(57)【要約】  音源から発生する騒音を低減するための複数の音響自由度を有する音響構造体。音響構造体の統合部分である音響隔壁キャップは、異なる隔壁キャップの隔壁部が音響構造体内で異なる深さに位置することができるように幅を変えることができる深さ制御部を含み、これによって音響隔壁キャップが構造内で同じ深さに固定されているにもかかわらず、複数の音響自由度を有する音響構造体を提供する。
2018524619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム状に配置され、音源から発生する騒音を低減するための複数の音響自由度を有する音響構造体を形成するべき平面音響インサートの組であって、
前記ハニカムは、前記音源の最も近くに位置する第１の端部と、第２の端部とを含み、前記ハニカムは、前記第１の端部と前記第２の端部との間に延在する複数の壁を含み、前記壁は、複数のセルを画定し、前記セルの各々は、前記壁と垂直に測定される断面積を有し、前記音響構造体は、前記ハニカムの第２の端部に又は前記セル内に配置されて音響共振器を形成する音響障壁をも含み、前記音響共振器の各々の深さは、前記ハニカムの第１の端部と前記音響障壁との間の距離に等しく、
前記平面音響インサートは、それぞれ、前記セル内に挿入されると隔壁キャップに形成され、前記隔壁キャップはそれぞれ、前記セル内において前記隔壁キャップを前記壁に固定深さで固定するための固定部を有し、前記固定深さは、すべての隔壁キャップに対して同じであり、前記隔壁キャップは、前記ハニカムの第１の端部から隔壁距離に前記セルの壁に横方向に延在する隔壁部を更に含み、前記隔壁距離は、前記複数の音響自由度を提供するために全ての隔壁キャップに対して同じではなく、
前記平面音響インサートの組は、
Ａ）第１の平面音響インサートであって、
前記第１の平面音響インサートの周囲を画定する外端部と、前記周囲から内側に第１の固定化距離だけ離間した第１の内側固定境界とを有する第１の固定部と、
前記第１の内側固定境界と一致する外側境界と、第１の隔壁境界とを含む第１の隔壁深さ制御部であって、前記第１の隔壁境界は、前記第１の隔壁深さ制御部の外側境界から内側に第１の深さ制御距離だけ離間している第１の隔壁深さ制御部と、
前記第１の隔壁境界に取り付けられた第１の隔壁部とを含む第１の平面音響インサートと、
Ｂ）第２の平面音響インサートであって、
前記第２の平面音響インサートの周囲を画定する外端部と、前記周囲から内側に第２の固定化距離だけ離間した第２の内側固定境界とを有する第２の固定部と、
前記第２の内側固定境界と一致する外側境界と、第２の隔壁境界とを含む第２の隔壁深さ制御部であって、前記第２の隔壁境界は、前記第２の隔壁深さ制御部の外側境界から内側に第２の深さ制御距離だけ離間しており、前記第２の深さ制御距離は、前記第１の深さ制御距離とは異なる第２の隔壁深さ制御部と、
前記第２の隔壁境界に取り付けられた第２の隔壁部とを含む第２の平面音響インサートと
を含み、前記第１の隔壁部及び前記第２の隔壁部は、前記第１の平面音響インサート及び前記第２の平面音響インサートが前記セル内に配置されたときに、前記セル内において異なる深さで配置され、複数の音響自由度を有する前記音響構造体を提供し、前記第１の内側固定境界及び前記第２の内側固定境界が前記セル内で同じ深さとなるように固定された前記隔壁キャップを形成する平面音響インサートの組。
【請求項２】
前記平面音響インサートの組は第３の平面音響インサートを更に含み、該第３の平面音響インサートは、
前記第３の平面音響インサートの周囲を画定する外端部と、前記周囲から内側に第３の固定化距離だけ離間した第３の内側固定境界とを有する第３の固定部と、
前記第３の内側固定境界と一致する外側境界と、第３の隔壁境界とを含む第３の隔壁深さ制御部であって、前記第３の隔壁境界は、前記第３の隔壁深さ制御部の外側境界から内側に第３の深さ制御距離だけ離間しており、前記第３の深さ制御距離は、前記第２の深さ制御距離及び前記第１の深さ制御距離の両方とは異なる第３の隔壁深さ制御部と、
前記第３の隔壁境界に取り付けられた第３の隔壁部であって、前記第１の隔壁部、前記第２の隔壁部、及び前記第３の隔壁部は、前記第１の平面音響インサート、前記第２の平面音響インサート、及び前記第３の平面音響インサートが前記セル内に配置されたときに、前記セル内において異なる深さで配置され、複数の音響自由度を有する前記音響構造体を提供し、前記第１の内側固定境界、前記第２の内側固定境界、及び前記第３の内側固定境界が前記セル内で同じ深さとなるように固定された前記隔壁キャップを形成する第３の隔壁部とを含む、請求項１に記載の平面音響インサートの組。
【請求項３】
前記第１の隔壁部及び前記第２の隔壁部は、断面積を有する多角形又は円形ディスクの形状であり、前記ディスクの断面積は、前記セルの断面積よりも小さい、請求項１に記載の平面音響インサートの組。
【請求項４】
前記第１の隔壁部の断面積は、前記第２の隔壁部の断面積とは異なる、請求項３に記載の平面音響インサートの組。
【請求項５】
前記多角形は４つの辺を有する、請求項３に記載の平面音響インサートの組。
【請求項６】
前記第１及び第２の固定部及び前記第１及び第２の隔壁深さ制御部は、音波に対して不透過性のプラスチックフィルムから作られ、前記第１及び第２の隔壁部は、プラスチックモノフィラメント繊維からなる音響メッシュを含む、請求項１に記載の平面音響インサートの組。
【請求項７】
前記第１の固定化距離と前記第２の固定化距離は異なる、請求項１に記載の音響構造体。
【請求項８】
音源から発生する騒音を低減するために複数の音響自由度を有する音響構造体であって、前記音響構造体は、
Ａ）前記音源の最も近くに位置する第１の端部と、第２の端部とを含むハニカムであって、前記ハニカムは、前記第１の端部と前記第２の端部間に延在する複数の壁を含み、前記壁は、複数のセルを画定し、前記セルの各々は、前記壁と垂直に測定される断面積を有するハニカムと、
Ｂ）前記ハニカムの第２の端部に又は前記セル内に配置されて音響共鳴器を形成する音響障壁であって、前記音響共振器の各々の深さは、前記ハニカムの第１の端部と前記音響障壁との間の距離に等しい音響障壁と、
Ｃ）第１の音響隔壁キャップであって、
前記セルのうちの１つセル内で前記第１の音響隔壁キャップを前記壁に固定深さで固定するための第１の固定部であって、前記第１の固定部は、前記第１の音響隔壁キャップの周囲を画定する外端部と、前記周囲から第１の固定化距離だけ離間した第１の内側固定境界とを有し、前記第１の固定部は、前記壁に接合され、前記壁に平行に延在する第１の固定部と、
前記第１の内側固定境界と一致する外側境界と、第１の隔壁境界とを含む第１の隔壁深さ制御部であって、前記第１の隔壁境界は、前記第１の隔壁深さ制御部の外側境界から第１の深さ制御距離だけ離間しており、前記第１の隔壁深さ制御部は前記壁と平行に延在している第１の隔壁深さ制御部と、
前記第１の隔壁境界に取り付けられ、前記壁に対して横方向に延在する第１の隔壁部とを含む第１の音響隔壁キャップと、
Ｄ）第２の音響隔壁キャップであって、
前記セルのうちの別の１つのセル内で前記第２の音響隔壁キャップを前記壁に前記固定深さで固定するための第２の固定部であって、前記第２の固定部は、前記第２の音響隔壁キャップの周囲を画定する外端部と、前記周囲から第２の固定化距離だけ離間した第２の内側固定境界とを有し、前記第２の固定部は、前記壁に接合され、前記壁と平行に延在している第２の固定部と、
前記第２の内側固定境界と一致する外側境界と、第２の隔壁境界とを含む第２の隔壁深さ制御部であって、前記第２の隔壁境界は、前記第２の隔壁深さ制御部の外側境界から第２の深さ制御距離だけ離間しており、前記第２の隔壁深さ制御部は前記壁と平行に延在しており、前記第２の深さ制御距離は前記第１の深さ制御距離とは異なる第２の隔壁深さ制御部と、
前記第２の隔壁境界に取り付けられた第２の隔壁部であって、前記第１の隔壁部及び前記第２の隔壁部は、前記セル内の異なる深さに配置され、前記第１の音響隔壁と前記第２の音響隔壁が前記セル内で同じ深さに配置される内側固定境界を有するとしても、複数の音響自由度を有する前記音響構造体を提供する第２の隔壁部とを含む第２の音響隔壁キャップとを含む、複数の音響自由度を有する音響構造体。
【請求項９】
前記音響構造体が第３の音響隔壁キャップを更に含み、該第３の音響隔壁キャップは、
前記セルのうちの更なる１つのセル内で前記第３の音響隔壁キャップを前記壁に前記固定深さで固定するための第３の固定部であって、前記第３の固定部は、前記第３の音響隔壁キャップの周囲を画定する外端部と、前記周囲から第３の固定化距離だけ離間した第３の内側固定境界とを有し、前記第３の固定部は、前記壁に接合され、前記壁と平行に延在しており、前記第３の固定化距離は、前記第２の固定化距離及び前記第１の固定化距離と同じである第３の固定部と、
前記第３の内側固定境界と一致する外側境界と、第３の隔壁境界とを含む第３の隔壁深さ制御部であって、前記第３の隔壁境界は、前記第３の隔壁深さ制御部の外側境界から第３の深さ制御距離だけ離間しており、前記第３の隔壁深さ制御部は前記壁と平行に延在しており、前記第３の深さ制御距離は前記第１の深さ制御距離及び前記第２の深さ制御距離とは異なる第３の隔壁深さ制御部と、
前記第３の隔壁境界に取り付けられた第３の隔壁部であって、前記第１の隔壁部、前記第２の隔壁部、及び前記第３の隔壁部は、前記セル内の異なる深さに配置され、前記第１の音響隔壁、前記第２の音響隔壁、及び前記第３の音響隔壁が前記セル内で同じ深さに配置される内側固定境界を有するとしても、複数の音響自由度を有する前記音響構造体を提供する第３の隔壁部とを含む、請求項８に記載の複数の音響自由度を有する音響構造体。
【請求項１０】
前記第１の隔壁部及び前記第２の隔壁部は、断面積を有する多角形又は円形のディスクの形状であり、前記ディスクの断面積は、前記セルの断面積よりも小さい、請求項８に記載の複数の音響自由度を有する音響構造体。
【請求項１１】
前記第１の隔壁部の断面積が、前記第２の隔壁部の断面積とは異なる、請求項１０に記載の複数の音響自由度を有する音響構造体。
【請求項１２】
前記多角形は４つの辺を有する、請求項１０に記載の複数の音響自由度を有する音響構造体。
【請求項１３】
前記第１及び第２の固定部及び前記第１及び第２の隔壁深さ制御部は、音波に対して不透過性のプラスチックフィルムから作られ、前記第１及び第２の隔壁部は、プラスチックモノフィラメント繊維からなる音響メッシュを含む、請求項８に記載の複数の音響自由度を有する音響構造体。
【請求項１４】
前記第１の固定化距離と前記第２の固定化距離は異なる、請求項１３に記載の複数の音響自由度を有する音響構造体。
【請求項１５】
請求項８に記載の複数の音響自由度を有する音響構造体を備えたエンジンナセル。
【請求項１６】
請求項９に記載のエンジンナセルを備えた航空機。
【請求項１７】
音源から発生する騒音を低減するための複数の音響自由度を有する音響構造体の製造方法であって、
Ａ）前記音源の最も近くに位置する第１の端部と、第２の端部とを含むハニカムを提供する工程であって、前記ハニカムは、前記第１の端部と前記第２の端部との間に延在する複数の壁を含み、前記壁は、複数のセルを画定し、前記セルの各々は、前記壁と垂直に測定される断面積を有する、前記ハニカムを提供する工程と、
Ｂ）音響共振器を形成するために前記ハニカムの第２の端部に又は前記セル内に音響障壁を配置する工程であって、前記音響共振器の各々の深さは、前記ハニカムの第１の端部と前記音響障壁との間の距離に等しい、前記音響障壁を配置する工程と、
Ｃ）請求項１に記載の平面音響インサートの組を提供する工程と、
Ｄ）前記平面音響インサートの組を前記セル内に挿入して、
ａ）第１の音響隔壁キャップであって、
前記セルのうちの１つのセルで前記第１の音響隔壁キャップを前記壁に固定深さで固定するための第１の固定部であって、前記第１の固定部は、前記第１の音響隔壁キャップの周囲を画定する外端部と、前記周囲から第１の固定化距離だけ離間した第１の内側固定境界とを有する第１の固定部と、
前記第１の内側固定境界と一致する外側境界と、第１の隔壁境界とを含む第１の隔壁深さ制御部であって、前記第１の隔壁境界は、前記第１の隔壁深さ制御部の外側境界から第１の深さ制御距離だけ離間しており、前記第１の隔壁深さ制御部は前記壁と平行に延在している第１の隔壁深さ制御部と、
前記第１の隔壁境界に取り付けられ、前記壁に対して横方向に延在する第１の隔壁部とを含む第１の音響隔壁キャップと、
ｂ）第２の音響隔壁キャップであって、
前記セルのうちの別の１つのセルで前記第２の音響隔壁キャップを前記壁に前記固定深さで固定するための第２の固定部であって、前記第２の固定部は、前記第２の音響隔壁キャップの周囲を画定する外端部と、前記周囲から第２の固定化距離だけ離間した第２の内側固定境界とを有し、前記第２の固定化距離は前記第１の固定化距離と同じである第２の固定部と、
前記第２の内側固定境界と一致する外側境界と、第２の隔壁境界とを含む第２の隔壁深さ制御部であって、前記第２の隔壁境界は、前記第２の隔壁深さ制御部の外側境界から第２の深さ制御距離だけ離間しており、前記第２の隔壁深さ制御部は前記壁と平行に延在しており、前記第２の深さ制御距離は前記第１の深さ制御距離とは異なる第２の隔壁深さ制御部と、
前記第２の隔壁境界に取り付けられた第２の隔壁部であって、前記第１の隔壁部及び前記第２の隔壁部は、前記セル内の異なる深さに配置され、前記第１の内側固定境界と前記第２の内側固定境界が前記セル内で同じ深さとなるように前記隔壁キャップが固定されても、複数の音響自由度を有する前記音響構造体を提供する第２の隔壁部とを含む第２の音響隔壁キャップとを形成する工程と、
Ｅ）前記第１の固定部及び前記第２の固定部を前記固定深さで前記壁に接合する工程とを含む、複数の音響自由度を有する音響構造体の製造方法。
【請求項１８】
前記音響構造体は、ジェットエンジン用のナセルである、請求項１７に記載の複数の音響自由度を有する音響構造体の製造方法。
【請求項１９】
騒音源から発生する騒音を低減する方法であって、前記方法は、請求項８に記載の複数の音響自由度を有する音響構造体によって、前記騒音源を少なくとも部分的に取り囲む工程を含む、方法。
【請求項２０】
音源から発生する騒音を低減するための音響構造体を形成するためにハニカム状に配置されるべき平面音響インサートであって、前記ハニカムは、前記音源の最も近くに位置する第１の端部と、第２の端部とを含み、前記ハニカムは、前記第１の端部と第２の端部との間に延在する複数の壁を含み、前記壁は複数のセルを画定し、前記セルの各々は、前記壁に垂直に測定される断面積を有し、前記音響構造体は、前記ハニカムの第２の端部又は前記セル内に位置する音響障壁も含み、これによって音響共振器を形成し、前記音響共振器の各々の深さは、前記ハニカムの第１の端部と前記音響障壁との間の距離に等しく、前記平面音響インサートは、前記セル内に挿入されると隔壁キャップに形成され、前記隔壁キャップは、前記セル内において前記隔壁キャップを前記壁に固定深さで固定するための固定部を有し、前記隔壁キャップは、前記ハニカムの前記第１の端部から隔壁距離で前記セルの壁を横断して延びる隔壁部を更に含み、前記平面音響インサートは、
前記平面音響インサートの周囲を画定する外端部と、前記周囲から固定化距離だけ内側に離間した内側固定境界とを有する固定部と、
前記内側固定境界と一致する外側境界と、隔壁境界とを含む隔壁深さ制御部であって、前記隔壁境界は、前記隔壁深さ制御部の外側境界から内側に深さ制御距離だけ離間している隔壁深さ制御部と、
前記第１の隔壁境界に取り付けられた隔壁部とを含む平面音響インサート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広く言えば、特定の音源から発する騒音を減衰させるために使用される音響構造体に関するものである。より具体的には、本発明は、複数の音響自由度を有する音響構造体を提供することに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
特定の音源によって生成された過剰騒音を処理する最良の方法は、音源のとろで騒音を処理することであると広く認識されている。これは、典型的には、騒音源の構造体に音響減衰構造を加えること（音響処理）によって達成される。１つの特に問題のある騒音源は、ほとんどの旅客機に使用されるジェットエンジンである。音響処理は、典型的には、エンジン入口、ナセル（エンジン室）、及び排気構造内に組み込まれる。これらの音響処理は、エンジンによって生成される音響エネルギーに対して音響インピーダンスを生成する比較的薄い音響材料又は何百万もの穴を有するグリッドを含む音響共振器を含む。
【０００３】
ハニカムは、比較的大きな強度があり軽量であるため、航空機及び航空宇宙機に広く使用されている材料である。音響用途（例えば、エンジンナセル）では、ハニカム構造体に音響材料が加えられ、ハニカムセルは、エンジンから離れた方の端部が音響的に閉じられ、エンジン近くに位置する端部が多孔質カバーで覆われる。このように音響材料によりハニカムセルを閉じることにより、騒音の減衰、ダンピング、又は抑制をもたらす音響共振器が生成される。通常、共振器に追加的な騒音減衰特性を提供するために、音響隔壁をハニカムセルの内部に組み込むことも行われる。
【０００４】
音響隔壁をハニカムセル内に組み込む１つの方法は、音響材料（例えば、音響メッシュ又は穴あき音響フィルム）から平面音響インサートをまず形成することである。平面音響インサートは、セル開口部よりも大きく作られている。従って、インサートがプランジャによってセル内に押し込まれると、インサートは、キャップの形状に音響隔壁内に折り畳まれる。キャップ形状は、セル壁と接触する固定部と、セル内で音波を減衰させる中央隔壁部とを提供する。一度セル内に挿入されると、音響隔壁キャップの固定部とハニカム壁との間の摩擦により、音響隔壁キャップが所定位置に一時的に固定される。次いで、接着剤を用いて、挿入された音響隔壁キャップの固定部をセル壁に永久的に接合する。
【０００５】
音響隔壁キャップの永久接合は、液体接着剤のプールにハニカム全体を浸漬することによって達成される。ハニカムが接着剤に浸漬される深さは、挿入された音響隔壁キャップの固定部が液体接着剤に浸されるように選択される。この接着剤浸漬プロセスは、典型的なハニカム音響構造体内に配置された数百の音響隔壁の同時接合を提供するので、特に効果的である。
【０００６】
多くの音響状況では、セルが異なる音響減衰特性を有するハニカムを有することが望ましい。例えば、隔壁キャップが各セル内に固定される深さは、異なる音響減衰特性を有するセルを提供するように変化させることができる。これらのタイプの音響構造体は、セルの音響特性の可変性のために複数の音響自由度を有すると言われている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
複数の音響自由度を有する音響構造体を形成するために、異なるセル深さで隔壁キャップを固定することに関連する多くの課題がある。例えば、隔壁キャップがハニカム内において３つの異なる深さで配置される場合、第１のグループの隔壁キャップを最深の深さまで挿入し、その後、ハニカムを接着剤のプールに浸漬することによって適所に接合しなければならない。各浸漬プロセスは、接着剤のプールに浸漬されたハニカム壁全体にわたって接着剤のフィルムを残す。第１のグループの隔壁キャップ用の接着剤が固化した後、第２のグループの隔壁キャップが中間の深さに挿入され、液体接着剤のプールに再度浸漬することによって適所に接合される。接着剤の第２のフィルムが固化した後、第３のグループの隔壁キャップが最も浅い深さに挿入され、液体接着剤のプールに更に再び浸漬することによって適所に接合される。その結果、隔壁キャップを３つの異なる深さに配置するために、接着剤の３つの部分的に重なるフィルムをハニカム壁に塗布しなければならない。
【０００８】
ハニカム内において異なる深さで音響隔壁を接合するために必要とされる複数の接着フィルムは、音響構造体の重量の増加を引き起こし、ハニカムの物理的特性を変えることさえあるかもしれない。また、第２及び第３のグループの平面音響インサートの挿入は、セル壁上の接着剤の蓄積のため困難となる可能性がある。
【０００９】
現在、ハニカムセル内に単一の深さまで挿入し、同時に、セル内の異なる深さに配置することができる効果的な隔壁部を提供することができる平面音響インサートを設計する必要がある。そのような平面音響インサートは、隔壁キャップを固定するために接着剤プールへの一度の浸漬を必要とするのみで、複数の自由度を有する音響構造体を製造することを可能にするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、隔壁キャップの隔壁部がセル内の異なる深さに配置され、一方、隔壁キャップの固定部が同じ固定深さで配置される、複数の自由度を有する音響構造体が製造可能であることが発見された。本発明は、隔壁キャップの固定部を音響セル壁に接合するために接着剤の一度の塗布を使用することを可能にし、同時に複数の自由度を有する音響構造体を提供する。
【００１１】
本発明は、ハニカム内に配置された平面音響インサートの組を使用して、音源から発生する騒音を低減するための複数の音響自由度を有する音響構造体を形成することに基づいている。ハニカムは、騒音源の最も近くに位置する第１の端部と、第２の端部とを有する。ハニカムは、複数のセルを形成する複数の壁を含み、セルの各々は、壁に垂直に測定された断面積を有する。音響構造体はまた、ハニカムの第２の端部に又はセル内に配置されて音響共振器を形成する音響障壁をも含み、音響共振器の各々の深さは、ハニカムの第１の端部と音響障壁との間の距離に等しい。
【００１２】
平面音響インサートの組は、組がハニカムセル内に挿入されると、隔壁キャップに形成される。組は、少なくとも２つの異なる平面音響インサートを含む。第１の平面音響インサートは、第１の平面音響インサートの周囲を画定する外端部と、周囲から内側に第１の固定化距離だけ離間した第１の内側固定境界とを有する第１の固定部を含む。本発明の１つの構成として、第１の平面音響インサートは、第１の内側固定境界と一致する外側境界と、第１の隔壁境界とを有する第１の隔壁深さ制御部を含み、第１の隔壁境界は、第１の隔壁深さ制御部の外側境界から内側に第１の深さ制御距離だけ離間している。第１の平面音響インサートはまた、第１の隔壁境界に取り付けられた第１の隔壁部を含む。
【００１３】
組のうちの第２の平面音響インサートは、第２の平面音響インサートの周囲を画定する外端部と、周囲から内側に第２の固定化距離だけ離間した第２の内側固定境界とを有する第２の固定部を含む。第２の平面音響インサートは、第２の内側固定境界と一致する外側境界と、第２の隔壁境界とを有する第２の隔壁深さ制御部を含み、第２の隔壁境界は、第２の隔壁深さ制御部の外側境界から内側に第２の深さ制御距離だけ離間している。第２の平面音響インサートはまた、第２の隔壁境界に取り付けられた第２の隔壁部を含む。
【００１４】
本発明の更なる１つの構成として、第２の平面音響インサートの第２の深さ制御距離は、第１の平面音響インサートの第１の深さ制御距離とは異なる。従って、第１及び第２の平面音響インサートの組は、一度の接着剤塗布工程を用いてハニカムセル内の同じ深さに固定された隔壁キャップに形成されると同時に、異なる深さに位置する隔壁部を提供して複数の音響自由度を有する音響構造体を形成することができる。
【００１５】
本発明はまた、平面音響インサートの組を使用して製造された音響構造体、ならびに平面音響インサートの組の製造方法、及び平面音響インサートの組を使用した音響構造体の製造方法にも関する。
【００１６】
本発明の１つの追加の構成として、平面音響インサートは、組の一部としてではなく、単独で使用されてもよい。そのような状況では、同じ所望の平面音響固定部、隔壁深さ制御部、及び隔壁部を有する１以上の平面インサートが、音響構造体内に配置されてもよい。
【００１７】
本発明の上述の及び他の多くの構成及び付随する利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによってよりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る例示的な音響構造体の斜視図。
【図２】ハニカムセル内に摩擦係止された音響隔壁キャップを形成するために、平面音響インサートが音響ハニカム内にどのように押し込まれるかを示す簡略図。
【図３】本発明に係る平面音響インサートの例示的な組。
【図４】音響インサートの組が音響隔壁キャップを形成するためにハニカム内に挿入された後に、音響インサートの組の固定部に接着剤を塗布するための例示的なプロセスを示す側面図。
【図５】音響隔壁キャップが適所に接合された後のハニカムを示す側面図。
【図６】隔壁部が卵形又は楕円形の形状である、本発明に係る例示的な平面音響インサートの上面図。
【図７】隔壁部が正方形の形状であり、固定部が固定部を横断して延びるいくつかのノッチ及びスリットを含む、本発明に係る例示的な平面音響インサートの上面図。
【図８】隔壁部が正方形の形状であり、固定部が固定部を横断して延びる多数のノッチを含む、本発明に係る例示的な平面音響インサートの上面図。
【図９】一方の面において音響障壁パネルに、及び他方において音響透過性メッシュに接合される前の音響ハニカムを示す分解図。
【図１０】騒音源からの音を減衰させるための適所にある本発明に係る例示的な音響構造体。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る音響構造体に使用するための例示的な音響ハニカムが、図１に全体が符号１０として示されている。音響ハニカム１０は、騒音源の最も近くに配置される第１の端部１４と、第２の端部１６とを有するハニカム１２を含む。音響ハニカム１０は、２つの端部１４と１６との間に延在し、複数のセル２０を画定する壁１８を含む。セル２０の各々は、２つの端部１４と１６との間の距離に等しい深さ（コア厚とも呼ばれる）を有する。各セル２０は、セル壁１８に垂直に測定される断面積も有する。
【００２０】
図９に示されるように、音響ハニカム１０は、典型的には、多孔質表面シート２４と中実の音響障壁表面シート２６との間に配置される。中実の音響障壁表面シート２６は、ハニカムの第２の端部１６に相当する音響セル２０の底部で音響障壁を形成する。セルの音響底部がハニカム１０の第２の端部１６に相当しないことが望ましい場合には、個々の音響障壁をセル２０内に挿入してもよい。
【００２１】
音響隔壁キャップ２２が、各々のセル２０内に配置されている。隔壁キャップ２２は、セル壁に接合された固定部と、セルを横切って横方向に延びる隔壁部とを有する。本発明は、隔壁キャップの隔壁部がセル２０内の異なる深さに配置される音響ハニカム１０の製造に関する。ハニカム内で隔壁部が異なる深さに配置された音響ハニカムは、複数の自由度を有している、と称される。
【００２２】
図２に示すとおり、隔壁キャップ２２Ｐは、プランジャ３２によってハニカム１０Ｐ内に押し込まれる平面音響インサート３０から形成される。図２の符号は、ハニカムが、最終的な音響ハニカム１０を形成するために隔壁キャップ２２Ｐの永久的な接合を依然として必要とする前駆体構造であることを示すためにＰが加えられている点を除いて、図１の符号に対応する。音響インサート３０は、セル２０Ｐへの挿入中にキャップ形状に形成されるようにセル開口部よりも大きくなっている。その結果得られた隔壁キャップは、音響インサート材料の固有の弾発力（バウンスバック）によって適所に摩擦係止される。必要に応じて、多数のプランジャを使用して多数の平面音響インサートを同時に挿入することができる。
【００２３】
本発明によれば、平面音響インサートの組が、音響インサート３０と同じ方法で使用され、音源から発生する騒音を低減するための複数の自由度を有する音響構造体を形成する。３つの平面音響インサートの例示的な組みを図３に示す。この組は、第１の平面音響隔壁４０と、第２の平面音響隔壁５０と、第３の平面音響隔壁６０とを含む。複数の自由度を有する音響構造体を形成するためには、少なくとも２つの異なる平面音響インサート（例えば、４０と５０）がこの組のなかになければならない。組内の異なる音響インサートの数は、３よりも大きくできる。組内の異なる音響インサートの数は、所与の音響構造体に対して所望される複数の自由度の数によってのみ制限されることが理解されるが、３つの音響インサートの組を例示的な目的のために本明細書で説明する。また、任意の所与の音響ハニカム内に挿入される特定のタイプの平面音響インサート（例えば、４０、５、又は６０）の数は、最大１０００以上に及ぶことができることが認識されるであろう。
【００２４】
第１の平面音響インサート４０は、第１の音響インサート４０の周囲を画定する外端部４２と、４３の点線で示される第１の内側境界とを有する第１の固定部４１を含む。第１の内側境界４３は、外端部４２から、ＡＤ１で示された第１の固定化距離だけ内側に離間している。第１の音響インサート４０はまた、第１の隔壁深さ制御部４４をも含む。第１の隔壁深さ制御部４４の外側境界４５は、第１の固定部４１の第１の内側境界４３と一致する。第１の隔壁深さ制御部４４はまた、外側境界４５から第１の深さ制御距離ＤＣＤ１だけ内側に離間した第１の隔壁境界４６をも含む。第１の隔壁部４７は、第１の音響インサート４０の中心に配置される。第１の隔壁部４７の周囲は、隔壁境界４６に沿って第１の隔壁制御部４４に取り付けられる。
【００２５】
第２の平面音響インサート５０は、第２の音響インサート５０の周囲を画定する外端部５２と、５３において点線で示される第２の内側境界とを有する第２の固定部５１を含む。第２の内側境界５３は、外端部５２から、ＡＤ２で示された第２の固定化距離だけ内側に離間している。第２の音響インサート５０はまた、第２の隔壁深さ制御部５４を含む。第２の隔壁深さ制御部５４の外側境界５５は、第２の固定部５１の第２の内側境界５３と一致する。第２の隔壁深さ制御部５４はまた、外側境界５５から第２の深さ制御距離ＤＣＤ２だけ内側に離間した第２の隔壁境界５６を含む。第２の隔壁部５７は、第２の音響インサート５０の中心に配置される。第２の隔壁部５７の周囲は、隔壁境界５６に沿って第２の隔壁制御部５４に取り付けられる。
【００２６】
第３の平面音響インサート６０は、音響インサート６０の周囲を画定する外端部６２と、６３において点線で示される第３の内側境界とを有する第３の固定部６１を含む。第３の内側境界６３は、外端部６２から、ＡＤ３で示された第３固定化距離だけ内側に離間している。音響インサート６０はまた、第３の隔壁深さ制御部６４を含む。第３の隔壁深さ制御部６４の外側境界６５は、第３の固定部６１の第３の内側境界６３と一致する。第３の隔壁深さ制御部６４はまた、外側境界６５から第３の深さ制御距離ＤＣＤ３だけ内側に離間した第３の隔壁境界６６を含む。第３の隔壁部６７は、第３の音響インサート６０の中心に配置される。第３の隔壁部６７の周囲は、隔壁境界６６に沿って第３の隔壁制御部６４に取り付けられる。
【００２７】
固定化距離ＡＤ１、ＡＤ、及びＡＤ３は、音響インサートの各々に対して同じであることが好ましい。内側境界４３、５３、６３がハニカム内で同じ深さに位置するならば、固定化距離は同じである必要はない。例えば、ＡＤ３は、より大きな音響インサート６０のための追加の接合面を提供するために、ＡＤ２又はＡＤ１のいずれかよりも大きくすることができる。しかしながら、固定部６１の内側境界６３は、隔壁キャップ４１及び５１の内側境界４３及び５３とそれぞれハニカムセル内で同じ深さに配置されるべきである。したがって、隔壁キャップの固定又は固定深さは、音響インサートがセル内に配置されると固定部の内側境界の位置と見なされる。
【００２８】
本発明の１つの構成として、深さ制御距離ＤＣＤ１、ＤＣＤ２及びＤＣＤ３は異なっている。異なる深さ制御距離は、複数の音響自由度を提供するためにハニカム内に異なる深さで配置された隔壁部をもたらす。固定部の内側境界を同じ深さに配置することにより、隔壁キャップを接着剤内への一度の浸漬を用いて固定し、同時に、隔壁部を異なる深さに配置することができる。
【００２９】
図４は、第１、第２及び第３の平面音響インサートがハニカムセル内に配置されて、第１の音響隔壁キャップ４０Ｃ、第２の音響隔壁キャップ５０Ｃ、及び第３の音響隔壁キャップ６０Ｃを形成するハニカム１０Ｐの一部を示す。図４の符号は、挿入プロセス中に平面隔壁インサートが音響隔壁キャップに形成されたことを示すために「Ｃ」が追加されている点を除いて、図３の符号と一致する。固定部４１Ｃ、５１Ｃ及び６１Ｃはすべて、接着剤７０のプールがそれらを等しく覆うように、同じ固定深さに配置される。異なる深さ制御距離により、所望の複数の自由度を提供するために隔壁部４７Ｃ、５７Ｃ、及び６７Ｃが音響ハニカム内に異なる深さで配置される。
【００３０】
ハニカム１０Ｐが接着剤プール７０から取り除かれ、液体接着剤が乾燥又は硬化させられてハニカム１０を形成する。ハニカム１０内では、図５に示されるように、音響隔壁キャップ４０Ｃ、５０Ｃ、及び６０Ｃは、それぞれ７１、７２、及び７３で接着剤によってハニカムに永久的に接合されている。隔壁キャップをハニカム壁に接合するために典型的に使用される液体接着剤のいずれかを使用することができる。好ましい液体接着剤には、高温（１５０〜２００℃）で安定なものが含まれる。例示的な液体接着剤には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、シアノアクリレート樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、及びポリイミド樹脂が含まれる。
【００３１】
図３では、３つのインサートに対する固定化距離ＡＤ１、ＡＤ２及びＡＤ３は同じものとして示されている。固定化距離は、セル内の隔壁の位置及び接着剤プール７０への浸漬の深さによって決定される。図４に示されるように、隔壁インサートの底端部はすべて同じ深さに位置しているので、接着剤は内側境界４３Ｃ、５３Ｃ及び６３Ｃまで同じ固定化距離にわたって塗布される。隔壁部がセル内の異なる深さに位置するためには、深さ制御距離を変えなければならない。結果として、隔壁に対する固定化距離と深さ制御距離の組み合わせが変わる。
【００３２】
必要に応じて、固定化距離と深さ制御距離と組み合わされた全のが、各隔壁の組に対して同じである隔壁の組を使用できる。この場合、隔壁の底部はセル内で異なる深さに位置し、これにより本質的に隔壁部が異なる深さに配置される。接着剤塗布中の接着剤プールの水位によって制御されるように、内側境界はすべて同じ深さにあり、他方、隔壁の底部又は周囲は異なる深さに位置するため、隔壁の固定化距離は異なる。固定化距離と深さ制御距離の組み合わされた距離は、組の各隔壁に対して同じであるので、固定化距離の差は、内側境界と隔壁部との間に位置する隔壁の部分である深さ制御距離の差を生じる。固定化距離を変化させることによって生じる深さ制御距離のこの差により、一度の接着剤塗布工程を用いた異なる深さの隔壁部の配置と、すべての隔壁キャップが同じテール長さ（ＡＤ＋ＤＣＤ）を有する隔壁の組みとが提供される。
【００３３】
ハニカム１０を製造するために使用される材料は、金属、セラミックス、及び複合材料を含む音響構造体において典型的に使用される材料のいずれでもよい。例示的な金属としては、アルミニウム及びアルミニウム合金が含まれる。例示的な複合材料には、繊維ガラス、Ｎｏｍｅｘ、及び黒鉛又はセラミックス繊維と適切なマトリックス樹脂との様々な組み合わせが含まれる。比較的高い温度（１５０℃〜２００℃）に耐えることができるマトリックス樹脂が好ましい。中実音響障壁シート２６を作製するために使用される材料はまた、ハニカム構造を作製するために使用されるのと同じタイプの材料を典型的に含む音響構造体用に一般的に使用される中実表面シート材料のいずれでもよい。多孔質面シート２４を作製するために使用される材料はまた、ジェットエンジン又は他の騒音源からの音波が音響セル又は共振器に入るのを可能にするのに構造内の細孔又は穿孔が十分であるならば、そのような多孔質構造に一般的に使用される材料のいずれでもよい。
【００３４】
音響インサートの固定部及び隔壁深さ制御部は、音響隔壁キャップを形成するために折り畳まれるのに十分に柔軟な薄い中実プラスチックフィルムから作製されることが好ましい。これらの薄い中実フィルムは、ポリアミド（例えば、ポリアミド６（ナイロン６、ＰＡ６）及びポリアミド１２（ナイロン１２、ＰＡ１２））、ポリエステル、ポリエチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリフルオロエチレンプロピレン（ＦＥＰ）、及びポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から作製することができる。ＰＥＥＫの薄いシート又はフィルムが好ましい。このような中実フィルムは、ＶＩＣＴＲＥＸ（登録商標）ＰＥＥＫ（商標）ポリマーの商標名でＰＥＥＫ製のシートを製造するＶｉｃｔｒｅｘ  ＵＳＡ（サウスカロライナ州グリーンビル）などの多くの供給元から市販されている。固定部及び隔壁深さ制御部を作るために使用されるフィルムは、典型的には０．００１〜０．００６インチ（０．０２５４ｍｍ〜０．１５２４ｍｍ）の厚さを有する。フィルムは、固定部のセル壁への接着剤接合のために、重量を減少させ、かつフィルムの表面積を増加させるためにも穿孔されてもよい。
【００３５】
所与の音響インサートの固定部及び隔壁深さ制御部は、プラスチックフィルムの単一片から作製されることが好ましい。固定部の内側固定境界と隔壁深さ制御部の外側境界は一致する（４３、５３及び６３を参照）。インサートの所与の組内の様々な平面音響インサートがハニカムセル内に押し込まれ、これによって固定部と隔壁深さ制御部との一致する境界は、同じ深さにあるか、又は少なくとも固定部に対する液体接着剤の一度の塗布が可能である同じ深さに十分近い。これにより、複数の自由度を有する音響構造体を提供するために、隔壁部がハニカムセル内で様々な深さに位置することが保証される。
【００３６】
平面音響インサートの固定部に対する固定化距離は、典型的には、２ｍｍからハニカムセルの深さ未満の距離までの範囲である。このような音響構造体のための隔壁深さ制御部の深さ制御距離は、典型的には０からハニカムセルの深さ未満の距離までの範囲である。異なる平面音響インサート間の深さ制御距離の差は、広く変化させることができ、ハニカムセルの深さ、固定化距離、セル内の固定部の位置、及び所望の複数の音響自由度によって制限される。
【００３７】
音響インサートの隔壁部は、モノフィラメント繊維から織られたオープンメッシュの織物から作られることが好ましい。繊維は、ガラス、炭素、セラミックス、又はポリマーで構成することができる。ポリアミド（例えば、ポリアミド６（ナイロン６、ＰＡ６）及びポリアミド１２（ナイロン１２、ＰＡ１２））、ポリエステル、ポリエチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリフルオロエチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から作られたモノフィラメントポリマー繊維は、いくつかの例である。隔壁部を作るために使用される材料は、固定部及び隔壁深さ制御部を作るために使用される材料と一致することが好ましい。ＰＥＥＫから作られたオープンメッシュの織物は、高温用途に対して好ましい。本発明に係る隔壁キャップを形成するために使用することができるオープンメッシュの音響織物及び他の音響材料は、広範囲の商業的供給源から入手可能である。例えば、オープンメッシュの音響織物のシートは、ＳＥＦＡＲ  ＰＥＴＥＸ、ＳＥＦＡＲ  ＮＩＴＥＸ、及びＳＥＦＡＲ  ＰＥＥＫＴＥＸの商標名でＳＥＦＡＲ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｉｎｃ．（Ｂｕｆｆａｌｏ部門本部  １１１  Ｃａｌｕｍｅｔ  Ｓｔｒｅｅｔ  Ｄｅｐｅｗ、ＮＹ  １４０４３）から得ることができる。
【００３８】
オープンメッシュの織物から作られた隔壁部と、プラスチックの中実フィルムから作られた固定部及び隔壁深さ制御部との組み合わせが、音響特性及び隔壁強度の最適な組み合わせを提供することが発見された。ＰＥＥＫ製オープンメッシュの織物隔壁部とＰＥＥＫ製中実フィルムである固定部及び隔壁部との組み合わせが特に好ましい。ＰＥＥＫ製オープンメッシュの織物隔壁部は、中実プラスチックの固定部及び深さ制御部と組み合わされると、全体がメッシュから作られた隔壁の音響部分よりも形状がより平坦でより均一になる。より平坦な隔壁部は、隔壁部の深さが均一であり、入念に制御できる音響構造体を作ることが可能になる。
【００３９】
隔壁部は、隔壁深さ制御部の隔壁境界（例えば、図３の４６、５６及び６６）に沿って隔壁深さ制御部に取り付けられる。この取り付けは、隔壁深さ制御部を隔壁部に溶接することによって達成されることが好ましい。溶接は、プラスチックの２つの部品を共に接合するための公知の溶接技術を使用して達成される。隔壁部はまた、接着剤を用いて隔壁深さ制御部に取り付けてもよい。
【００４０】
平面音響インサートの組は、固定部及び隔壁深さ制御部に使用されるタイプの中実ポリマーフィルムから作られた隔壁部を有する１以上のインサートを含むことができる。 このような中実の平面音響インサートを含むことにより、セル内に異なる深さで音響障壁を配置し、同時に組からの他のメッシュ含有音響インサートをハニカム内に配置することができる。その後、同一の一度の接着剤塗布工程を使用して、メッシュ含有音響インサートと共にセットの中実音響インサートの両方を、それらの全てが同じ固定深さに固定されているので、接合することができる。
【００４１】
隔壁部は、音響構造体において典型的に使用される任意の形状とすることができる。隔壁は、図３に示されるように円形ディスクの形状であってもよい。隔壁はまた、卵形又は楕円形の形状であってもよい。隔壁部はまた、多角形（例えば、正方形、長方形、六角形、又は八角形）の形状であってもよい。
【００４２】
隔壁部の断面積は、ハニカムセルの断面積に近いか、又はそれに等しくすることができる。図５に示されるように、隔壁部４７Ｃ、５７Ｃ、及び６７Ｃの断面積又はサイズは、ハニカムセルのサイズに近い。隔壁部の断面積は、セルのサイズよりも小さくすることができる。例えば、セルの断面積の１／８〜７／８の断面積を有する隔壁部を使用することができる。また、構造の音響特性に更なる制御を提供するために、隔壁部の断面サイズは、ハニカム内に位置する複数の隔壁キャップの間で変化させることができる。
【００４３】
楕円形の隔壁部６２が隔壁深さ制御部６４に溶接又は接着剤によって取り付けられている例示的な平面音響インサート６０を図６に示す。隔壁深さ制御部６４は、固定部６８と（点線で示される）共通の境界６６を共有している。このタイプの平面音響インサートの組は、隔壁部６２から共通境界６６までの深さ制御距離が異なる少なくとも２つのインサートを含む。
【００４４】
正方形の隔壁部７２が隔壁深さ制御部７４に溶接又は接着剤によって取り付けられている別の例示的な平面音響インサート７０を図７に示す。隔壁深さ制御部７４は、固定部７８と（点線で示される）共通の境界７６を共有している。音響インサート７０は、ハニカムセル内に押し込まれたときの平面音響インサート７０の折り畳みを増進するように設計されたノッチ７７及びスリット７９を含む。ノッチ７７及びスリット７９は、好ましくは、音響インサート７０の周囲から固定部７８の内側境界７６まで延在する。このタイプの平面音響インサートの組は、隔壁部７２から境界７６までの深さ制御距離が異なる少なくとも２つのインサートを含む。
【００４５】
正方形の隔壁部８２が隔壁深さ制御部８４に溶接又は接着された更なる例示的な平面音響インサート８０を図８に示す。隔壁深さ制御部８４は、固定部８８と（点線で示される）共通の境界８６を共有している。音響インサート８０は、ハニカムセル内に押し込まれたときの平面音響インサート８０の折り畳みを増進するように設計された多数のノッチ８９を含む。ノッチ８９は、いくつかの位置で、音響インサート８０の周囲から固定部８８の内側境界８６まで延びることが好ましい。このタイプの平面音響インサートの組は、隔壁部８２から境界８６までの深さ制御距離が異なる少なくとも２つのインサートを含む。例えば、例示的な組は、各グループの深さ制御距離が異なり、各グループが数百の平面音響インサートを含む５つの異なる平面音響インサートのグループを含む。音響インサートの５つの異なるグループは、固定部の内側境界が同じ深さに位置するように、ハニカムセル内に配置される。これは、５つの異なる深さに配置された隔壁部を提供し、音響構造体に複数の自由度を与える。
【００４６】
平面インサートは、複数の自由度を提供するために組として使用されることが好ましい。しかしながら、インサートの特有の構造は、複数の自由度を提供するように設計された組の一部としてではなく、それらを個々のインサートタイプとして単独での使用に対して好適にする。インサートの隔壁部がすべて同じ長さ又は異なる長さとすることができる１以上の上述の平面インサートの単一のタイプを有する音響構造体が可能である。
【００４７】
本発明の音響構造体は、幅広い種類の騒音源からの騒音を減衰させるために使用することができるが、音響構造体は、航空機エンジン（特に、民間航空機用に使用される大型エンジン）によって生成される騒音を減衰させるのに特に適している。したがって、図９に示される音響構造体は、典型的には、図１０の９０に概略的に示されるターボファンジェットエンジンの中心コアを取り囲むナセルの一部である。平面音響インサートの例示的な組から形成された様々な例示的な隔壁キャップ４０Ｃ、５０Ｃ、及び６０Ｃの位置は、ハニカム１０内の同じ深さに固定された位置に示されている。様々な隔壁部４７Ｃ、５７Ｃ、及び６７Ｃは、ナセルに複数の音響自由度を提供するために、ハニカム内の異なる深さに配置される。
【００４８】
本発明の例示的な具体例について上述したように、当業者であれば、その具体例の開示は例示的なものに過ぎず、本発明の範囲内で様々な他の代替、適応、及び修正を行うことができることに留意すべきである。したがって、本発明は、上述した具体例に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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