DE19509678C2 - Schallschutzwand - Google Patents
SchallschutzwandInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schallschutzwand nach dem Oberbegriff des Hauptanspru
ches.
Es ist eine Vielzahl von Schallschutzwänden zum Schutz gegen Lärm an Verkehrs
strassen und Autobahnen und an Eisenbahnstrecken in Form von freistehenden Wällen
oder Wänden bekannt, die derart ausgebildet sind, dass sie den Schall entweder durch
reine Formgebung umlenken oder den Schall durch eine hoch eingestellte Absorption
beeinflussen. Mehrfach haben Schallschirme in T-, Y- und ↑-Form den Gegenstand von
Untersuchungen gebildet. Die Ergebnisse sowohl der Experimente als auch der Simu
lationsrechnungen lassen sich etwa wie folgt zusammenfassen:
Bei reflektierenden Schirmaufsätzen ohne Absorption ist die verbessernde Wirkung im allgemeinen sehr gering, wenn kleinere Körper als Aufsätze benutzt werden. Erst der mit den Abmessungen anwachsende Schallumweg führt zu einem Anstieg des Einfü gungsdämmmaßes.
Bei reflektierenden Schirmaufsätzen ohne Absorption ist die verbessernde Wirkung im allgemeinen sehr gering, wenn kleinere Körper als Aufsätze benutzt werden. Erst der mit den Abmessungen anwachsende Schallumweg führt zu einem Anstieg des Einfü gungsdämmmaßes.
Beispielsweise erhielten D. N. May, M. M. Osman in "Highway Noise Barriers: New Sha
pes", Journal of Sound and Vibration 71 (1), Seite 73 bis 101, 1980, im Versuch für T-
förmige Schirme einen Dammzuwachs von 2,2 dB (A) für einen 0,41 m breiten Aufsatz,
2,6 dB (A) für einen 0,61 m breiten Aufsatz, und von 4,6 dB (A) bei einer Breite von
4,88 m. Die Unterschiede zwischen den Formen sind sehr gering und vermutlich eben
falls auf Einzelheiten in den geometrieabhängigen Umweggesetzen zurückzuführen.
Die Autoren kommen zur Erkenntnis, dass sich die schallschluckende Ausstattung von
Schirmaufsätzen in geringem Maß günstig auf die Einfügungsdämmung auswirkt. Die
praktisch erreichten oder berechneten Verbesserungen sind dabei begreiflicherweise
stark von der Größe des zusätzlichen Hindernisses und vom Frequenzgang der Ab
sorption abhängig. So ergab die Computersimulation von D. C Hothersall, D. H. Crombie
und S N. Chandler-Wilde, "The Performance of T-Profile and Associated Nois Barriers",
Applied Acoustics 32, Seiten 269 bis 287, 1991, eine Erhöhung des Einfügungsdämm
maßes von 2 bis 10 dB mit wachsender Frequenz bei einem absorbierenden Schirm
aufsatz von 2 m Breite. Kleine Aufsätze zeigten deutlich geringere Wirkung. May und
Osman erzielten für eine Breite von 0,61 m einen Zuwachs um 1,9 dB (A) gegenüber
dem Fall ohne Absorption. Ähnliche Tendenzen lassen sich auch für zylinderförmige
Schirmaufsätze ablesen.
K. Fujiwara und N. Furuta "Sound Shielding Efficiency of a Barrier with a Cylinder at the
Edge", Noise Control Engineering Journal 38 (1), 1991, untersuchten die Abschirmwir
kung von Schallschirmen mit zylinderförmigen Aufsätzen durch Berechnungen, Mo
dellmessungen sowie Messungen an einer bereits bestehenden Lärmschutzwand, auf
die ein Aufsatz montiert wurde. Bei den Berechnungen zeigte sich für den schallharten
Aufsatz ein Erfolg nur für große Beugungswinkel und hohe Frequenzen, während beim
absorbierenden Zylinder deutliche Verbesserungen erwartet wurden (ca. 4 bis 10 dB,
bezogen auf den Schallschirm mit schallhartem Zylinder). In Modellmessungen im re
flexionsarmen Raum wurden Schallschirme aus 3 mm dickem Stahlblech untersucht.
Der schallharte Zylinder bestand aus Kunststoff mit Durchmessern von 1,3 bis 4,5 cm,
der absorbierende Zylinder aus einer 20 mm dicken Glasfaserschicht mit einem Durch
messer von 7,5 cm. In der Schattenzone ergab sich eine erhöhte Dämmwirkung von 7
bis 8 dB bei 10 KHz gegenüber dem Fall des schallharten Aufsatzes. In der anschlie
ßenden Untersuchung wurde eine konventionelle Schallschutzwand an einer Straße mit
einem absorbierenden Zylinder ausgestattet (Durchmesser 50 cm, Absorptionsgrad 0,7
bei 500 Hz). Über einen Zeitraum von einer Woche wurden nachts zeitliche Mittelwerte
des A-bewerteten Schallpegels vor und nach Aufbau des Aufsatzes an einer Mikro
phonposition gemessen. Der Pegelunterschied betrug 2 bis 3 dB (vgl. auch DE 93 11 323 U1).
Ferner ist aus DE 30 20 849 ein Schallschirm zur sekundären Verringerung der Emission
und/oder Immission bekannt, an dessen Schirmwand Resonatoren, insbesondere
Helmholtz-Resonatoren und/oder Silatoren angebracht sind.
Zusammenfassend können folgende Schlüsse gezogen werden:
Bisherige Arbeiten versuchen lediglich durch geometrische Formgebung und Schall schluckung die Einfügungsdämmung von Schallschirmen zu erhöhen. Die erste Maß nahme greift erst dann, wenn die geometrischen Abmessungen der Schirmaufsätze schon so groß sind, dass der getriebene Aufwand bereits den der entsprechenden ein fachen Schirmverlängerung übersteigt. Die absorbierende Ausgestaltung von Flächen bringt eine geringe Verbesserung, die aber hinter dem Aufwand zurückbleibt.
Bisherige Arbeiten versuchen lediglich durch geometrische Formgebung und Schall schluckung die Einfügungsdämmung von Schallschirmen zu erhöhen. Die erste Maß nahme greift erst dann, wenn die geometrischen Abmessungen der Schirmaufsätze schon so groß sind, dass der getriebene Aufwand bereits den der entsprechenden ein fachen Schirmverlängerung übersteigt. Die absorbierende Ausgestaltung von Flächen bringt eine geringe Verbesserung, die aber hinter dem Aufwand zurückbleibt.
Zusätzlich zu den obengenannten Versuchen, das Schattenfeld durch Formgebung
oder/und Absorption zu beeinflussen, sind Lärmschutzwände konstruiert worden, die
eine Verringerung des Schattenfeldes durch Interferenz erreichen wollen (DE 26 24 026
oder US 44 36 179). Die Wirkung von Schallschirmen vom Interferenztyp ist zu Recht in
der Fachwelt stark umstritten; es liegen darüber nicht nur widersprüchliche Erfahrungs
berichte vor, auch aus fachlicher Sicht scheint es sehr unwahrscheinlich, dass das In
terferenzprinzip für mehr als eng begrenzte Raumgebiete genutzt werden kann. Um die
folgenden Erklärungen und Beschreibungen leichter verständlich zu machen, sei hier
eine Begriffsklärung der akustischen Impedanz versucht. Die Impedanz Z gibt den Wi
derstand an, der einer Schaltwelle an einem bestimmten anzugebenden Ort entgegen
gesetzt wird. Hier wird die Impedanz stets auf die Oberfläche von Schirmaufsätzen bzw.
auf die Fläche von Schirmen selbst bezogen. Davon abweichend besitzt auch die Luft
selbst eine ortsunabhängige Impedanz, die als Kennimpedanz Z = ρc (ρ = Dichte der
Luft, c = Schallgeschwindigkeit in Luft) bezeichnet wird. Die Angabe einer Impedanz
charakterisiert gleichzeitig die Schallreflexion: besitzt die Impedanz Z eines Körpers
Werte, die von der Kennimpedanz ρc der Luft abweichen, so findet eine lokale Re
flexion statt, deren Größe vom Verhältnis Z/ρc abhängt. Der Fall der "Anpassung" Z = ρc
beschreibt die reflexionsfreie einfache Weiterleitung im Kontinuum Luft und - wenn die
Impedanz Z = ρc auf einen Körper bezogen wird - die vollständige reflexionsfreie Schlu
ckung der einfallenden Welle.
Weil bei der Reflexion von Schallfeldern neben der erwähnten (teilweisen) Absorption
auch noch Phasenunterschiede zwischen hin- und rücklaufender Welle auftreten kön
nen, muss die Impedanz durch zwei reelle Zahlenwerte charakterisiert sein: sie wird
deshalb allgemein durch eine komplexe Zahl mit Real- und Imaginärteil beschrieben.
Rein reelle Impedanzen stellen Schluckanordnungen dar, rein imaginäre Impedanzen
geben den Fall der Totalreflexion ohne Schallabsorption an. Während der Realteil der
Impedanz Re{Z} stets positiv ist (ein negativer Realteil beschriebe statt der Schluckung
einen Schallsender), kann der Imaginärteil positive und negative Werte besitzen, weil
auch die Phasenbeziehung zwischen auftreffender und reflektierter Welle voreilend
oder nacheilend sein kann.
Im Fall positiver Imaginärteile Im{Z} < 0 spricht man von "Massecharakter", weil sich
starre, massebehaftete Körper so verhalten; nachgiebige, einfedernde (massefreie)
Körper werden durch einen negativen Imaginärteil Im{Z} < 0 in ihrer Wirkung gekenn
zeichnet, man spricht deshalb für Im{Z} < 0 von "Federungs-" oder "Steifecharakter".
Allgemein besitzen Körper und Aufbauten beide Eigenschaften, so dass der Imaginär
teil die Impedanz als Summe zweier Anteile aufgefasst werden kann. Zum Beispiel hat
ein einfacher Resonator, bestehend aus einer Masse und einer Feder, für Frequenzen
unterhalb der Resonanzfrequenz Steifecharakter, weil hier die Federimpedanz größer
ist als die Massenimpedanz; in der Resonanzfrequenz kompensieren sich die Teile zu
Im{Z} = 0, und oberhalb der Resonanzfrequenz liegt Masseverhalten vor. Die Dämp
fung des Resonators wird durch den Realteil Re{Z} beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schallschutzwand zu schaffen, bei der
das einfallende Schallfeld durch Wahl der akustischen Oberflächenbeschaffenheit des
Schirmes bzw. der Schallwand im Kantenbereich möglichst weit von der Oberfläche
abgestoßen wird und auf nichtrelevante, d. h. für den Schattenbereich "ungefährliche"
Richtungen abgelenkt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Vermeidung von
Kriechwellen auf der Oberfläche des Aufsatzes oder des Flächenbereiches eine Ver
lustimpedanz von 0 < Re(z/ρc) < 0,2 vorgesehen ist und dass der Imaginärteil der Im
pedanz möglichst klein ist und zwischen -|Zopt|/ρc ≦ Im{Z/ρc} < 2,5 liegt. Der akusti
sche Widerstand (= Impedanz) im Flächenbereich des Schallschirmes (bzw. des Auf
satzes) wird durch Resonatoren hergestellt. Sie können zum Beispiel realisiert werden
durch
- - einfache Helmholtz-Resonatoren (Fig. 1),
- - mehrfache Helmholtz-Resonatoren (Fig. 2), wobei in beiden Fällen nebeneinander liegende Segmente durch veränderte Lochbelegung und durch veränderte, innen liegende Segmentvolumina auf unterschiedliche Resonanzfrequenzen abgestimmt werden können, und
- - durch Aufsätze, die aus Kanalstücken zusammengesetzt sind, die ebenfalls durch unterschiedliche Länge auf verschiedene Resonanzfrequenzen abgestimmt sein können.
Dieser Grundgedanke, die Körperbeschaffenheit "Impedanz" so zu wählen, dass der
fließende Volumenfluss nebst dem damit einhergehenden Leistungstransport minimiert
wird, ist bisher unerkannt geblieben. Bislang ist lediglich versucht worden, den Schall
entweder durch reine Formgebung der Hindernisse umzulenken, durch eine hoch ein
gestellte Absorption oder durch teilweise Umlenkung zur Ausnutzung von Interferenzen
zu beeinflussen. Der Gedanke, die "Schallabweisung" durch die Impedanz des Körpers
herzustellen, ist grundsätzlich neu und von allen bisherigen Verfahren und Methoden
zur verbesserten Schattenwirkung verschieden. Es wird eine Oberflächenimpedanz
Z = 0 angestrebt. Dieser Wert ist praktisch nur in einzelnen Frequenzen zu erreichen.
Es kommt darauf an, in einem möglichst großen Frequenzband möglichst geringe Im
pedanzwerte innerhalb gewisser (noch näher genannter) Grenzen herzustellen.
Es hat sich gezeigt, dass Impedanzen sowohl mit positivem Realteil (Schluckung) als
auch mit positivem Imaginärteil (Massecharakter) die Abschirmwirkung verringern. Da
bei wird die verschlechternde Wirkung für Verlustimpedanzen schneller erreicht als für
den Fall des Masseverhaltens. Die Abnahme der günstigen Wirkung vollzieht sich ins
besondere bei Massecharakter sehr allmählich. Die günstige Wirkung wird also gerade
nicht durch die Schallschluckung verursacht, die im Gegenteil kleinzuhalten ist. Für den
praktischen Aufbau wird mit schwach gedämpften Resonatoren der Frequenzbereich
oberhalb der Resonanzfrequenz mit Masseverhalten genutzt, wobei eine große Wir
kungsbreite (wie bei Resonanzabsorbern) mit kleinen Massen einhergeht.
Negative Imaginärteile (Federungscharakter) wirken sich bei kleinen Zahlenwerten zu
nächst nicht verschlechternd, sondern sogar schwach verbessernd aus; ab einem ge
wissen Zahlenwert Im{Z/ρc } ≦ -|Zopt|/ρc setzen dagegen erhebliche Nachteile ein: die
Abschirmwirkung sinkt unter den Fall der unbehandelten schallharten Wand.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiter
bildungen und Verbesserungen möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Schallschutzwand mit Aufsatz,
Fig. 2 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der Schallschutzwand mit
Aufsatz,
Fig. 3 einen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel der Schallschutzwand mit
Aufsatz, und
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispieles als integ
rierte Schallschutzwand.
In den Fig. 1, 2 und 3 sind Aufsätze für bekannte und bereits vorhandene Schall
schutzwände zum Zwecke der schalltechnischen Nachbesserung und in der Fig. 4 ist
eine Schallschutzwand mit integrierten Impedanzflächen dargestellt, wobei die Höhe h
der mit gezielter Impedanz belegten Flache, die in etwa dem Durchmesser des Aufsat
zes entspricht, vorzugsweise so groß wie möglich gemacht werden sollte, da die Wir
kung mit der Höhe h ansteigt. Wenn dies jedoch aufgrund der vorgegebenen Randbe
dingungen hinsichtlich der Abmessungen nicht möglich ist, soll als Mindesthöhe h < λ/4
eingehalten werden, wobei λ die Luftschall-Wellenlänge mit λ = c/f ist und c die
Schallausbreitungsgeschwindigkeit in Luft 340 m/s. Grundsätzlich richtet sich ebenso
wie die Konstruktion zur Herstellung der erforderlichen Impedanz auch die Höhe h nach
den ausschlaggebenden Frequenzbestandteilen des störenden Lärms. In den meisten
Fällen, die den Straßen- oder Schienenverkehrslärm betreffen, muss der Bereich ober
halb von 400 Hz betrachtet werden, das entspricht h < 20 cm. Eine sinnvolle Dimensio
nierung sieht etwa h = 35 cm bis h = 40 cm vor.
Die komplexe Impedanz Z des Aufsatzes bzw. des Flächenbereiches der integrierten
Schallwand, die sich aus einem Realteil und einem Imaginärteil zusammensetzt, sollte
so realisiert werden, dass sie gegen Null geht. Diese ist mit auf die zu dämmende Fre
quenz abgestimmten Resonatoren erreichbar, wobei für die Praxis Grenzbereiche vor
handen sind, in denen von Null abweichende Impedanzwerte noch sinnvoll sind.
Im Bereich des Massecharakters sollen Impedanzwerte
Im{Z/ρc} ≦ 2,5
eingehalten werden. Werte größer als Null sind grundsätzlich verschlechternd.
Auch der Realteil der Impedanz sollte gegen Null gehen und zieht grundsätzlich für ei
nen von Null verschiedenen Wert eine Verschlechterung der Abschirmung im Schatten
der Schallschutzwand nach sich. Jedoch spielt er eine Rolle im Zusammenhang mit der
Steifeimpedanz, wie im folgenden erläutert wird.
Bei den Impedanzen mit Steifecharakter treten zwei prinzipielle und zu unterscheidende
Effekte auf, die dem Bereich kleiner und großer Steifewerte zugeordnet werden können.
Für kleine Steifen bildet die Wandung eines Aufsatzes oder des Flächenbereiches an
der Kante der Schallschutzwand im Zusammenspiel mit der sie umgebenden Luftmasse
einen eigenständigen Wellenleiter, der freie Wellen führen kann. Diese Wellen bilden im
Resonanzfall in Umfangsrichtung stehende Kriechwellen, die einen erheblichen Schall
feldbestandteil bilden können und eine Verschlechterung der gewünschten Dämmwir
kung mit sich bringen können. Dies kann jedoch durch kleine Dämpfungen verhindert
werden, d. h. die Auswirkung der Impedanz mit Steifecharakter kann durch kleine Impe
danz-Realteile fast ganz zum Verschwinden gebracht werden. Der Verlustimpedanzbe
reich soll dabei im Bereich Frequenzbereich
0 < Re(Z/ρc) < 0,2
liegen.
Wie ausgeführt wurde, ist die Impedanz kleiner Steifewerte für die erwünschte Dämm
wirkung der Schallschutzwand schädlich, sie kann aber durch kleine Dämpfung vermie
den werden. Unter der Voraussetzung schwacher Dämpfung findet dann nur noch eine
Reflexion am Körper mit Steifecharakter so statt, dass der Druckknoten des Schallfel
des (der für Z = 0 direkt auf der Oberfläche des Aufsatzes bzw. des Flächenbereiches
liegt) etwas oberhalb der Oberfläche liegt, die dadurch akustisch vergrößert erscheint.
Solange das Gebiet zwischen Druckknoten und Oberfläche noch keine tangentialen
Flüsse führen kann, steigt das Verbesserungsmaß der Dämmung mit wachsender
Steifeimpedanz zunächst ein wenig an, bis es ein Optimum erreicht. Darüber erfolgt
jedoch ein plötzlicher Umschlag; tritt der Knoten ins Licht, so zerfällt er nicht nur sofort,
sondern obendrein steigt der Druck auf der Oberfläche stark an, was ein negatives Ver
besserungsmaß zur Folge hat. Die optimale Steifeimpedanz wird für einen zylinderför
migen Aufsatz mit einem Zylinderradius b vorgegeben als
|Zopt|/ρc ≅ 0,75(b/λ)1/3.
Bei Anordnungen mit Resonanzfrequenzgang muss die optimale Steifeimpedanz bei
der tiefsten noch interessierenden Frequenz eingestellt werden.
Bei anderen Querschnitten des Aufsatzes und von integralen Schallschirmen wird als
Anhaltswert für |Zopt|ρc der Wert 1 gewählt.
Die obigen Betrachtungen zeigen, dass ein gewisser Impedanzspielraum bei der Ver
besserung der Schallschutzwände durch Aufsätze auf den Kanten oder durch integ
rierte Impedanzbelegung zur Verfügung steht.
Zusammenfassend sind günstige Wirkungen der Maßnahmen zu erwarten, wenn im
interessierenden Frequenzbereich kleine Dämpfungen zur Vermeidung von Kriech
wellen vorgesehen werden und der Impedanzfrequenzgang möglichst kleingehalten
wird, wobei
-|Zopt/ρc| ≦ Im{Z/ρc} < 2,5
etwa ein noch akzeptables Intervall angibt. Diese Forderungen können natürlich immer
nur innerhalb gewisser Frequenzbänder erfüllt werden, und entsprechend der vorlie
genden Erfindung werden sie anhand von Resonatoren realisiert, deren Impedanz in
der Resonanzfrequenz nur durch die gering zu wählende Dämpfung gegeben ist, wobei
die Parameter so gewählt werden, dass sich ein möglichst breites Band mit hinreichend
kleinen Impedanzen ergibt.
In Fig. 1 ist die prinzipielle Möglichkeit zur Konstruktion eines zylindrischen Aufsatzes 1
auf eine an sich bekannte Schallschutzwand 2 dargestellt. Der zylindrische Aufsatz, der
als Außenwand 3 beispielsweise ein Lochblech oder ein gelochtes Kunststoffrohr auf
weist, ist als Helmholtz-Resonator ausgebildet und ist im Innenraum mit Zwischenwän
den 4 versehen, wodurch sich segmentierte Hohlräume 5 ergeben. Die gelochte Au
ßenwand weist eine dünne Dämpfungsschicht zur Vermeidung von Kriechwellen auf,
die eine geringe Dämpfung, angegeben durch den Realteil der Impedanz Z, vorgeben.
Auch die Hohlräume 5 weisen eine kleine Dämpfung auf.
Die Impedanz eines solchen Aufbaus beträgt:
worin
ω = 2πf,
Ξ den längenspezifischen Strömungswiderstand des Absorbermaterials mit der Dicke d,
m" die flächenbezogene Masse, d. h. die pro Flächeneinheit schwingende Masse, mit m" = ρ(w + 1,6a)/α,
w = Wandungsdicke,
a = Radius der kreisförmigen Löcher,
α = Lochanteil,
s" = flachenbezogene Steife mit s"/ρc = c/h,
h = wirksame Hohlraumtiefe, in Fig. 1 h = b/2, wobei b der Radius ist,
darstellen.
ω = 2πf,
Ξ den längenspezifischen Strömungswiderstand des Absorbermaterials mit der Dicke d,
m" die flächenbezogene Masse, d. h. die pro Flächeneinheit schwingende Masse, mit m" = ρ(w + 1,6a)/α,
w = Wandungsdicke,
a = Radius der kreisförmigen Löcher,
α = Lochanteil,
s" = flachenbezogene Steife mit s"/ρc = c/h,
h = wirksame Hohlraumtiefe, in Fig. 1 h = b/2, wobei b der Radius ist,
darstellen.
Die Dimensionierung des Resonators folgt dem gleichen Prinzip wie bei der Auslegung
von Resonanzabsorbern; die Änderung dZ/dω der Impedanz in der Resonanzfrequenz
ist durch die Masse m" bestimmt (dZ/dω = 2m" für ω = ω0 = √s'/m'). Eine große
Bandbreite mit kleiner Impedanz erfordert deshalb grundsätzlich eine möglichst geringe
Massenbelegung. Die zur Abstimmung auf die gewünschte Resonanzfrequenz
erforderliche Masse muss möglichst klein und die wirksame Hohlraumtiefe h entspre
chend groß gewählt werden. Die Wahl der oben angegebenen bestimmenden Para
meter richtet sich nach der in Frage stehenden Frequenzzusammensetzung des Lärms
(diese bestimmt die Wahl der Resonanzfrequenz) und nach dem Aufwand, der an um
schlossenem Volumen bereitgestellt wird. Große Volumina ermöglichen die Abstim
mung auf die gewünschte Resonanzfrequenz mit kleinen Massenbelägen m" und erhö
hen so die Frequenzbandbreite, in der die Schirmwirkung verbessert wird.
Auf Straßenverkehrslärm mit einem vor allem interessierenden Frequenzbereich
500 Hz < f < 1000 Hz ist die Resonanzfrequenz vorzugsweise auf 700 Hz festzulegen. Bei
einem Zylinderdurchmesser von 32 cm kann die erforderliche Massenbelegung von m"
ungefähr = ρλο/10 (λo Wellenlänge der Resonanzfrequenz) z. B. mit einem Lochanteil
von α = 0,2 und Kreisbohrungen von 12 mm Durchmesser erzielt werden. Die verbes
sernde Wirkung umfasst eine Oktave und beträgt bei Beugungswinkeln von 22,5° etwa
5 dB.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel von einem Aufsatz für die Schirmkante
dargestellt, wobei hier eine Mehrfachkombination von Hohlräumen und gelochten Wan
dungen benutzt wird, wodurch Mehrfachresonatoren gebildet werden. Dabei wird eine
größere Frequenzbandbreite erzielt. Innerhalb der gelochter Zylinderwandung 3 ist eine
weitere Zylinderwandung 6 die gleichfalls mit Löchern 7 versehen ist, angeordnet. Die
Zwischenwände werden auch innerhalb des inneren Zylinders 8 zur Bildung von seg
mentartigen Hohlräumen 9 vorgesehen. Auch hier bilden die innenliegenden segment
artigen Hohlräume 5, 9 eine Steifeimpedanz, die von der Masseimpedanz der gelochten
Zylinderwandung 3, 6 kompensiert wird.
Fig. 3 zeigt einen Schirmaufsatz mit Resonatoren in Form von Kanalstücken 13 mit
kleiner Dämpfung, die nebeneinanderliegend angeordnet, nach oben offen und nach
unten geschlossen sind. Die Höhe und Anzahl der jeweiligen Kanalstücke 13 wird entsprechend
dem gewünschten Resonanzverhalten und der zu erzielenden Bandbreite
gewählt. Die Querschnittsform ist auch hier nur beispielhaft gewählt, andere Quer
schnitte (rund, oval, eckig usw.) sind denkbar.
Die schallabweisenden Eigenschaften der in Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Aufsätze las
sen sich auch in die Schallschutzwand selbst integrieren. Eine derartige Schallschutz
wand 10 ist in Fig. 4 dargestellt, und der obere Flächenbereich 11 der dem Schalleinfall
12 zugewandten Seite ist entsprechend den obigen Ausführungen mit einer Impedanz
belegt, und er ist gleichfalls als innenliegende segmentierte Hohlräume mit gelochter
Wandung ausgebildet In Fig. 4 weist der obere Bereich der Schallschutzwand 10 die
Form einer Halbellipse auf. Es können auch andere, z. B. geneigte und zur Quelle hin
gekrümmte oder überhängende Konstruktionen verwendet werden.
Die Formgebung des Schirmaufsatzes sowie die Gestaltung integraler Schirme bzw.
Schallschutzwände hat einen geringen Einfluss auf die Wirkung Die Auslegung muss
lediglich genügend umschlossenes Volumen sicherstellen, damit die dargelegte Her
stellung von Resonatoren auch möglich ist.
Die Schallschutzwand selbst, die mit dem erfindungsgemäßen Aufsatz versehen wird,
kann in bekannter Weise ausgeführt sein und schallharte und/oder reflektierende und
oder absorbierende Eigenschaften aufweisen.
Claims (3)
1. Schallschutzwand zur Schallabschattung zum Schutz gegen Lärm, bei der im Be
reich ihrer oberen Kante ein Aufsatz (1) oder Flächenbereiche (11) zumindest an
und unter der Kante vorgesehen sind, die gezielt mit einer akustischen Impedanz
belegt sind, die möglichst gering ist und gegen Null geht, wobei der Aufsatz oder die
Flächenbereiche als Resonator ausgebildet sind, dessen Resonanzfrequenz der
abzuschattenden Frequenz des Schalls entspricht,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Vermeidung von Kriechwellen auf der Oberfläche des Aufsatzes oder des
Flächenbereiches eine Verlustimpedanz von 0 < Re(Z/ρc) < 0,2 vorgesehen ist und
dass der Imaginärteil der Impedanz möglichst klein ist und zwischen -|Zopt|/ρc ≦ Im
{Z/ρc} < 2,5 liegt.
2. Schallschutzwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zylinder
förmige Aufsatz eine gelochte Aussenhaut (3) aus Metall oder Kunststoff und einen
durch eine Mehrzahl von Zwischenwänden (4) segmentierten Hohlraum (5) auf
weist, wobei Außenhaut und segmentartige Hohlräume (5) mit einer dünnen
Dämpfungsschicht versehen ist.
3. Schallschutzwand nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet,
dass für den zylindrischen Aufsatz eine optimale Steifeimpedanz von
|Zopt|/ρc = 0,75(bλ)1/3 (wobei b = Radius) und für die anderen Formen der Aufsätze
ein Wert von ungefähr 1 gewählt wird.
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---|---|---|---|
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DE1995109678 DE19509678C2 (de) | 1995-03-07 | 1995-03-07 | Schallschutzwand |
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---|---|---|---|
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DE (1) | DE19509678C2 (de) |
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---|---|---|---|---|
US20220081855A1 (en) * | 2018-12-06 | 2022-03-17 | Wavebreaker Ab | Interference noise-control unit |
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JP2859578B2 (ja) * | 1996-03-28 | 1999-02-17 | 三菱電機株式会社 | 音波位相変化装置及び防音壁 |
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