CN102597378B - 伸缩管部分的组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于被动地降低流体中的噪声振动的装置,所述噪声源自设置在水体(w)的液位下方的声源(62),所述装置包括用于围绕所述声源设置的噪声隔绝管(1),其中,所述管包括:多个伸缩地可伸展和可收缩的管部分(2、3、4);用于使至少一个第一管部分和一个第二管部分在伸展位置和/或收缩位置彼此连接的紧固部件,其中,所述紧固部件用于在起始位置允许所述管部分一起移动并在固定位置使所述管部分彼此连接,并且其中,所述紧固部件还用于使所述第一管部分(2)和所述第二管部分(3)在所述固定位置保持声学上的基本不连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于被动地降低流体中的噪声振动的装置,其中的噪声振动(noise vibrations)源自设置在水体(body of water)的液位下方的声源,其中,所述装置包括被设计为围绕所述声源设置的隔音管。本发明还涉及用于操作该装置的方法。
背景技术
在水体的水位下(例如在海洋、河流或湖泊的水面下方)进行的活动中,可能产生相当高的噪声级,这可能会对存在于附近的动物或人类造成伤害。例如当需要在水下进行锤夯(ram)(在这种情况下,通过位于水面上方的打桩装置将桩部件(例如桩柱)推进到基础中)时,可能会在水下产生非常高的噪声级。与声源位于水上方的情况相比,当在水下产生噪声时,可以在距离声源更远的位置听到声波。实际上,已经发现的是,在打桩工作过程中,不能在附近(更确切地说,在一公里或更大的半径范围内)进行任何其他的需要使用水下潜水员的水下活动。除桩柱之外的其他声源,例如声纳或爆炸(例如水雷)或舰船的螺旋桨也能够产生这种噪声,这可能导致对声源附近的动物和人类造成伤害。
通过围绕声源设置长管或管道,可以从周围环境中屏蔽由声源产生的噪音。为此,例如,可以事先(例如在陆地上或在舰船上)将多个钢管部分焊接在一起,然后需要将管部分的组件运送到声源处,将组件沉降到水中并精确地围绕声源定位。然后所述管放置在水体的底部,并且管的上侧优选为留在水位上方。由于声源位于管内部(interior)的内侧,因而管墙能够屏蔽从管的周围环境中产生的噪声,这可以致使显著降低附近的噪声级。
这种方法的一个缺点在于,特别是使用相对长的管长度时,例如在水体相对深的情况下,运送管、将管沉降到水中、使管围绕声源布置并将其固定在底部是非常耗时且成本很高的操作。
另一个缺点是刚性连接的管部分传导噪声,特别是传导接触噪声(contact noise)非常良好,使得在特定的管部分中产生的接触噪声(振动)在很大程度上传递到其他的管部分。这些(噪声)振动可能是破坏性的,例如,因为它们可能导致对于周围环境来说高得不可接受的水下噪声级。
MENCK GMBH申请的DE 10 2006 008095A1公开了一种桩柱和围绕该桩柱的套筒。该套筒具有内壁和外壁,这构成三明治型结构。在内壁和外壁之间,设置有使内壁和外壁沿整个周向彼此连接的声音吸收材料,但这可能导致不合需要的噪声振动传递,特别是在水下的传递。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能够消除或至少减弱上述缺点和/或与现有技术相关的缺点的装置和方法。
本发明的另一个目的是提供一种能够以所需的长度快速且高效地放入水体中的装置。
本发明的另一个目的是提供一种管组件,其中降低了各管部件之间的声音传递(尤其是接触噪声的传递)。
本发明的还另一个目的是提供一种方法,通过该方法能够快速且高效地将所述管的长度调整到所需的长度。
根据本发明的第一个方面,至少一个目的是通过前述的装置来实现的,其中,所述装置包括噪声隔绝管,该噪声隔绝管用于围绕所述声源设置,所述管包括:
多个伸缩地可伸展和可收缩的管部分;
用于使至少一个第一管部分和一个第二管部分在伸展位置和/或收缩位置彼此连接的紧固部件,其中,所述紧固部件用于在起始位置允许所述管部分一起移动,并在固定位置使所述管部分彼此连接,其中,所述紧固部件还用于使所述第一管部分和所述第二管部分在所述固定位置保持声学上的基本不连接。
所述管部分能够相对于彼此在完全收缩位置和完全伸展位置之间可伸缩地移动,所述管在所述完全收缩位置上具有相对小的总长度,所述管在所述完全伸展位置上具有相对大的总长度,但所述管部分还能够位于所述完全收缩位置和所述完全伸展位置之间的任意一个中间位置。在收缩位置上,所述总长度相对小,从而能够容易地处理所述管并相对容易地运送所述管,例如可以在船的甲板上或船舱内进行处理和运送。当到达目的地时,可以拔出(pull out)所述管部分并伸展所述管直到达到所需的总的管长度。
另外,所述紧固部件被设计为使得通过位于所述第一管部分和所述第二管部分(以及其他管部分)之间的紧固部件传递的(尤其是)接触噪声大大降低。通常,在具体实施方式中,在使用双壁管的情况下能够降低20dB,并且在使用单壁钢管的情况下能够降低3dB。
在本发明的一种实施方式中,所述紧固部件包括一个或多个可径向移动的间隔件,所述间隔件例如形成为可径向移动的杆或环或(在特别优选的实施方式中)形成为可膨胀部分。当所述管部分充分收缩或伸展且所述管达到所需的长度时,通过例如使所述间隔件从外管部分径向向内移动和/或从内管部分径向向外移动来操作所述间隔件,直到固定地夹紧相对的管部分。在另一种实施方式中,所述间隔件被设计为使得所述管部分之间的接触表面相对很小,而且由此能够在所述管部分中降低所述管部分本身之间的声源传递。可替代地或额外地,可以通过将所述紧固部件设计为至少部分弹性的,来降低接触噪声的传递。该弹性间隔件可以(例如)设置有弹性中间件,从而使接触噪声总是必须穿过弹性或弹力部分才能从一个管部分传递到下一个管部分。在上述有利的实施方式中,所述间隔件可以包括(例如)可膨胀的弹性部分。在膨胀状态下,所述管部分彼此以弹性方式连接,在非膨胀状态下,所述管部分不连接并且能够相对于彼此移动。
在本发明的一种实施方式中,间隔件基本上完全围绕所述管部分的各个壁延伸。所述间隔件可以(例如)包括可膨胀的密封O形环。具体地,在这种情况下,所述间隔件可以构成为一方的中间间隙和另一方的外部世界之间的密封件。这降低了从所述中间间隙向外部的噪声传递。
在一些实施方式中,一个间隔件足以使两个管部分彼此连接,在其他实施方式中,所述紧固部件包括设置在不同的轴向位置上的两个或两个以上间隔件。在这种情况下,所述间隔件可以仅设置在两个相邻的管部分中的一个内,或者在两个管部分中都设置所述间隔件。
在其他实施方式中,所述紧固部件靠近各个管部分的一端或两端设置。这能够相对大程度地改变管的长度。
在一些实施方式中,所述管部分本身为单壁的,例如由钢、混凝土或类似材料制成。但是,在其他实施方式中,所述管部分被专门制成隔绝噪声。在本发明的实施方式中,管部分包括至少一个外壁、内壁和位于所述外壁和内壁之间的中间间隙。在这种情况下,所述中间间隙可以容纳噪声隔绝介质,例如气体物质(如空气)和/或噪声隔绝材料,特别是噪声吸收材料和/或抗混响材料。所述噪声隔绝材料可以(例如)通过抵靠一个或两个管部分壁设置的抗混响复合物以及设置在所述中间间隙(即空腔)中的矿棉或岩棉层来形成。最后提到的材料使得所述中间间隙内的混响时间减少并因此改善了对入射(incident)在内壁上的(空气)噪声的隔绝性。
当所述装置用于隔绝设置在水体下方的声源时,优选使所述气体物质的压力低于水体上方的空气的环境压力。在这种情况下,所述压力可以低至0.5巴或更低,例如0.1巴或甚至更低。如下文所述,最后提到的情况可以认为中间间隙中是“真空的”。
可以使在所述管部分的收缩和伸展过程中产生的相互摩擦很大,以至于所述管部分不再那么容易收缩和伸展。在长期使用时,这种摩擦也可能损坏所述管部分。对于本发明的一些实施方式,目的是提供一种用于在安装所述管和移除所述管的过程中(特别是在通过伸展和收缩所述管部分来增加和减小所述管的总长度的过程中)来降低摩擦的装置。
根据本发明的另一个方面,为此提供前述类型的装置,所述管包括:
多个伸缩地可伸展和可收缩的管部分;
用于使至少一个第一管部分和一个第二管部分在伸展位置和/或收缩位置彼此连接的紧固部件,其中,所述紧固部件用于在起始位置允许所述管部分一起移动并在固定位置使所述管部分彼此连接;
引导部件,该引导部件设置在所述第一管部分和所述第二管部分之间,以在所述管部分相对于彼此移动的过程中引导所述管部分。
这些引导部件可以确保所述管部分的摩擦敏感部分在移动过程中不会彼此接触,从而防止因这种摩擦导致的磨损风险。另外,在一些情况下,所述引导部件可以使所述管部分的收缩或伸展更加平滑地进行。后一优点尤其在本发明的所述引导部件形成滚动引导件的实施方式中呈现。在这种情况下,滚动阻力很小,以至于所述管部分移动时几乎不产生摩擦。所述滚动引导件优选包括多个轮,尤其是沿轴向方向延伸且相对于内管径向向外突出和/或相对于外管径向向内突出的多个轮。另外,所述轮优选设置为均匀地分布在沿周向的多个位置上,这能够提高滚动性能。
在本发明的一些实施方式中,所述紧固部件可以包括一个或多个可移动的间隔件,该间隔件用于在所述起始位置使所述引导部件和相对的管部分能够接触,并用于在所述固定位置使所述引导部件和所述相对的管部分保持有空隙。本文中的用语“空隙”用于表示各部件以没有(或基本上没有)通过所述引导部件在相对的管部分之间传递接触噪声的方式声学上地彼此分隔开。这可以通过例如在所述部件之间设置弹性部件来实现,从而使相邻的管部分能够通过所述弹性部件彼此夹紧。
在本发明的一些实施方式中,所述轮部分地在各个管部分的中间间隙中延伸且部分地在所述中间间隙外部延伸。具体地,所述轮径向向外突出且超出所述第一管部分的外壁的外侧,并且/或者径向向内突出且超出所述第二管部分的内壁的外侧。更普遍地,在本发明的一些实施方式中,所述滚动引导件相对于所述管部分的外侧径向突出预定的第一距离(a1)。另外,所述可膨胀的间隔件在非膨胀状态下突出预定的第二距离(a2),并在膨胀状态下突出预定的第三距离(a3),其中,所述第二距离小于所述第一距离(a2<a1),且所述第三距离大于所述第一距离(a3>a1)。如果所述间隔件的可膨胀部分收缩到各个管部分内,所述第二距离还可以是0或者甚至是负数。但是,重要的是,在膨胀状态下,由间隔件产生的、相继的(successive)管部分之间的距离大到足以使特定的管部分的滚动引导件(尤其是轮)不再与相邻的管部分接触。更普遍地,所述紧固部件用于在起始位置和固定位置之间移动,在所述起始位置上,所述引导部件可操作且所述管部分能够在所述收缩位置和所述伸展位置之间移动,在所述固定位置上,所述引导部件不可操作且所述管部分彼此连接。
在本发明的有利实施方式中,所述管部分的内壁和外壁基本上彼此分离。因此,所述内壁和所述外壁能够相对于彼此移动。具体地,管部分可以包括两个单独的管,直到所述管到达其意图目的地为止,该两个单独的管彼此不连接。所述内壁和所述外壁可以(例如)都具有止动件,从而例如在运送所述管的过程中使一个壁能够沿轴向方向靠在另一个壁上。为了防止在使用时所述外壁和所述内壁通过这些止动件过多地形成声学上的连接(这会减弱所述管的降噪),在另一种实施方式中,在所述止动件之间设置有一个或多个降低声音传递的部件。
这种降低声音传递的部件可以由一个或多个上述的间隔件形成,但是,该间隔件设置为所能沿径向方向的移动不如沿轴向方向的移动多。在起始位置上,一个管部分的壁靠在另一个管部分的壁上,两个管部分的壁的结合能够移动,从而将所述管伸展到所需的全部长度。当达到所需的长度时,所述轴向间隔件沿轴向方向移动,使得所述止动件之间不再有任何接触。更具体地,在该位置上,除了(降低声音的)间隔件之外,各管部分的外壁和内壁之间基本上没有任何接触。
然后,还是沿径向方向移动所述径向间隔件。在该位置上,通过所述间隔件形成所述第一管部分和所述第二管部分之间仅有的接触。这用于隔绝声音(振动),从而在两个管部分之间几乎没有声音传递,尤其是没有接触噪声的传递。
在具体实施方式中,所述管包括多个可伸缩地移动的管部分,所述管部分包括相对轻的管部分和相对重的管部分,其中,在重力的作用下,所述重的管部分能够相对于所述轻的管部分伸展而基本上无需外部驱动。
根据本发明的另一个方面,提供一种用于被动地降低流体中的噪声振动的方法,所述噪声源自设置在水体的液位下方的声源,其中,所述装置包括管,所述管包括多个可伸缩地移动的管部分,所述方法包括:
伸缩地收缩或伸展管部分,以减小或增大所述管的长度;
通过操作紧固部件将至少一个第一管部分和至少一个第二管部分彼此连接,所述紧固部件用于在起始位置允许所述管部分一起移动并用于在固定位置使所述管部分彼此连接,其中,所述紧固部件还用于使所述第一管部分和所述第二管部分在所述固定位置保持声学上的基本不连接。
所述管部分的连接可以包括一个或多个间隔件沿径向方向的位移。然后,这些间隔件以使相对的管部分被固定地夹紧的方式移动。
所述方法还可以包括使间隔件沿径向方向移动,直到所述间隔件突出预定的距离(a3),其中,所述预定的距离足够大,以至于无法再在所述第一管部分和所述第二管部分之间提供接触。因此,所述管部分之间仅有有限的接触表面(根据间隔件的实施方式,其中例如仅有多个点接触或者一个或多个线接触)。出于同样的原因,如果所述管是如下类型:管部分的内壁和外壁能够通过各自的止动件沿轴向彼此依靠并且在所述止动件之间设置有能够沿轴向移动的轴向间隔件,则所述方法还可以包括使所述轴向间隔件沿轴向方向移动。所述轴向间隔件将移动到使得所述外壁和内壁之间除了通过各间隔件接触之外基本上不再有任何接触的程度。
附图说明
本发明的其他优点、特征和具体细节将结合对本发明的一些优选实施方式的描述来予以解释。在所述描述中参考附图,附图中:
图1a显示了漂浮在水体中的管的立体图,该管处于收缩状态;
图1b显示了图1a的管漂浮在水中并处于伸展状态;
图1c显示了设置在水体底部的管的立体图;
图2显示了根据本发明的管组件的第一管部分和第二管部分的具体实施方式的更为详细的立体图,该图为局部剖视;
图3a和图3b分别显示了图2中IV部的位于起始位置和固定位置的放大图;
图4显示了根据本发明的间隔件的一种具体实施方式的详细视图;
图5显示了用于降低由声源产生的噪声的本发明的另一实施方式的示意性纵截面;以及
图6显示了本发明的还另一种实施方式的示意性纵截面。
具体实施方式
图1a显示了根据本发明的装置的一种实施方式。该装置包括管1,管1(以未在图中说明的方式)具有浮力,从而其能够漂浮在水体(w)中。管1包括许多单独的管部分2-4,图中仅显示了其中三个以简化附图。显然,实际上管部分的数量可以改变。
虽然附图中没有说明,但在本发明的一种具体实施方式中,可以在管内设置桩部件。该桩部件可以然后通过打桩装置(未图示)推进到底部。将桩部件锤夯到水体的底部时产生大量噪声,在本实施方式中,桩部件形成为上述的声源。该桩部件可以沿轮(wheel)(未图示)在每个管件的内侧上滚动(roll),从而在锤夯过程中,打桩装置不会或几乎不会受到围绕桩部件的管的存在的不利影响。
管部分2-4彼此伸缩地设置,也就是说,管部分4可以相对于管部分3沿轴向方向(即沿管1的纵轴线5)移动,且管部分3可以相对于管部分2沿轴向方向移动。但是,在图1a所示的起始位置中,管部分彼此相对固定,从而使管部分保持收缩并漂浮在水中。
在某个时间点,管部件彼此的相对固定被松开,使得管能够彼此相对移动。在图示的实施方式中,最后的管部分4被设计为较重,从而在伸展时管部分4还能够带动其他管部分。当到达完全伸展位置(如图1所示)时,止动件(未图示)确保管部分4不再进行任何移动。在管部分4的移动过程中,或者当管部分4被止动件阻挡时,管部分3相对于管部分2也被带动并能够相对于管部分2移动。
图1c显示了管位于水体(w)的底部(b)上并锚固其中的情况。在该位置上,管部分2、3和4相对于彼此完全伸展并以下文详细说明的方式彼此连接。
虽然管部分的单壁实施方式是可能的,但图2和图3a、图3b所示的实施方式中,管部分是多壁的。在该实施方式中,每个管部分2、3包括内壁10、20和外壁11、21。外壁和内壁相对于彼此同心设置,外壁和内壁之间具有中间间隙12。在另一种实施方式(未图示)中,多个管部分设置为彼此围绕,从而产生更多的中间间隙。
所述中间间隙12形成压力腔,该压力腔中能够产生压降(reducedpressure),例如通过将水泵送到中间间隙之外来产生压降。因此,在本实施方式中,中间间隙12在顶部和底部密封。由于中间间隙12中的压降,可以使在位于管内部的介质(水和/或空气)中产生的噪声(也就是介质产生的声音(medium-borne sound)向周围环境的传递进一步降低。在中间间隙12(中间间隙12有效地起到内壁10、20和外壁11、21之间的空腔的作用)中,可以引入噪声吸收材料,例如矿棉或岩棉层31的形式。此外或者作为替代,在另一种实施方式中,抗混响(anti-reverberation)复合物(compound)层30连接到内壁和/或外壁,该抗混响复合物层提供了相应管壁(通常由钢制成)的抗混响度。由于管部分的内壁10、20和外壁11、21之间的连接程度,对管壁10、20自身产生的噪声(也就是“结构产生的声音”或接触噪声)的隔音没有受到中间间隙12中较低压力的很大影响。在以下描述的结构中,还能够充分地隔绝由声源产生的接触噪声。
为了便于在收缩位置和伸展位置之间收缩和伸展管部分2、3并降低由此导致的摩擦力,在第一管部分2的外壁11和第二管部分3的内壁20中设置有滚动引导件(roller guide),在图示的实施方式中,滚动引导件为轮15的形式。这些轮沿轴向方向滚动并且基本上分别相对于第一管部分2的外壁11和第二管部分3的内壁20沿径向方向突出。在该情况下,所选择的轮15相对于相应的壁延伸的距离相对较小(a1),如图3a和图3b所示。因此,当管部分收缩或伸展时,所述管彼此(可以说是)相互滚动,从而使管部分之间的摩擦力相对较低。
当管部分2、3到达伸展状态时,如图所示,例如如图2所示,管部分仍须彼此连接,并且是以使得噪声(特别是管部分2、3之间的接触噪声)的传递保持最小的方式彼此连接。如果(例如)第二管部分3的内壁20刚性连接到第一管部分2的外壁11,接触噪声(也就是从位于管的内部空间6中的声源产生的振动)将直接从内壁20传递到外壁11。第一管部分的外壁11与水体直接接触,并且能够很好地将噪声再传递给水体。这将显著降低管1的接触噪声隔绝。
但是,在图示的实施方式中,管部分2、3以声音传递相对很小的方式彼此连接,特别是以使发生在第二管部分3的内壁20和第一管部分2的外壁11之间的接触噪声传递(振动)很小的方式彼此连接。为此,使用设置在第一管部分2的下侧上的多个间隔件(spacer)32和设置在第二管部分3的上侧上的多个间隔件33。间隔件32、33用于在第一管部分的外壁和第二管部分的内壁之间产生足够的距离,从而使上述轮不再与相对的管部分的壁接触。
图4更详细地显示了间隔件。间隔件包括弹性块40,该弹性块40在图示的实施方式中形成封闭的环,更具体地为O形环。该环可以(例如)由耐磨且稍有弹性的材料制成,例如由橡胶制成。在图4所示的起始位置上,块49完全或基本上完全容纳在夹具(holder)41中,夹具41固定连接于第二管部分3和第一管部分2的相应壁。在夹具的内侧40和底部42上,设置有可膨胀的密封件43。该密封件43基本上完全绕管移动,并因此形成基本上为O形的环(在下文中也简称为O形环)。
密封件43的内侧连接到气源和排气导管45。导管45可以(以未图示的方式)连接到发生器,该发生器用于向O形环提供空气以进行随后的膨胀或用于从O形环收回空气以收缩O形环。
间隔件32、33以如下方式操作。当管部分2、3到达使用位置时,也就是到达例如图1b所示的伸展位置,通过发生器经供气/排气导管45提供空气,使得可膨胀环膨胀。这导致弹性块40径向向外(方向R1,参照图3b和图4)移动。各弹性块向外移动的距离足够大,以使块40的前部(front)47相对于第一管部分2的外壁11或第二管部分3的内壁20突出距离(a3)。该距离足够大,以使滚动引导件(具体为轮15)离开相对的管壁。这意味着第一管部分2中的轮15远离第二管部分3的内壁20,如图3b所示,同时位于第二管部分的上侧上的轮15离开第一管部分的外壁11。因此,所述距离(a3)必须大于在上述的轮和管部分安装时轮相对于管部分突出的距离(a1)。在这种状态下,实际上仅由间隔件32、33形成连续的管部分2、3之间的接触,管部分2、3则相互分离。由于管部分之间的接触表面因此受限(更具体地,如果使用O形环,则所述接触表面被限制为四条线),这意味着接触噪声仅有相对很小的一部分能够被传递到相对的管部分。另外,由于间隔件32、33被设计为部分弹性的,因此至少被设计为使得接触噪声途经的路径始终被弹性部分干扰,在图示的情形中,上述块40与O形环32结合,能够实现声音传递的进一步降低。
一种使用可径向移动的间隔件来彼此连接管部分的实施方式可以用于不同种类的管部分。可以在单壁的管部分中设置间隔件,例如在图6所示的实施方式中,间隔件确保了某个管部分的管壁中产生的接触噪声无法传播或至少无法轻易地传播到其他管部分。这确保了只有单个管部分的外壁能够向周围环境传递接触噪声。在其他实施方式中,例如,如图5所示,所述管为多壁的,例如为双壁的或具有甚至更多的壁,壁之间的(多个)中间间隙起到噪声隔绝作用。这种管部分的外壁和内壁必须尽可能远地相互间隔开,从而降低(通过连接)从内壁向外壁的声音传递。这可以例如通过用柔性材料制作外壁和内壁之间的连接件以及/或者通过限制连接件的数量和连接件的长度来实现。
在图3a和图3b所示的实施方式中,每个管部分的外壁和内壁(例如)通过多个上述相同或相似类型的间隔件连接。图3a显示了设置在第一管部分2中的两个间隔件47和设置在第二管部分3中的两个间隔件48。间隔件47、48安装在各自的支撑件49、50中,支撑件49、50连接于第一管部分2的内壁10和第二管部分3的内壁20。间隔件以类似于上文已经说明的方式工作并且能够沿轴向方向膨胀,以夹紧相应的内壁和连接于相应的内壁并抵靠于相关的外壁的支撑件49、50。
下面将详细说明图3a和图3b中所示的管部分。再参考外管,例如第二管部分3,其上侧围绕第一管部分的下侧设置在外部。其他管部分的设计基本相同,因此在此省略具体描述。
第二管部分3包括内管20,支撑件50以上述方式连接到内管20。该支撑件50设置有多个轮15和多个(在图示的实施方式中为两个)O形环33,所述多个轮15分布在管的周面上。第二管部分3还包括外壁21,该外壁21基本上与上述内壁20和支撑件50分离。在上侧上,外壁20设置有止动件51,该止动件51能够靠在内壁20的支撑件50的上侧52上。另外,除上述径向间隔件48、33之外,支持件50设置有轴向间隔件55。该轴向间隔件55的设计与上述径向间隔件48、33相似或相同,但轴向间隔件55定位为使得能够沿轴向方向(方向A1,图3b)而非径向方向(R1)获得所需的距离。当轴向间隔件55膨胀时,形成中间间隙58(大于距离(a4)),使得在第二管部分3的上侧,仅内壁20、支撑件50和外壁21彼此通过各间隔件55接触。即使在轴向间隔件48膨胀时(在上述轴向间隔件33也膨胀的状态下,使得第二管部分3的内壁20位于与第一管部分2相距一定距离的位置),内壁20和与其连接的支撑件52被夹紧固定在第一管部分2的外壁11和第二管部分3的外壁21之间。在该状态下,外壁21以无法再沿轴向方向移动的方式被夹紧。在该状态下,仅通过轴向间隔件55和两个径向间隔件48形成内壁20和外壁21之间的连接。这意味着外壁和内壁之间仅有很小的连接表面,这致使从内部向外部的声音传递能够保持相对较小。另外,基于所有间隔件都被设计为或多或少地隔绝振动的事实,因而能够进一步降低从内壁21到外壁20的振动传递。
当需要从水体底部将已经安装的管再移除时,轴向间隔件和径向间隔件再次收缩,使得不同的管部分2、3、4能够通过滚动引导件(轮15)被容易地且较小摩擦地推回到收缩位置。在收缩位置,间隔件可以膨胀,以使管部分固定在该位置。
图5和图6显示了根据本发明的伸缩管1的使用实例。在图示的实施方式中,管1基本上由钢制成,但其他材料显然也可以,例如可以使用混凝土或复合材料。由复合材料制成的三明治结构是一种选择,其中,三明治的核心用作抵抗振动传递的隔绝部。图5和图6都显示出打桩装置60,通过该打桩装置60可以将桩部件62锤夯到水体(w)的底部(b)中。管1的一种实施方式围绕桩部件62设置。管1包括多个管部分2、3、4,根据图5所示的实施方式,每个管部分包括上述双壁型的管,根据图6所示的实施方式,每个管部分包括上述单壁型的管。
图5和图6进一步显示出,在管的下侧上设置有多个(例如三个)可调节的吸力桩(suction pile)64,该吸力桩64优选均匀地分布在管的外周。这些吸力桩可以通过其公知的方式(which is known per se)以或多或少的程度锚固在所述底部中。通过将吸力桩或深或浅地锚固到底部中,并且/或者通过调节所述管1和吸力桩64之间的连接件63,所述管能够固定在相对于底部正确的位置中。
管的尺寸根据声源的尺寸改变。如果声源由桩等(典型地,桩具有4-6m或更大的直径)形成,则管1的直径实际上将是7m或更大,从而在声源和管的内侧之间具有足够的距离,以防止接触噪声(也就是通过声源和管之间的直接接触传递噪声)。由声源产生的噪声将通过可能存在于管中的水(w1)和/或存在于管中的空气到达管部分2、3、4各自的内壁。但是,由于上述噪声隔绝结构,该噪声的大部分(也就是空气噪声和接触噪声)将被隔绝,从而所述噪声的仅很小部分将到达管部分的各自的外壁。相对于不在声源周围设置噪声隔绝管的情况而言,由于所述噪声仅有很小部分到达外壁,因而通过管向周围环境发出的噪声级(the level of the noise)将极大地降低。因此,能够显著地降低对周围环境的噪声污染。
在一些实施方式中,在中间间隙中呈现的压力等于或高于现场气压(local air pressure),因为即使在这样的压力下,也能实现降低声音传递。但是,在本发明的其他实施方式中,中间间隙中的压力相对于环境压力降低。在这种情况下,该压力可以低至0.5巴(bar)或更低(例如0.1巴或甚至更低)。压降的结果可以使得声音振动的传播受到影响。在另一种实施方式中,设置抽吸装置以通过抽取部分地抽空由所述管界定的中心内部空间6,从而实现从声源向管内部的声音传递。当声源延伸时,例如声源全部或部分地位于管的内部空间中的水位w1的上方时,由于所述内部空间中的空气的隔绝作用,将很少有噪声到达管部分2、3、4的内壁。当很少有噪声到达所述内壁时,将更少有噪声通过外壁发散。更普遍地,没有液体的区域则更不容易向周围环境传递声源的噪声。
在所有的实施方式中(例如图5和图6所示的实施方式),所述管可以设置有一个或多个泵(泵仅在图6中示意地说明),该泵能够降低所述内部空间中的水位。沿水位在所述内部空间中下降的距离,很少有噪声从声源传递到管1外部的周围环境,从而进一步降低了对附近的噪声污染。
本发明不仅不受限于上述具体实施方式。相反,所要求的权利由附带的权利要求限定,在权利要求的范围允许多种变化和修改。
Claims (25)
1.用于被动地降低流体中的噪声振动的装置,所述噪声源自设置在水体的液位下方的声源,其中,所述装置包括用于围绕所述声源设置的噪声隔绝管,所述噪声隔绝管包括:
多个伸缩地可伸展和可收缩的管部分;
用于使至少一个第一管部分和至少一个第二管部分在伸展位置和/或收缩位置彼此连接的紧固部件,其中,所述紧固部件包括一个或多个可移动的间隔件,用于在起始位置允许所述管部分一起移动并且在固定位置使所述管部分彼此连接,其中,所述紧固部件还用于使所述第一管部分和所述第二管部分在所述固定位置保持声学上的基本不连接;以及
引导部件,该引导部件设置在所述第一管部分和所述第二管部分之间,以在所述管部分相对于彼此移动的过程中引导所述管部分;其中,一个或多个可移动的所述间隔件用于在所述起始位置使所述引导部件和相对的管部分之间能够接触并且在所述固定位置使所述引导部件和所述相对的管部分保持有空隙。
2.根据权利要求1所述的装置,其中,使用所述管部分的单壁实施方式使所述管部分之间的接触噪声降低至少3dB,而且使用所述管部分的多壁实施方式使所述管部分之间的接触噪声降低至少20dB。
3.根据权利要求1所述的装置,其中,所述紧固部件是至少部分地弹性的,从而降低所述第一管部分和所述第二管部分之间的振动传递。
4.根据权利要求1、2或3所述的装置,其中,所述紧固部件包括一个或多个可径向移动的间隔件,所述间隔件用于在所述固定位置夹紧所述管部分。
5.根据权利要求4所述的装置,其中,所述间隔件包括可膨胀的弹性部分。
6.根据权利要求4所述的装置,其中,所述间隔件完全围绕所述管部分的各壁延伸。
7.根据权利要求4所述的装置,其中,所述间隔件包括可膨胀的密封O形环。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的装置,其中,所述紧固部件包括两个或两个以上间隔件,所述间隔件设置在不同的轴向位置上。
9.根据权利要求1-3中任意一项所述的装置,其中,所述紧固部件靠近所述各管部分的一端或两端设置。
10.根据权利要求1-3中任意一项所述的装置,其中,所述管部分用于隔绝噪声,所述管部分具体包括至少一个外壁、内壁以及位于所述外壁和所述内壁之间的中间间隙,其中,所述中间间隙容纳噪声隔绝介质。
11.根据权利要求10所述的装置,其中,所述管部分内的所述中间间隙至少部分地填充有气体物质和/或噪声隔绝材料。
12.根据权利要求11所述的装置,其中,所述管部分内的所述中间间隙至少部分地填充有噪声吸收材料和/或抗混响材料。
13.根据权利要求1-3中任意一项所述的装置,其中,所述管部分的内壁和外壁基本上彼此分离并且所述内壁和所述外壁都具有止动件,从而使一个壁能够沿轴向方向靠在另一个壁上,并且其中,降低声音传递的部件设置在所述外壁的止动件和所述内壁的止动件之间。
14.根据权利要求13所述的装置,其中,所述降低声音传递的部件包括一个或多个能够沿轴向方向移动的间隔件。
15.根据权利要求1-3中任意一项所述的装置,其中,所述装置包括相对轻的管部分和相对重的管部分,其中,重的管部分能够在重力作用下相对于轻的管部分伸展,而且基本上无需外部驱动。
16.用于被动地降低流体中的噪声振动的装置,所述噪声源自设置在水体的液位下方的声源,所述装置为根据上述任意一项权利要求所述的装置,其中,所述装置包括用于围绕所述声源设置的噪声隔绝管,所述噪声隔绝管包括:
多个伸缩地可伸展和可收缩的管部分;
用于使至少一个第一管部分和至少一个第二管部分在伸展位置和/或收缩位置彼此连接的紧固部件,其中,所述紧固部件用于在起始位置允许所述管部分一起移动并在固定位置使所述管部分彼此连接;
引导部件,该引导部件设置在所述第一管部分和所述第二管部分之间,以在所述管部分相对于彼此移动的过程中引导所述管部分。
17.根据权利要求16所述的装置,其中,所述引导部件形成为滚动引导件,所述滚动引导件包括多个轮。
18.根据权利要求16所述的装置,其中,所述紧固部件用于在起始位置和固定位置之间移动,在所述起始位置,所述引导部件可操作,并且所述管部分能够在所述收缩位置和所述伸展位置之间移动,在所述固定位置,所述引导部件不可操作,并且所述管部分彼此连接。
19.根据权利要求17所述的装置,其中,所述滚动引导件相对于所述管部件的外侧径向突出预定的第一距离a1,并且其中,可膨胀的间隔件在非膨胀状态下径向突出预定的第二距离a2并在膨胀状态下突出预定的第三距离a3,其中,所述第二距离小于所述第一距离a2<a1,且所述第三距离大于所述第一距离a3>a1。
20.用于被动地降低流体中的噪声振动的系统,所述噪声源自设置在水体的液位下方的声源,所述系统包括根据上述任意一项权利要求所述的装置和设置在所述管中或用于设置在所述管中的至少一个声源。
21.用于被动地降低流体中的噪声振动的方法,所述噪声源自设置在水体的液位下方的声源,所述方法使用根据权利要求1-19中任意一项所述的装置,其中,所述装置包括管,所述管包括多个可伸缩地移动的管部分,所述方法包括:
利用引导部件伸缩地收缩或伸展管部分,以减小或增大所述管的长度;
通过操作紧固部件将至少一个第一管部分和至少一个第二管部分彼此连接,所述紧固部件用于在起始位置允许所述管部分一起移动并在固定位置使所述管部分彼此连接,其中,所述紧固部件还用于使所述第一管部分和所述第二管部分在所述固定位置保持声学上的基本不连接且使所述引导部件和相对的所述管部分保持有空隙。
22.根据权利要求21所述的方法,其中,所述管部分的连接包括:
沿径向方向移动一个或多个间隔件,直到所述间隔件固定地夹紧相对的所述管部分。
23.根据权利要求21或22所述的方法,其中,所述间隔件能够相对于所述第一管部分的外壁膨胀,并且/或者所述间隔件能够相对于所述第二管部分的内壁膨胀,所述方法还包括:
沿径向方向移动间隔件,直到所述间隔件突出预定的距离a3,其中,所述预定的距离足够大,以至于在所述第一管部分和所述第二管部分之间再无法提供进一步接触。
24.根据权利要求21或22所述的方法,其中,所述管部分的内壁和外壁能够通过各自的止动件沿轴向方向相互抵靠,并且其中,在所述止动件之间设置有能够沿轴向方向移动的一个或多个轴向间隔件,所述方法还包括:
沿轴向方向移动间隔件,直到位于所述外壁和所述内壁之间的外管部分和内管部分之间除了通过各自的所述止动件接触之外不再接触。
25.根据权利要求21或22所述的方法,其中,所述方法包括:
将所述管设置在水体中,其中所述管部分处于收缩的起始位置;
至少使所述第一管部分和所述第二管部分从所述收缩的起始位置伸展到伸展的固定位置;
使所述第一管部分和所述第二管部分彼此连接;以及
将所述管部分设置在所述声源上方。
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