Schallabsorber und Schalldämpfer: Innovative Akustik-Prüfstände

215 Pages·2004·9.799 MB·German

by  Prof. Dr.-Ing. Helmut V. Fuchs (auth.)

Schallabsorber und Schalldämpfer
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
ONLINE LlBRARY
Engineering
springer.de
Helmut V. Fuchs
unter Mitwirkung von
Zha Xueqin und Gerhard Babuke
Schallabsorber und
Schalldämpfer
Innovative Akustik-Prüfstände
Mit 120 Abbildungen
Springer
Prof. Dr.-Ing. HELMUT V. FUCHS
Fraunhofer-Institut fi.ir Bauphysik
Nobelstr.12
70569 Stuttgart
ISBN 978-3-662-09804-2 ISBN 978-3-662-09803-5 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-09803-5
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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2004
Urspriinglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 2004
Softcover reprint of the hardcover 1s t edition 2004
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Satz: Camera-ready-Vorlage vom Autor
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Vorwort
Akustische Gestaltung und Lärmschutz erfordern den Einsatz einer breiten
Palette von Schallabsorbem und Schalldämpfern verschiedener Art und
Wirkungsweise. Mit faserigen oder porösen Dämpfungsschichten allein, an
Decken und Wänden sowie in Kulissen installiert, ist die Arbeit des Akus
tikers heute nicht getan. Vom VDI-Verlag kam daher schon 1995 die An
regung, ein Buch über den aktuellen Stand des Wissens und der Technik in
diesem Bereich der Forschung und Entwicklung zu schreiben. Das Projekt
kam aber nicht recht voran, weil den vorgesehenen Autoren immer wieder
andere Veröffentlichungen zu akuten Problemstellungen und innovativen
Lösungsmöglichkeiten wichtiger waren. Auch verhinderten vordringliche
Arbeiten im Fraunhofer-Institut lange die notwendige Konzentration auf
dieses anspruchsvolle Buchprojekt. So wuchs die Familie der Alternativen
Faserfreien Absorber ALFA und damit der Stoff, über den man aus der
Forschung fur die Praxis berichten konnte, weiter an. Als dann 2002 die
Herausforderung des Springer-Verlages hinzukam, fur die 3. Auflage des
Taschenbuches der Technischen Akustik das Kapitel "Schallabsorption"
neu zu schreiben, wurden einige Entwicklungs-, Organisations- und Vorle
sungsaktivitäten umdisponiert und ein Kompendium verfasst, welches die
fast 25-jährige Erfahrung mit der Schaffung und Anwendung Innovativer
Bau-Produkte I.B.P. zusammenfasst und erstmalig im Zusammenhang mit
den konventionellen Akustik-Bausteinen darstellt. Natürlich kam es dabei,
wie es kommen musste: die Zusammenschau aller älteren und neueren
Schallabsorber wurde zu lang fur ein Taschenbuch. Sie wurde deshalb vor
ab in einer leicht gekürzten Fassung, als eine Art Repetitorium, in diesem
Fall eher "Innovatorium" zu nennen, in Band 24 (2002) und 25 (2003) der
Zeitschrift "Bauphysik" in sechs Teilen veröffentlicht:
Teil 1: 1. Vorwort und Übersicht
2. Einfuhrung
3. Schallabsorption fur den Lärmschutz und die Raumakustik
4. Passive Absorber
4.1 Grundlagen
VI Vorwort
4.2 Faserige Materialien
4.3 Offenporige Schaumstoffe
4.4 Geblähte Baustoffe
Teil 2: 5. Reaktive Absorber im Schallfeld
6. Platten-Resonatoren
6.l Grundlagen
6.2 Folien-Absorber
6.3 Platten-Schwinger
6.4 V erbundplatten-Resonatoren
Teil 3: 7. Helmholtz-Resonatoren
7.l Grundlagen
7.2 Lochflächen-Absorber
7.3 Schlitzförmige Absorber
7.4 Membran-Absorber
8. Interferenz-Dämpfer
8.l Grundlagen
8.2 A/4 - Resonatoren
8.3 A/2 - Resonatoren
8.4 Rohr-Schalldämpfer
Teil 4: 9. Aktive Resonatoren
9.1 Grundlagen
9.2 Masse-Feder- Systeme
9.3 Abzweig-Resonatoren
9.4 Moden-Dämpfer
Teil 5: 10. Mikroperforierte Absorber
10.1 Grundlagen
10.2 Mikroperforierte Platten
10.3 Mikroperforierte Folien
10.4 Mikroperforierte Flächengebilde
Tei16: 11. Hochintegrierte Absorber
11.1 Grundlagen
11.2 Breitband-Kompaktabsorber
11.3 Reflexionsarme Raumauskleidungen
11.4 Schalldämpfende Schomsteininnenzüge
12. Zusammenfassung und Ausblick
Vorwort VII
Mit dem Springer-Verlag war frühzeitig geplant, ein eigenes Buch unter
dem Titel "Schallabsorber und Schalldämpfer - für mehr Lärmschutz und
bessere Raumakustik" herauszubringen. Es soll in einem Grundlagenteil
den bereits in der Bauphysik-Serie angedeuteten Überblick über die aktuell
verfügbaren Akustik-Elemente vertiefen und in einem größeren Anwen
dungsteil etwa zu den folgenden Spezialgebieten der angewandten Akustik
exemplarische Umsetzungen anhand von ausgewählten Projekten aus der
täglichen Arbeit des Fraunhofer IBP demonstrieren:
A Akustikprüfstände mit neuer reflexionsarmer Auskleidung
B Verschmutzungsresistente, druckverlustarme Schalldämpfer für Abgas
anlagen
C Bauliche Maßnahmen zum Lärmschutz für Musiker in Orchestergräben
und Probenräumen
D Raumakustische Gestaltung kommunikationsintensiv genutzter Umge
bungen
E Lärmminderung und akustische Behaglichkeit durch den Einsatz mik-
roperforierter Bauteile und Einrichtungen
Während der erste Teil des Buches, zusammen mit dem Anwendungs
Teil A, weitgehend fertig wurde, erfordern Teile B bis E noch eine gewisse
Bearbeitung. Die Entwicklung der Freifeld-Räume wurde aber dank eines
akuten Innovationsbedürfnisses, insbesondere in der Automobil-Industrie,
so stark vorangetrieben und in den Forschungs- und Prüfz entren führender
Kraftfahrzeug-Hersteller weltweit umgesetzt, dass es ratsam erschien, eine
erste Auflage des Buches erscheinen zu lassen und den Grundlagen-Teil
dementsprechend auf die in den bisher ca. 70 Reflexionsarmen Räumen
(Aeroakustik-Windkanälen und Akustik-Prüfständen) zum Einsatz ge
brachten Schallabsorber und Schalldämpfer zu konzentrieren. Es ist wei
terhin geplant, in einer zweiten Auflage das umfassendere Buchprojekt wie
zuvor beschrieben zu verwirklichen, etwa wie ein "work in progress".
So wie bei der jetzt vorliegenden ersten Fassung, ist der Hauptautor auf
die Unterstützung durch seine KollegInnen am IBP sowie dessen z.Zt. 12
Lizenz-, Know-how- und Kooperationspartner angewiesen. Er möchte
auch nicht versäumen, sich bei denen zu bedanken, die ihm bei der Erar
beitung des vorliegenden Werkes geholfen haben. Die Koautorin Zha
Xueqin hat mit vielen jungen Mitarbeitern ihrer Raumakustik-Gruppe die
Verbundplatten-Resonatoren und Breitband-Kompaktabsorber zur Erwei
terung des Messbereiches Reflexionsarmer Räume zu tiefen Frequenzen
entwickelt, die Messtechnik zur schalltechnischen Kennzeichnung dersel
ben auf die Beine gestellt sowie ein Modell zur rechnerischen Abschät
zung der Raumrückwirkung auf eine geplante Freifeld-Situation um Quelle
und Empfänger geschaffen. Der Koautor Gerhard Babuke hat , zusammen
VIII Vorwort
mit Philip Leistner und anderen Kollegen in der Gruppe Technischer
Schallschutz des IBP, die Asymmetrisch Strukturierten Absorber zur Er
füllung der Freifeld-Norm auch für Sinus-Messungen vorangetrieben und
in komplexen Bauprojekten, bei denen zahlreiche Gewerke Anlass für
Missverständnisse und Fehler gaben, nie den Überblick verloren. An dieser
Stelle sei aber auch Dietmar Eckoldt und Peter Brandstätt für ihr kompe
tentes Management in anspruchsvollen Windkanalprojekten in Europa so
wie in den USA gedankt. Karlheinz Bay und Zhou Xiaoru haben zahlrei
che Grafiken in Form gebracht, Heike Habermann und Ines Schirnkowski
haben den Text des Buches professionell bearbeitet und das Layout be
sorgt. Allen diesen und den zahlreichen nicht explizit Genannten, die zum
Gelingen dieses Werkes Kraft und Zeit aufgewendet haben, mächten die
Autoren herzlich danken. Schließlich sei dem Leiter des Fraunhofer
Institutes für Bauphysik, Karl Gertis, gedankt für sein nie erlahmendes In
teresse an allen Ergebnissen der Abteilung Raumakustik/Technische Akus
tik sowie sein unermüdliches Korrekturlesen "unzähliger" Manuskripte. So
werden auch die geneigten Leser ermuntert, Korrekturen und Kritik an die
sem Werk freimütig dem Verlag oder den Autoren mitzuteilen. Letztere
versprechen, diese in der zweiten Auflage des Buches zu berücksichtigen.
Stuttgart, im August 2003 Helmut Fuchs
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung ............................................................................................. 1
2 Stand der Technik bei reflexionsarmen Räumen ............................... 5
3 Quellen des Lärms von Kraftfahrzeugen ............................................ 9
4 Probleme bei tiefen Frequenzen ......................................................... 11
5 Grundlagen der Schallabsorption ...................................................... 19
6 Passive Absorber .................................................................................. 23
6.1 Faserige Materialien ...................................................................... 26
6.2 Offenporige Schaumstoffe ............................................................. 29
7 Platten-Resonatoren ............................................................................ 33
7.1 Folien-Absorber ............................................................................. 34
7.2 Platten-Schwinger .......................................................................... 37
7.3 Verbundplatten-Resonatoren ......................................................... 39
8 Helmholtz-Resonatoren ....................................................................... 59
8.1 Lochflächen-Absorber ................................................................... 61
8.2 Schlitzförmige Absorber ................................................................ 62
8.3 Membran-Absorber ....................................................................... 68
9 Hochintegrierte Absorber ................................................................... 73
10 Konventionelle Werkzeuge und Materialien für Freifeld-Räume 75
11 Alternative Auslegungs-Konzepte .................................................... 83
12 Drei aktuelle ALFA-Bausteine für reflexions arme Räume. ......... 101
13 Ausführungsbeispiele nach dem neuen Stand der Technik ......... 111
X Inhaltsverzeichnis
13.1 BMW Motor-Akustik-Prüfstand in München ........................... 111
13.2 Audi Aeroakustik-Windkanal in Ingolstadt.. ............................. 123
13.3 Mercedes Technik-Zentrum in Sindelfingen ............................. 128
13.4 Volkswagen Akustik-Zentrum in Wolfsburg ............................ 136
13.4.1 Außengeräusch-Messhalle .................................................. 140
13.4.2 Rollen-Prüfstände ............................................................... 146
13.4.3 Motoren- und Aggregate-Prüfstände .................................. 151
13.4.4 Fenster-Prüfstand ................................................................ 158
13.4.5 Hör-Studio .......................................................................... 163
13.4.6 Erfahrungen aus einem besonders anspruchsvollen Projekt167
13.5 Daimler-Chrysler Windkanal in Detroit .................................... 180
13.6 PSA Renault-Windkanal in St.-Cyr-L'Ecole ............................. 191
14 Zusammenfassung und Ausblick. ........•.................••..•.................... 201
Literatur ................................................................................................. 205
Sachverzeichnis ...................................................................................... 211