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TU Berlin

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Dr.-Ing. André Jakob

Lupe

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Entwicklung einer Schallschutzkapsel mit passivem und aktivem Schallschutz

Die Schalldämmung von Schallschutzkapseln ist bekanntermaßen bei tiefen Frequenzen geringer als bei hohen Frequenzen. Durch Antischall-Maßnahmen soll versucht werden, diesen Nachteil auszugleichen. Hierzu werden Lautsprecher mit in die Schallschutzkapsel eingebracht, die den Schall in ihrem Innern reduzieren sollen. Dadurch soll die Anregung der Kapselwände und damit der Schalldurchgang durch die Schallschutzkapsel reduziert werden. Das Projekt ist Teil des durch das BMWi/AiF geförderten Projektes „Modulare Motorkonzepte“.
Laufzeit des Projektes: 01/2009-12/2010

Nichtlineare Hochleistungsschallquellen für die Anwendung in der aktiven Lärmbekämpfung

Antischallverfahren zur Lärmbekämpfung stellen eine wichtige und sinnvolle Ergänzung zu herkömmlichen passiven Schalldämmungs- und Schalldämpfungsmethoden dar. Passive Methoden können vor allem für den mittleren bis hohen Frequenzbereich erfolgreich eingesetzt werden, die Bekämpfung tiefer Frequenzen erfordert oft einen zu hohen zusätzlichen Aufwand. Hier können aktive Methoden, die auf der destruktiven Interferenz von Schallwellen beruhen, Abhilfe schaffen. Insbesondere bei Abgasanlagen, z.B. von Kraftfahrzeugen, Lastkraftwagen, etc., besteht die berechtigte Hoffnung, dass "Antischall im Auspuff" zu einer erheblichen Verringerung der durch diese Fahrzeuge hervorgerufenen Lärmbelästigung führt. Obwohl die meisten Fragen zu diesem Thema bereits geklärt sind, scheitert die praktische Umsetzung derzeit noch an den notwendigen aber für konventionelle Lautsprecher zu hohen tieffrequenten Schallpegeln. Im Projekt werden Alternativen zu den üblichen elektrodynamischen Lautsprechern entwickelt. Hier ist vor allem an die Erzeugung von tieffrequentem Schall durch modulierte Strömung gedacht. Da solche Schallquellen allerdings hochgradig nichtlinear sein können, sollen diese hier entweder aktiv durch elektronische Vorverarbeitung der ansteuernden Signale linearisiert werden oder die entstehenden Verzerrungen direkt gezielt zur Auslöschung des Lärms ausgenutzt werden. Die neuartigen Schallquellen und nichtlinearen Algorithmen sollen an einem Versuchsstand praktisch erprobt werden. Das Projekt wurde von der DFG gefördert, Kennwort "Nichtlineare Antischallquellen".

Aktive Verbesserung der Schalldämmung zweischaliger Konstruktionen durch aktive Maßnahmen

Zweischalige Konstruktionen, wie sie z.B. als Doppelglasfenster, Flugzeugrümpfe, Spritzwände in Kraftfahrzeugen, etc. Verwendung finden, bieten für mittlere und hohe Frequenzen meist eine ausreichende Schalldämmung. Konventionelle Maßnahmen zur Erhöhung der Schalldämmung für tiefere Frequenzen setzen im allgemeinen einen erhöhten Masseaufwand oder eine Dickenvergrößerung jeweils in beträchtlichem Umfang voraus. Ein alternativer Ansatz, dieses Ziel zu erreichen, besteht in aktiven Maßnahmen. Dem als unvermeidlich angesehenen primären Schwingungsfeld wird ein zweites, elektronisch bereitgestelltes (sekundäres) Feld mit dem Ziel der gegenseitigen Auslöschung überlagert. Das Forschungsthema - man könnte es durch das Schlagwort "Ersatz von Masse durch Intelligenz" umschreiben - ist vor allem für lärmintensive Leichtbau-Konstruktionen (Flugzeugbau, Kfz-Industrie) und für die wegen des ausreichenden Lichtdurchganges relativ dünnen Doppelglasfenster wichtig.In dem Projekt wird die Schalldämmung zweischaliger Konstruktionen im tieffrequenten Bereich durch aktive Maßnahmen gesteigert. Dies geschieht entweder durch zusätzliche Krafteinleitung in die Schalen oder durch zusätzliche Schallanregung des Lufthohlraumes. Neben der theoretischen Behandlung des Problems wurde auch ein Versuchsaufbau am Beispiel eines "aktiven Doppelglasfensters" aufgebaut und vermessen. Weiteres Ziel ist die Optimierung der aktiven Maßnahme mit Schwingungs- oder Schallanregung oder beidem gleichzeitig.
Das Projekt wurde von der DFG gefördert, Kennwort "Aktive Doppelschalen".

Aktive Minderung der Schallabstrahlung schwingender Platten

Die Schallabstrahlung von Platten (die z.B. als flächige Gehäuseteile von Maschinenverkleidungen oder als trennende Bauelemente - wie Fensterscheiben - aufgefasst werden können) folgt einer einfachen Wirkungskette. Durch Kräfte wird die Platte zu örtlich verteilten und zeitveränderlichen Auslenkungen angeregt. Die Schwingungen des Konstruktionsteiles "Platte" bewirken in der sie benetzenden Luft - ähnlich wie bei Lautsprechern - Bewegungen und Kompressionen; sie führen so im Zusammenspiel mit dem angeschlossenen "Wellenleiter aus Luft" zur Schallemission. Die als eigentliche Ursache anzusehenden Kräfte können dabei lokalen Charakter besitzen - das wäre z.B. bei einer direkt angekoppelten Maschine als Erreger der Fall; sie können aber auch wie beim Schalldämmproblem (z.B. bei Fensterscheiben) selbst wieder durch sendeseitig auftreffende, flächige Schallwellen gegeben sein. Das hier verfolgte Ziel besteht darin, durch zusätzliche, künstlich erzeugte und elektronisch kontrollierte Kräfte (sogenannte sekundäre Kräte) die Plattenschwingungen so zu verändern, dass die Schallabstrahlung möglichst weitgehend reduziert wird. Dabei wird sinnvoll als Maß für die globale Minderung die insgesamt emittierte Schallleistung benutzt. Wie die Betrachtungen zeigten, ist es für die Reduktion der Schallabstrahlung nicht allgemein erforderlich, die Plattenschwingungen selbst in ihrer Amplitude zu reduzieren ("modal suppression"): es kann sogar günstiger sein, an Stelle der insgesamt in der Platte gespeicherten Schwingenergie nur die örtliche Verteilung der Schwingungsform einer Änderung zu unterwerfen ("modal restructuring"): auch die örtliche Umverteilung der Schwingenergie kann einen ganz beträchtlichen Einfluss auf die Schallentstehung haben.
Die Arbeiten wurden im Rahmen des von der Technischen Universität Berlin geförderten interdisziplinären Forschungsprojektes IFP 12/21 "Digitale Filter" durchgeführt.

Veröffentlichungen


F. Konkel and A. Jakob and F. Heintze and M. Möser (2010). 'Active Sound Design'- Konzepte und Umsetzungen an einem Doppelrohrblatt-Holzblasinstrument. Fortschritte der Akustik - DAGA 2010


C. Maschke and A. Jakob (2010). Psychoakustische Messtechnik. in: M. Möser (Hrsg.). Messtechnik der Akustik (Kapitel 11), ISBN 978-3-540-68086-4, Springer-Verlag, 2010


C. Maschke and R. Volz and A. Jakob and E. Augustin (2010). Pegeldifferenz gekippt-geöffneter Fenster bei Fluglärm – Messungen nach DIN EN ISO 140-5 Gesamt-Lautsprecher-Verfahren. Fortschritte der Akustik - DAGA 2010


M. Norambuena and A. Jakob and M. Möser (2010). Multichannel active absorption systems (AAS): Theory and numerical results. Fortschritte der Akustik - DAGA 2010


S. Bergmann and S. van der Meulen and A. Jakob and B.A.T. Petersson (2010). Untersuchungen zu den Ursachen der Geräuschentwicklung eines turbinen-betriebenen Zahnarztbohrers. Fortschritte der Akustik - DAGA 2010


F.B. Konkel and A. Jakob and F. Heintze and M. Möser (2009). Sound radiation of double reed woodwinds. NAG-DAGA 2009, Rotterdam, Niederlande


M. Norambuena and A. Jakob and M. Möser (2009). Active absorption systems: Study and implementation of an adaptive control procedure. NAG-DAGA 2009 International Conference on Acoustics, Rotterdam, The Netherlands, March 2009


R. Volz and A. Jakob and B. Schulte-Fortkamp (2008). Using the Soundscape Approach to Develop a Public Space in Berlin - Measurement and Calculation. Acoustics 08, Paris


F. Konkel and A. Jakob and F. Heintze and M. Möser (2008). Active Sound Design of a Bassoon. Acoustics 08 Paris


F. Konkel and A. Jakob and F. Heintze and M. Möser (2008). Active Sound Design an einem Holzblasinstrument. DAGA 2008 - Dresden


B. Schulte-Fortkamp and R. Volz and A. Jakob (2008). Using the soundscape approach to develop a public space in Berlin - perception and evaluation. J. Acoust. Soc. Am., Vol. 123, No.5, Pt 2 of 2, May, 2008. 3808


M. Norambuena and A. Jakob and M. Möser (2007). A wave decomposition method for active control of sound absorption: theory and first experimental results. DAGA 2007 - Stuttgart, Germany


P.P. Caffier and J.C. Berl and A. Muggli and A. Reinhardt and A. Jakob and M. Möser and I. Fietze and H. Scherer and V. Hölzl (2007). Snoring noise pollution - the need for objective quantification of annoyance, regulatory guidelines and mandatory therapy for snoring. Physiological Measurement, 28:25-40, 2007.


A. Jakob and A.P. Manners (2007). On the simulation of electropneumatic transducers. Fortschritte der Akustik - DAGA 2007


Adresse

André Jakob
Technische Universität Berlin
Institut für Strömungsmechanik und Technische Akustik
Fachgebiete der Technischen Akustik, Sekr. TA7
Einsteinufer 25
D-10587 Berlin

Tel .: +49 30 314-24867
Fax.: +49 30 314-25135

Zimmer: TA 256

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