DE10103942C1 - Flow-operated sound generator e.g. for providing active noise damping or acoustic warning signal, has flow boundary layer altered by controlled actuators within aerodynamic structure inserted in flow - Google Patents

Flow-operated sound generator e.g. for providing active noise damping or acoustic warning signal, has flow boundary layer altered by controlled actuators within aerodynamic structure inserted in flow

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Abstract

The sound generator has controlled actuators integrated in an aerodynamic structure inserted in the flow path for influencing the flow boundary layers, for providing volume divergence and forces for acoustic dipole and monopole radiators. Sound and/or flow sensors are located in the noise field for feedback control of the actuators, to provide interference noise for active noise damping.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Schallgenerator, der seine Antriebsenergie aus einem Strö­ mungsfeld bezieht. Vorzugsweise sind dies aero- und hydrodynamische oder auch hydrauli­ sche Strömungsfelder, wie sie technisch bei Fahrzeugen, Flugzeugen, Rotoren und Propellern, Rohr- und Ventilströmungen, instationäre Windkräfte an Bauwerken, Turmschattenschlag bei Windkraftanlagen, Mischungsstahlen, Verbrennungsströmungen usw. sowieso gegeben sind. In gleicher Weise eingeschlossen sind künstliche, eigens für eine Schallgeneration eingerich­ tete Strömungen. Der damit realisierte Schallgenerator dient zur Erzeugung von Nutzschall, von akustischen Warnsignalen und - zusammen mit Sensor und Steuerung - von Antischall­ feldern zur gesteuerten Interferenzauslöschung.The invention relates to a sound generator which derives its drive energy from a stream related field. These are preferably aero- and hydrodynamic or also hydraulic flow fields such as those used in vehicles, aircraft, rotors and propellers, Pipe and valve flows, unsteady wind forces on structures, tower shadow impact Wind turbines, mixture steels, combustion currents, etc. are given anyway. In the same way, artificial ones are included, specially set up for a sound generation currents. The sound generator thus implemented is used to generate useful sound, of acoustic warning signals and - together with sensor and control - of anti-noise fields for controlled interference cancellation.

Stand der Technik sind vor allem pneumatisch betriebene Schallgeneratoren. Bereits seit über ein Jahrhundert bekannt ist das Sirenenprinzip. Hierbei wird ein separat erzeugter Druckluft­ strom durch eine Sirenenscheibe periodisch unterbrochen. Damit verwandt sind Geräte bei denen der Luftstrom von Ventilen gesteuert wird, in der englischen Bezeichnung air modula­ ted devices. Diese sind vorzugsweise zur Erzeugung hoher Schalleistungen eingesetzt. Nach­ teilig ist die eingeschränkte Signaltreue, das Klirrverhalten bei hohen Arbeitsdrücken und der schlechtere Wirkungsgrad hervorgerufen durch das funktionsbedingte Abbremsen und Be­ schleunigen der Luftströmung. Bei den elektrisch betriebenen Luftschutzsirenen wirkt ein Rotor einmal als Luftverdichter (Radialgebläse) und nach dem Sirenenprinzip zusätzlich als Unterbrecher. Aus DE 196 28 849 A1 ist bekannt, ebenfalls nach dem Unterbrecherprinzip aus einer aerodynamischen Strömung gesteuerten Ultraschall zu erzeugen, und aus diesem nach der Theorie der Amplitudenmodulation hörbaren und gerichteten Nutzschall freizuset­ zen. - Im weiteren sind die sog. Aeolientöne,- Hieb- und Schneidentöne - bekannt. An Strö­ mungskörpern treten im Nachlauf instabile rückgekoppelte Stömungszustände auf, das be­ kannteste Beispiel ist die Karmansche Wirbelschleppe, wie sie bei einer Rohrumströmung beobachtet werden kann. Der - hier periodische - Stömungswechsel verursacht sekundär eine gleichperiodische Schallabstrahlung. Dieses stömungsbedingte Schallphänomen macht sich meist störend bemerkbar und wird durch aerodynamische Mittel, (Spoiler, Abreißkanten) möglichst eliminiert. Störend ist ebenfalls der auf der Wechselwirkung mit einer umströmten Struktur auftretende Grenzschichtlärm. Es ist bekannt, die Grenzschicht und damit auch den - lärm durch Grenzschichtzäune zu stabilisieren. Bei dieser Lärmart und noch mehr bei der Mi­ schung unterschiedlich schneller Strömungen - das bekannteste Beispiel dazu ist das Strahl­ triebwerk - ist der freigesetzte Lärm statistischer Natur mit einem breitbandigen Schallspek­ trum.The state of the art is primarily pneumatically operated sound generators. For over The siren principle has been known for a century. This creates a separately generated compressed air electricity periodically interrupted by a siren disk. Devices are related to this which the air flow is controlled by valves, in the English term air modula ted devices. These are preferably used to generate high sound power. by partial is the limited signal fidelity, the distortion behavior at high working pressures and the poorer efficiency caused by the function-related braking and braking accelerate the air flow. Acts on the electrically operated air-raid sirens Rotor once as an air compressor (radial fan) and additionally as a siren principle Breaker. It is known from DE 196 28 849 A1, also based on the interrupter principle to generate ultrasound controlled from an aerodynamic flow, and from this according to the theory of amplitude modulation, audible and directional useful sound is released Zen. - Furthermore, the so-called aeolian tones - chop and cutting tones - are known. At Strö mung bodies occur in the wake of unstable feedback flow conditions, the be The best-known example is the Karman vortex train, as used in the flow around a pipe can be observed. The - here periodic - change of flow causes secondary one periodic sound radiation. This flow-related sound phenomenon is making itself felt mostly noticeable and is caused by aerodynamic means (spoiler, tear-off edges) eliminated as far as possible. Interfering with the flow around is also disturbing Structure-occurring boundary layer noise. It is known that the boundary layer and thus the - Stabilize noise through boundary layer fences. With this type of noise and even more so with the Mi flow of different speeds - the best known example of this is the jet engine - is the released noise of a statistical nature with a broadband sound spectrum spectrum.

Aufgabe der Erfindung ist ein Schallgenerator, der seine Antriebsenergie aus einer bereits vorgegebenen Fluidströmung, vorzugsweise einer aerodynamischen oder hydraulischen Strö­ mung bezieht und damit gezielter Nutzschall, vorzugsweise Antischall zur destruktiven Inter­ ferenzauslöschung von unerwünschter Lärmemission erzeugt wird.The object of the invention is a sound generator that already derives its drive energy from a predetermined fluid flow, preferably an aerodynamic or hydraulic flow tion and thus targeted useful sound, preferably anti-sound for destructive inter interference cancellation of unwanted noise emissions is generated.

Nach dem Hauptmerkmal der Erfindung werden durch gesteuerte Aktoren Betrag und Rich­ tung der Stömungsgeschwindigkeit verändert. Als Aktoren mit Durchströmung werden Diffu­ sor- und Umlenkklappen verwendet. Aktoren die in die umströmte Struktur integriert sind und die anliegende Strömung beeinflussen sind vibrierende Oberflächen und auch gesteuerte Oberflächenheizung zur Erzeugung von Radiometerkräften. Fernwirkende Aktoren werden durch Injektionen von Gasen, Fluiden, Partikeln und Hypergolen, durch Ultraschallemitter für die direkte Einwirkung und/oder als Parametric Array und bei elektrisch leitenden Fluidströ­ mungen durch elektomagnetische Kräfte realisiert. Diese Aktoren werden nach den bekannten Regeln der Antischalltechnik gesteuert. Als Sensoren werden in die Struktur integrierte Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden in die Oberfläche der umströmten Struktur aus der Fluidik-Technik bekannte Steuerelemente, z. B. Flipflop, Uniflop eingeprägt, so daß deren Steuerlogik eine lärmabstrahlende Störung in der Umströmung selbsttätig weg­ geregelt oder die Strömung so stabilisiert wird, daß Störungen bereits in status nascendi auf­ gehoben werden.According to the main feature of the invention, controlled actuators magnitude and rich flow rate changes. Diffu sor and baffles used. Actuators that are integrated in the flow-around structure and The current flow is influenced by vibrating surfaces and also controlled Surface heating to generate radiometric forces. Acting remotely through injections of gases, fluids, particles and hypergols, through ultrasonic emitters for direct action and / or as a parametric array and with electrically conductive fluid flows measurements realized by electromagnetic forces. These actuators are made according to the known Controlled rules of anti-noise technology. Sensors are integrated into the structure  According to a further feature of the invention, the flow around the surface Structure known from fluidics control elements, e.g. B. flip-flop, uniflop, so that their control logic automatically removes a noise-radiating disturbance in the flow regulated or the flow is stabilized so that disturbances already in status nascendi be lifted.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden an bistabilen Stellen in der Strömung, an Orten die zum Strömungsumschlag neigen oder an Bifurkurationen Aktoren eingesetzt, sodaß die Strömungsbeeinflussung mit einem Minimum an Steuerenergie möglich ist.According to a further feature of the invention, at bistable points in the flow, in places that tend to change flow or use actuators on bifurcation, so that the flow can be influenced with a minimum of control energy.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal erfolgt die Strömungsbeeinflussung durch Steue­ rung der natürlichen - und auch einer künstlich erzeugten - Turbulenz. Während in laminarer Strömung die gaskinetische Viskosität (Scher- und Volumenviskosität) maßgebend ist, wirkt . bei Turbulenz die - von Prandtl abgeleitete - turbulente Viskosität. Diese ist um Größenord­ nungen (Faktor 100 000!) wirksamer als bei Laminarität. Vorteilhaft ist wegen der großen Dynamik die gesteuerte Verkleinerung und Vergrößerung der turbulenten Viskosität. Dank ihrer Fernwirkung sind dabei (Ultra)Schallstrahlen und Fluidinjektionen als Aktoren beson­ ders vorteilhaft.According to a further feature of the invention, the flow is influenced by means of tax tion of natural - and also artificially created - turbulence. While in laminar The gas kinetic viscosity (shear and volume viscosity) is decisive. in the case of turbulence, the turbulent viscosity - derived from Prandtl. This is of the order of magnitude more effective than laminarity. Is advantageous because of the large Dynamics the controlled reduction and enlargement of the turbulent viscosity. thanks Their long-range effects are (ultra) sound beams and fluid injections as actuators another advantage.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal werden die akustischen Störungen durch Sensoren, z. B. Drucksensoren aufgenommen und durch Aktoren instantan und direkt am Entstehungsort destruktiv ausgelöscht, dies hilft die Strömung an einer Struktur laminar zu halten und so den Strömungswiderstand zu reduzieren.According to a further feature of the invention, the acoustic disturbances by sensors, z. B. Pressure sensors recorded and instantaneously by actuators directly at the point of origin destroyed destructively, this helps to keep the flow on a structure laminar and so the To reduce flow resistance.

Der Erfindungsgegenstand ist anhand mehrerer Ausführungsbeispiele dargestellt. Es zeigenThe subject matter of the invention is illustrated using several exemplary embodiments. Show it

Fig. 1 bis 7: Strömungsbetriebene Schallgeneratoren. Fig. 1 to 7: flow-powered sound generators.

Fig. 8 bis 19: In die Struktur integrierte, strömungsbetriebene Schallgeneratoren. Fig. 8 to 19: Flow-powered sound generators integrated into the structure.

Fig. 20 bis 22: In Rohre eingebaute, strömungsbetriebene Schallgeneratoren. Fig. 20 to 22: Flow-operated sound generators installed in pipes.

Fig. 23 und 24: Strömungsbetriebener Schallgenerator zur Auslöschung des Rotorlärms. Fig. 23 and 24: flow operated sound generator to the extinction of the rotor noise.

Fig. 25: Strömungsbetriebener Schallgenerator zur Auslöschung des Verbrennungslärms. Fig. 25: Flow-powered sound generator for extinguishing the combustion noise.

Fig. 26 und 27: Strömungsbetriebene Schallgeneratoren zur Auslöschung der Strahllärms. Fig. 26 and 27: Flow-powered sound generators for extinguishing the jet noise.

Fig. 28: Schallgenerator zur Auslöschung des Airpumping-Lärms bei Reifen. Fig. 28: Sound generator to cancel the air pumping noise in tires.

Fig. 29: Strömungbetriebener Schallgenerator zur Antischallauslöschung des Eigenlärms von bewegten Strukturen. Fig. 29: Flow-powered sound generator for anti-noise cancellation of the inherent noise of moving structures.

Zur rationellen Beschreibung werden folgende Bezeichnungen vereinbart. X = Nummer der Figur): X1 = Vorgegebenes Strömungsfeld eines Fluides, z. B. Luftumströmung um eine Flug- oder Fahrzeugstruktur. X2 bzw. X3 = Aktor bzw. Aktorkomponente zur Beeinflussung der Strömung. Der Antrieb und die Steuerung der Aktoren ist nicht besonders dargestellt. X4 = Struktur, z. B. die Beplankung bei einem Flugzeug oder Fahrzeugkorosserie. X5 = Sensor z. B. Drucksensor, (Hitzdraht)Anemometer, Laser-Doppler-Strömungsmesser zur Detektion und Interferenzauslöschung. In den Fig. 1 bis 19 mit den verschiedenen Aktorausführungen ist der Sensor nicht mit aufgenommen. In den Anwendungsbeispiel der Fig. 20 bis 29 ist der Sensor nur symbolisch angegeben; im allgemeinen Fall werden bei der Antischallauslöschung mehre­ re Sensoren benötigt. Die Anordnung und Auslegung der Sensoren ist aus der Antischalltech­ nik bekannt und braucht nicht mehr beschrieben zu werden, auch nicht die Logiken zur anti­ phasen Steuerung der Aktoren.The following terms are agreed for a rational description. X = number of the figure): X1 = predetermined flow field of a fluid, e.g. B. Airflow around a flight or vehicle structure. X2 or X3 = actuator or actuator component for influencing the flow. The drive and the control of the actuators is not particularly shown. X4 = structure, e.g. B. the planking on an aircraft or vehicle body. X5 = sensor z. B. pressure sensor, (hot wire) anemometer, laser Doppler flow meter for detection and interference cancellation. In FIGS. 1 to 19 with the various Aktorausführungen the sensor is not included. In the application example of FIGS. 20 to 29, the sensor is only indicated symbolically; in general, several sensors are required for anti-noise cancellation. The arrangement and design of the sensors is known from Antischalltech technology and need no longer be described, nor the logic for the anti-phase control of the actuators.

Die Beschreibung wird weiter vereinfacht, wenn die den einzelnen Ausführungsbeispielen zugrunde liegenden Effekte geschlossen und vorab abgehandelt werden. Dazu werden zwei Aktortypen, flächenförmige und volumenförmige, idealisiert. Bei den in einer Fläche A mit der Normalenvektor n angeordneten Aktoren in den Fig. 1 bis 3 habe die Strömung vor und nach dem Passieren der Aktorfläche A die Geschwindigkeiten v1 und v2. (Die Vektoren sind durch Fettdruck gekennzeichnet, n.v = Skalarprodukt, nv = Tensorprodukt) Eine solche Ge­ schwindigkeitsänderung von v1 auf v2 verursacht eine flächenbezogene Volumendivergenz Q mit der Dimension m3/sm2 = m/s und eine Flächenkraft F mit der Dimension N/m2 = Pa. Mit dem bekannten flächenbezogenen Operator Div und mit der Bezeichnung Δv = v2 - v1 als der gesamten Geschwindigkeitsänderung in der Aktorebene A so läßt sich mit den Linearisierun­ gen Δv << v1, v2 und ρ1 ≈ ρ2 ≈ ρ (ρ = Fluiddichte) vereinfachen:
The description is further simplified if the effects on which the individual exemplary embodiments are based are closed and dealt with in advance. For this, two types of actuators, sheet-like and volume-like, are idealized. In the actuators arranged in a surface A with the normal vector n in FIGS. 1 to 3, the flow before and after passing through the actuator surface A has the speeds v 1 and v 2 . (The vectors are marked in bold, na = dot product, na = tensor product) Such a speed change from v 1 to v 2 causes an area-related volume divergence Q with the dimension m 3 / sm 2 = m / s and a surface force F with the dimension N / m 2 = Pa. With the known area-related operator Div and with the designation Δv = v 2 - v 1 as the total speed change in the actuator plane A, the linearizations Δv << v 1 , v 2 and ρ 1 ≈ ρ 2 ≈ ρ (ρ = Fluid density) simplify:

Q = Div v = n.(v2 - v1) = n.Δv (A)
Q = Div v = n. (V 2 - v 1 ) = n.Δv (A)

F = Div ρ vv = n.(ρ2v2v2 - ρ1v1v1) ≈ ρn.(v1Δv + Δvv1) (B)F = Div ρ vv = n. (Ρ 2 v 2 v 2 - ρ 1 v 1 v 1 ) ≈ ρn. (V 1 Δv + Δvv 1 ) (B)

Dieser Effekt besteht nur bei n.v ≠ 0, bei dieser Konstellation wird die Aktorfläche A durch­ strömt. Aber auch für den Fall, daß die Aktoren in die umströmte Struktur integriert und so Aktorfläche A und v parallel sind, d. h. n.v = 0, lassen sich durch die Steuerung der an der Oberfläche wirksamen Scherviskosität η Divergenzen Q und Kräfte F darstellen. Bezeichnet h die von der lokalen Scherviskosität η abhängige Grenzschichtdicke so ist (t Zeit)
This effect only exists at nv ≠ 0, in this constellation the actuator surface A flows through. But also in the event that the actuators are integrated in the flow-around structure and thus actuator surfaces A and v are parallel, dhnv = 0, by controlling the shear viscosity η effective on the surface, divergences Q and forces F can be represented. H denotes the boundary layer thickness depending on the local shear viscosity η is (t time)

Q = dh/dt = h° F = ηdv/dn (C, D)Q = dh / dt = h ° F = ηdv / dn (C, D)

Ein zeitliche Änderung von Q, dh dQ/dt = Q° induziert eine akustische Monopolstrahlung, die Änderung F° ergibt Strahler höherer Ordnung. Sind die Abmessungen der Aktorfläche A klein gegen die abgestrahlte Schallwellenlänge λ so besteht Kugel- bzw. Dipolcharakteristik. - Um die über ein Strömungsvolumen wirkenden Aktoren zu beschreiben wird auf die elemen­ tare Stömungsgleichung für ein reibungsbehaftetes Fluid zurückgegriffen:
A change in Q over time, ie dQ / dt = Q ° induces acoustic monopoly radiation, the change F ° results in higher-order emitters. If the dimensions of the actuator area A are small compared to the emitted sound wavelength λ, there is a spherical or dipole characteristic. - In order to describe the actuators acting over a flow volume, the elementary flow equation for a fluid with friction is used:

p∂v/∂t + ρv∇v = grad p + η(Δv + grad div v/3) + µ grad div v (E)p∂v / ∂t + ρv∇v = degree p + η (Δv + degree div v / 3) + µ degree div v (E)

Läßt sich das Strömungsfeld v in eine stationäre Strömung v0 mit einer turbulenten Kompo­ nenten vT aufteilen nach v = v0 + vT, so lassen sich durch Steuerung der turbulenten Scher- und Volumenviskosität η und µ Kräfte f[N/m3] in der Strömung erzeugen
If the flow field v can be divided into a stationary flow v 0 with a turbulent component v T according to v = v 0 + v T , then by controlling the turbulent shear and volume viscosity η and µ forces f [N / m 3 ] generate in the flow

f = η(Δv + grad div v/3) + µ grad div v (F)f = η (Δv + grad div v / 3) + µ grad div v (F)

Eine zeitliche Änderung df/dt = f° durch Steuerung der turbulenten Scher- und Volumenvis­ kosität η und µ ergibt wieder Schallabstrahlung. Neben der Volumenkraft f und durch diese verursacht, besteht auch eine akustisch wirksame Volumenänderung q[m3/m3s = 1/s]: Herrscht in einem Referenzvolumen eine mittlere Geschwindigkeit v und die mittlere Ver­ weilzeit τ und deren zeitliche Änderung τ° = dτ/dt, so ist q und der monopolrelevante Quell­ term q° [1/s2]
A change in time df / dt = f ° by controlling the turbulent shear and volume viscosity η and µ results in sound radiation again. In addition to the volume force f and caused by this, there is also an acoustically effective volume change q [m 3 / m 3 s = 1 / s]: If there is a mean velocity v in a reference volume and the mean residence time τ and its change over time τ ° = dτ / dt, then q and the monopoly-relevant source term q ° [1 / s 2 ]

q = vτ° q° = vτ°° + v°τ° (G)q = vτ ° q ° = vτ °° + v ° τ ° (G)

In den Fig. 1 bis 7 sind Schallgeneratoren dargestellt, die von einem Fluid durchströmt wer­ den. Die durch eine Fluidströmung gesteuerte Schallerzeugung erfolgt hier nach den Glei­ chungen A und B. Nach den Regeln der Antischalltechnik ist damit auch deren Einsatz als Antischallgenerator bekannt und wird bei den einzelnen Ausführungsbeispielen nicht wieder­ holt. Fig. 1: In einer - hier der Einfachheit als parallel und homogen dargestellten - Luftströ­ mung 11 befinden sich Klappen 12, die sich um eine Achse 13 um einen Winkel α gesteuert drehbar sind und so eine zeitlich veränderliche Umlenkung der Luftströmung 10 und damit eine Schallemission ergeben. In diesem Fall kann der Quellraum durch die Fläche A ersetzt werden. Bei einer synchronen Winkelverstellung α liegt im wesentlichen eine Krafteinwir­ kung im Quellraum 11 und damit eine Dipolabstrahlung vor. Bei unterschiedlichen Umlen­ kungen der Klappen 12 werden konvergente und divergente Strömungen mit vorzugsweise Monopolstrahlung erzeugt. - In Fig. 2 sind die Klappen 22 radial angebracht. Diese sind wieder kollektiv und/oder individuell um eine Achse 23 um einen Winkel α verstellbar. Vorteil­ haft ist auch ein Grundeinstellwinkel α0 als Arbeitspunkt, damit lassen sich auch bei kollek­ tiver Verstellung und Umlenkung der Strömung 21 gleichzeitig Mono- und Dipolemission realisieren. - Ein Fortentwicklung dazu ist in Fig. 3 dargestellt. Die Wirkungsweise der um die Achsen 33 drehbaren Klappen 32 ist analog zu Fig. 2. Zusätzlich befinden sich in der Ab­ strömung 31' ebenfalls Klappen 32' mit einer weiteren. Strömungsbeeinflussung. Eine solche Anordnung besitzt zwei Quellräume. Wird die Verbindung 38 als elastischer Drehstab ausge­ führt, so kann damit auch Drehschwingung zur Luftumlenkung herangezogen werden. Mit einer solchen zweipoligen - und noch allgemeiner mit mehrpoligen - Schallquellen lassen auch kompliziertere akustische Richtcharakteristiken nachbilden, was bei Antischall essentiell ist. Werden zwei oder mehrere Klappenebenen 32, 32' 32" . . . entsprechend ihrem Laufweg in Koinzidenz geschaltet, so kann damit auch ein Richtstrahler realisiert werden.In Figs. 1 to 7 sound generators are shown, which flowed through by a fluid to who. The sound generation controlled by a fluid flow takes place here according to equations A and B. According to the rules of antisound technology, their use as antisound generator is therefore known and is not repeated in the individual exemplary embodiments. Fig. 1: In a - here shown simplicity as a parallel and homogeneous - stream 11 are flaps 12 which are rotatable about an axis 13 by an angle α and thus a time-varying deflection of the air flow 10 and thus a sound emission result. In this case, the source space can be replaced by area A. With a synchronous angle adjustment α there is essentially a force effect in the source space 11 and thus a dipole radiation. At different deflections of the flaps 12 , convergent and divergent flows are generated, preferably with monopoly radiation. - In Fig. 2, the flaps 22 are attached radially. These are again collectively and / or individually adjustable about an axis 23 by an angle α. Also advantageous is a basic setting angle α 0 as the working point, so that mono and dipole emission can be realized simultaneously even with collective adjustment and deflection of the flow 21 . - A further development is shown in Fig. 3. The mode of operation of the flaps 32 rotatable about the axes 33 is analogous to FIG. 2. In addition, flaps 32 'with another are also located in the flow 31 '. Flow Control. Such an arrangement has two source spaces. If the connection 38 leads out as an elastic torsion bar, then torsional vibration can also be used for air deflection. With such a two-pole - and even more generally with multi-pole - sound sources, even more complicated acoustic directional characteristics can be reproduced, which is essential for anti-noise. If two or more flap levels 32 , 32 '32 "... Are switched in coincidence according to their travel path, then a directional radiator can also be realized.

In den Beispielen nach Fig. 4 und 5 befinden sich in den Strömungen 41 und 51 Profile 44 und 54. Im Staupunkt von Profil 41 befindet sich eine Öffnung 42 und daran angeschlossen ein steuerbares Ventil 43. Durch den Staudruck bildet sich in der Öffnung 42 ein Luftstrom aus, der durch das Ventil 43 gesteuerte Volumenfluß bildet eine Schallquelle. Da die Abmes­ sungen der Öffnung 42 klein gegen die abgestrahlten Schaltwellenlängen X sind, handelt es sich bei diesem Sonderfall um eine Monopolschallquelle. In Fig. 5 befindet sich ein Ultra­ schallsender oder Vibrator als Aktor 52 im hinteren Bereich des Profils 54. Dazu wird an den klassischen Windkanalversuch erinnert, bei dem durch den Schall einer Trillerpfeife der Luftwiderstand einer Kugel - um den Faktor 4 - verringert wird. Bekanntlich sorgt der Tril­ lerschall für eine anliegende Strömung und löst den Nachlaufwirbel - den Totwasserbereich - auf. Durch Modulation des Aktorsignals kann damit die Verweilzeit der Luft im Nachlauf gesteuert und damit gemäß Gleichung G eine gesteuerte Schallquelle realisiert werden.In the examples of FIGS. 4 and 5 are located in the currents 41 and 51 sections 44 and 54. At the stagnation point of profile 41 there is an opening 42 and a controllable valve 43 connected to it . Due to the dynamic pressure, an air flow forms in the opening 42 , the volume flow controlled by the valve 43 forms a sound source. Since the dimensions of the opening 42 are small compared to the emitted switching wavelengths X, this special case is a monopoly sound source. In FIG. 5, an ultra-sound transmitter or vibrator is as an actuator 52 in the rear region of the profile 54th The classic wind tunnel test is recalled, in which the sound of a whistle reduces the air resistance of a ball - by a factor of 4. As is well known, the Tril lerschall ensures an adjacent flow and dissolves the wake vortex - the dead water area. By modulating the actuator signal, the dwell time of the air in the wake can be controlled and a controlled sound source can be implemented according to equation G.

In Fig. 6a passiert eine Fluidströmung 61 ein Gitter 62. Die Fig. 6b bis 6f sind Querschnitte durch die Gitter 62 und zeigen die verschiedenen Aktorprinzipien. In Fig. 6b hat das Gitter­ profil 62 im Nachlauf einen Ultraschallgenerator 63, seine Wirkung ist identisch nach Fig. 5. In Fig. 6c wird der Luftstrom analog zu Fig. 1 durch Umlenkklappen 63' gesteuert. In Fig. 6d befinden sich im Profil 62 Vertiefungen 63" als sog. λ/4-Resonatoren. In einer Strömung geben diese Ultraschall ab und haben dieselbe widerstandsverringernde Wirkung wie beim Golfball. Durch die Anströmung und/oder die Dämpfung des λ/4-Resonators kann dessen Schallemission und damit der Gitterwiderstand gesteuert werden. Ein gesteuerte Wider­ standskraft wirkt nach Gleichung B als Schallgenerator. In den Fig. 6e und 6f führt das Gitter 63''' translatorische und/oder rotatorische Schwingungen aus; bei letzterem werden Magnus- Kräfte aktiviert. Während in Fig. 6 das Gitter 62 in einer Luftströmung feststeht sind, in Fig. 7 die Geschwindigkeitsverhältnisse umgekehrt; hier rotiert ein Gitter 72 in einem in Ruhe be­ findlichen Fluid, z. B. Luft. Die Querschnittsformen und damit die schallerzeugenden Wir­ kungen des Gitters 72 sind analog zu den Fig. 6b bis 6f.In FIG. 6 a, a fluid flow 61 passes through a grid 62 . Fig. 6b to 6f are cross sections through the bars 62 and show the different actuation principles. In Fig. 6b the grid profile 62 has an ultrasonic generator 63 in the wake, its effect is identical to that of Fig. 5. In Fig. 6c the air flow is controlled analogously to Fig. 1 by deflection flaps 63 '. In Fig. 6d λ / are located in the profile 62 recesses 63 "as so-called. 4 resonators. In a flow these ultrasonic type, and have the same resistance reducing effect as the golf ball. Due to the flow and / or the attenuation of the λ / 4 A controlled resistance force acts as a sound generator according to equation B. In FIGS . 6e and 6f, the grating 63 '''carries out translatory and / or rotary vibrations, the latter being Magnus forces activated While in Figure 6 the grating is fixed in an air flow 62 in Figure 7, the speed ratios vice versa;... here rotates a grid 72 in a be in rest-sensitive fluid, such as air, the cross-sectional shapes, and thus the sound-generating We.. kungen of the grid 72 are analogous to FIGS . 6b to 6f.

In den Ausführungen der Fig. 8 bis 19 verläuft die Fluidströmung 81 bis 191 parallel zur Oberfläche der Strukturen 84 bis 194. Die Aktoren 82 bis 192, durch die Strömung beeinflußt und dadurch Schall bzw. Antischall generiert wird sind in die Strukturen 84 bis 194 integriert. Insofern liegt der Mechanismus der Gleichungen C und D vor. In Fig. 8 befinden sich Öff­ nungen 82 in der Struktur 84. Vergleichbar zu Fig. 4 kann die Differenz zwischen Stau- und kinetischen Druck eine Fluidströmung in der Öffnung 82 aufrechterhalten. Durch ein Ventil 83 kann damit ein gesteuertes Schallfeld emittiert werden. In Fig. 9 sind in die Oberfläche der Struktur 94 Vertiefungen als λ/4-Resonatoren 92 eingelassen. Eine Resonatorsteuerung ana­ log Fig. 6d beeinflußt die Strömungsgrenzschicht, ergibt eine wechselnde Reibkraft und wirkt damit als (Anti)Schallemitter. In Fig. 10 wird dasselbe Wirkprinzip benützt, die gesteuerte Abstrahlung von Ultraschall wird hier durch elektrisch gesteuerte elektro- oder magnetostrik­ tive Ultaschallgeneratoren 102 erreicht. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Lösung ist, daß damit neben der Amplitude und Frequenz auch die Abstrahlrichtung des Ultraschalls eingestellt werden kann. Wird die anliegende Struktur als Wellenleiter benützt und deren Ausbreitungs­ geschwindigkeit gleich der Wellengeschwindigkeit des Fluids gemacht, so besteht Koinzidenz und damit Abstrahlung direkt in die Strömungsgrenzschicht. In Fig. 11 sind in die Strukturo­ berfläche 114 Plattenresonatoren 112 integriert. Diese werden durch aufgebrachte Piezofolien 113 zu mechanischen Schwingungen angeregt und beeinflussen dadurch die Grenzschicht, was nach den Gleichungen C und D wieder als gesteuerter Schallemitter genutzt werden. Zur lokalen Fixierung der Resonatoren 112 und zur Einstellung deren Eigenfrequenz können nach DP 198 02 359.6 auch Negativfedern verwendet werden. In Fig. 12 sind in die Struktur 124 elastische Zungen 122 eingebracht. In einer Luftströmung wird je nach Vorzeichen des Zun­ genausschlages Luft an- oder abgesaugt. Wird der Zungenausschlag durch Piezoelemente 123 gesteuert so läßt sich damit der Luftstrom und damit auch das emittierte Schallsignal steuern. In Fig. 13 sind in die Oberfläche der Struktur 134 Injektoren 132 eingebaut mit denen ein Fluid, z. B. Wasser, Luft in die Strömung 131 eingespritzt wird, um damit gesteuerte Kräfte zu erzeugen. Injektoren 132 und deren Steuerung sind bei Tintenstrahldruckern bekannt. In Fig. 14 sind in die Struktur 144 Bistabilitäten 142 integriert. Das bekannteste Beispiel ist die Tel­ lerfeder, die zwischen zwei stabilen Auslenkungen hin- und hergeschaltet werden kann. Wer­ den bei einem Metallblech die Außenschichten gegenüber der Mittelschicht gedehnt (oder gestaucht) so lassen sich auch damit auch bistabile Partien direkt in die Struktur 144 einprä­ gen. Weitere Methoden finden sich z. B. in DP 198 02 359.6. Da die Bistabilitäten 142 nur zwei Zustände, nicht aber Zwischenstellungen kennen ist damit keine kontinuierliche Propor­ tionalsteuerung möglich. Dieser Nachteil kann durch hochfrequente Schalthäufigkeit kompen­ siert werden. Als Schalter eignen sich besonders Piezoelemente 143. In Fig. 14 war die Struktur 144 bistabil. Bei realen Umströmungen gibt es natürliche In-, Meta- und Bistabiltäten die für die Beeinflussung und Steuerung der Strömung ausgenützt werden können. In Fig. 15 erhält die Struktur 154 eine Einbuchtung 152 um eine künstliche bistabile Strömung zu erzeu­ gen: Einmal kann die Strömung auf grund des Coanda-Effektes anliegen oder abreißen. 1-11er­ bei genügen extrem kleine Steuerenergien zur Umschaltung. Als Schalter 153 kann z. B. ein Ultraschallgeber eingesetzt werden. Mit der Hintereinander- und Parallelschaltung eines zweiten Satzes von Einbuchtungen 152' lassen sich auch Fluidik-Elemente, z. B. Flipflop, Uniflop und eine logische Verknüfung nach der Fluidtechnik relisieren. Während alle bisheri­ gen Ausführungsbeispiele auf beliebige gasförmige und flüssige Fluidströmungen anwendbar waren, so wird in Fig. 16 eine elektrische Leitfähigkeit des Fluids vorausgesetzt; technische Anwendungen sind Meerwasser und Plasma. Dazu sind in die Struktur 164 Linearmotoren 162 eingebaut. Das elektrisch leitende Fluid kann als Stator aufgefaßt werden, in dem vom Linearmotor 162 Kräfte und auch Momente eingebracht werden können. Damit läßt sich die Strömung 161 feinfühlig steuern. Um die von der umströmten Struktur 164 ausgehenden (Schall)Störungen direkt beim Entstehen zu unterbinden, genügt es nach der Antischalltheorie die Störkräfte zu kompensieren. Dies hilft mit die Strömung laminar zu halten und neben dem Eigengeräusch wird dadurch auch der Strömungswiderstand verringert. Eine weitere Stellgrö­ ße eine Strömung zu beeinflussen ist die Temperatur. In Fig. 17 ist auf die Struktur 174 eine Heizschicht 172 aufgebracht und kann durch Ohmsche Heizung oder durch elektromagneti­ sche Induktion beheizt werden. Da die Scherviskosität temperaturabhängig ist, wird damit auch die Grenzschicht der Strömung 171 beeinflußt. Ein Temperaturgradient in der Oberflä­ che der Heizschicht 172 induziert in der anliegenden Strömung 171 eine Scherkraft (Radio­ meter-Effekt) Mit einer feinfühligen Steuerung von Temperatur und -gradient gelingt es so Antischall zur Auslöschung des Eigenlärms zu generieren. Nachzutragen ist lediglich, daß für einen guten Wirkungsgrad die Heizschicht 172 gegenüber der Struktur 174 thermisch und elektrisch isoliert ist und daß deren Wärmekapazität möglichst klein ist. Dazu verwandt ist in Fig. 18 die Heizung einer Ablationschicht 182 durch einen externen Laser 183. Damit lassen zeitlich und lokal festgelegte Temperaturfelder erzeugen. Bei einer erneuerbaren Ablations­ schicht 182 können auch extreme Oberflächentemperaturen mit Verdampfung zugelassen werden. Ein Verdampfung entspricht der konventionellen Luftausblasung an einem Flugzeug­ flügel zur Verringerung des Flugwiderstandes. In Fig. 19 sind in Draufsicht auf eine Struktur 194 ein Anbau 193, z. B. Spoiler oder Grenzschichtzaune dargestellt. Mit einem Leit­ blech 192 genügt eine kleine Umlenkung der Strömung 191 um eine verstärkte Strömungsän­ derung an dem Anbau 193. Gleichzeitig wird damit auch die nutzbare Schallemission ver­ stärkt.In the embodiments of FIGS. 8 to 19, the fluid flow 81 passes to 191 parallel to the surface of the structures 84-194. The actuators 82 to 192 , which are influenced by the flow and thereby generate sound or anti-sound, are integrated in the structures 84 to 194 . In this respect, the mechanism of equations C and D is available. In FIG. 8 there are Publ voltages 82 in the structure 84. Comparable to FIG. 4, the difference between damming and kinetic pressure can maintain fluid flow in opening 82 . A controlled sound field can thus be emitted through a valve 83 . In Fig. 9, the structure 94 depressions are admitted as λ / 4 resonators 92 in the surface. A resonator control ana log Fig. 6d influences the flow boundary layer, results in an alternating friction force and thus acts as an (anti) sound emitter. In Fig. 10 the same operating principle is used, the controlled radiation of ultrasound is achieved here by electrically controlled electro- or magnetostrictive ultrasonic generators 102 . An additional advantage of this solution is that, in addition to the amplitude and frequency, the radiation direction of the ultrasound can also be set. If the adjacent structure is used as a waveguide and its propagation speed is made equal to the wave speed of the fluid, there is coincidence and thus radiation directly into the flow boundary layer. In Fig. 11 berfläche 114 plate resonators 112 are integrated into the Strukturo. These are excited to applied mechanical vibrations by applied piezo foils 113 and thereby influence the boundary layer, which according to equations C and D are used again as a controlled sound emitter. According to DP 198 02 359.6, negative springs can also be used for local fixing of the resonators 112 and for setting their natural frequency. In Fig. 12124 elastic tongues 122 are introduced into the structure. Depending on the sign of the increase, air is drawn in or out in an air flow. If the tongue deflection is controlled by piezo elements 123 , then the air flow and thus also the emitted sound signal can be controlled. In Fig. 13 in the surface of the structure 134 injectors 132 are built with which a fluid, for. B. water, air is injected into the flow 131 to produce controlled forces. Injectors 132 and their controls are known in ink jet printers. In Fig. 14144 bistabilities 142 are integrated into the structure. The best-known example is the Tel spring, which can be switched back and forth between two stable deflections. Anyone who stretches (or compresses) the outer layers of a metal sheet in relation to the middle layer can also use it to impress bistable parts directly into the structure 144 . B. in DP 198 02 359.6. Since the bistabilities 142 only know two states, but not intermediate positions, continuous proportional control is therefore not possible. This disadvantage can be compensated for by high-frequency switching frequency. Piezo elements 143 are particularly suitable as switches. In Figure 14, structure 144 was bistable. With real flows, there are natural in, meta and bistabilities that can be used to influence and control the flow. In FIG. 15, the structure 154 is provided with an indentation 152 in order to generate an artificial bistable flow: on the one hand, the flow can abut or tear off due to the Coanda effect. 1-11 with extremely small control energies for switching. As a switch 153 z. B. an ultrasound transmitter can be used. With the series and parallel connection of a second set of indentations 152 ', fluidic elements, e.g. B. Relate flip-flop, uniflop and a logical link according to fluid technology. While all previous exemplary embodiments were applicable to any gaseous and liquid fluid flows, an electrical conductivity of the fluid is assumed in FIG. 16; technical applications are sea water and plasma. For this purpose, linear motors 162 are built into the structure 164 . The electrically conductive fluid can be regarded as a stator, in which 162 linear forces and moments can be introduced. The flow 161 can thus be controlled sensitively. In order to prevent the (sound) disturbances emanating from the structure 164 around which flow occurs, it is sufficient to compensate the disturbing forces according to the anti-noise theory. This helps to keep the flow laminar and in addition to the inherent noise, the flow resistance is also reduced. Another manipulated variable to influence a flow is the temperature. In Fig. 17, a heater layer 172 is applied to the structure 174 and can be heated by ohmic heating or electromagnetic specific induction. Since the shear viscosity is temperature-dependent, the boundary layer of the flow 171 is also influenced. A temperature gradient in the surface of the heating layer 172 induces a shear force in the adjacent flow 171 (radio meter effect). With a sensitive control of the temperature and gradient, it is possible to generate anti-noise to extinguish the intrinsic noise. All that needs to be added is that, for good efficiency, the heating layer 172 is thermally and electrically insulated from the structure 174 and that its heat capacity is as small as possible. Related to this is the heating of an ablation layer 182 by an external laser 183 in FIG. 18. This allows time and local temperature fields to be generated. With a renewable ablation layer 182 , extreme surface temperatures with evaporation can also be permitted. Evaporation corresponds to conventional air blowing on an aircraft wing to reduce flight resistance. In Fig. 19 are a top view of a structure 194 an extension 193 , z. B. Spoiler or boundary layer fence shown. With a guide plate 192 , a small deflection of the flow 191 is sufficient for an increased flow change on the extension 193 . At the same time, the usable noise emission is also increased.

Während in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 19 die verschiedenen Grundsituationen dargestellt wurden, sollen diese in Fig. 20 bis 29 an ausgewählten Einsätzen konkretisiert werden. In einem Rohr 204, z. B. einem Auspuff oder einer Klimaanlage besteht eine Luftströmung 201. Um die Lärmabstrahlung nach außen zu verhindern sind am Ende des Rohres 204 und über den Rohrquerschnitt verteilt, Aktoren 202, z. B. in der Ausführung nach den Fig. 1, 6 oder 7 angebracht. Nimmt ein Sensor 205 den auszulöschenden Störschall auf, so kann dieser durch die Steuerung der Aktoren 202 nach den bekannten Vorschriften der Antischalltechnik ausgelöscht werden. In Fig. 21 besteht eine Strömung 211 in einem ge­ krümmten Rohr 214. Gesteuert durch einen Sensor 215 kann mit einem zweckmäßigerweise in der Rohrkrümmung angebrachten Aktor 212 der störende Rohrschall ausgelöscht werden. Die Erzeugung von Antischall in einem Rohr 224 wird nach Fig. 22 effizienter und läßt sich besser steuern, wenn die Aktoren 222 in einer Rohrströmung 221 im Bereich einer Rohrdis­ kontinuität 223, (z. B. ein Querschnittssprung, eingebaute Ventile, Hähne, Blenden) eingebaut sind. Der auszulöschende Störschall wird wieder durch Sensoren 225 detektiert. - Grundsätz­ lich können an der Innenwand eines Rohres auch die in Fig. 8 bis 17 dargestellten Aktortypen eingesetzt werden.While the various basic situations have been shown in the previous exemplary embodiments of FIGS. 1 to 19, these are to be concretized on selected inserts in FIGS. 20 to 29. In a tube 204 , e.g. B. an exhaust or an air conditioner, there is an air flow 201 . In order to prevent noise radiation to the outside, at the end of the pipe 204 and distributed over the pipe cross section, actuators 202 , for. B. attached in the embodiment of FIGS. 1, 6 or 7. If a sensor 205 picks up the noise to be canceled, it can be canceled by the control of the actuators 202 according to the known regulations of the anti-noise technology. In Fig. 21, 211 is a flow in a GE-curved tube 214. Controlled by a sensor 215 , the disturbing pipe sound can be canceled out with an actuator 212 which is expediently fitted in the pipe bend. The generation of anti-noise in a tube 224 is shown in FIG. 22 more efficient and can be controlled better if the actuators 222 continuity in a pipe flow 221 in the area of Rohrdis 223, (e.g., as a jump in cross section, built-in valves, cocks, gates) are installed. The interference noise to be canceled is again detected by sensors 225 . - In principle, the actuator types shown in FIGS . 8 to 17 can also be used on the inner wall of a tube.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 23 zeigt in axialer Sicht einen Propeller 234 mit einem an­ gesetzten Winglet 233 als Träger eines Aktors 232, einmal mechanische Verstellung des Winglets 233, Fluidinjektionen oder Ultraschalleinwirkung. An der Außenkante eines rotie­ renden Propellers 234 bildet sich ein Randwirbel. Eine Dralländerung des Randwirbels wirkt als Volumendivergenz und damit als akustischer Emitter 232. Eine gesteuerte Dralländerung mit der Umlauffrequenz und den höheren Harmonischen des Propellers 234 ermöglicht es, damit den Propellerlärm antiphas nachzubilden und damit auszulöschen. Fig. 24 betrifft wie­ der die Antischallauslöschung des periodischen Lärms eines Rotors 244. Durch einen Aktor 232-Ultraschall, Oberflächenheizung oder Fluidinjektion - wird die Grenzschichtdicke nach Gleichung C propellerperiodisch gesteuert, was einer monopolartigen akustische Quelle ent­ spricht. Mit der Beschränkung auf die Antischallauslöschung der periodischen Schallkompo­ neten sind in den beiden Fig. 23 und 24 keine Sensoren notwendig.The exemplary embodiment in FIG. 23 shows an axial view of a propeller 234 with a winglet 233 attached as the carrier of an actuator 232 , mechanical adjustment of the winglet 233 , fluid injections or ultrasound. On the outer edge of a rotating propeller 234 an edge vortex forms. A change in the swirl of the edge vertebra acts as a volume divergence and thus as an acoustic emitter 232 . A controlled swirl change with the rotation frequency and the higher harmonics of the propeller 234 makes it possible to simulate the propeller noise in antiphase fashion and thus to cancel it out. Fig. 24 relates to how the anti-sound cancellation of the periodic noise of a rotor 244th The boundary layer thickness is controlled periodically according to equation C by an actuator 232 ultrasound, surface heating or fluid injection, which corresponds to a monopole-like acoustic source. With the restriction to the anti-noise cancellation of the periodic sound components, no sensors are necessary in the two FIGS . 23 and 24.

In Fig. 25 ist ein Brenner 254 mit der Flamme 251 skizziert. In die Flamme 251 strahlt ein steuerbarer Ultraschallgeber als Aktor 252. Das Ultraschallfeld steuert Brenngasströmung, deren Durchmischung und die Verbrennungsgeschwindigkeit, so daß damit eine Schallquelle 251 realisiert werden kann. Wird diese zur Auslöschung des unerwünschten Brennerlärms benützt, so ist dazu zusätzlich ein Sensor 255 und eine - hier nicht eingezeichnete - An­ tischallsteuerung notwendig.A burner 254 with the flame 251 is sketched in FIG . A controllable ultrasound transmitter radiates into the flame 251 as an actuator 252 . The ultrasonic field controls the flow of fuel gas, its mixing and the rate of combustion, so that a sound source 251 can be realized with it. If this is used to extinguish the undesired burner noise, a sensor 255 and a table control (not shown here) are additionally required.

In den Fig. 26 und 27 geht es um die Schallerzeugung in einem Düsenstrahl, vorzugsweise um die Antischallauslöschung der Strahltriebwerke 264 und 274. In den Vermischungszonen 261 und 271 von Düsenstrahl mit der Umgebungsluft entsteht der dominante Strahllärm. In Fig. 26 ist der Aktor 262 über eine Strebe 266 direkt in die Vermischungszone 261 eingebracht. Als Aktor 262 kann eines der Grundprinzipien der Fig. 1 bis 19 eingesetzt werden. Die Senso­ ren 265 für die Antischallauslöschung sind ebenfalls in die Strebe 266 integriert. In Fig. 27 sind außerhalb der Vermischungszone 271 ein steuerbarer Laserstrahl als Aktor 272 und ein Laser-Doppler-Anemometer als Sensor 275 untergebracht. Durch einen Dispenser 273 wer­ den in die Vermischungszone 271 Partikel bestehend aus verdampf- und/oder brennbarem Material, z. B. Wasser, Kerosin . . . injiziert. Der Sensor 275 bestimmt aus der Bewegung der Partikel das Schallfeld in der Vermischungszone 271. Werden die Partikel mit dem Laserlicht des Aktors 272 verdampft oder gezündet, so wird aufgrund der Volumenvergrößerung Schall freigesetzt. Mit einer nach der Antischallauslöschung gezielten Verdampfung bzw. Verbren­ nung der Partikel kann damit der Lärm des Strahltriebwerkes 274 reduziert werden. Bezüglich Umweltschutz kann eine solche Maßnahme auf Start und Landeanflug beschränkt werden. In Fig. 28 geht es um die Antischallauslöschung des sog. Airpumping-Lärms infolge der Ne­ gativprofile 284 eines KfZ-Reifens. Im Kontaktbereich mit der Straße ist das Negativprofil 284 zusammengedrückt, die dadurch freiwerdende Luft tritt seitlich aus wirkt als Volumen­ quelle. Beim Kontaktende besteht die inverse Luftbewegung. Dieser Luftumsatz verursacht den Airpumping-Lärm. Um diese Luftbewegung lokal zu kompensieren ist nahe jedem Nega­ tivprofil eine Hohltasche 282 zugeordnet, diese sind durch Luftkanäle untereinander verbun­ den. Die Außenseite einer Hohltasche 282 ist bistabil ausgeführt (Vergl. Fig. 14). Das Diffe­ renzvolumen der beiden bistabilen Zustände I und II ist gleich groß dem Airpumping- Volumen. Im Kontaktbereich erfährt der Reifen eine seitliche Ausbuchtung 283, diese Ver­ formung läßt sich als Schalter zwischen den beiden Zuständen I und II ausnützen: Am Kon­ taktbeginn (und dem Beginn der Ausbuchtung 283) springt die Hohltasche 282 in den bista­ bilen volumenarmen Zustand I, bildet damit eine Volumensenke und neutralisiert so die im Negativprofil 284 freigesetzte Luft. Am Kontaktende, am Ende der Ausbuchtung 283, spielt sich der umgekehrte Vorgang ab und die Hohltasche 282 springt vom Zustand I auf II, bildet eine Volumenquelle und kompensiert die vom Negativprofil angesaugt Luft. In der Skizze von Fig. 28 sind Negativprofil 284 und Hohltasche 282 übereinander eingezeichnet. Durch eine gegenseitige Verschiebung kann der Phasenwinkel eingestellt werden. Bei einer Phasen­ verschiebung um 180° vertauschen sich die Volumenverhältnisse der Zustände I und II.In Figs. 26 and 27 it comes to the sound generation in a jet stream, preferably the anti-noise cancellation of the jet engines 264 and 274. The dominant jet noise is generated in the mixing zones 261 and 271 of the jet stream with the ambient air. In FIG. 26, the actuator 262 is introduced directly into the mixing zone 261 via a strut 266 . One of the basic principles of FIGS. 1 to 19 can be used as actuator 262 . The sensors 265 for anti-noise cancellation are also integrated in the strut 266 . In Fig. 27, a controllable laser beam as an actuator 272 and a laser Doppler anemometer as sensor 275 are located outside the mixing zone 271st Through a dispenser 273 who in the mixing zone 271 particles consisting of evaporable and / or combustible material, for. B. water, kerosene. , , injected. The sensor 275 determines the sound field in the mixing zone 271 from the movement of the particles. If the particles are vaporized or ignited with the laser light from the actuator 272 , sound is released due to the increase in volume. With a targeted evaporation or combustion of the particles after the anti-noise cancellation, the noise of the jet engine 274 can thus be reduced. With regard to environmental protection, such a measure can be limited to takeoff and landing. In Fig. 28 it is about the anti-noise cancellation of the so-called air pumping noise due to the negative profiles 284 of a motor vehicle tire. In the contact area with the road, the negative profile 284 is compressed, the air released thereby emerges laterally and acts as a volume source. At the contact end there is inverse air movement. This air turnover causes the air pumping noise. In order to compensate for this air movement locally, a hollow pocket 282 is assigned near each negative profile, these are connected to one another by air ducts. The outside of a hollow pocket 282 is designed to be bistable (see FIG. 14). The difference volume of the two bistable states I and II is equal to the air pumping volume. In the contact area, the tire experiences a lateral bulge 283 , this deformation can be used as a switch between the two states I and II: at the start of the contact (and the beginning of the bulge 283 ), the hollow pocket 282 jumps into the bista bile low-volume state I, forms a volume sink and thus neutralizes the air released in negative profile 284 . At the contact end, at the end of the bulge 283 , the reverse process takes place and the hollow pocket 282 jumps from state I to II, forms a volume source and compensates for the air sucked in by the negative profile. In the sketch of FIG. 28, negative profile 284 and hollow pocket 282 are drawn one above the other. The phase angle can be adjusted by a mutual shift. With a phase shift of 180 °, the volume ratios of states I and II are exchanged.

In Fig. 29 ist eine bewegte Struktur 294 in einem ruhenden Fluid dargestellt. Technische Si­ tuationen sind die Rotation von Wellen, Trommeln, Zentrifugen . . . und die Translation von Platten, Bändern und Drähten. Infolge der Relativbewegung liegt an der Struktur 294 eine Grenzschicht 291 an. Eine feststehende, durch ein Stellglied 293 steuerbare Schneide 292 als Aktor schält einen Teil der Grenzschicht 291 ab; dieses Fluidvolumen wird über einen Kanal 296 abgeführt. Ein solcher Volumenumsatz bildet einen akustischen Monopolstrahler, der einen von Sensoren 295 detektierten Störlärm nach der Antischalltechnik auslöschen kann.In Fig. 29 a moving structure 294 is shown in a quiescent fluid. Technical situations are the rotation of shafts, drums, centrifuges. , , and the translation of plates, tapes and wires. As a result of the relative movement, a boundary layer 291 bears against the structure 294 . A fixed cutting edge 292, which can be controlled by an actuator 293, acts as an actuator and peels off part of the boundary layer 291 ; this fluid volume is discharged via a channel 296 . Such a volume conversion forms an acoustic monopole radiator, which can cancel interference noise detected by sensors 295 according to the anti-noise technology.

Bei allen in den Grundsatzbeispielen in Fig. 1 bis 19 beschriebenen Schallgeneratoren wird die Strömungsenergie direkt oder indirekt in Nutzschall umgewandelt. Zusätzlich aufzubringen ist lediglich die Energie zur Steuerung der Aktoren. Die Aktoren der Fig. 1 bis 7 arbeiten nach dem Turbinenprinzip. Der Wirkungsgrad von - stationären - Turbinen liegt bei 70%, im Ver­ gleich dazu ist der Lautsprecherwirkungsgrad um Größenordnungen geringer. Die wichtigste Anwendung der erfindungsgemäßen Schallgeneratoren betrifft die Antischallauslöschung des Eigenlärms von umströmten Strukturen. Da der Strömungslärm nur einen Wirkungsgrad von ca. 0,1% hat und die destruktive Interferenz im Optimum lediglich akustische Blind- aber keine Wirkleistung verlangt, ist der Energieaufwand an sich unerheblich. Wenn speziell in den Fig. 16 und 19 die Steuerenergie minimiert wird, so deshalb um bei akkugetriebenen Aktoren die Ladezyklen zu verlängern oder Systeme autark zu machen und mit den bekannten Generatoren den Energieverbrauch z. B. aus der Geschwindigkeit oder aus Druckschwankun­ gen der Strömung zu decken.In all sound generators described in the basic examples in FIGS. 1 to 19, the flow energy is converted directly or indirectly into useful sound. In addition, only the energy for controlling the actuators has to be applied. The actuators of Figs. 1 to 7 work on the turbine principle. The efficiency of - stationary - turbines is 70%, compared to which the speaker efficiency is orders of magnitude lower. The most important application of the sound generators according to the invention relates to the anti-noise cancellation of the inherent noise of structures around which flow. Since the flow noise only has an efficiency of approx. 0.1% and the destructive interference optimally only requires acoustic reactive power, but no active power, the energy consumption itself is insignificant. Specifically, when the control power is minimized in FIGS. 16 and 19, so therefore all in battery-driven actuators to extend the recharging cycles or make systems autonomously and for the energy consumption with the known generators. B. from the speed or pressure fluctuations gene to cover the flow.

Bei destruktiver Interferenz sind Schall und Antischall lediglich um 180° phasenverschoben, haben aber dieselbe Schalldruckamplitude. Auch wenn der Antischallgenerator nur Blindlei­ stung abgibt, wird trotzdem seine Größe durch die Leistung der auszulöschenden Lärmquelle bestimmt. Beim Strömungslärm ist deshalb vorteilhaft, mittels Antischallgeber die Strömung so zu stabilisieren, daß Störungen gedämpft und nicht angefacht werden.With destructive interference, sound and anti-sound are only 180 ° out of phase, but have the same sound pressure amplitude. Even if the anti-noise generator is only blind output, its size is nevertheless determined by the power of the noise source to be extinguished certainly. In the case of flow noise, it is therefore advantageous to use anti-noise sensors to ensure the flow to stabilize so that disturbances are damped and not fanned.

Claims (22)

1. Strömungsbetriebener Schallgenerator, wobei in eine umströmte Struktur X4 steuerbare Aktoren X2 integriert werden, mit denen durch Beeinflussung der Strömung X1 Volu­ mendivergenzen und Kräfte und damit akustische Monopol- und Dipolstrahler freigesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach der an sich bekannten Antischalltechnik mit zusätzlichen Schall- und/oder Strömungssensoren X5 das von einer umströmten Struktur X4 verursachte Störschallfeld detektiert und mit einem von den Aktoren X2 generiertem, dazu antiphasem Schallfeld ausgelöscht wird.1. Flow-operated sound generator, with controllable actuators X2 being integrated into a flow-around structure X4, with which volumetric divergences and forces and thus acoustic monopole and dipole emitters are released by influencing the flow X1, characterized in that according to the known sound-absorbing technique with additional Sound and / or flow sensors X5 detects the interference sound field caused by a flow around structure X4 and is extinguished with a sound field generated by the actuators X2 and which is antiphase for this purpose. 2. Strömungsbetriebener Schallgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer engmaschigen Anordnung von Sensoren X5 und Aktoren X2 an der Struktur X4 die Entstehung von Störschall direkt am Entstehungsort unterbunden und so gleichzeitig zum Störschall auch der Strömungswiderstand verringert wird.2. Flow-operated sound generator according to claim 1, characterized in that with a close-knit arrangement of sensors X5 and actuators X2 on the structure X4 Interference noise is prevented directly at the point of origin and thus at the same time Noise and the flow resistance is reduced. 3. Strömungsbetriebener Schallgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktoren von durchströmten Umlenkklappen (12, 22, 32, 32'. . .) gebildet und bei Än­ derung des Umlenkwinkels akustische Monopol- und Dipolquellen erzeugt werden.3. Flow-operated sound generator according to claim 1 or 2, characterized in that the actuators are formed by flow-through deflection flaps ( 12 , 22 , 32 , 32 '...) And acoustic monopole and dipole sources are generated when the deflection angle is changed. 4. Strömungsbetriebener Schallgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktoren von Öffnungen (42) in der Struktur gebildet werden in denen eine strö­ mungsbedingte Druckdifferenz ein Fluidströmung aufrechterhalten wird deren Volumen­ strom durch ein Ventil (43) gesteuert wird.4. Flow-operated sound generator according to claim 1 or 2, characterized in that the actuators of openings ( 42 ) are formed in the structure in which a flow-related pressure difference is maintained a fluid flow whose volume flow is controlled by a valve ( 43 ). 5. Strömungsbetriebener Schallgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktoren von an der Struktur im Bereich von Totwassergebieten angebrachten, steuerbaren Ultraschallgebern (52) und (102) gebildet, mit denen die turbulente Viskosität beeinflußt und damit akustisch wirksame Strömungskräfte freigesetzt werden.5. Flow-operated sound generator according to claim 1 or 2, characterized in that the actuators formed by attached to the structure in the area of dead water, controllable ultrasonic sensors ( 52 ) and ( 102 ) with which the turbulent viscosity is influenced and thus acoustically effective flow forces are released , 6. Strömungsbetriebener Schallgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktoren von in die Struktur eingelassenen und von der anliegenden Strömung an­ getriebenen Ultraschallresonatoren (62" und 92) gebildet, deren Intensität von Steuerele­ menten (63 und 93) gesteuert werden.6. Flow-operated sound generator according to claim 1 or 2, characterized in that the actuators of embedded in the structure and of the adjacent flow to driven ultrasonic resonators ( 62 "and 92 ) are formed, the intensity of which are controlled by Steuerele elements ( 63 and 93 ). 7. Strömungsbetriebener Schallgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktoren von in die umströmte Struktur integrierten und von Piezogebern (113) an­ getriebenen Plattenresonatoren (112) gebildet werden, deren gesteuerter Vibrationspegel die Strömung beeinflußt und so nutzschallgenerierende Kräfte freisetzt.7. Flow-operated sound generator according to claim 1 or 2, characterized in that the actuators are formed by integrated in the flow-around structure and by piezo sensors ( 113 ) to driven plate resonators ( 112 ), the controlled vibration level of which influences the flow and thus releases useful sound-generating forces. 8. Strömungsbetriebener Schallgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktoren von in die umströmte Struktur eingelassenen, von Piezoelementen (123) angetriebenen elastischen Zungen (122) gebildet werden, daß abhängig vom Zungenaus­ schlag Fluid zu- oder abfließt und diese Volumenänderung einen nutzschallerzeugenden akustischen Monopol erzeugt.8. Flow-operated sound generator according to claim 1 or 2, characterized in that the actuators are formed by embedded in the flow-around structure, driven by piezo elements ( 123 ) driven elastic tongues ( 122 ), that fluid flows in or out depending on the tongue impact and this volume change generates an acoustic monopoly that generates sound. 9. Strömungsbetriebener Schallgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktoren von Injektoren (132) gebildet werden und das Volumen und der Impuls des in die Strömung injizierten Mediums einen akustischen Monopol- und Dipolstrahler dar­ stellt.9. Flow-operated sound generator according to claim 1 or 2, characterized in that the actuators are formed by injectors ( 132 ) and the volume and the momentum of the medium injected into the flow represents an acoustic monopole and dipole emitter. 10. Strömungsbetriebener Schallgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktoren von in die umströmte Struktur eingelassenen, von Schaltern (143) gesteu­ erten, mechanischen Bistabilitäten (142) gebildet werden, und einmal direkt über die Volu­ menänderung und indirekt über die Strömungsbeeinflußung Nutzschall generiert wird.10. Flow-operated sound generator according to claim 1 or 2, characterized in that the actuators formed in the flow structure, by switches ( 143 ) controlled, mechanical bistabilities ( 142 ) are formed, and once directly on the volume change and indirectly via the Flow influencing useful sound is generated. 11. Strömungsbetriebener Schallgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von in die Struktur integrierten Störungen (153) oder (193) strömungsbedingte in-, bi- oder metastabile Strömung erzeugt werden, die von Aktoren, z. B. einem Ultraschallgeber (152) oder einem Leitblech (192) beeinflußt wird und damit nutzschallerzeugende Strö­ mungskräfte freigesetzt.11. Flow-operated sound generator according to claim 1 or 2, characterized in that flow-related in, bi- or metastable flow generated by disturbances ( 153 ) or ( 193 ) integrated in the structure, which are generated by actuators, for. B. an ultrasonic transducer ( 152 ) or a baffle ( 192 ) is affected and thus useful sound generating currents are released. 12. Strömungsbetriebener Schallgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Strömungen mit elektrisch leitenden Fluiden die Aktoren von in die Struktur un­ tergebrachten Linearmotoren (162) gebildet werden deren gesteuerte Kräftefelder direkt Nutzschall abstrahlen.12. Flow-operated sound generator according to claim 1 or 2, characterized in that in the case of flows with electrically conductive fluids, the actuators are formed by linear motors ( 162 ) housed in the structure whose controlled force fields radiate useful sound directly. 13. Strömungsbetriebener Schallgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf die Struktur wärme- und stromisoliert aufgebrachte Heizschicht (172) als Ak­ tor über seine gesteuerte Temperaturverteilung auf die umgebende Strömung einwirkt und sekundär nutzschallerzeugende Strömungskräfte freisetzt.13. Flow-operated sound generator according to claim 1 or 2, characterized in that a heat and current insulated applied to the structure heating layer ( 172 ) acts as a tor via its controlled temperature distribution on the surrounding flow and releases secondary sound generating flow forces. 14. Strömungsbetriebener Schallgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf die Struktur aufgebrachte Ablationsschicht (182) als Aktor wirkt und diese von einem externen Laserstrahl örtlich und zeitlich gesteuert aufgeheizt wird und die Tempe­ raturverteilung und auch Verdampfung auf die umgebende Strömung einwirkt und nutz­ schallerzeugende Strömungskräfte freisetzt.14. Flow-operated sound generator according to claim 1 or 2, characterized in that an applied to the structure ablation layer ( 182 ) acts as an actuator and this is heated locally and temporally controlled by an external laser beam and the temperature distribution and also vaporization acts on the surrounding flow and uses sound-generating flow forces. 15. Strömungsbetriebener Schallgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Lärm in Rohren (204, 214, 224) mittels Sensoren (205, 215, 225) de­ tektiert und damit auf die Rohrströmung einwirkende und nutzschallerzeugende Aktoren (202, 212, 222) nach der Antischalltechnik gesteuert werden.15. Flow-operated sound generator according to one of claims 1 to 14, characterized in that the noise in pipes ( 204 , 214 , 224 ) by means of sensors ( 205 , 215 , 225 ) de tect and thus acting on the pipe flow and sound generating actuators ( 202 , 212 , 222 ) can be controlled according to the anti-noise technique. 16. Strömungsbetriebener Schallgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der periodische Lärm von Propellern (234 und 244) durch Aktorsteue­ rung eines Winglet (232) oder einer Heizschicht (242) nach der Antischalltechnik ausgelöscht wird.16. Flow-operated sound generator according to one of claims 1 to 14, characterized in that the periodic noise of propellers ( 234 and 244 ) is extinguished by Aktorsteue tion of a winglet ( 232 ) or a heating layer ( 242 ) according to the anti-noise technology. 17. Strömungsbetriebener Schallgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verbrennungslärm durch einen Sensor (255) detektiert und durch die Einwirkung eines gesteuerten Ultraschallstrahl (252) destruktiv weginterferiert wird.17. Flow-operated sound generator according to one of claims 1 to 14, characterized in that the combustion noise is detected by a sensor ( 255 ) and is destructively interfered with by the action of a controlled ultrasound beam ( 252 ). 18. Strömungsbetriebener Schallgenerator nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Strahllärm durch Sensoren (265) detektiert wird und durch den Nutzschall der in der Vermischungszone befindliche Aktoren destruktiv weginterferiert wird.18. Flow-operated sound generator according to claims 1 to 14, characterized in that the jet noise is detected by sensors ( 265 ) and the actuators located in the mixing zone is destructively interfered by the useful sound. 19. Strömungsbetriebener Schallgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß durch Dispenser (272) verdampf- und/oder brennbare Partikel in die Vermi­ schungszone eines Strahltriebwerkes eingebracht werden, mittels eines externen Laser- Doppler-Anemometer (275) das auszulöschende Störschallfeld und die Turbulenzströmung detektiert und die Partikel durch einen Laserstrahl (273) nach der Antischalltechnik gesteu­ ert, vorzugsweise an Bifurkurationsstellen gezündet werden.19. Flow-operated sound generator according to one of claims 1 to 14, characterized in that vaporisable and / or combustible particles are introduced into the mixing zone of a jet engine by means of dispensers ( 272 ) by means of an external laser Doppler anemometer ( 275 ) Interfering noise field to be canceled and the turbulence flow are detected and the particles are controlled by a laser beam ( 273 ) according to the anti-noise technique, preferably ignited at bifurcation points. 20. Strömungsbetriebener Schallgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Antischallauslöschung des Airpumping-Lärms von Reifen entsprechend der Teilung der Negativprofile (284) Hohltaschen (282) mit einer bistabilen von der Reifen­ ausbuchtung (283) im Kontaktbereich der Straße geschalteten Außenseite den von den Ne­ gativprofilen freigesetzten Volumenstrom neutralisieren.20. Flow-operated sound generator according to one of claims 1 to 14, characterized in that for the anti-noise cancellation of the air pumping noise of tires according to the division of the negative profiles ( 284 ) hollow pockets ( 282 ) with a bistable of the tire bulge ( 283 ) in the contact area Neutralize the volume flow released by the negative profiles on the outside. 21. Strömungsbetriebener Schallgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Antischallauslöschung eines durch einen Sensor (295) detektiertes Eigen­ geräusches einer bewegten Struktur (294) mittels einer durch Piezofolie (293) gesteuerten Schneide (292) ein Teil der Grenzschicht (291) der bewegten Struktur (294) abgeschält und und diese durch einen Kanal (296) abgeleitet wird.21. Flow-operated sound generator according to one of claims 1 to 14, characterized in that for anti-noise cancellation of a sensor ( 295 ) detected intrinsic noise of a moving structure ( 294 ) by means of a piezo film ( 293 ) controlled cutting edge ( 292 ) a part of Boundary layer ( 291 ) of the moving structure ( 294 ) peeled off and this is discharged through a channel ( 296 ). 22. Strömungsbetriebener Schallgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Energie zum Betrieb als Antischallgenerator mittels Generatoren aus der kinetischen Energie oder aus Druckschwankungen der Strömung gewonnen wird.22. Flow-operated sound generator according to one of claims 1 to 21, characterized records that the energy for operation as an anti-noise generator by means of generators from the kinetic energy or from pressure fluctuations in the flow.
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