CZ280209B6

CZ280209B6 - Zvukově izolační stěna

Info

Publication number: CZ280209B6
Application number: CS913384A
Authority: CZ
Inventors: Heinrich Ing. Salzmann
Original assignee: Allgemeine Baugesellschaft - A. Porr Aktiengesellschaft
Priority date: 1990-11-08
Filing date: 1991-11-07
Publication date: 1995-12-13
Also published as: IT1251985B; YU168791A; HU209404B; ATA224890A; HUT63664A; CS338491A3; YU48286B; DE4135149A1; AT412736B; HU913327D0; ITMI912965A1; CH684347A5; FR2669048A1; ITMI912965A0; FR2669048B1; SK279007B6

Abstract

Zvukově izolační stěna (1) určená pro tlumení zvukových emisí vozidel, zejména kolejové dopravy, sestává ze stěnových elementů (4) z betonu, spojených navzájem stojkami (5) upevněnými v základu (6)z betonu. Stěnové elementy (4) jsou z obou stran obklopeny štěrkovým ložem (7),z něhož vystupují. Povrch (14)stěnových elementů (4) obrácený ke zdroji zvuku je tvarován, například zvrásněním. Tento tvarovaný povrch (14) stěnových elementů (4) je zakryt porézní vrstvou (8),upravenou v odstupu od tvarovaného povrchu (14), prostupnou pro plyny a/nebo kapaliny, s menší objemovou hmotností, než je objemová hmotnost stěnového elementu (4). Porézní vrstva (8) je vytvořena zejména z anorganických látek. Porézní vrstva (8) může být provedena alespoň ze dvou různých vrstev (11, 12), například z různých anorganických vláken, jako jsou skleněná vlákna, minerální vlákna nebo vlákna z vysokopecní strusky. Porézní vrstva (8) může být na straně přivrácené ke zdroji zvuku opatřena další,ŕ

Description

Vynález se týká zvukově izolační stěny pro tlumení zvukových emisí vozidel, opatřených popřípadě vlastním pohonem.

Dosavadní stav techniky

Vozidla s vlastním pohonem, ať už spalovacím motorem nebo elektromotorem, vykazují zpravidla vyšší hladinu hluku než vozidla, která jsou jen tažena nebo vlastní vahou sjíždějí ze svahu. Vozidla, sjíždějící ze svahu, lze například vidět u tak zvaných nakupených kopců hornin, z nichž se nechají vagony volně sjíždět dolů a přístavují se k vlaku. U vozidel s vlastním pohonem, lhostejno zda kolejových nebo nekolejových, vznikají vedle samozřejmých zvukových emisí motoru silné zvukové emise kol, která spolupracují s kolejemi nebo s cestou, *protože kola přenášejí zrychlovací nebo zpomalovací síly.

Doposud se jednak provádějí pokusy udržet zvukové emise a to jak motoru, kol, tak i ostatních částí vozidla na co nejmenší hladině a jednak se podél dopravních cest upravují stacionární zařízení pro izolaci zvuku, aby určité oblasti, například obydlené oblasti, byly před zvukem co neivíce chráněny. Nej jednodušší opatření, když jsou k dispozici potřebné základové plochy, spočívají v nasypání bariér ze zeminy, které jsou uspořádány po obou stranách dopravní cesty. Zvukové zdroje je možno idealizované považovat za bodové zvukové zdroje, přičemž zvuková izolace může být provedena pouze tam, kde mezi místem pozorování a zdrojem zvuku je uspořádána zvuková izolace. Uvedené bariéry, navršené ze zeminy, mají však jen relativné malý sypný úhel, takže pro dosažení určité výšky, aby bylo dosaženo požadované zvukové izolace, je nutno mít k dispozici i velké základové plochy. Takové základové plochy však zpravidla v oblastech,' kde je zvlášť nutná potřeba zvukové izolace, a sice v hustě osídlených oblastech, nejsou k dispozici.

Další opatření pro zvukovou izolaci spočívá v tom, že po obou stranách dopravní cesty jsou uspořádány rostliny s vyšším vzrůstem. Tato zvuková izolace je však zcela účinná jen tehdy, když tyto rostliny mají listy.

Vedle různých přírodních zvukových izolací jsou známé i různé zvukové izolační stěny. Takové zvukově izolační stény mohou být postaveny například se stojkami, mezi nimiž jsou uspořádány dřevěné elementy. Tlumeni zvuku těchto dřevěných elementů je vzhledem k jejich malé hmotnosti malé, avšak schopnost odrazu zvukových vln je zvlášť malá.

Jsou rovněž známé betonové panely, zejména lamelovité, uspořádané šikmo k dopravní ploše, které mají vysokou schopnost tlumení zvuku, avšak současně tento zvuk odrážejí. Uspořádání jednotlivých panelů je takové, že zvuk se neodráží směrem vzhůru, nýbrž směrem dolů k jízdní dráze.

-1CZ 280209 B6

Místo dřevěných elementů je známo používat uměle vytvořené absorpční elementy zvuku, které obsahují například v krytu, provedeném z děrovaného hliníku, minerální vlnu apod.

Cílem vynálezu je vytvořit takovou zvukově izolační stěnu, která je jednak prostorově úsporná, čímž je zaručeno použití i v husté obydlených osídlených oblastech, a která má jednak vysokou schopnost absorpce zvuku, který odráží jen v malé míře a hodné jej tlumí. Změnou vzdálenosti ochranné vrstvy od stěnového elementu může být prováděno optimalizování stupně absorpce zvuku podle frekvenčního rozsahu zvukového zdroje.

Podstata vynálezu

Tento cíl splňuje zvukově izolační stěna pro tlumeni zvukových emisí vozidel, eventuálně opatřených vlastním pohonem, zejména kolejové dopravy, přičemž podél dopravní dráhy jsou upraveny stěnové elementy, provedené s hydraulickým pojivém, kamenivem, například štěrkem, drceným štěrkem a podobně, a povrch, obrácený k občas se vyskytujícímu zdroji zvuku, je tvarován, podle vynálezu, jehož podstatou je, že tvarovaný povrch stěnových elementů je alespoň částečné v odstupu od sebe zakryt porézní vrstvou, prostupnou pro plyny a/nebo kapaliny, s malou objemovou hmotností, která činí zejména polovinu objemové hmotnosti stěnového elementu.

c * ··

Tím je dosaženo toho, že mezi zdrojem zvukových emisí a chráněnými objekty je uspořádán element s vysokou objemovou hmotností. Zvuková izolace je na jedné straně o to lepší, čím je vyšší hmota, uspořádaná mezi místem zvukové emise a místem přijímáni zvuku. Na druhé straně se na stěnových elementech, které mají vysokou měrnou hmotnost, když jsou například sestrojeny s betonem, zvuk zvlášť dobře odráží, takže vrstvou z porézního materiálu, která v podstatě na stěnovém elementu neleží, je dosaženo zvlášť dobrého rozptylu zvuku. Prochází-li nyní zvuk ze zdroje zvuku porézní vrstvou, nastává zvlášť dobrý rozptyl a zvuk dospěje ke stěnovému elementu již v různých směrech. Ve stěnovém elementu se zvuk jednak pohltí a přemění na jiné druhy energie a jednak se z velmi malé části znovu odrazí, přičemž tvarovaný povrch poskytuje jak zvláště velikou plochu pro pohlcení zvuku, tak pro zvlášť dobrý rozptyl v odrazovém úhlu. Rozdílnou objemovou hmotností stěnového elementu oproti vrstvě, uspořádané před ním, se zvlášť jednoduchým způsobem vytvoří zvukově izolační sténá, která má jednak vysokou schopnost tlumení zvuku, tak její odrazové vlastnosti jsou zvlášť malé při vysoké schopnosti absorpce zvuku.

Ačkoliv vrstva může být provedena z různých materiálů, jako jsou například anorganické, ale i organické pěnovíté materiály s otevřenými póry, je zvlášť účinná tehdy, když je tvořena zejména z anorganických vláken. Když na né dopadá zvuk, začnou se vlákna viditelné chvět, čímž nastává silový přenos k dalším vláknům, přičemž vzhledem k tomu, že vlákna jsou uspořádána neorientované, jako například u neorientovaného rouna, je absorpce zvuku i při jeho nej různějších frekvencích zvlášť vysoká.

Jestliže je upraveno několik vrstev s jednou nebo několika vrstvami, přičemž s výhodou mezi alespoň dvěma z těchto vrstev je

-2CZ 280209 B6 upraven meziprostor, například mezera, může tím být dosaženo dobrého přizpůsobení absorpčních vlastností zvuku, zejména posunutí absorpčního maxima.

Jestliže je vrstva vytvořena z alespoň dvou různých vrstev, s výhodou různých vláken, zohledňují se tímto zvlášť jednoduchým způsobem různé frekvence zvukových emisí, které mají být tlumeny, protože například rozdílnou objemovou hmotností vláken, ale i jejich různou hustotou uspořádání je možno dosáhnout jejich různého chvění. Je-li uvedená vrstva opatřena na ploše, přivrácené k zdroji zvuku, další vrstvou, kapalinotěsnou, která ji alespoň v podstatě zakrývá, například povlakem, je tímto způsobem zajištěno, že i při nárazech dešťových kapek na zvukově izolační elementy se vlastnosti vrstvy podstatně nezmění, protože je tak zamezeno vnikání vody, která může popřípadě i následně zmrznout a podstatně tak zhoršit účinnost vrstvy na řádové hodiny, dny nebo týdny.

Leží-li na uvedené vrstvě další kapalinotěsná vrstva a není s ní spojena materiálovým stykem nebo spojem, zamezí se tomu, že celá porézní vrstva by působila jako membrána, čímž je dosaženo zvlášť výhodného rozdělení úkolů odpuzováni kapaliny a tlumení zvuku.

Jestliže je nebo jsou vrstva nebo vrstvy uspořádány v tvarově stabilním vybrání, například v krychli, jejíž plochy, přivrácené ke stěnovému elementu a ke zdroji zvuku, jsou opatřeny děrami, je tím zaručena jednak potřebná mechanická stabilita, která je vzhledem ke kolem projíždějícím vozidlům, zejména vlakům, při jejich vysokých rychlostech potřebná, a jednak se účinnost porézní vrstvy v podstatě nezmění.

Jestliže je vybrání na ploše, přivrácené ke stěnovému elementu, opatřeno rámem, může se udržovat zvlášť jednoduchým způsobem plocha krychle, odrážející zvuk, velmi malá.

Jestliže je zvukové izolační sténá v oblasti horního konce opatřena vyloženými zvukové izolačními elementy, zejména interferenčními zvukově izolačními elementy, je potom v horní oblasti dosaženo zvlášť příznivého tlumení zvuku, který se v této oblasti šíří přimkovité. Interferenční zvukové izolační elementy jsou upraveny pro určitou frekvenci nebo pro určitý frekvenční rozsah zvuku, přičemž vhodným odrážením zvuku vznikne zvuk, lišící se v jedné polovině vlnové délky, takže zvuk se neabsorbuje, nýbrž ruši se zvukem stejné nebo v podstatě stejné frekvence s rozdílnou poloviční vlnovou délkou.

Jestliže jsou zvukově izolační elementy obráceny nahoru a ve směru ke zdroji zvukových emisí, zejména pod úhlem mezi 30’ a 50° k horizontále, tak je možno zejména u kolejové dopravy udržovat podíl emitovaného zvuku, který na zvukově izolační stěnu nedopadá, zvlášť malý, přičemž je dále mezi dopravním prostředkem a v podstatě svislou zvukové izolační stěnou, popřípadě zvukové izolačním elementem, upraven vyčkávací prostor, který zaručuje, že lidé se mohou pohybovat dopředu i tehdy, když se touto zvukové izolační vzdáleností pohybuje dopravní prostředek, například vlak. Jestliže jsou stěnové elementy na svých plochách, odvrácených od zvukového zdroje, rovněž opatřeny tvarováním a/nebo

-3CZ 280209 B6 povlakem, popřípadě vpředu zavěšenými tvarovanými elementy, potom zvuk, který se tak vyskytuje v malé míře a je veden dál, je rozptýlen.

Jestliže jsou mezi stěnovými elementy uspořádány stojky, zejména z oceli, například tvaru dvojitého T, které jsou se stěnovými elementy spojeny gumově pružnými materiály, pohlcujícími zvuk, jako je například pryž, polypropylén, silikonový kaučuk, polyuretanová pěna apod., potom je zvukově izolační stěna zvlášť jednoduchým způsobem rozdělena na jednotlivé, z hlediska chvění navzájem izolované úseky, takže tím je zamezeno vedení zvuku zvukově izolační stěnou v jejím podélném směru. Toto provedení má význam i pro kratší zvukově izolační stěnu, protože vzduchový polštář před vozidlem se se vstupem do zvukově izolační oblasti změní, čímž vzniknou přídavné zvukové emise, které vzhledem k materiálům, tlumícím zvuk, upraveným podél dráhy, nemohou být dále vedeny nebo jsou vedeny jen v malé míře.

Zasahují-li stěnové elementy do štěrkového lože, je tím zamezeno vedení zvuku zhuštěným materiálem, přičemž i při srážkách je zaručena malá schopnost vedení zvuku v substrátu, který na stěnové elementy navazuje.

Mají-li stěnové elementy, vztaženo na horizontálu dopravní plochy, výšku nejméně 1,40 m, zejména nejméně 1,60 m, a u kolejové dopravy je jejich vzdálenost zejména nejvýše 1,5 až

3-násobkem této hodnoty od podélné osy vozidla, popřípadě jsou uspořádány na okrajích cest, potom je zejména u kolejové dopravy zaručena zvláště dobrá optimalizace uspořádání zvukové izolace, úhlu vyzařováni zvuku a potřebného obslužného prostoru mezi dopravní plochou a zvukové izolační stěnou.

Zvlášť dobré optimalizace mezi zvukovou izolaci a optimálním vnímáním cestujícího, jedoucího v kolejovém vozidle, je dosaženo tehdy, když celková výška zvukové izolační zdi zůstává v zorném úhlu od 10’ do 15’, skloněném směrem dolů k horizontále, osoby sedící v dopravním prostředku.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladu provedeni podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje zvukové izolační stěnu v řezu, která je uspořádána rovnoběžně s železničním svrškem a obr. 2 řez zvukové izolační stěnou rovnoběžné s horizontálou v oblasti stojky.

Příklady provedení vynálezu

Zvukové izolační stěna JL, znázorněná na obr. 1, je uspořádána rovnoběžně s bezštérkovým svrškem 2 s kolejnicemi 2· Stěnový element 4. je proveden z betonu a má tloušťku 120 mm. Mezi jednotlivými stěnovými elementy 4 jsou uspořádány stojky 5, znázorněné v řezu na obr. 2, které drží stěnové elementy 4 ve svislé poloze. Stojky 5 jsou uspořádány v základu 6 z betonu, přičemž aby bylo zabráněno přenosu chvění, neexistuje mezi základem 6 a bezštérkovým svrškem 2 žádné spojení s materiálovým stykem. Stěnový element 4 je z obou stran obklopen štěrkovým ložem 7, z něhož vystu-4CZ 280209 B6 puje do výšky asi 1,70 m. Vzdálenost stěnového elementu 4 od podélné osy kolejového vozidla činí asi 3,12 m. Nad štěrkovým ložem je na stěnovém elementu 4 uspořádána vrstva 8. Tato vrstva 8. má sama tloušťku 4 cm a je uspořádána ve vzdálenosti 5 cm rovnoběžné od stěnového elementu 4 a pomocí kovového profilu s nim šrouby rozebíratelně spojena. Vrstva .8 obsahuje krychlovité vybrání 9, což je obzvlášť zřejmé z obr. 2.

Vrstva 8. sestává dále na své ploše, přivrácené ke zdroji zvuku, z kapalinotésné vrstvy 10, například z plastové fólie nebo plastem impregnovaného papíru, na niž navazuje další vrstva 11 se skleněnými vlákny, následovaná vrstvou 12 z minerálních vláken, jako jsou například vlákna z vysokopecni strusky. Osvědčily se rovněž rohože z pryžového granulátu. Vybráni 9 je na své ploše, přivrácené ke zvukovému zdroji, opatřeno otvory 13. Na ploše, přivrácené ke stěnovému elementu 4, je upraven pouze jeden rám. Místo otvorů 13 může být upravena například i tažená mřížka apod., takže zvuk, odražený od vybráni 9, je veden v různých směrech. Povrch 14, který je přivrácený k vrstvě 8, je opatřen tvarováním, které vznikne například přiložením a odtažením juty nebo také jemnými tahy koštětem apod. Může být provedeno také tvarování, které je známé například z mycích betonových desek.

Stěnové elementy £ jsou opatřeny na svém povrchu 15, odvráceném od zdroje zvuku, rovněž tvarováním. Mohou být však opatřeny i povlakem, například z betonu, modifikovaného plastem, nebo i před nimi zavěšenými tvarovanými elementy, například vajíčkovité tvarovanými. Vzdálenost mezi stojkami 5 činí 5 m. Stojka 5, vytvořená ve tvaru dvojitého T z oceli, drží stěnové elementy 4. na jedné straně nalepeným těsnicím pásem 16 z polypropylénu, kdežto na druhé straně je těsnicí element 4 spojen se stojkou 5 přes klíny 17 z plastické hmoty, kruhovou šňůru 18 z pryže a tmelu 19 ze silikonového kaučuku.

Jak je zřejmé z obr. 1, je stěnový element 4 opatřen v horní části zvukové izolačním elementem 20, směřujícím vzhůru a pryč od zdroje zvuku, který je ve znázorněném případě proveden jako interferenční zvukové izolační element. Místo interferenčního zvukové izolačního elementu může být upraven i vyložený betonový díl 21 (znázorněný čárkované), který je skloněn pod úhlem 45’ k horizontále a uspořádán ve směru ke zdroji zvuku směrem nahoru.

Celková výška zvukově izolační stěny umožňuje výhled ^díci osoby 22 ve vozidle pod úhlem a 15’ směrem dolů vůči horizontále 23.

Zvukové izolační sténá χ je opatřena ručním zábradlím 24, sloužícím k tomu, aby obslužný personál mohl stát a chodit blízko stěny i při projíždějícím vlaku.

Objemová hmotnost stěnových elementů 4 je rovna objemové hmotnosti betonu a leží proto v rozmezí 2300 až 2500 kg/m³, kdežto objemová hmotnost před stěnovým elementem 4 zavěšené vrstvy z minerálních vláken činí 100 kg/m³. Místo minerálních vláken je možno rovněž použít minerální vlákna, spojená například anorganickým nebo organickým pojivém. Vlákna mohou eventuálně sestá-5CZ 280209 B6 vat i z přírodních nebo umělých organických substancí, jako je dřevo, polypropylen apod.

Na jedné zkušební dráze byly uspořádány různě vytvořené zvukové izolační stěny, přičemž zvukové izolační stěna s tvarovaným povrchem a přední zavěšenou vrstvou, jakož i s vyloženým zvukově izolačním elementem umožňuje zvukovou úroveň o asi 10 dB nižší, než netvarovaná zvukově izolační stěna stejných rozměrů, avšak bez přední zavěšené vrstvy a bez vyložených zvukově izolačních elementů.

Vrstvy, které jsou zavěšeny před stěnovými elementy, mají tu výhodu, že schopnost absorpce je podstatné zvýšena i v nízkofrekvenčním rozsahu chvění, který je obzvlášť rušivě pociťován mladými lidmi.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Zvukové izolační stěna pro tlumení zvukových emisí vozidel, eventuálně opatřených vlastním pohonem, zejména kolejové dopravy, přičemž podél dopravní dráhy jsou upraveny stěnové elementy, provedené s hydraulickým pojivém, kamenivem, např. štěrkem, drceným štěrkem a podobně, a povrch obrácený k občas se vyskytujícímu zdroji zvuku je tvarován, vyznačuj í c í se tím, že tvarovaný povrch (14) stěnových elementů (4) je zakryt porézní vrstvou (8), prostupnou pro plyny a/nebo kapaliny, s menši objemovou hmotností, než je objemová hmotnost stěnového elementu (4), a rovnou zejména polovině této objemové hmotnosti.

2. Zvukově izolační stěna podle nároku 1, vyznačující se tím, že porézní vrstva (8) je vytvořena zejména z anorganických vláken.

3. Zvukově izolační stěna podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že porézní vrstva (8) je provedena s alespoň dvěma různými vrstvami (11, 12), s výhodou z různých vláken.

4. Zvukové izolační sténá podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že je upraveno několik porézních vrstev (8) s jednou nebo několika vrstvami (11, 12), přičemž s výhodou je mezi alespoň dvěma vrstvami (8, 11, 12) upraven meziprostor, například mezera.

5. Zvukové izolační sténá podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že porézní vrstva (8) je na ploše, přivrácené ke zdroji zvukových emisí, pro zakrytí opatřena kapalinotésnou další vrstvou (10), například povlakem.

6. Zvukové izolační stěna podle nároku 5, vyznačující se tím, že další kapalinotěsná vrstva (10) na porézní vrstvu (8) přiléhá a je s ní spojena bez materiálového styku.

-6CZ 280209 B6

7. Zvukově izolační stěna podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že vrstva nebo vrstvy jsou uspořádány v tvarově stabilním vybrání (9), které je na ploše, přivrácené k stěnovému elementu (4) a k zvukovému zdroji, opatřeno otvory (13).

8. Zvukové izolační stěna podle nároku 7, vyznačující se tím, že vybrání (9) je na ploše, přivrácené k stěnovému elementu (4), opatřeno rámem.

9. Zvukově izolační stěna podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že zvukově izolační stěna (1) je v oblasti horního konce opatřena vyloženými zvukově izolačními elementy (20, 21), zejména interferenčními zvukové izolačními elementy (20).

10. Zvukově izolační stěna podle nároku 9, vyznačující se tím, že zvukově izolační elementy (21) směřují vzhůru ke zdroji zvukových emisí, zejména pod úhlem mezi 30’ a 50’ k horizontále (23).

11. Zvukově izolační stěna podle jednoho z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že stěnové elementy (4) jsou na svých plochách (16), odvrácených od zdroje zvukových emisí, rovněž opatřeny tvarováním a/nebo povlakem, popřípadě v odstupu zavěšenými tvarovanými elementy.

12. Zvukově izolační stěna podle jednoho z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že mezi stěnovými elementy (4) jsou uspořádány stojky (5), zejména z oceli, například stojky tvaru dvojitého T, které jsou spojeny se stěnovými elementy (4) pomocí pružných materiálů (16, 17, 18, 19), tlumících zvuk, jako je například pryž, polypropylen, silikonový kaučuk, polyuretanová pěna nebo podobné, na jejich dotykových plochách.

13. Zvukově izolační stěna podle jednoho z nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že stěnové elementy (4) svými oběma stranami zasahují do štěrkového lože (7).

•

14. Zvukové izolační stěna podle jednoho z nároků 1 až 13, vyznačující se tím, že stěnové elementy (4), vztaženo k horizontále dopravní plochy, mají výšku alespoň

1,40 m, zejména alespoň 1,60 m, a jejich vzdálenost u kolejové dopravy od podélné osy vozidla se rovná alespoň této výšce, zejména nejvýše jejímu 1,5 až 3-násobku, popřípadě u silnic jsou uspořádány na jejich okrajích.

15. Zvukové izolační stěna podle jednoho z nároků 1 až 14, vyznačující se tím, že celková výška zvukové izolační zdi zůstává v zorném úhlu 10’ až 15’ šikmo směrem dolů k horizontále (23) osoby (22), sedící v dopravním prostředku .