G. Babuke, P. Brandstätt, D. Eckoldt, A. Lecheler*
Einleitung
Der zunehmende Bedarf von Lärmminderung und akusti-schem Design
an Fahrzeugen benötigt entsprechende Prüf-bedingungen in
Windkanälen und Prüfständen. Der speziellentwickelte breitbandige
Resonanzabsorber BKA [1] weisthohe Absorptionsgrade ab 20 Hz auf,
hat eine ebene Ober-fläche und ist nur 250 mm dick.
Absorptionsprinzip und Aufbau
Der Aufbau des zugrunde liegenden Verbund-Platten-Reso-nators
VPR ist in Bild 1 dargestellt. Er besteht aus einer an ei-
ner harten Wand befestigten rechteckigen Schaumstoffplat-te und
einer Stahlplatte, die auf der Oberseite aufgeklebt ist.Der
komplette Absorber wird in Modulen mit einer Größevon mindestens
1,5 m mal 1 m und einer typischen Dicke von100 mm produziert. Die
Absorptionseigenschaften des VPRberuhen auf einem
Feder-Masse-Resonator mit der Stahl-platte als Masse und dem
Schaumstoff als Feder sowie aufden freien Biegeschwingungen der
Platte, die beispielsweisemit Raummoden gekoppelt sein können und
dadurch dieAbsorption bei diesen Moden deutlich erhöhen. Der
Breit-band-Kompakt-Absorber BKA wird durch eine 150 mm dickezweite
Schaumschicht hergestellt (Bild 1) und ist über dengesamten
Frequenzbereich wirksam. Der VPR kann mit einerstrukturierten
Schicht kombiniert werden, wodurch derAsymmetrische
Struktur-Absorber ASA entsteht, der für spe-zielle akustischen
Anforderungen [2] einsetzbar ist.
Anwendungen in Windkanälen
Das erste vollständig mit BKA-Modulen ausgestattete Ple-num
befindet sich im aero-akustischen Windkanal von AUDI[3]. Das Foto
in Bild 2 zeigt die BKA-Module hinter einerSchutzschicht aus
Lochblech und im Hintergrund die beweg-
Lärmminderung und reflexionsarme Auskleidungen
inaero-akustischen Windkanälen**
45131 (2004) Neue Forschungsergebnisse, kurz gefasst
IBP-Mitteilung
** Faist Anlagenbau GmbH, Krumbach** Poster „Noise reduction and
anechoic linings in aeroacoustic wind
tunnels”, CFA / DAGA 04, Strasbourg, März 2004, Abstr. p.
418
Bild 1: Aufbau des Verbund-Platten-Resonators (VPR),
Breitband-Kompakt-Absorbers (BKA) und Asymmetrischen
Struktur-Absorbers (ASA) nach[1].
Bild 2: Plenum des aero-akustischen Windkanals von AUDI mit
BKA-Modulen als Wandverkleidung [4].
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liche Absorberwand vor den Fenstern des Kontrollraums. DasPlenum
erfüllt die Anforderungen an einen Halbfreifeldraumder Klasse 1 in
Terzbandbreite ab 63 Hz. Die BKA-Modulewurden ebenfalls in
Kulissenschalldämpfer integriert, die inzwei Umlenkecken des AUDI
Windkanals diagonal eingebautwurden und die tieffrequente Dämpfung
[4] erhöhen. Ana-log zum FKFS Windkanal an der Universität
Stuttgart [5] wur-den die beiden verbleibenden Ecken mit
Umlenkschaufeln,belegt mit verhautetem Schaumstoff, ausgestattet,
die zu-sätzliche Dämpfung und eine Reduzierung des Druckverlu-stes
bewirken. All diese Maßnahmen und ein sorgfältig aus-gewähltes
Gebläse führten zum weltweit mit Abstand leise-sten Windkanal [6].
Aufgrund der hohen Anforderungen andie Abriebfestigkeit der
angeströmten Oberflächen empfahlsich der Einsatz des BKA im
aero-akustischen Windkanal vonDaimlerChrysler in Detroit [7]
ebenfalls. Vergleichbar zum
AUDI Windkanal wurde nicht nur das Plenum (Bild 3)
mitBKA-Modulen ausgestattet, sondern auch ein Großteil
derKanalwände, sowie der Nabenschalldämpfer des Gebläsesmit
ALFA-Modulen (Alternative Faserfreie Absorber) herge-stellt. Die
Freifeldeigenschaften nach [8] wurden im erwei-terten
Frequenzbereich bis hinab zu 50 Hz und für einenMessradius von 7 m
nachgewiesen (Anforderung: 80 Hz, Ra-dius 5,5 m).
Freifeldeigenschaften nach [8] ab 80 Hz warenunentbehrlich für die
Eigner des kürzlich fertig gestelltenWindkanals von PSA Peugeot
Citroën, Renault und CNAMbei Paris (Bild 4). Die nachgewiesenen
Freifeldeigenschaftengestatten sogar Messungen ab 50 Hz in einem
Radius von 6 m um die Mitte des Bodens.
Ausblick
Die Anwendung der BKA-Technologie deckt ein breitesSpektrum von
akustischen Messräumen und Plenums vonWindkanälen ab, in denen
Freifeldeigenschaften erforderlichsind. Darüber hinaus sind sie als
Kulissenschalldämpfer undKanalauskleidungen einsetzbar,
vorausgesetzt die Kanalab-messungen haben mindestens die Größe der
Absorbermo-dule. Zusätzlich zu ihren akustischen Eigenschaften
bieten sieweitere Vorteile, wie die enorme Platzersparnis aufgrund
dergeringen Dicke und ihr faserfreier Aufbau. Bis jetzt wurdenmehr
als 70 Freifeld-Messräume und Plenums mit Raumvolu-men von 45 m3
bis 2200 m3 [9] erstellt. Weiterhin werden zurZeit
Vorbeifahrt-Messhallen und akustische Prüfräume fürAntriebsstränge
mit diesen Absorbern bei First AutomotiveWorks FAW in Changchun,
China, der Tongji Universität, Automotive Department, Shanghai und
bei DAF Eindhoven,Niederlande hergestellt.
Literatur
[1] Fuchs, H.V.: Alternative fibreless absorbers – New tools and
ma-terials for noise control and acoustic comfort. ACUSTICA
87(2001), H. 3, S. 414–422.
[2] Dreyer, H. et al.: The new Volkswagen acoustic centre in
Wolfs-burg, Part 1: Test Beds, ATZ worldwide 105 (2003), H. 3, S.
250–260.
[3] Schneider, S. et al.: Das Audi-Windkanalzentrum. In:
Aerodyna-mik des Kraftfahrzeugs, Haus der Technik, Essen, 1998.
[4] Brandstätt, P. et al.: Novel silencers and absorbers for
wind tun-nels and acoustic test cells. Noise Control Eng. J. 50
(2002), H. 2,S. 41–49 and 51 (2003), H. 1, S. 60–61.
[5] Potthoff, J. et al.: The aero-acoustic wind tunnel of
Stuttgart Uni-versity. SAE Paper 950625, Detroit, 1995.
[6] Hucho, W.-H.: Leise Autos aus flüsterndem Windkanal.
VDINachrichten, 10. Nov. 2000, S. 37.
[7] Walter, J. et al.: The DaimlerChrysler full-scale
AeroacousticWind Tunnel. SAE Paper 0426, Traverse City, 2003.
[8] ISO 3745-2003: Acoustics–Determination of sound power
levelsof noise sources–Precision methods for anechoic and
semi-ane-choic rooms.
[9] Fuchs, H.V. et al.: Schallabsorber und Schalldämpfer:
InnovativeAkustik-Prüfstände. Berlin, Springer, 2004.
FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR BAUPHYSIK IBPInstitutsleitung: Prof. Dr.
Gerd Hauser
Prof. Dr. Klaus SedlbauerD-70569 Stuttgart, Nobelstr. 12
(Postfach 80 04 69, 70504 Stuttgart), Tel. 07 11/9 70-00D-83626
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Bild 3: Blick vom Kollektor zum Plenum des aero-akustischen
Windkanalsvon DaimlerChrysler in Detroit.
Bild 4: Ansicht des Plenums im aero-akustischen Windkanal von
PSAPeugeot Citroën, Renault und CNAM in Montigny le Bretonneux bei
Paris.
