Schallabsorption durch den Einsatz von Helmholtz-Resonatoren

Iván Herrero-Durá

Die ersten Phasen des Starts von Raumfahrzeugen (Zündung des Triebwerks und die ersten 3 Sekunden des Abhebens) stellen aus akustischer Sicht das größte vom Menschen verursachte Ereignis dar. Während dieser Ereignisse sind die Raumfahrzeuge extrem hohen Schalldruckpegeln ausgesetzt, die erhebliche Auswirkungen auf die transportierten Leichtbaustrukturen, wie z. B. Solarpaneele und Antennen, haben können.

Als mögliche Lösung wurde vor kurzem ein Prototyp eines Helmholtz-Resonators entwickelt, der zur Maximierung der Absorption von Schallwellen eingesetzt werden kann. Die Absorption wird maximiert, indem die Geometrie der Resonatoren mit Hilfe eines Optimierungsalgorithmus für einen bestimmten Frequenzbereich eingestellt wird. Die Geometrie des Systems verändert die effektiven Eigenschaften des Mediums und ermöglicht es, die als kritische Kopplung bekannte Bedingung herzustellen. Diese Bedingung hat eine ähnliche Wirkung wie eine Impedanzanpassung zwischen dem System und dem umgebenden Medium und bewirkt die Absorption von Energie im System.

Die kombinierte Wirkung der Resonanzfrequenzen der Elemente und der kritischen Kopplungsbedingung kann zu einer perfekten Absorption der Schallwellen im Arbeitsbereich der Frequenzen führen. Als zusätzliche Eigenschaft werden aufgrund der Verteilung der Resonatoren wichtige Diffusionseigenschaften in diesem Bereich erreicht.

Der vollständige Artikel ist in der Zeitschrift Applied Sciences erschienen: https://www.mdpi.com/2076-3417/10/5/1690.