Vibrationsarme Lautsprechergehäuse

[dietert]

Auch wenn das nicht als Frage formuliert war: Im lokalen Baumarkt ist 30 x 60 cm ein Standardformat für Feinsteinzeugplatten, 45 x 90 cm sind auch auf Lager, 30 x 120 cm müsste man bestellen. Die Plattengröße ist meiner Meinung nach kein Thema, und von Mosaik hatte ich nichts geschrieben.
Wichtig ist die Kombination mit MDF-Teilen, sonst klingt die Box hinterher wie eine Vase. Ein Sandwich aus 12 mm MDF und 10 mm Keramik ist sicher ein guter Ansatz.

Die Vibrationen einer harten Box entstehen als Rückstoss der Membranbewegung. Sie sind umso größer, je leichter die Box und je schwerer die Membran ist. Läßt man die Membranen gegeneinander schwingen, kompensieren sich die Rückstoßkräfte, das funktioniert. Ein Ripol ist ein gutes Beispiel für so eine Anordnung als "Boxermotor", von dem ich geschrieben hatte. Dasselbe sieht man auch bei manchen B & M Boxen, wo den Tieftönern auf der Schallwand ebensolche auf der Rückseite gegenüberstehen. Wobei ich nur vermuten kann, dass die als Monopol geschaltet sind, und nicht als Dipol.

[lukivision]

Wie sind die Erfahrungen mit gerundeten oder kugelrunden Gehäusen? Könnte mir vorstellen, daß eine Kugelform schwerer zum Schwingen zu bewegen ist als eine ebene Form.

Luki

[freezebox]

Ein Sandwich aus 12 mm MDF und 10 mm Keramik ist sicher ein guter Ansatz.

Das ginge in die Richtung MDF + Spaltplatten, was in Hobby Hifi zu einem sehr guten Ergebnis geführt hatte.

Zum Thema Kugelgehäuse - außer dass sie extrem schwierig/aufwendig zu fertigen sind denke ich auch, dass es die günstigste Form ist. Versuche, meine alten Braun Kugellautsprecher mit Bitumen auszukleiden waren nicht sonderlich erfolgreich - liegt aber vermutlich an der geringen Dicke des Aluminiums und der stückigen und nicht großflächigen Beklebung der Innenseite mit Bitumenstreifen.

Grüße,
Jörn

[phase_accurate]

Wie sind die Erfahrungen mit gerundeten oder kugelrunden Gehäusen? Könnte mir vorstellen, daß eine Kugelform schwerer zum Schwingen zu bewegen ist als eine ebene Form.

Gemäss John Watkinson würde es durchaus seinen Grund haben, wieso Pressluftflaschen und U-Boote nicht kubusförmig gebaut würden!

Man muss aber je nachdem tief in die Trickkiste greifen, um so ewas bewerkstelligen zu können.

Das Ding, wo er seinen Ellebogen darauf abstellt, ist ein zeitrichtiger, aktiver, zwei-Wege Rundstrahler, der von aussen kubisch aussieht, dessen zwei eigentliche Gehäuse aber zylindrisch sind.

Gruss

Charles

[Daihedz]

Hallo Kugelboxler

Annähernd kugelförmige Blumenvasen gehen auch. Ich habe mal ein Stereo-System gebaut mit kugelförmigen Glasvasen, innen mit einer ca. 1-cm Schicht Bitumen-Sand beschichtet, ins Loch je einen KEF110. Das sah sehr, sehr schick aus. Mit der Zeit schrumpfte das Bitumen und löste sich innen von der Glaswand ab. Das sah dann nicht mehr ganz so schick aus.

Weitere Versuche erfolgten mit Styropor-Halbkugelschalen aus dem Bastelhobby-Laden. Die gibt es annähernd in allen Grössen. Diese Styropor-Kugeln müssen innen und aussen mit Glasfaser-armiertem Epoxy ausgekleidet werden, damit es stabil wird. Keflar und/oder Carbon gehen auch, machen aber keinen Sinn. Polyester statt Epoxy geht nicht, da das Polyester den Styropor angreift.

Für einen ersten Prototypen geht aber auch Tapetenkleister und Zeitungspapier. Wenigstens aussenseitig. Innenseitig kommt es allenfalls durch die Schrumpfung zu Ablösungen.

Tüftlergrüsse
Simon

[lukivision]

Habe auch schon kugelige Holzgehäuse gesehen, wo jeweils unterschiedlich große Ringe aufeinandergeleimt waren.
Ich selber habe vor 20 Jahren mit ca. 25cm dicken Tonröhren experimentiert, wie sie im Tiefbau zur Entwässerung eingesetzt werden. Vielleicht finde ich noch ein Foto. Sie haben an einem Ende einen breiten Wulst, der die Standfestigkeit erhöht und wenn man das andere Ende im 90-Grad-Winkel abschneidet und dann um 180-Grad versetzt wieder anklebt, hat man bei stehender Röhre eine Öffnung, die nach vorne zeigt. Interessant für Koax-Systeme. Gehäusevibrationen waren da kein Thema. Eine kleine Variante davon ( sogenannter "Bogen", im Hintergrund zu sehen) mit Auto-Lautsprechern habe ich aktuell als PC-Lautsprecher laufen.



Luki aus Bochum

[tinnitus]

Hallo, hier mein"Vor-prototyp" (gedruckt in PLA )



Gruß Roland

[dietert]

Wie interessant.
Wenn jetzt noch entsprechende Strukturen, z.B. Führungsringe außen drauf wären, könnte man den Zylinder 10 oder 15 mm dick mit hochwertigem Mörtel und Glasfasergewebe verputzen und hätte ein erstklassiges Sandwichgehäuse. Und vielleicht das im Spiegel sichtbare Triebwerk auf die Rückseite setzen, wegen Impulsausgleich (Boxermotor).

[uli.brueggemann]

Und vielleicht das im Spiegel sichtbare Triebwerk auf die Rückseite setzen, wegen Impulsausgleich (Boxermotor).

Ich dachte, das soll abgehen wie eine Rakete

Grüsse
Uli

[Raumantwort]

Hallo zusammen,

hier werden ja interessante Ideen und Fertigungstechniken in den Raum gestellt.

ich hab den Bericht von Thomas über den Bau seiner "Grimm" auch verfolgt.

Ich leider nicht. Wo finde ich denn den? Hier im Forum habe ich nichts gefunden.

schöne Grüße
Andreas

[Jake52]

Hallo Andreas,

gibt's im Hifi-Selbstbau-Magazin.
Um den Bericht zu lesen, muss man allerdings Mitglied sein.


Schöne Grüße
Jakob

[Raumantwort]

Hi Jakob,

danke für die Info. Wenn ich mit meiner Baustelle fertig bin werde ich mich da mal anmelden.

schönen Abend
Andreas

[O.Mertineit]

...
1) Man macht die Flächen schwerer, dann ist die Trägheit erhöht, die Resonanzfrequenz der einzelnen Felder wird also kleiner,

2) Dämpfung, zum Beispiel indem man ein Material nimmt, das inhomogen ist und so eine hohe Eigendämpfung hat. Beispiele sind MDF-Platten, Mineralstoff (Varicor, Corian, etc.).

....

Gruss, Jörg

Hallo Jörg,

ich sehe es relativ einfach und spreche mal nur von Plattenresonanzen, nicht von Hohlraumresonanzen ...

1) Gelingt es mir allein durch Steifigkeit des Gehäuses (Kleine Flächen, kompakte Bauweise, hohe Wandstärken, nötigenfalls Versteifungen ) die Plattenresonanzen - "nach oben" - aus dem Übertragungsbereich herauszudrängen ?

Dies ist in der Praxis nur für Gehäuse von Woofern und Subwoofern mit relativ niedriger Übernahmefrequenz möglich. Die tiefsten Plattenresonanzen sollten dann deutlich im Sperrbereich des Tiefpassfilters liegen. Bei sehr großen Subwoofer- oder Woofergehäusen hat man hier jedoch kaum noch Chancen: Wandstärken und Versteifungen müssen sonst ins "Unrealiserbare" wachsen: "Keep it small ..."
In einem kompakten Woofer-Gehäuse lassen sich auch Hohlraumresonanzen bedeutend besser umgehen.


2) In allen anderen Fällen (z.B. 2-Wege LS, wo die Gehäuse bis in den Mittelton betrieben werden) muss ich letztlich akzeptieren: "Ich habe Eigenfrequenzen (Plattenresonanzen) im Übertragungsbereich zu tolerieren ..."

Die einzig sinnvolle Strategie ist jetzt m.E. ein konsequent "abstrahlungsarmes" Gehäuse zu entwerfen:

- Hohe Dämpfung der Wände
- in Relation eher hohe Masse der Wände aber
- keine übertriebene Biegesteifigkeit

Nur so können "Koinzidenzfrequenzen" und störende Abstrahlung aus dem Mittenbereich herausgehalten werden ....

Weitere Einflussmöglichkeiten:

- Verminderung der Anregung von Plattenschwingungen durch Hohlraumresonanzen im Innern
- Verminderung der Anregung von Plattenschwingungen durch den Antrieb des Chassis (z.B. auch durch "Impulskompensation" bei Subwoofern ...)

Ohne Kompositmaterialien oder Sandwich Aufbau ist nach Strategie 2) kaum etwas zu machen. Auch der Einsatz von "Fugendämpfung" und Entkopplung einzelner Bauteile gehört zu den klassischen Maßnahmen gegen Körperschall, als der die unerwünschten Biegeschwingungen von LS-Gehäusen zu sehen sind.

Eigenmoden breiten sich über das ganze Gehäuse aus uns beschränken sich nicht auf einzelne Wände. Eine Schlüsselrolle kommt der Gestaltung der Schallwand und der Montage des Chassis zu, denn hier wirkt eine direkte Anregung vom Antrieb des Chassis auf das Gehäuse.

Beide Strategien nach 1) und 2) sind z.T. gegensätzlich und können kaum im gleichen Gehäuse realisiert werden: Ein getrenntes Woofer- bzw. Subwoofergehäuse ist m.E. allein schon aus diesen Gründen sehr empfehlenswert.

Ein einige der o.g. Überlegungen dazu hatte ich hier schon einmal zusammengefasst:

http://www.dipol-audio.de/projekt-schwi ... eusen.html


Grüße aus Reinheim

Oliver

[lukivision]

Und weil mir diese ganze Gemengelage aus Plattenschwingungen, Biegeschwingungen, aufwändigsten Innenverstrebungen, Sandwichgehäusen usw. einigermaßen ausgereizt erscheint, neige ich mehr und mehr den abgerundeten, schalen- oder kugelförmigen Bauweisen zu. Baustoff muß dann auch nicht immer Holz sein. Da steckt noch viel mehr Potential drin.

Luki

[bvk]

Hallo Oliver,

schön dass du diese Bilder eingestellt hast ( Grießbrei ), sie visualisieren die Thematik sehr gut. Da ich aus dem Bauwesen komme bin ich leidgeprüft was Schallübertragung über Wände angeht. Auch hier müssen frequenz- und anregungsabhängig unterschiedliche Maßnahmen getroffen werden. Luftschall und Körperschall erfordern unterschiedliche Ansätze. Jeder kennt den Unterschied ob man den Nachbarn husten hört, oder ob er auf der Decke herumtrampelt. Die Methodik um Anregung von Decken und Wänden zu vermeiden ist aber ähnlich zum Boxenbau. Ein mögliches Hauptmerkmal bez. Luftschall ist Gewicht. Schwere Materialien mit möglichst hoher innerer Dämpfung sind hier einzusetzen was mit Wänden aus Beton ab 20cm, und mit schwerem Mauerwerk ab 24cm erreicht werden kann. Schwieriger wird es wenn mit leichten Materialien gearbeitet werden muss, Zb Gipskartonplatten. Hier werden voneinander unabhängig schwingende Schalen gebaut deren Hohlraum mit Mineralfaser gedämpft wird. Während die schweren steifen monolithischen Materialien sich auch durch tieffrequenten Schall schwer anregen lassen sind die Schalenwände mit erhöhter Aufmerksamkeit zu konstruieren. Gegen die mittel bis tieffrequente Trampelei setzt man auf Mineralfaserschichten schwimmende Schalen über Betondecken ein deren Resonanzfrequenzen sich möglichst gegenseitig im Wege stehen. Alles sehr kostspielig und empfindlich und für dauernde Rechtstreite gut.

Im Gegensatz zum Bauwesen wo die Lösungen zum Stand der Technik geworden sind, die nach Anleitung abgearbeitet werden, sind im Lautsprecherbau zwar ähnliche Anforderungen zu erfüllen, aber aufgrund der "Kleinheit" der Gehäuse und verfügbarer Baumaterialien sind diese ungleich schwerer zu erreichen.
Zunächst wäre optimalerweise eine Körperschallübertragung vom Chassis auf das Gehäuse zu vermeiden, zB mit einem stark dämpfenden Klebebett anstelle von Schrauben. Beispielsweise kann ein sehr leichtes Chassis, das mit einem zähplastischem Klebebett vom schweren Trägerbrett entkoppelt, ist diese Anforderung erfüllen. Allerdings darf das Chassis selbst in seinem Bett nicht schwingen weil sich ansonsten der Schallentstehungsort schwingungsabhängig verändert und damit die Wiedergabe verfälscht wird. In der realen Welt wird das sehr aufwändig was die Materialpaarungen angeht. Ein anderer Ansatz wäre Gewicht gepaart mit hoher innerer Dämpfung. Leider erfüllen die üblichen Baumaterialien = Holzwerkstoffe, diese Forderung ganz und gar nicht. Gut geeignet müsste zB ein Material wie Bleischaum sein, wenn es das gäbe. Ein Kompromiss sind Materialien aus vielen schweren aber gegeneinander etwas beweglichen Schichten zB Schiefergestein. Gut geeignet könnten auch mehrschichtige Verbundgläser sein, deren Glastafeln mit zähplastischen Klebefolien verbunden sind, welche die Schwingungen dämpfen.

Neben dem Körperschall will die Druckwelle im Gehäuse ihre Energie auf die Wandung übertragen, diese zum Mitschwingen anregen. Um das zu vermeiden wäre ein ideal starres - leider nicht existentes Material zu wählen. Eine andere Lösung nämlich zwei voneinander unabhängig schwingende Schalen welche sich gegenseitig nicht anregen, sind ideal nicht baubar. Deshalb wird häufig der Weg der Paarung von Schichtmaterialien deren Resonanzfrequenzen sich gegenseitig leidlich neutralisieren, oft kombiniert mit einer innenliegenden Filzschicht, gewählt. ZB innen 1-2cm Filz dann eine Aluplatte auf Bitumen Schwerfolie auf MDF. Sand oder Metallkörnerkissen auf MDF geklebt. Oder... oder... oder. Meiner Meinung nach wird im Lautsprecherbau - im Gegensatz zum Hausbau- vorwiegend empirisch gearbeitet, obwohl es nicht wirklich schwer sein sollte brauchbare Simulationen verschiedener Materialschichten zu erstellen. Das eigentliche Problem liegt aber im erforderlichen Aufwand: Bretter zusammenkleben, fertig, oder komplizierte Materialien schwierig und experimentell kombinieren ist ein Unterschied, auch preislich.

Bernd