АКУСТИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ С МНОЖЕСТВОМ СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ
ACOUSTIC STRUCTURES WITH MANY DEGREES OF FREEDOM

Область техники
Настоящее изобретение относится, в целом, к акустическим структурам, которые используются для уменьшения шума, который производится из конкретного источника. В частности, настоящее изобретение относится к изготовлению акустических структур, которые имеют множество степеней акустической свободы.
Уровень техники
Согласно широкому признанию, наилучший способ решения проблемы избыточного шума, производимого конкретным источником, представляет собой обработку шума у источника. Как правило, это осуществляется посредством введения акустических глушащих структур (акустической обработки) в структуру источника шума. Один особенно проблематичный источник шума представляет собой реактивный двигатель, используемый на большинстве пассажирских самолетов. Акустическая обработка, как правило, производится в отношении структур впуска, гондолы и выпуска двигателя. Указанная акустическая обработка включает акустические резонаторы, которые содержат относительно тонкие акустический материалы или решетки, которые имеют миллионы отверстий, которые создают акустический импеданс по отношению к звуковой энергии, производимой двигателем.
Соты представляют собой распространенный материал для использования в воздушных судах и других аэрокосмических транспортных средствах благодаря своей относительно высокой прочности и низкой плотности. Для акустических приложений, таких как гондолы двигателей, акустические материалы вводятся в сотовую структуру, таким образом, что ячейки сот оказываются акустически закрытыми на конце, расположенном дальше от двигателя, и имеют пористое покрытие на конце, расположенном ближе к двигателю. Закрытие ячеек сот акустическим материалом таким способом создает акустический резонатор, который обеспечивает ослабление, гашение или подавление шума. Акустические диафрагмы также обычно помещаются внутри ячеек сот, чтобы обеспечивать резонатор с дополнительными свойствами ослабления шума.
Один способ введения акустических диафрагм в ячейки сот заключается в том, что сначала изготавливаются плоские акустические вставки из акустического материала, такого как акустическая сетка или перфорированная акустическая пленка. Плоские акустические вставки являются значительно больше, чем отверстия ячеек. Соответственно, когда вставки вводятся в ячейки посредством поршня, они складываются, образуя акустическую диафрагму в форме крышки. Форма крышки обеспечивает прикрепление части, которая находится в контакте со стенками ячейки, и центральной диафрагменной части, которая ослабляет звуковые волны в ячейке. После введения в ячейки трение между крепежной частью акустической крышки с диафрагмой и стенками сот временно запирает на месте акустическую крышку с диафрагмой. Затем используется связующее вещество для постоянного прикрепления крепежных частей вставленных акустических крышек с диафрагмой к стенкам ячейки.
Постоянное прикрепление акустических крышек с диафрагмой осуществляется посредством полного погружения сот в резервуар с жидким связующим веществом. Глубина погружения сот в связующее вещество выбирается таким образом, что крепежные части вставленных акустических крышек с диафрагмой погружаются в жидкое связующее вещество. Данный процесс погружения в связующее вещество является особенно эффективным, потому что он обеспечивает одновременное присоединение многих сотен акустических диафрагм, которые располагаются в пределах типичной сотовой акустической структуры.
Во многих акустических ситуациях оказывается желательным присутствие сот, в которых ячейки имеют различные акустические демпфирующие свойства. Например, глубина, на которой крышка с диафрагмой прикрепляется в пределах каждой ячейки, может изменяться, образуя ячейки, имеющие различные акустические демпфирующие свойства. Указанные типы акустических структур рассматриваются как имеющие множество степеней акустической свободы вследствие возможности изменения акустических свойств ячеек.
Существуют многочисленные проблемы, связанные с прикрепление крышек с диафрагмой на различных глубинах в пределах ячейки в целях получения акустической структуры, имеющей множество степеней акустической свободы. Например, если крышки с диафрагмой должны располагаться на трех различных глубинах в пределах сот, первая группа крышек с диафрагмой должна быть вставлена на наибольшей глубине и затем прикреплена на месте посредством погружения сот в резервуар со связующим веществом. Каждый процесс погружения оставляет пленку связующего вещества на всех стенках сот, которые погружаются в резервуар со связующим веществом. После того, как затвердевает связующее вещество для первой группы крышек с диафрагмой, втора группа крышек с диафрагмой вставляется на средней глубине и прикрепляется на месте посредством повторного погружения в резервуар с жидким связующим веществом. После того, как затвердевает вторая пленка связующего вещества, третья группа крышек с диафрагмой вставляется на наименьшей глубине и прикрепляется на месте посредством третьего погружения в резервуар с жидким связующим веществом. В результате этого три частично перекрывающиеся пленки связующего вещества должны быть нанесены на стенки сот в целях помещения крышек с диафрагмой на трех различных глубинах.
Требуется множество пленок связующего вещества, чтобы прикреплять акустические диафрагмы на различных глубинах в сотах, что вызывает увеличение массы акустической структуры и может даже изменять физические свойства сот. Кроме того, вставка второй и третьей групп плоских акустических вставок может оказаться затруднительной вследствие накопления связующего вещества на стенках ячеек.
В настоящее время существует необходимость разработки плоской акустической вставки, которая вставляться в ячейки сот на одну глубину и в то же время обеспечивать эффективную диафрагменную часть, которая может располагаться на различных глубинах в пределах ячейки. Такая плоская акустическая вставка позволит изготовить акустическую структуру, имеющую множество степеней свободы, причем потребуется лишь одно погружение в резервуар со связующим веществом для прикрепления крышек с диафрагмой.
Сущность изобретения
В соответствии с настоящим изобретением, было обнаружено, что может быть изготовлена акустическая структура, имеющая множество степеней свободы, где диафрагменные части крышек с диафрагмой располагаются на различных глубинах в пределах ячейки, в то время как крепежные части крышек с диафрагмой располагаются на одной глубине крепления. Настоящее изобретение позволяет осуществлять единственное нанесение связующего вещества для прикрепления крепежной части крышек с диафрагмой к стенкам акустической ячейки и в то же время получать акустическую структуру, которая имеет множество степеней свободы.
Настоящее изобретение основано на использовании множества плоских акустических вставок, которые располагаются в сотах, образуя акустическую структуру, имеющую множество степеней акустической свободы для уменьшения шума, производимого из источника. Соты имеет первый край, который является ближайшим к источнику шума, и второй край. Соты включают множество стенок, которые образуют множество ячеек, причем каждая из ячеек имеет площадь поперечного сечения, измеряемую перпендикулярно по отношению к стенкам. Акустическая структура также включает акустические барьеры, которые располагаются у второго края сот или в пределах ячеек, образуя акустические резонаторы, причем глубина каждого из акустических резонаторов равняется расстоянию между первым краем сот и акустическим барьером.
Множество плоских акустических вставок превращается в крышки с диафрагмой, когда данное множество вставляется в ячейки сот. Данное множество включает, по меньшей мере, две различные плоские акустические вставки. Первая плоская акустическая вставка включает первую крепежную часть, имеющую наружный край, который определяет периметр первой плоской акустической вставки, и первую внутреннюю границу крепления, которая сдвинута внутрь от упомянутого периметра на первое расстояние крепления. Согласно отличительному признаку настоящего изобретения, первая плоская акустическая вставка включает регулирующую глубину первой диафрагмы часть, которая имеет наружную границу, которая совпадает с первой внутренней границей крепления, и границу первой диафрагмы, причем граница первой диафрагмы сдвинута внутрь от наружной границы регулирующей глубину первой диафрагмы части на первое регулирующее глубину расстояние. Первая плоская акустическая вставка также включает первую диафрагменную часть, которая прикрепляется к границе первой диафрагмы.
Вторая плоская акустическая вставка из множества включает вторую крепежную часть, имеющую наружный край, который определяет периметр второй плоской акустической вставки, и вторую внутреннюю границу крепления, которая сдвинута внутрь от периметра на второе расстояние крепления. Вторая плоская акустическая вставка включает регулирующую глубину второй диафрагмы часть, которая имеет наружную границу, которая совпадает со второй внутренней границе крепления, и границу второй диафрагмы, причем граница второй диафрагмы сдвинута внутрь от наружной границы регулирующей глубину второй диафрагмы части на второе регулирующее глубину расстояние. Вторая плоская акустическая вставка также включает вторую диафрагменную часть, которая прикрепляется к границе второй диафрагмы.
Согласно следующему отличительному признаку настоящего изобретения, второе регулирующее глубину расстояние второй плоской акустической вставки отличается от первого регулирующего глубину расстояния первой плоской акустической вставки. Соответственно, множество первых и вторых плоских акустических вставок может превращаться крышки с диафрагмой, которые прикрепляются на одинаковой глубине в пределах ячейки сот с использованием одной стадии нанесения связующего вещества, и в то же время образуются диафрагменные части, которые располагаются на различных глубинах, образуя акустическую структуру, имеющую множество степеней акустической свободы.
Настоящее изобретение также относится к акустическим структурам, изготовленным с использованием множества плоских акустических вставок, а также к способам изготовления множества плоских акустических вставок и к способам изготовления акустических структур с использованием множества плоских акустических вставок.
Согласно дополнительному отличительному признаку настоящего изобретения, плоская акустическая вставка может использоваться индивидуально, а не в качестве части множества. В таких ситуациях одна или несколько плоских вставок, имеющих одинаковую желательную плоскую акустическую крепежную часть, регулирующую глубину диафрагмы часть и диафрагменную часть, могут располагаться в акустической структуре.
Описанные выше и многочисленные другие отличительные признаки и характерные преимущества настоящего изобретения становятся более понятными при ознакомлении со следующим подробным описанием, рассматриваемым в сочетании с сопровождающими чертежами.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 – вид в перспективе примерной акустической структуры в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 2 - упрощенное изображение, иллюстрирующее, как плоская акустическая вставка вдавливается в акустические соты, образуя акустическую крышку с диафрагмой, которая запирается под действием трения в пределах ячейки сот;
Фиг. 3 - примерный комплект плоских акустических вставок в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 4 - вид сбоку, иллюстрирующий примерный процесс нанесения связующего вещества на крепежные части множества акустических вставок после того, как они вставляются в соты, образуя акустические крышки с диафрагмой;
Фиг. 5 - вид сбоку, иллюстрирующий соты после того, как акустические крышки с диафрагмой прикрепляются на месте;
Фиг. 6 - вид сверху примерной плоской акустической вставки в соответствии с настоящим изобретением, причем диафрагменная часть присутствует в форме овала или эллипса;
Фиг. 7 - вид сверху примерной плоской акустической вставки в соответствии с настоящим изобретением, где диафрагменная часть присутствует в форме квадрата, причем крепежная часть включает несколько надрезов и щелей, которые проходят в поперечном направлении через крепежную часть;
Фиг. 8 - вид сверху примерной плоской акустической вставки в соответствии с настоящим изобретением, где диафрагменная часть присутствует в форме квадрата, и где крепежная часть включает многочисленные надрезы, которые проходят в поперечном направлении через крепежную часть;
Фиг. 9 - покомпонентное изображение, иллюстрирующее акустические соты до прикрепления к панели акустического барьера на одной стороне и звукопроницаемой сетки на другой стороне; и
Фиг. 10 - примерная акустическая структура в соответствии с настоящим изобретением на месте ослабления звука от источника шума.
Подробное описание изобретения
Примерные акустические соты для использования в акустической структуре в соответствии с настоящим изобретением представлены в целом под номером 10 на фиг. 1. Акустические соты 10 включают соты 12, имеющие первый край 14, который является ближайшим к источнику шума, и второй край 16. Акустические соты 10 включают стенки 18, которые проходят между двумя краями 14 и 16, определяя множество ячеек 20. Каждая из ячеек 20 имеет глубину (также называется толщиной сердцевины), которая равняется расстоянию между двумя краями 14 и 16. Каждая ячейка 20 также имеет площадь поперечного сечения, которая измеряется перпендикулярно по отношению к стенкам ячейки 18.
Как представлено на фиг. 9, акустические соты 10, как правило, располагается между пористым поверхностным листом 24 и твердый акустический барьерным поверхностным листом 26. Твердый акустический барьерный поверхностный лист 26 образует акустический барьер в нижней части акустических ячеек 20, которая соответствует второму краю 16 сот. Индивидуальные акустические барьеры могут вставляться в ячейки 20, когда оказывается желательным, чтобы нижняя часть акустических ячеек не соответствовала второму краю 16 сот 10.
Акустические крышки с диафрагмой 22 располагаются в каждой из ячеек 20. Крышки с диафрагмой 22 имеют крепежную часть, которая прикрепляется к стенкам ячейки, и диафрагменную часть, которая проходит в поперечном направлении через ячейку. Настоящее изобретение предлагает изготовление акустических сот 10, где диафрагменные части крышек с диафрагмой располагаются на различных глубинах в пределах ячейки 20. Акустические соты, которые имеют диафрагменные части, расположенные на различных глубинах в сотах, упоминаются как имеющие множество степеней свободы.
Как представлено на фиг. 2, крышки с диафрагмой 22P образуются из плоских акустических вставок 30, которые вдавливаются с помощью поршня 32 в соты 10P. Условные номера на фиг. 2 соответствуют номерам на фиг. 1, за исключением того, что добавляется буква P, показывая, что соты представляют собой предшествующую структуру, для которой еще требуется постоянное присоединение крышек с диафрагмой 22P, чтобы образовались конечные акустические соты 10. Акустические вставки 30 являются более крупными, чем отверстия ячейки, таким образом, что они превращаются в форму крышки в процессе введения в ячейки 20P. Получаемые в результате крышки с диафрагмой фиксируются посредством трения на месте под действием естественного восстановления формы материала акустической вставки. Если это желательно, многочисленные поршни могут использоваться для одновременного введения многочисленных плоских акустических вставок.
В соответствии с настоящим изобретением, множество плоских акустических вставок используется таким же образом, как акустические вставки 30, образуя акустическую структуру, имеющую множество степеней свободы для уменьшения шума, производимого из источника. Примерное множество из трех плоских акустических вставки представлено на фиг. 3. Данное множество составляют: первая плоская акустическая диафрагма 40; вторая плоская акустическая диафрагма 50 и третья плоская акустическая диафрагма 60. Во множестве должны присутствовать, по меньшей мере, две различные плоские акустические вставки (например, 40 и 50), чтобы образовалась акустическая структура, имеющая множество степеней свободы. Число различных акустических вставок во множестве может составлять более чем три. Множество из трех акустических вставок описывается в настоящем документе для целей примера, причем следует понимать, что число различных акустических вставок во множестве ограничивается только числом множества степеней свободы, которые являются желательными для данной акустической структуры. Кроме того, следует понимать, что число плоских акустических вставок конкретного типа (например, 40, 50 или 60), которые вставляются в какие-либо данные акустические соты, может составлять вплоть до тысячи или более.
Первая плоская акустическая вставка 40 включает первую крепежную часть 41, которая имеет наружный край 42, который определяет периметр первой акустической вставки 40, и первую внутреннюю границу, представленную пунктиром под номером 43. Первая внутренняя граница 43 сдвинута внутрь от наружного края 42 на первое расстояние крепления, представленное как AD1. Первая акустическая вставка 40 также включает регулирующую глубину первой диафрагмы часть 44. Наружная граница 45 регулирующей глубину первой диафрагмы части 44 совпадает с первой внутренней границей 43 первой крепежной части 41. Регулирующая глубину первой диафрагмы часть 44 также включает границу первой диафрагмы 46, которая сдвинута внутрь от наружной границы 45 на первое регулирующее глубину расстояние DCD1. Первая диафрагменная часть 47 располагается в центре первой акустической вставки 40. Периметр первой диафрагменной части 47 прикрепляется к регулирующей глубину первой диафрагмы часть 44 вдоль границы диафрагмы 46.
Вторая плоская акустическая вставка 50 включает вторую крепежную часть 51, которая имеет наружный край 52, который определяет периметр второй акустической вставки 50, и вторую внутреннюю границу, представленную пунктиром под номером 53. Вторая внутренняя граница 53 сдвинута внутрь от наружного края 52 на второе расстояние крепления, представленное как AD2. Вторая акустическая вставка 50 также включает регулирующую глубину второй диафрагмы часть 54. Наружная граница 55 регулирующей глубину второй диафрагмы части 54 совпадает со второй внутренней границей 53 второй крепежной части 51. Регулирующая глубину второй диафрагмы часть 54 также включает границу второй диафрагмы 56, которая сдвинута внутрь от наружной границы 55 на второе регулирующее глубину расстояние DCD2. Вторая диафрагменная часть 57 располагается в центре второй акустической вставки 50. Периметр второй диафрагменной части 57 прикрепляется к регулирующей глубину второй диафрагмы части 54 вдоль границы диафрагмы 56.
Третья плоская акустическая вставка 60 включает третью крепежную часть 61, которая имеет наружный край 62, который определяет периметр акустической вставки 60, и третью внутреннюю границу, представленную пунктиром под номером 63. Третья внутренняя граница 63 сдвинута внутрь от наружного края 62 на третье расстояние крепления, представленное как AD3. Акустическая вставка 60 также включает регулирующую глубину третьей диафрагмы часть 64. Наружная граница 65 регулирующей глубину третьей диафрагмы части 64 совпадает с третьей внутренней границей 63 третьей крепежной части 61. Регулирующая глубину третьей диафрагмы часть 64 также включает границу третьей диафрагмы 66, которая сдвинута внутрь от наружной границы 65 на третье регулирующее глубину расстояние DCD3. Третья диафрагменная часть 67 располагается в центре третьей акустической вставки 60. Периметр третьей диафрагменной части 67 прикрепляется к регулирующей глубину третьей диафрагмы части 64 вдоль границы диафрагмы 66.
Расстояние крепления ADI, AD2 и AD3 являются предпочтительно одинаковыми для каждой из акустических вставок. Не является обязательным, что расстояния крепления должны быть одинаковыми, при том условии, что внутренние границы 43, 53 и 63 располагаются в пределах сот на одинаковой глубине. Например, AD3 может составлять более чем AD2 или AD1, чтобы обеспечивалась дополнительная крепежная поверхность для более крупной акустической вставки 60. Однако внутренняя граница 63 крепежной части 61 должна располагаться на такой же глубине в пределах ячейки сот, как внутренние границы 43 и 53 крышек с диафрагмой 41 и 51, соответственно. Соответственно, крепление или глубина крепления крышки с диафрагмой рассматривается как положение внутренней границы крепежной части, когда акустическая вставка помещается в пределах ячейки.
Согласно отличительному признаку настоящего изобретения, регулирующие глубину расстояния DCD1, DCD2 и DCD3 являются различными. Различные регулирующие глубину расстояния приводят к тому, что диафрагменные части располагаются на различных глубинах в сотах, обеспечивая множество степеней акустической свободы. Расположение внутренних границ крепежных частей на одинаковой глубине позволяет крышкам с диафрагмой прикрепляться с использованием однократного погружения в связующее вещество, и в то же время диафрагменные части располагаются на различных глубинах.
Фиг. 4 представляет часть сот 10P, в которой который первая, вторая и третья плоские акустические вставки располагаются в ячейках сот, образуя первую акустическую крышку с диафрагмой 40C, вторую акустическую крышку с диафрагмой 5°C и третью акустическую крышку с диафрагмой 60C. Условные номера на фиг. 4 совпадают с условными номерами на фиг. 3, за исключением того, что добавляется буква "C", показывая, что плоская диафрагменные вставки превращаются в акустические крышки с диафрагмой в течение процесса введения. Все крепежные части 41C, 51C и 61C располагаются на одинаковой глубине крепления, таким образом, что в резервуаре со связующим веществом 70 они покрываются в равной степени. Различные регулирующие глубину расстояния приводят к тому, что диафрагменные части 47C. 57C и 67C располагаются на различных глубинах в пределах акустических сот, обеспечивая желательное множество степеней свободы.
Соты 10P извлекаются из резервуара со связующим веществом 70, и жидкое связующее вещество при выдерживании высыхает или отверждается, образуя соты 10. В сотах 10 акустические крышки с диафрагмой 40C, 5°C и 6°C постоянно прикрепляются к сотам посредством связующего вещества в точках 71, 72 и 73, соответственно, как представлено на фиг. 5. Может использоваться любое из жидких связующих веществ, которые обычно используются для прикрепления крышек с диафрагмой к стенкам сот. Предпочтительные жидкие связующие вещества включают вещества, которые являются устойчивыми при высокой температуре (от 150 до 200°C). Примерные жидкие связующие вещества включают эпоксиды, акриловые соединения, фенольные соединения, цианоакрилаты, бисмалеимиды, полиамидимиды и полиимиды.
На фиг. 3, расстояния крепления AD1, AD2 и AD3 для трех вставок представлены как одинаковые. Расстояния крепления определяются расположением диафрагмы в пределах ячейки и глубиной погружения в резервуар со связующим веществом 70. Как представлено на фиг. 4, все нижние края диафрагменных вставок располагаются на одинаковой глубине, таким образом, что связующее вещество наносится на одинаковых расстояниях крепления вплоть до внутренних границ 43C, 53C и 63C. Чтобы диафрагменные части располагались на различных глубинах, должны изменяться регулирующие глубину ячейки расстояния. В результате этого будут изменяться в сочетании расстояния крепления и регулирующие глубину расстояния для диафрагм.
Если это желательно, может использоваться множество диафрагм, где в сочетании расстояние крепления и регулирующее глубину расстояние являются одинаковыми для каждой из множества диафрагм. В этом случае нижняя часть диафрагмы располагается на различных глубинах в пределах ячейки, в который диафрагменные части, естественно, располагаются на различных глубинах. Расстояния крепления для диафрагм являются различными, потому что все внутренние границы находятся на одинаковой глубине, что регулируется уровнем связующего вещества в резервуаре в процессе нанесения связующего вещества, в то время как нижние части или периметры диафрагм располагаются на различных глубинах. Поскольку в сочетании расстояние крепления и регулирующее глубину расстояние являются одинаковыми для каждой из множества диафрагм, разность расстояний крепления создает разность регулирующих глубину расстояний, что представляет собой часть диафрагмы, расположенной между внутренней границей и диафрагменной частью. Указанная разность регулирующих глубину расстояний, которая возникает вследствие различных расстояний крепления, обеспечивает расположение диафрагменных частей на различной глубине с использованием одной стадии нанесения связующего вещества и множество диафрагм, где все крышки с диафрагмой имеют одинаковую длину хвоста (AD+DCD).
Материалы, используемые для изготовления сот 10, могут представлять собой любые из материалов, которые обычно используются в акустических структурах, включая металлические, керамические и композиционные материалы. Примерные металлы включают алюминий и алюминиевые сплавы. Примерные композиционные материалы включают стекловолокно, Nomex и разнообразные сочетания графитовых или керамических волокон с подходящими матричными смолами. Предпочтительными являются матричные смолы, которые могут выдерживать относительно высокие температуры (от 150 до 200°C). Материалы, используемые для изготовления твердого акустического барьерного листа 26 могут также представлять собой любые из твердых поверхностных листовых материалов, которые обычно используются для акустических структур, которые, как правило, включают материалы такого же типа, которые используются для изготовления сотовой структуры. Материалы, используемые для изготовления пористого поверхностного листа 24, могут также представлять собой любые из материалов, которые обычно используются для таких пористых структур, при том условии, что поры или перфорационные отверстия в структуре являются достаточными, чтобы допускать вход звуковых волн от реактивного двигателя или другого источника шума в акустические ячейки или резонаторы.
Крепежные части и регулирующие глубину диафрагмы части акустических вставок предпочтительно изготавливаются из тонкой твердой пластмассовой пленки, которая является достаточно гибкой, чтобы складываться, образуя акустические крышки с диафрагмой. Указанные тонкие твердые пленки могут быть изготовлены из полиамида, такого как полиамид 6 (нейлон 6, PA6) и полиамид 12 (нейлон 12, PA 12), сложный полиэфир, полиэтилен-хлортрифторэтилен (ECTFE), этилен-тетрафторэтилен (ETFE), политетрафторэтилен (PTFE), полифениленсульфид (PPS), полифторэтилен-пропилен (FEP) и простой полиэфирэфиркетон (PEEK). Предпочтительными являются тонкие листы или пленки PEEK. Такие твердые пленки имеются в продаже из ряда источников, таких как компания Vicfrex USA (Гринвилль, штат Южная Каролина, США), которая производит листы полимера PEEK под товарным наименованием YICTKEX PEEK™. Пленки, используемые для изготовления крепежных частей и регулирующих глубину диафрагмы частей, как правило, имеют толщину, составляющую от 0,001 до 0,006 дюйма. Пленки могут быть перфорированными для уменьшения массы, а также для увеличения площади поверхности пленки для прикрепления крепежная часть с помощью связующего вещества к стенке ячейки.
Крепежная часть и регулирующая глубину диафрагмы часть данной акустической вставки предпочтительно изготавливаются из одного куска пластмассовой пленки. Внутренняя граница крепления крепежной части и наружная граница регулирующей глубину диафрагмы части совпадают друг с другом (см. 43, 53 и 63). Разнообразные плоские акустические вставки в данном множестве вставок вдавливаются в ячейки сот, таким образом, что совпадающие границы крепежных частей и регулирующих глубину диафрагмы частей находятся на одинаковой глубине или, по меньшей мере, в достаточной степени приближаются к одинаковой глубине, что делает возможным однократное нанесение жидкого связующего вещества на крепежные части. Это обеспечивает, что диафрагменные части будут располагаться на различных глубинах в пределах ячейки сот, образуя акустическую структуру, имеющую множество степеней свободы.
Расстояния крепления для крепежных частей плоских акустических вставок составляют, как правило, от 2 мм до расстояния, которое составляет менее чем глубина ячейки сот. Регулирующие глубину расстояния для регулирующих глубину диафрагма частей в таких акустических структурах составляют, как правило, от 0 до расстояния, которое составляет менее чем глубина ячейки сот. Разность регулирующих глубину расстояний между различными плоскими акустическими вставками может изменяться в широких пределах и ограничивается глубиной ячейки сот, положением расстояний крепления крепежной части в пределах ячейки и желательным множеством степеней акустической свободы.
Диафрагменная часть акустической вставки предпочтительно изготавливается из открытого сетчатого тканого полотна, которое состоит из одноволоконных нитей. Нити могут состоять из стекла, углерода, керамического материала или полимера. Некоторые примеры представляют собой одноволоконные полимерные нити, которые содержат полиамид, такой как полиамид 6 (нейлон 6, PA6) и полиамид 12 (нейлон 12, PA 12), сложный полиэфир, полиэтилен-хлортрифторэтилен (ECTFE), этилен-тетрафторэтилен (ETFE), политетрафторэтилен (PTFE), полифениленсульфид (PPS), полифторэтилен-пропилен (FEP) и простой полиэфирэфиркетон (PEEK). Оказывается предпочтительным, что материал, используемый для изготовления диафрагменной части, совпадает с материалом, который используется для изготовления крепежной части и регулирующей глубину диафрагмы части. Открытое сетчатое полотно, изготовленное из PEEK, является предпочтительным для высокотемпературных приложений. Открытые сетчатые акустические полотна и другие акустические материалы, которые могут использоваться для изготовления крышек с диафрагмой в соответствии с настоящим изобретением, являются доступными из широкого разнообразия торговых источников. Например, листы открытого сетчатого акустического полотна могут быть получены от компании SEFAR America Inc. (главное управление Буффало, дом 111, Калумет-стрит, Дипью, штат Нью-Йорк, 14043, США) под товарными наименованиями SEFAR PETEX, SEFAR NITEX и SEFAR PEEKTEX.
Было обнаружено, что в сочетании диафрагменная часть, изготовленная из открытого сетчатого полотна, и крепежная часть и регулирующая глубину диафрагмы часть, изготовленные из твердой пластмассовой пленки, обеспечивают оптимальное сочетание акустических свойств и прочности диафрагмы. Особенно предпочтительными являются сочетания диафрагменные части из открытого сетчатого полотна PEEK и крепежные и диафрагменные части, которые представляют собой твердую пленку PEEK. Когда сочетаются диафрагменные части из открытого сетчатого полотна PEEK и твердые пластмассовые крепежные и регулирующие глубину части, они обеспечивают более плоскую и более однородную форму, чем акустическая часть диафрагмы, которая изготовлена полностью из сетки. Более плоские диафрагменные части делают возможным создание акустических структур, где глубина диафрагменных частей является одинаковой и может точно регулироваться.
Диафрагменная часть прикрепляется к регулирующей глубину диафрагмы части вдоль границы диафрагмы (например, 46, 56 и 66 на фиг. 3) регулирующих глубину диафрагмы частей. Оказывается предпочтительным, что данное крепление достигается посредством сварки регулирующей глубину диафрагмы части и диафрагменной части. Сварка осуществляется с использованием известных технологий сварки для соединения двух пластмассовых деталей друг с другом. Диафрагменная часть может также прикрепляться к регулирующей глубину диафрагмы части с использованием связующего вещества.
Множество плоских акустических вставок может включать одну или несколько вставок, которые имеют диафрагменные части, изготовленные из твердой полимерной пленки такого типа, который используется для крепежных частей и регулирующих глубину диафрагмы частей. Включение таких твердых плоских акустических вставок обеспечивает расположение акустических барьеров на различных глубинах в ячейках, в то время как другие содержащие сетки акустические вставки из множества располагаются в сотах. Такая же единственная стадия нанесения связующего вещества может затем использоваться для одновременного соединения твердых акустических вставок из множества вместе с содержащими сетки акустическими вставками, потому что все они прикрепляются на одинаковой глубине крепления.
Диафрагменная часть может присутствовать в любой форме, которая обычно используется в акустических структурах. Диафрагма может присутствовать в форме круглого диска, как представлено на фиг. 3. Диафрагма может также присутствовать в форме эллипса или овала. Диафрагменная часть может также присутствовать в форме многоугольника, такого как квадрат, прямоугольник, шестиугольник или восьмиугольник.
Площадь поперечного сечения диафрагменной части может быть приблизительно или точно равной площади поперечного сечения ячеек сот. Как представлено на фиг. 5, площадь поперечного сечения или размер диафрагменных частей 47C, 57C и 67C приближаются к размеру ячеек сот. Площадь поперечного сечения диафрагменной части может составлять менее чем размер ячеек. Например, могут использоваться диафрагменные части, которые имеют площадь поперечного сечения, составляющую от 1/8 до 7/8 площади поперечного сечения ячейки. Кроме того, размеры поперечного сечения диафрагменных частей могут изменяться для множества крышек с диафрагмой, расположенных в пределах сот, чтобы обеспечивалось дополнительное регулирование акустических свойств структуры.
Примерная плоская акустическая вставка 60 представлена на фиг. 6, где эллиптическая диафрагменная часть 62 прикрепляется посредством сварки или связующего вещества к регулирующей глубину диафрагмы части 64. Регулирующая глубину диафрагмы часть 64 имеет общую границу 66 (представленную пунктиром) с крепежной частью 68. Множество плоских акустических вставок данного типа будет включать, по меньшей мере, две вставки, где являются различными регулирующие глубину расстояния от диафрагменной части 62 до общей границы 66.
Еще одна примерная плоская акустическая вставка 70 представлена на фиг. 7, где квадратная диафрагменная часть 72 прикрепляется посредством сварки или связующего вещества к регулирующей глубину диафрагмы части 74. Регулирующая глубину диафрагмы часть 74 имеет общую границу 76 (представленную пунктиром) с крепежной частью 78. Акустическая вставка 70 включает надрезы 77 и щели 79, которые предназначаются для упрощения сгибания плоской акустической вставки 70, когда она вталкивается в ячейку сот. Надрезы 77 и щели 79 предпочтительно проходят от периметра акустической вставки 70 до внутренней границы 76 крепежной части 78. Множество плоских акустических вставок данного типа будет включать, по меньшей мере, две вставки, где являются различными регулирующие глубину расстояния от диафрагменной части 72 до границы 76.
Следующая примерная плоская акустическая вставка 80 представлена на фиг. 8, где квадратная диафрагменная часть 82 сваривается или скрепляется с регулирующей глубину диафрагмы частью 84. Регулирующая глубину диафрагмы часть 84 имеет общую границу 86 (представленную пунктиром) с крепежной частью 88. Акустическая вставка 80 включает многочисленные надрезы 89, которые предназначаются для упрощения сгибания плоской акустической вставки 80, когда она вталкивается в ячейку сот. Надрезы 89 предпочтительно проходят в некоторых местах от периметра акустической вставки 80 до внутренней границы 86 крепежной части 88. Множество плоских акустических вставок данного типа будет включать, по меньшей мере, две вставки, где являются различными регулирующие глубину расстояния от диафрагменной части 82 до границы 86. Например, примерное множество включает пять различных групп плоских акустических вставок, где регулирующие глубину расстояния для каждой группы являются различными, и где каждый группа включает сотни плоских акустических вставок. Пять различных групп акустических вставок располагаются в ячейках сот таким образом, что внутренние границы крепежных частей располагаются на одинаковой глубине. Это обеспечивает, что диафрагменные части, расположенные на пяти различных глубинах, придают акустической структуре множество степеней свободы.
Оказывается предпочтительным, что плоские вставки используются как множество, чтобы обеспечивалось множество степеней свободы. Однако уникальная структура вставок делает их подходящими для индивидуального использования в форме вставок индивидуальных типов, но не в форме части множества, предназначенного для обеспечения множества степеней свободы. Оказываются возможными акустические структуры, имеющие одну или несколько описанных выше плоских вставок одного типа, где все диафрагменные части вставки могут иметь одинаковую длину или различные длины.
Хотя акустическая структура согласно настоящему изобретению может использоваться для гашения шума от широкого разнообразия источников шум, данная акустическая структура является особенно хорошо приспособленной для гашения шума, производимого авиационными двигателями и, в частности, большими двигателями, используемыми для пассажирских самолетов. Соответственно, акустическая структура, представленная на фиг. 9, как правило, представляет собой часть гондолы, которая окружает центральную сердцевину турбовентиляторного реактивного двигателя, представленного в целом под номером 90 на фиг. 10. Размещение разнообразных примерных крышек с диафрагмой 40C, 5°C и 60C, которые образуются из примерного множества плоских акустических вставок, представлено в положении в пределах сот 10, где они прикрепляются на одинаковой глубине. Разнообразные диафрагменные части 47C, 57C и 67C располагаются на различных глубинах в пределах сот, образуя гондолу, имеющую множество степеней акустической свободы.
Таким образом, после описания примерных вариантов осуществления настоящего изобретения следует отметить, что для специалистов в данной области техники данное описание является лишь примерным, и что другие разнообразные альтернативы, приспособления и модификации могут быть произведены в пределах объема настоящего изобретения. Соответственно, настоящее изобретение не ограничивается описанными выше вариантами осуществления, но ограничивается лишь следующей формулой изобретения.