Vibrationsarme Lautsprechergehäuse

O.Mertineit
inaktiv
Beiträge: 755
Registriert: 07.05.2012, 11:42
Wohnort: Reinheim bei Darmstadt
Kontaktdaten:

Beitrag von O.Mertineit »

Hallo Uli,

es gibt zu dem Thema "Schwingungen an Lautsprechergehäusen" etliche wissenschaftliche Untersuchungen, etliche Patente und auch einige praktische Tests von Firmen, Privatleuten und Hobby Zeitschriften. Ich verlinke mal auf diese Seite zum Start, ohne damit einen Anspruch auf Vollständigkeit zu verbinden, ich weiß nicht, ob sie hier bereits genannt wurde:

http://www.picosound.de/D_gehmat.htm
uli.brueggemann hat geschrieben: ...
gibt es verwertbare Erkenntnisse (also in etwa als Antwort auf die Frage: wie und mit welchem Material mache ich ein Gehäuse), die dazu führen, dass die 3-D schwingfähige Struktur am wenigsten schwingt?
Sobald man definiert hat, was man mit "am wenigsten schwingen" genau meint, gibt es das ...

Für Mitteltongehäuse und 2-Wege LS, wo man eine mit der Frequenz ansteigende Dämmung erreichen möchte, die bereits im Mittelton wirksam sein soll, sind z.B. Bitumen Schwerfolien nur dann besonders wirksam, wenn sie

- ganzflächig am Stück

- dick genug

- als "Constraint Layer" mit einer innig montierten zusätzlichen Platte obendrauf (Alu, Sperrholz) versehen werden.

(vgl. Test Nr. 10 auf der Webseite oben, blaue Kurve)

http://www.picosound.de/GehMatAll.png

Solche Materialien bieten gleichzeitig zusätzliche Massebelegung der Wand und eine plastische Komponente, welche Deformationen in Wärme umsetzen kann. Erst der "Constraint Layer" Aufbau zwingt die dämpfende Zwischenlage jedoch quasi "vollständig" an der Deformation der Wand teilzunehmen und steigert so die dämpfende Wirkung.

Bitumen wäre natürlich nicht das einzige Material, welches als "massereicher und dämpfender Verformungskörper" auf eine Wand aufgebracht werden kann.

Die aufgebrachte Masse muss immer in Relation zur bestehenden Wand - oft MDF - gesehen werden: 2mm Bitumen auf eine 22mm Holzplatte haben keine sehr hohe Wirkung.

Lösungen wie Hawaphon, gehen in eine ähnliche Richtung, bieten jedoch keinen Constraint Layer Aufbau.


uli.brueggemann hat geschrieben: Mit welchem gezielten Ansatz kann man, unter Berücksichtigung von beabsichtigtem Volumen und Platzbedarf der Komponenten, z.B. eine Versteifungsmatrix so einbringen, dass die Schwingungen nun bestmöglichst reduziert werden. Ist ein Holzkreuz besser als Versteifungswände oder sind Dreiecksstrukturen besser als parallele Strukturen (Scherung)?

Wenn man eine 2-Wege Box baut, dann wäre "Versteifen" (Ringe, Lattenkreuze ...) m.E. gegenüber der oben beschriebenen Stragtegie kontraproduktiv: Denn ich treibe die Federsteifigkeit herauf und damit die Güte der Eigenfrequnezen, vermindere also deren Dämpfung.

Handelt es sich um einen Subwoofer - wo ich mit Biegesteifigkeit als vorwiegender Strategie arbeiten kann - kann ich hier nur meine eigene Auffassung anbieten, die auf eigener Praxis aber auch der Lektüre von realen und simulierten Vibrationstests an Gehäusen beruht.

Meine Devise bei Subwoofern lautet mitterweile kurz und knapp:

"Wer mit Kreuzen, hochkant aufgeleimten Latten, Ringen u. dergl. arbeiten muss, hat bei Eigenmoden eigentlich schon verloren."

Die Wirkung der meisten dieser Konstrukte wird überschätzt: Eine aufgeleimte Latte versteift zwar etwas, jedoch hat sie keine flächige Wirkung und erhöht lokal ebenfalls die Masse: Die Eigenmoden werden zwar komplexer, steigen aber von der Frequenz oft nicht so stark an, wie man es sich erhofft: Es handelt sich hier nicht um statische Belastungen, so daß immer auch die Wirkung der Masse der eingebrachten Strukturen auf die Frequenz der Grundmoden gesehen werden muss.

Eine inhärente Steifigkeit der Form - als Kubus, als Ei oder als Riegel - bei dem maximal eine Dimension groß wird, ist m.E. günstiger.

Um die Grundmoden bei Subwoofern in der Frequenz hoch zu halten:

- Günstige Grundform wählen, dabei auch mögliche Hohlraumresonanzen berücksichtigen und im Übertragungsbereich ausschließen.

- Gesamtgröße begrenzen (!!!)

Wenn Eigenmoden im Frequenzbereich trotzdem zu niedrig liegen:

- Wandstärke insgesamt erhöhen

- Biegesteifigkeit durch "Rippen" und/oder Wandstärke gezielt dort erhöhen, wo bei den Grundmoden potentiell starke Verformungen (kleine Krümmungsradien) auftreten, das ist vor allem in der Nähe von (schwingenden) Zonen mit erhöhter Masse, also dort, wo das Chassis an der Schallwand montiert ist und auch die Antriebskräfte wirken.

- Alternative: Paarweise Chassis mit "Impulsausgleich" verwenden oder Antriebskräfte nach Art des "Schwingungstilgers" abfangen.

Und m.E. ganz wichtig: Diese Strategie ganz "loslassen", wenn das Gehäuse zu groß wird oder der Übertragungsbereich des Chassis "zu weit nach oben reicht". Dann eher auf die "Masse und Dämpfung" Strategie gehen und tolerieren, da das Gehäuse im Tiefton Moden hat, die möglichst wenig angeregt werden sollen und gut bedämpft sein sollen.

uli.brueggemann hat geschrieben: So denn eine schwimmende Chassis-Aufhängung Gehäuseschwingungen reduziert, gibt es denn Nachteile durch das "Schwimmen" des Chassis oder nicht?
Wenn es gelingt, daß Chassis und "Puffer" (Ringe, Klötzchen o.dergl.) nicht in sich selbst eine unterbedämpfte Eigenresonanz ausbilden, dann ist die Wirkung sicher vorteilhaft. Dazu muss - und hier stimmen wir völlig überein - genügend Eigendämpfung der schwimmenden Aufhängung vorhanden sein, wenn deren Eigenfrequnenz - und sie wird eine haben(!) - im Übertragungsbereich liegt.

Bei einem Subwoofer ist es möglich, diese Eigenfrequenz außerhalb des Übertragungsbereiches zu legen.

Meiner Meinung nach ist eine solche "schwimmende Aufhängung" sehr gut bei einem Subwoofer - dessen Gehäuse nach oben genannten Strickmuster aufgebaut ist - anzuwenden: Man entkoppelt das Chassis oberhalb des Übertragunsbereichs graduell vom Gehäuse, weil man so noch zusätzlichen "Sicherheitsabstand" zu den Eigenmoden des Gehäuses im oberen Bass- bzw. Mittelton schaffen kann.

Die schwimmende Aufhängung könnte aber bei einem Subwoofer auch eine ganze - kleinflächige und "dicke" - Schallwand einbeziehen und sie von einem z.B. U-förmigen Gehäusekasten graduell entkoppeln ...

Es gibt mehrere attraktive Möglichkeiten, sobald man eine Grund-Strategie hat, die erfolgverspechend ist. Aufbauten, die auf Versteifung (z.B. durch starke Verstrebung) UND Dämmung durch Masse und Reibung (plastische Verformung) im gleichen Gehäuse oder gar an den gleichen Bauteilen (Wänden) abzielen, sind m.E. nicht erfolgversprechend:

Man treibt sonst die Resonanzgüten und Frequenzen der Grundmoden mit den Versteifungen zunächst hoch, um sie dann wieder durch Masse und Dämpfung abzusenken ... das ist nicht zielführend.

Auch aus folgendem Grund:

Versteifungen machen die Schallausbreitung auf der Wand schneller: Das vergößert die Wellenlänge von Biegewellen und "verbessert" ihre Abstrahlung. Zwei Gehäuse, welche mit gleicher mittlerer Amplitude und auf ihrer (vergleichbar großen) Oberfläche vibrieren, können durchaus sehr unterschiedlich stark Schall abstrahlen. Je schneller die Ausbreitung von Biegewellen auf dem Gehäuse, desto effizienter ist grob gesagt deren Schallabstrahlung.


Grüße Oliver
Bild
O.Mertineit
inaktiv
Beiträge: 755
Registriert: 07.05.2012, 11:42
Wohnort: Reinheim bei Darmstadt
Kontaktdaten:

Beitrag von O.Mertineit »

Hans-Martin hat geschrieben:
O.Mertineit hat geschrieben: Du stellst 0.1Kg (Membran) gegen 10Kg (Korb) und erwartest, daß sich der Hub umgekehrt proportional zu den Massen aufteilt. Dabei vergisst Du m.E., dass der Chassiskorb normalerweise mit dem Gehäuse fest verbunden ist.
Hallo Oliver
Das ist, wie gesagt, Newtonsche Mechanik. Kraft = Gegenkraft, oder die Einbeziehung des Zeitablaufs mit dem Impulsgesetz p=m*v oder der kinetischen Energie m/2*v^2, eines lässt sich aus dem anderen herleiten.

Man kann in der Mechanik an beliebiger Stelle einen Schnitt machen und die Kräfte sind auf beiden Seiten gleich, nur mit entgegengesetztem Vorzeichen.
...
Hallo Hans Martin,

Actio = Reactio oder "Kraft = Gegenkraft" ist mir natürlich bekannt, aber Du hast eingangs eben nicht mit der Kraft sondern mit einem zu den beteiligten Massen umgekehrt proportionalen Hub argumentiert, obwohl das durch die Anordnung m.E. nicht gerechtfertigt war, weil eine der Massen als
"clamped" oder zumindest an eine noch größere gekoppelt angesehen werden muss.

Deshalb und aufgrund weiterer Unstimmigkeiten und m.E. unzulässiger Annahmen und Vereinfachungen konnte und wollte ich Deiner Argumentation oben nicht mehr folgen ...

Grüße Oliver
Bild
dietert
Aktiver Hörer
Beiträge: 533
Registriert: 24.11.2013, 10:31
Wohnort: 76571 Gaggenau
Kontaktdaten:

Beitrag von dietert »

Hallo in die Runde,

wie ich weiter oben berichtet hatte, verschwanden bei mir die lästigen, für Hoch- und Mitteltöner schädlichen Gehäusevibrationen bei einer "Boxer-Anordnung" der beiden Tieftöner, mit Impulsausgleich direkt von einem Magneten zum anderen. Es gibt keine stabilere Stütze als träge Masse im physikalischen Sinne.

Was die Absorption im Mittel- und Hochtonbereich angeht: Vielleicht hilft der Begriff "Fehlanpassung" weiter. Das ist eine Eigenschaft von Anordnungen, bei denen Schallwellen an Grenzflächen und Querschnittsveränderungen teilweise reflektiert und so aufgehalten werden. Die Energievernichtung in einem weichen Medium funktioniert nämlich am Besten, wenn dieses sich zwischen zwei harten Platten befindet und deswegen richtig arbeiten muss.

So etwas erreiche ich z.B., in dem ich eine Box (hart) mit Gummipuffern (weich) auf eine Steinplatte (hart) stelle, die ihrerseits auf einem Teppich (weich) liegt, der wiederum auf einem Steinfußboden (hart) liegt, welcher mit einem Estrich verbunden ist, der... Jeder einzelne Übergang vom weichen zum harten Material behindert die Schallausbreitung. Wie bei einem Schallschutzfenster oder einem KFZ-Auspuff ist es immer dasselbe Prinzip "Fehlanpassung". Für das Design guter "Fallen" braucht man numerische Mathematik und/oder Prototypen.

Grüße,
Dieter T.
Bild
O.Mertineit
inaktiv
Beiträge: 755
Registriert: 07.05.2012, 11:42
Wohnort: Reinheim bei Darmstadt
Kontaktdaten:

Beitrag von O.Mertineit »

dietert hat geschrieben:
... verschwanden bei mir die lästigen ... Gehäusevibrationen bei einer "Boxer-Anordnung" der beiden Tieftöner, mit Impulsausgleich direkt von einem Magneten zum anderen.
Hallo Dieter,

bei einem Subwoofer/Woofer ist der Impulsausgleich sicher so etwas wie der Königsweg ... man bringt damit die direkte mech. Anregung des Gehäuses praktisch auf Null.

Dazu ist eine Verbindung des "Boxer Paares" direkt an beiden Magneten optimal, denn bei höheren Frequenzen können sonst auch die Körbe der Treiber ins Schwingen geraten. Fängt man die Kräfte gleich am Magneten ab, dann ist das Thema "gegessen".
dietert hat geschrieben: Die Energievernichtung in einem weichen Medium funktioniert nämlich am Besten, wenn dieses sich zwischen zwei harten Platten befindet und deswegen richtig arbeiten muss.
Das ist das Prinzip des "Constraint Layers" - also einer von außen begrenzten oder "eingezwängten" "teilplastischen" oder "viscoelastischen" Zwischenschicht, die dazu gezwungen wird "richtig zu arbeiten" wie Du es m.E. sehr schön herausgestellt hast.

Es geht bei den Wänden von Lautsprechergehäusen und der Verbesserung von deren Dämmung jedoch nicht um Longitudinalwellen, welche etwa die Mediengrenzen "passieren" würden, sondern es geht bei Biegewellen-Eigenmoden schlicht um "Verbiegungen" der Wände, welche bedämpft werden.

Mehr ist es nicht ...


Grüße Oliver
Bild
lukivision
Aktiver Hörer
Beiträge: 282
Registriert: 07.03.2014, 09:38
Wohnort: Bochum

Beitrag von lukivision »

Hallo zusammen,

Ich möchte Euch nicht vorenthalten, was ich für gute Erfahrungen mit der Entkopplung der Chassis vom Gehäuse gemacht habe. Ich verwende nur jeweils einen Manger Wandler in einem backloaded Horn. Nach vielen Versuchen mit Gummiringen zwischen Chassis und Gehäuse, Silentblöcken, Spangen an Stelle von Schrauben (Schrauben sind erstklassige Schallübertrager) bin ich letztlich dazu übergegangen, die Chassis in Silikon zu lagern. Das geschieht in 2 Phasen. Zunächst stelle ich eine 2 mm dünne Unterlage aus Silikon her, damit das Chassis währennd des Trocknungsprozeses nicht doch durch das Silikon sinkt und Kontakt mit dem Holz bekommt. Wenn diese Unterlage "erhärtet" ist, klebe ich die Chassis mit weiterem Silikon fest. Das Ergebnis ist eiine verbesserte Räumlichkeit, Ortungsschärfe und Straffheit nicht nur im Grundtonbereich.

Luki
Bild
Jake52
Aktiver Hörer
Beiträge: 439
Registriert: 06.09.2012, 09:38
Wohnort: 74635

Beitrag von Jake52 »

Danke für den Tipp, Luki. :cheers:

ist sicher einen Test wert.



Schöne Grüße
Jakob
Bild
Daihedz
Aktiver Hörer
Beiträge: 793
Registriert: 25.06.2010, 15:09

Beitrag von Daihedz »

Hallo Luki
lukivision hat geschrieben: ... Silikon ... Trocknungsprozeses ... "erhärtet" ...
Das habe ich auch schon durchgespielt, vor einiger Zeit an Audax-17-cm-Chassis. Leider "trocknet" das Silikon nicht bloss brav vor sich hin, sondern es härtet und dampft dabei in die Umgebung ab. Und diese Dämpfe des Silikon haben nebenbei auch die Sicken der Lautsprecher mitgehärtet. Deshalb bin ich Silikon gegenüber grundsätzlich skeptisch geworden.

Ich vergnüge mich (bekanntlich) auch mit Dipolen. Bei Dipolen geht es glücklicherweise nicht zwingend darum, ein Volumen gegenüber einem zweiten Volumen abzudichten. Deshalb können auch andere als "Klebelösungen" in Frage kommen:

Bild

Einmal hübsch mittig +- 0.5mm ins Loch placiert, können die Chassis in der Folge dezent auf ein garantiert inertes Filzbett anlehnen. Die Frontplatte bleibt dann auch bei grossen Membranauslenkungen still.

Baumelnde Grüsse
Simon
Bild
Fujak
Moderator
Beiträge: 5752
Registriert: 05.05.2009, 21:00
Wohnort: Bayern
Kontaktdaten:

Beitrag von Fujak »

Hallo Simon,

im Grunde wäre doch für Dipole die ideale Konstruktion jene, bei der die Schallwand nicht auch zugleich das tragende Element für die Chassis wäre Ich denke dabei an ein selbsttragendes massereiches/massives/schwingungsresistentes Gerüst, an welchem die Chassis (z.B. wie bei Dir über die Magnet-Mittelbohrung) starr montiert sind - und einer gleichermaßen selbsttragende Schallwand, die ihre Öffnungen für die Chassis so auf Maß ausgeschnitten hat, dass die Chassis bündig darin aufgenommen werden können, ohne dass sie direkten Kontakt zu den Schallwänden haben (z.B. 1mm-Luftspalt mit). Schallwand und Chassis-Träger sind also zwei völlig eigenständige Konstruktionen mit eigenständiger Standverbindung zum Boden.

Solange Schallwand zugleich Chassisträger ist, hat man in meinem Verständnis immer das Problem, einen Kompromiss eingehen zu müssen zwischen mechanischer Entkoppelung von Chassis und Schallwand auf der einen Seite, zugleich aber einer Befestigung der Chassis, die keine Gegenbewegung zur Membranauslenkung zulässt auf der anderen Seite.

Grüße
Fujak
Bild
Jake52
Aktiver Hörer
Beiträge: 439
Registriert: 06.09.2012, 09:38
Wohnort: 74635

Beitrag von Jake52 »

Hallo,

auch wenn's nicht wirklich schön ist, ich hab´s so gelöst:

Bild

Bild

Auf den Magneten hab ich einen Holzring geklebt, in den zwei Edelstahlschrauben eingelassen sind. Das Ganze dann an ein massives Alugerüst geschraubt, das mit der Schallwand keine direkte Verbindung hat. Zum Justieren hab ich das Chassis erstmal in die Schallwand geschraubt und nach dem Befestigen die Schrauben wieder entfernt. In den Schallwandausschnitt hab ich 4mm Filz eingeklebt, damit das Chassis das Holz nicht direkt berühren kann.

Ist nicht so elegant wie Simons Lösung, aber funktioniert.

Schöne Grüße
Jakob
Bild
Antworten