Gehäuse a la Nautilus für Manger?

[Koch 0]

Ich habe ins Auge gefasst, als nächstes Projekt mal was mit einem Manger Schallwandler zu bauen. Dabei möcht ich der Energie, die nach hinten abgeht etwas mehr sorge tragen als üblich:

 

Wenn ich einen Lautsprecherchassis in ein Gehäuse einbaue, so soll im Gehäuseinneren möglichst kein Schall reflektiert und zeitversetzt wieder an die Membrane zurück geworfen werden. Das hat sicher seine Gültigkeit für Frequenzen, deren halbe Wellenlänge kürzer oder gleich ist wie die Gehäusetiefe. Darunter wirkt das Luftpolster hinter der Membran eher wie eine "harte Aufhängung" des Chassis und beeinflusst die untere Grenzfrequenz und die Güte des Systems.

 

Das "Nautilus"-Gehäuse verjüngt sich nach hinten, Reflexionen werden stark unterdrückt, weil keine Fläche paralell zur Membrane stehen.

 

Der Mager MSW soll bezüglich Reflexionen im Gehäuseinnern recht empfindlich sein. Ich nehme also den Manger Schallwandler und baue ihn in ein Gehäuse "a la mode Nautilus" ein. Innendurchmesser beim Chassis 25 cm, tiefe 50 cm. Das Ergibt ein Volumen von gut 8 Litern.

 

Was kann ich als Resultat erwarten?

 

Ist es meine Annahme richtig, dass ich für den Frequenzbereich ab etwa 300 Hz keine dämpfenden Materialien anbringen muss?

 

Kann man, analog zu Hornlausprechern, die Länge des Trichters verkürzen wenn der Trichterverlauf z.B. wie ein Kugelwellenhorn ausgebildet ist?

 

Ich könnte mir z.B. vorstellen, dass das Gehäuse sich zuerst Kugelförmig "aufbläht" (um das notwendige Volumen zu erreichen) und sich anschliessend wie ein Kugelwellenhorn verjüngt (damit es nicht zu tief wird).

 

Braucht es nach euren Erfahrungen noch Dämmaterialien für so ein Gehäuse und wenn ja, welche?

 

Übersehe ich einen oder mehrere Punkte in meinen Überlegungen??

 

Besten Dank für Eure Hilfe

 

[Marco 0]

an schultütten hab ich auch schon einmal gedacht

 

[Hornguru 0]

Hallo Daniel,

also, du brauchst keinerlei Bedämpfung da sich der schall in dem Rohr totleuft. Kannst es also witzigerweise völlig leer lassen! Das Nautilusgehäuse stellt nähmlich das Ideal eines Gehäuses dar. allerdings haben die B&W-Entwickler Jahrzehnte dran gesessen und schwören nur speziell auf eine Expoform. Das wird schon seinen Grund haben!!!!

Also am besten eine Expohornform! Aber die Form schon direkt mit dem Hornmund an den Treiber ansetzen und keine Vorkammer wie bei der 802 bauen! Der Manger strahlt ja hier direkt nach hinten ab. Allerdings halte ich 50 cm für recht wenig. Solltest auf jeden Fall eine Expoform behalten, aber wenns geht etwas größer. So, um die 80 bis 100cm wären wegen des Totlaufeffekt in niedrigeren Frequenzen besser! außerdem solltest du hinten hin eine kleine Öffnung machen. also das Horn nicht hinten "zu" laufen lassen, sondern so wie die Expoform es vorgibt auch hinten ein kleines Loch lassen. da sich hir der schall 100%ig totlueft, so kommt dann hinten auch kein Mitteltonschall mehr raus. Aber die Frequenzen die unter des Wirkbereiches der Nautiform liegen, sind dann nicht eingeschlossen. andernfalls würden sie wieder eine harte aufhängung im Tieftonbereich erzeugen, da du dann eine Geschlossenes Luftpolster ansteuerst. Und jede angesteuerte Masse schwingt mit!

Bei der Ur-Nautilus haben sie hinten auch kleine Löche gelassen!

 

mfg, Joschka

 

PS: Supergeiles Projekt ala´perfektion! Witzigerweise ist mir genau das selbe auch schon oft in den Kopf gekommen!!! Aber der Manger ist mir zu teuer und hat dieses 10kHz Problem und außerdem:

Wie willt du das Gehäuse bauen???????????

 

[andreas23 0]

Hallo Daniel und Joschka,

 

das Konzept der Nautilus finde ich auch interessant, ich dachte für den Anfang aber mehr an Experimente mit der Polkernbohrung eines Hochtöners - egal jetzt -

die eigentliche Frage: wie wird die Schallenergie abgebaut ohne Dämmaterial, also ohne innere Reibung? Oder wird bei diesem Konzept nichts abgebaut sondern nur Energie 'transportiert' an das Ende der Röhre (ursprüngliche Idee von Bailey bei der 'transmissionline')? Dann ist die Öffnung am Ende zwingend, jedoch auch problematisch zugleich.

Ich glaube Dämmmaterial ist grundsätzlich notwendig, die Kontur gewährleistet den reflektionsarmen Transport weg von der Schallquelle hin zum Absorber. Insofern ist die genaue Kontur vielleicht auch ehr eine Glaubensfrage.

Generell liegt in der 'inneren' Gestaltung einer Box noch viel Verbesserungspotential, genauso wie im Gehäusematerial. Wann kommt mal ein Test unterschiedlicher Gehäuse mit identischer Bestückung ????

 

[Koch 0]

Hallo Andreas

 

ich habe bis jetzt keine Literatur darüber gelesen. Aber ich vermute, dass man den Effekt damit erklären kann, dass

 

1. Die Reflexionen (bei hohen Frequenzen) so gerichtet sind, dass sie sich nach hinten forpflanzen. Der maximale Öffnungswinkel der "Tüte" darf deshalb 90 Grad nicht überschreiten.

 

2. Die Luftbewegung mit mit abnehmendem Durchmesser immer höhere Geschwindigkeiten annehmen muss: Man stelle sich eine Virtuelle Membran vor: mit einem Duchmesser von 20 cm bewegt si sich z.B. +- 1mm, weiter hinten mit einem Durchmesser von 14 cm muss sie sich um +-2 mm bewegen, mit 10 cm +- 4 mm usw-

Die Reibungsverluste nehmen massiv zu, je weiter hinten der Schall ist. Die Schallwellen werden also durch das Medium Luft selbst und deren Reibungsverluste an der Gehäuseinnenwand bedämpft.

 

Über den Einfluss des Hornverlaufs weiss ich auch nichts: Gibt es ev. eine Möglichkeit, das mit AJ-Horn zu simulieren?????

 

 

 

 

[Koch 0]

Hallo Joschka,

 

für den Bau habe ich so die Idee, dass man ja aus dünnem Blech eine "Tüte" relativ einfach machen kann. Diese Tüte lässt sich als "Positiv-Modell" verwenden und eine "Negativ-Form" bauen (in Glasfaser). Daraus wiederum kann man beliebig viele Kopienen des "Positiv-Modells" erstellen. Als Material Stelle ich mir Kunstharz mit Glasfaser als "Haut" und ein Gemisch aus Sand und Kunstharz für die "Füllung" zwischen den Wandungen vor.

 

Details zu der Technik (natürlich nur über den Bau von Formen und die Verarbeitung von Glasfasern) findest Du beim Modellbau-Club in Deiner nähe. Die bauen Rüpfe, Flügel etc. seit jahren in dieser Technik.

 

Bei einem exponentiellen Verlauf wird die Herestellung eines "Positiv-Modells" etwas problematisch. Mit 20cm Durchmesser hat man zwar bei vielen, üblichen Drehbänken noch eine kleine Chance etwas zu drechseln.

 

Was mir eher Probleme bereitet ist die Länge von einem Meter:

 

Ich kann so ein Ding nicht in meiner Wohnung aufstellen(habe Familie), es müsste also wie eine Schnecke gebogen sein. Für diese Ausführung habe ich noch keine Idee.

 

PS:

 

Was hat der MSW für ein Problem bei 10 kHz bzw. weshalb hat er da ein Problem???

 

[Philipp 0]

Hallo zusammen,

eine Fragen habe ich zu eurer interessanten

Diskussion:

Nach welchen Formeln oder Schätzungen kommt ihr

auf die benötigte Länge des Horns? Spielen die

Formeln zur Berechnung von "normalen" Hörnern

eine Rolle?

Grüsse,

Philipp

 

[superstition 0]

Hast Du auch schon mal daran gedacht, ein Nautilus-ähnliches "Hinterteil" mit der von Manger vorgeschlagenen Kreisschallwand zu kombinieren?

 

Habe die Kreisschallwand aber (noch) nicht ausprobiert und kann daher nicht sagen was sie klanglich bringt. Die Optik wird jedoch kaum profitieren...

 

[Koch 0]

Eine Grundlage zur Berechnung von Form und Länge kenne ich nicht. Ich schätze und kann deshalb auch komplett falsch liegen. Meine Grundüberlegung ist folgende:

 

Der Trichter funktioniert nur, wenn der Schall an der schrägen Wand reflektiert wird, und zwar nach hinten. Dies Reflexion Funktioniert aber nur, wenn der Raum hinter der Mebrane tief ist. Bei zu kurzen Trichtern und Tiefen Frequenzen steigt der Druck im ganzen Hohlraum quasi gleichzeitig an. Eine Reflexion findet nicht mehr statt.

 

Von der Bandbreite des Übergangsbereichs zwischen den beiden Bereichen habe ich keine Ahnung. Trotzdem:

Man muss sich für eine Frequenz entscheiden, ab der die "Tüte" funktionniert. Ich nahm mal 300 Hz an, weil da der Stimmbereich des Menschen beginnt.

 

Meine Überlegung zur Länge gehen auf folgendes zurück:

 

Wenn die Gehäuserückwand reflektieren würde, so gibt es eine tifste Frequenz, bei der noch eine komplette Auslöschung der möglich ist. Bsp.:

Bei 300 Hz beträgt die Wellenlänge etwa 1 m. Die Phasendrehung bei einer Reflexion beträgt 180 Grad.

 

D.h. Wenn die Membrane voll ausschlägt und den höchsten, positiven Druck erzeugt ist 0,5m dahinter noch der höchste, negative Druck vorhanden (Schallwelle mit der Frequenz von 300 Hz, die sich nach hinten vortpflanzt). wird nach 0,5 m reflektiert, so entsteht eine um 180 Grad Phasenverschobene Welle die wieder nach vorne wandert. Diese kompensiert den Schalldruck hinter der Membrane wieder.

Auch für andere, höhere Frequenzen entstehen Auslöschungen und eine Additionen des Schalldrucks (reflekiert & Erzeugt) etc. hinter der Membran kann es deshalb ganz andere Druckverhältnisse geben als vor der Membran. Je nach Stabilität der Membran entstehen dadurch Verzerrungen.

 

Ich gehe nun davon aus dass eine Halbe Wellenlänge im Trichter platz finden muss, damit sie nach hinten reflektiert werden kann. DIESE ANNAHME IST NATÜRLICH REINE WILLKÜHR. In meinem Bauch habe ich aber das Gefühl, es könnte etwa hinhauen.

 

 

Nun zu den normalen Hörnern:

 

Die Unterdrückung von Reflexionen ist nichts anderes als die Leistungsanpasung zwischen Generator und Verbraucher. In der Hochfrequenztechnik entspricht der Ausgangswiderstand eines Generators dem Eingangswiderstand des Empfängers, damit die maximale Leistung übertragen werden kann. Antennen Funktionieren wie Impedanzwandler, die die üblichen 50 Ohm Leitungsimpedanz auf die etwa 300 Ohm "Luftimpedanz" anpassen.

 

Ein Horn funktioniert analog zu einer Antenne. Wenn ich nun die Energie hinter einer Membrane optimal "empfangen" will (also ohne "Reflexionen") brauche ich eine Antenne die allen Schall aufnimmt. In unserem Fall wäre das ein Horn. Deshalb bin ich der Meinung, mann könnte allenfalls auch mit der Berechnung eines Kugelwellenhorns den Trichter berechen:

 

Bedingungen sind aber, dass der Öffnungswinkel beim Chassis 45 Grad nicht überschreitet (Reflexionswinkel).

 

 

 

 

[Grz 0]

Hallo,

 

muß denn die Tüte unbedingd rund sein? Auch beim Horn greift man auf Quadratische Querschnitte zurück.

Solch einen Trichter kann man viel "einfacher" in die Schneckenform bringen!?

 

MfG

Peter

 

[Philipp 0]

Hallo (Herr) Koch,

deinen Überlegungen zur Druckverteilung stimme ich zu.

Aber: du sprichst einmal von der Verhinderung von Reflektionen, dem großen Vorteil dieser Gehäuseart, dann von Interferenzen an der Membran

durch reflektierte Wellen. Ist das ein Widerspruch oder ein Mißverständnis meinerseits?

Deinen Ausführungen zur Leistungsanpassung kann

ich als Ingenieur der Hochfrequenztechnik nichts

hinzufügen. Das bedeutet aber auch, dass man die

Formeln zur Berechnung normaler Hörner verwenden

kann, da diese den selben Zweck erfüllen sollen,

quasi nur umgekehrt.

Wieso sollte der Öffnungswinkel beim Chassis 45°

nicht übersteigen?

Grüsse,

Philipp

 

 

 

[Philipp 0]

Hallo Peter,

wie bei normalen Hörnern kommt es auch hier bei

deinem Vorschlag zu Reflektionen im Hornmund (die sich dann in Schwankungen des Amplitudenfrequenzganges zeigen), und die galt es ursprünglich zu vermeiden, was wahrscheinlich nur mit einem exponentiellen Verlauf möglich ist.

Ich schätze aber, dass dein Vorschlag mit geringem

Einsatz von Dämpfungsmaterial schon den gewünschten Erfolg hat. Über den Selbstbau von

schneckenförmigen Exponetialtrichtern braucht man

wohl nicht weiter nachdenken, ich sehe da keine Lösung.

Grüsse, Philipp

 

[Koch 0]

Hallo Philipp,

 

ich habe mit den Inteferenzen nur ein wenig "rumgedacht". Das ganze ist wohl eher verwirrend an der Stelle. Vergiss es ganz einfach.

 

Ich glaube auch, dass das mit den Formeln für Hornberechnngen funktionnieren könnte, habe allerdings noch einen zweiten Ansatz, der nicht unbedingt zum gleichen Resultat führt. Dieser Ansatz hat direkt mit den 45 Grad Öffnungswinkel zu tun:

 

Wenn Du (für hohe Frequenzen) annimmst, dass bei einer Reflektion der Einfallswinkel = Ausfallswinkel ist, würde bei einem Öffnungswinkel von 90 Grad der gesamte Schall reflektiert (wie beim Fahrrad-Rückstrahler). Das wäre das genaue Gegenteil von dem, was man sich eigentlich erhoft.

 

45 Grad ist so ein Kompromiss, bei dem auch ein grosser Teil der Schalleistung nach hinten reflektiert wird, auch wenn sie nicht senkrecht zur Membran abgestrahlt wird (kennt eigentlich jemand das Rundstralverhalten eines Schallwandlers (Breitband!) von hinten???)

 

Wenn man's perfekt machen will, reichen auch 45 Grad nicht aus. Man könnte mit der Grundlagen "Einfallswinkel=Ausfallswinkel" und ein Nebenbedingungen wie "Es wird nur der Schall berücksichtigt, der vom Treiber im Winkel zwischen 0 und 70 Grad abgestrahlt wird" auch den Verlauf der Tüte berechnen.

Das Ergebnis hat dann vielleicht nicht mehr viel mit einem Exponentialhorn zu tun.

Nur: lang ist's her seit ich das letzte mal so etwas ähnliches berechnet habe. Ich werd's aber bei Gelegenheit mal angehen.

 

Gruss

Daniel

 

[Marty 0]

Ich habe die Beiträge zum Nautilus-Gehäuse mit Interesse verfolgt und habe nun einige Fragen.

Ich plane an sich ein "ganz normales 2-Wege-Projekt" - allerdings nicht mit dem Manger-Wandler. Wenn die Nautilus-Form so gelobt wird, möchte ich sie natürlich in die Planung einbeziehen. Da mir hier eine Menge know-how konzentriert zu sein scheint, hoffe ich, daß mir jemand helfen kann.

 

Normalerweise ist ein Expohorn doch nur für einen gewissen Frequenzbereich effektiv. Scheidet das Nautilus-Konzept deshalb für ein 2-Wege-System aus, weil die Bandbreite der einzelnen Chassis zu groß ist?

 

Und wenn doch: Wie berechnet man Form und Länge der Tüte - mit der normalen Expo-Horn-Formel? An sich ist doch für bestimmte Frequenzbereiche die Hornmundfläche so groß, daß kein Chassi draufpasst?

 

Sind außerdem nur bestimmte Chassis geeignet - wie für normale Expohörner - und muß man des weiteren ein bestimmtes Mindestvolumen einhalten, damit keine härtere Aufhängung bewirkt wird, wie bei einem geschlossenen LS (oder wird dieser Effekt durch das erwähnte Loch am Ende vollständig beseitigt)?

 

Für Infos und Tips in dieser Hinsicht wäre ich sehr dankbar.

 

Mfg ... Martin

 

[Koch 0]

Hallo Martin

 

>Scheidet das Nautilus-Konzept deshalb für ein 2-Wege-System aus, weil die Bandbreite der einzelnen Chassis zu groß ist?

 

Nein, das Nautilus-Konzept scheidet nicht aus. Bei Hörnern limitiert die Mundfläche bzw. das Verhältnis zwischen Mundfläche und Membranfläche die obere "Grenzfrequenz". Als Tüten-Gehäus ist die Munfläche quasi 0.

 

> Wie berechnet man Form und Länge der Tüte - mit der normalen Expo-Horn-Formel?

 

Die Mundfläche muss klein sein, z.B. 1 cm2.

Die Untere Grenzfrequenz entspricht der Frequenz, ab der die Tüte wirken soll, z.B. 330 Hz.

Der bei Hörnern berücksichtigte Raumeinfluss existiert nicht

 

Unter http://melhuish.org/audio/exphypcalc.htm kannst Du ein kleines Java-Applet nutzen:

 

z.B. erhälst Du für eine Hornmundfläche von 1 cm , der unteren Grenzfrequenz von 330 Hz und einem "Raumfaktor" = 1 einen Hornverlauf mit 57 cm Länge mit einer Öffnungsflache von 964 cm2. Daraus der Radius 17,5 cm auf der Ebende des Treibers.

 

>Sind außerdem nur bestimmte Chassis geeignet - wie für normale Expohörner - und muß man des weiteren ein bestimmtes Mindestvolumen einhalten, damit keine härtere Aufhängung bewirkt wird, wie bei einem geschlossenen LS (oder wird dieser Effekt durch das erwähnte Loch am Ende vollständig beseitigt)?

 

Unter der Grenzfrequenz des Horns wirkt die Tüte voraussichtlich wie eine mehr oder weniger geschlossene Box. D.h. unten rum müssen die Parameter des Treibers zum Innenvolumen der Tüte passen (geschlossene Box).

 

Interessant wäre aber auch die Diskussion, wie man mit einem Tüten-Gehäuse eine Bassreflex baut. Aber das hab ich mir noch nicht überlegt.

 

Gruss

 

Daniel