fra en vindmåler. I masten befinner det seg også et vesentlig skruelinjeformet, støydempende legeme 8 i form av et elastisk formbart- plastrør av f.eks. polypropylen.

Hovedhensikten med legemet 8 er demping av støy som oppstår i masten når fallene 2,3,4 og 9 beveger-seg i forhold til masten. Uten legemet 8 kan fallene 2,3 og h slå mot inn siden av masten hvorved det oppstår støy og vibrasjoner i

■rørveggen. Ved blant annet riktig stigning på det skrueformede legemet kan man fullstendig eller vesentlig forhindre at fallene 2,3 og 4 berører innerveggen på røret. Legemet 8 kan naturligvis ikke hindre at fallet 9 slår mot masten.

Under forutsetning av at anleggs flaten mellom legemet 8 og rørets innside er tilstrekkelig stor, bevirker legemet imidlertid en kraftig demping av vibrasjonene, som oppstår ved fallets slag mot rørveggen. Herved blir den på grunn av vibrasjonen oppståtte støy vesentlig dempet. Den støydempende virkning på det skrueformede legemet oppstår altså delvis på grunn av mindre og/eller dempede slag fra fallene mot rørveggen og dels ved demping av vibrasjonene i rørveggen som oppstår ved fallenes slag mot røret.

En ytterligere hensikt med legemet 8 er atskillelsen av fallene 2,3 og<[>\ fra de isolerte strømledernes 5,6 og 7-Det kan nemlig forekomme at fallene i seilbåter ved sin bevegelse i forhold til masten skader strømledere som ligger inne i masten. Ved riktig stigning og dimensjonering på legemet 8 kan man forhindre at fallene 2,3 og 4 berører strømlederne 5,

6 og 7 .

Den beste form for det vesentlig skruelinjeformede legemet 8 avhenger naturligvis av mastens form. De støy-dempende egenskapene på legemet 8 henger også sammen med materialet av legemet som ligger an mot innsiden av rørveggen. Dersom masten har sterkt elliptisk eller dråpeformet tverrsnitt, er det tilnærmet umulig å anordne og forme legemet 8 slik at det kontinuerlig ligger an mot rørveggen. Det er imidlertid ønskelig at hver vikling av legemet i det minste ligger an mot to vesentlig diametralt motsatte punkter på masten.

Stigningen på det skruelinjeformede legemet innvirker på den støydempende egenskapen. Ved stor stigning oppstår åpenbart mindre berøringsflate mellom rørveggen og legemet, og mindre muligheter for at legemet skal forhindre at fallene 2,

3 og<l>\ berører innsiden av masten. Ved mindre stigning oppstår

det større berøringsflate mellom rørveggen og legemet, og bedre mulighet for at legemet skal forhindre at fallene 2,3 og H berører innsiden av røret. For en virksom demping av vibrasjonene i rørveggen må naturligvis ikke antallet berørings-

flater være for lite. Det er på den annen side grunn til å anta at en ytterligere stigning av antallet berøringsflater utover et allerede stort antall, neppe fører til noen vesentlig forbedret demping.

Ved en bestemt fremstilling og montering av det skrueformede legemet i en støydempet seilmast er det viktig at legemet oppviser en stigning som førér til at det i en viss grad av seg selv forblir i sin stilling etter at det er anbrakt i masten.

Under forøvrig uendrede forrhold kan naturligvis stigningen på legemet avhenge av andre egenskaper på masten, såsom vekten. Fem viklinger pr. løpemeter synes å være en praktisk anvendelig stigning på det støydempende legemet. Fem vindinger pr. løpemeter er imidlertid ikke kritisk, idet også andre stigninger, f.eks. fire, eller seks viklinger pr. løpe-meter kan gi godt resultat.

Det støydempende legemet 8 som er beregnet til inn-bygging i hule master på seilbåter blir fortrinnsvis fremstilt av en plastslange eller et plastrør, f.eks. en polypropylens lange. En opprinnelig vesentlig rett slange blir da på følgende måte formet til en spiral: Først blir slangen spundet med en valgt stigning på en trommel eller på en dre.ie-benkspinclel hvis form og størrelse er tilpasset det langstrakte hullegemet. Endene på slangen blir festet til trommelen eller dreiebenkspindelen for å forhindre at kraften og spenningen i slangen igjen retter ut slangen og derved heve den fra trommelen eller dreiebenken. Deretter blir trommelen eller dreiebenkspindelen med den oppviklede og festede slangen opp-varmet i en ovn. Etter en oppvarmingstid på omtrent en time ved en temperatur på ca. 100°C, er slangen tilstrekkelig sterkt myknet til at alle spenninger og krefter i slangen i det vesentlige er borte. Deretter blir trommelen eller dreiebenkspindelen med slangen tatt ut av ovnen og nedkjølt i noen minutter i kaldt vann på oa. ^4°C. Etter denne avkjølingen kan slangen tas av trommelen eller dreiebenkspindelen. Slangen oppviser da i det vesentlige en spiralform.

Krurnningsradien på den skruelinj e f ormede slangen er tilpasset det indre'lysmålet på masten, idet tverrsnittsdimen-. sjonen på legemet, dvs. utvidelsen i et plan rettvinklet på skruelinjens akse, er en anelse større enn det innvendige lysmål på masten. For et innvendig lysmål på masten på

80-95 mm, 100-120 mm, 125-145 mm resp. 150-165 mm valgte'man en tverrsnittsdiameter på 106mm, 130 mm, 153 mm resp. 171 mm i ubelastet tilstand på dempelegemet.

Ved innføring av det skruelinjeformede legemet 8

i masten ble legemet belastet med en trekkraft i skruelinjens 10 akseretning. Da legemet er fremstilt av elastisk materiale, oppstår det ved hjelp av den aksielt virkende kraften en for-lengelse av legemet i kaseretningen samtidig med en nedsetting av legemets utstrekning i rett vinkel på akselinjen, til et mål som lå under den indre lysåpningen på masten. Etter at legemet var innført i masten, fjernes den aksielt rettede kraften og legemet tilstrebte mest mulig å'innta sin form før. belastningen.

Ved hjelp av denne fremgangsmåte for montasje av legemet inne. i masten oppnådde man at de krefter som oppsto ved den elastiske deformasjon av legemet presset legemet mot innsiden av masten, hvorved berøringsflatene mellom legemet og innsiden av masten fikk godt anlegg. Ved riktig friksjon og stigning på legemet forblir da legemet av seg selv inne i masten. Man kan naturligvis også feste legemet til masten, f.eks. oppe og nede.

Det spiralformede legemet kan forlenges før inn-føringen i masten eller også under selve innføringen idet legemet under tvang trekkes inn i masten.

Selv om det tidligere ikke er foretatt noen viten-skapelige undersøkelser, tyder subjektive resultater på at støy kan dempes i andre rørformede, tynnveggede legemer med et legeme og en montasjemetode analogt med det som er beskrevet i forbindelse med fig. 2. I denne forbindelse skulle det ikke være nødvendig med noen spesiell beskrivelse. Det skal imidlertid bemerkes at dersom det strømmer et medium gjennom det rørformede legemet, f.eks. luft gjennom en ventila-sjonskanal, kan det anbringes et støydempende legeme der tverrsnittet på det skrueformede legemet er tilpasset strøm-•ningsmotstanden på mediet. Et sterkt elliptisk tverrsnitt kan være gunstigere enn et rent sirkelformet tverrsnitt, av den type som er brukt i forbindelse med støy dempingen, i masten i fig. 1 og 2.

I fig. 3 betegner 11 en hul seilbåtmast fremstilt av seiden for en seilbåttype som i Sverige går under be-nevnelsen Vindø 50. Fallene er anbrakt i masten som er ca. 12,5 meter høy. Masten er opphengt i dekket 12 på et hus ved hjelp av en spesiell avstøttingsinnretning 13,1^,15 og 16. Denne opphengningen er anbrakt til masten ved et øvre. festepunkt 17, ca. 2,5 meter under den øvre enden av.masten.

Ved.et nedre festepunkt 18 er det festet den ene enden av en stang 19- Den andre enden av stangen er festet til en eksenterskive 20 som kan dreies av en motor 21.

Motoren er festet på gulvet 22 i bygningen. Motoren sammen med eksenterskiven på stangen en bevegelsesinnretning som tvangsvis setter den nedre enden av stangen i en tilnærmet sinusformet bevegelse med en amplitude på ca. 3,^ cm og en frekvens på 1,7 Hz.

En mikrofon 2k er anbrakt ca. 2 meter fra masten og ca. 6 meter over gulvet 22 for å oppfange støyen fra masten. Bygningen har også en annen etasje hvis bunn 23 ligger omkring 4 meter over det nedre gulvet 22.

Avdelingen for bygningsakkustikk på Chalmers tekniske høyskole har gjennomført forsøkt med innretningen slik som vist i fig. 3 og foretatt sammenlignende lydstyrkemålinger. Støyen blir opptatt med en Bruel & Kjaer Precision Sound

Level Meter Type 2203 og en båndopptager av typen Magra Kudelsi IVS. Den oppfangede støyen ble analysert ved hjelp

av en Bruel & Kjaer Real Time Analyser, Type 33^7 og et Varian Computersystem.

Fig. A viser støybildet i desibel i avhengighet av 10 - 5 N/m 2 for forskjellige frekvenser mellom 50 og 10.000 Hz. Den heltrukne linjen betegner lyden fra en mast uten spesielle dempeinnretninger mens den prikkede, linjen viser støyen fra en identisk mast utstyrt med démpingsinnretningen ifølge oppfinnelsen, hvilken dempingsinnretning ligger an mot masten, slik som vist i fig. 1 og 2.

Som det fremgår av fig. 4 får man i frekvensområdet 315 Hz til 10.. 000 Hz en nedsetting av støybildet med ca. 10-18 dB. For kontroll av lydstyrken i ekkoområdet ble også støyen opptatt i en avstand på ca. 8 meter fra masten. Da det ikke var noen vesentlig forskjell i dempeingen av lydstyrken i de forskjellige avstander, er resultatet for den sistnevnte' avstand ikke medtatt her i patentbeskrivelsen.

Det skal spesielt understrekes at den stilling på det skruelinjeformede legemet 8 som vist i fig. 2 ikke er den naturligste eller vanligste stilling' inne i masten, særlig når man benytter den beskrevne fremgangsmåte til innsetting av legemet 8. Generelt kan man si at ved en vesentlig elliptisk utforming på det indre tverrsnitt på hulmasten vil den natur-lige stilling for det skrueviklede legemet være der hvor viklingene kan utvide seg mest. Derfor vil det skrueviklede legemet 8 ligge noe mere i retning fra fallet 9 og nærmere ledningene 5,6 og 7 enn det som er vist i fig. 2.

Det skal bemerkes at selv om det støydempende legemet ved fremstillingen har en virkelig skruelinjeform, så avviker legemet etter innsetting i den hule masten eller et annet rørformet legeme en form som avviker noe fra denne ideelle skruelinjeformen. Det kan i enkelte tilfelle være tenkelig at rnan gir det støyformede legemet en form ved fremstillingen som avviker fra den ideelle skruelinjede formen for i innbygget tilstand å komme til bedre anlegg mot den indre overflate på masten eller et annet rørformet legeme. Derfor er uttrykket "i det vesentlige skruelinjeformet legeme" å forstå slik at det- også omfatter legemer som avviker fra den ideelle skruelinjeform.

Claims (10)

1. Støydempet rørformet legeme, karakterisert ved at det i det rørformede legemet (1) er anordnet et støydempende legeme (8) som ligger an mot rørets (1) innervegg.

2. Støydempet rørformet legeme ifølge krav 1, karakterisert ved at det støydempende legemet (8) i radiell retning ligger fjærende'elastisk an mot innerveggen på det rørformede legemet-(1).

3. Støydempet rørformet legeme ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det støydempende legemet (8) oppviser en vesentlig skruelinjeform.

4. Støydempet rørformet legeme ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at det støydempende legemet (8) består av et til skruelinjeform spundet rør eller slange.

5. Støydempet rørformet legeme ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert vedat det støydempende legemet (8) består av et rør med åpen spiral-vikling.

6. Støydempet rørformet legeme ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at det støydempende legemet (8) er fremstilt av støydempende materiale, fortrinnsvis et plastmateriale.

7. Støydempet rørformet legeme ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at ytterdiameteren på det støydempende legemet (8) i ikke innbygget tilstand er større enn lysåpningen på det rørformede legemet (1) som skal støydempes.

8. Støydempet rørformet legeme ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at det rørformede legemet (1) er en hul seilbåtmast og at det støy-dempende legemet (8) er et til spiralform viklet plastrør.

9- Støydempet rørformet'legeme ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at det rørformede legemet (1) er en tynnvegget luftekanal og at det støydempende legemet (8) består av et mot innerveggen på luftekanalen fjærelastisk anliggende plastrør.

10. Fremgangsmåte til fremstilling av et støydempet rørformet legeme ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at et i det vesentlige skruelinjeformet legeme (8) med en aksiell utstrekning som er noe mindre enn lengden på røret (1) og med en utstrekning i radiell retning som er større enn den indre diameter på røret (1) ved hjelp,av trekking i aksiell retning forlenges tilstrekkelig i forhold til sin opprinnelige lengde at utstrek-ningen i radiell retning blir mindre enn den innvendige diameter på hullegemet (1), at deretter det skruelinjeformede legemet (8) i denne' tilstand føresinn i røret (1), og at endelig det skruelinjeformede legemet (8) etter innføringen i røret (1) delvis gjeninntar sin opprinnelige form, slik at det ligger elastisk an mot innsiden av røret (1).