CZ38879U1 - Protihlukový difraktor - Google Patents

Description

Protihlukový difraktor

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení pro snížení hluku zejména z dopravy. Toto přídavné zařízení se osazuje na vrchní část protihlukových stěn instalovaných kolem silnic, dálnic a kolejových tratí. Lze však využít například i pro tlumení průmyslových zdrojů hluku, tj. všude tam, kde se používá protihluková stěna. Jeho účelem je přispět k modifikaci difrakčního zvukového pole na horní hraně protihlukové stěny.

Dosavadní stav techniky

Pro tlumení hluku z dopravy jsou nejčastěji používány protihlukové stěny svislé, lze se však setkat i se stěnami šikmými, lomenými i zaoblenými, kdy horní konec protihlukové stěny je blíže ke zdroji hluku, či s různými nástavci na horní hraně stěny. S obdobnými řešeními se lze místy setkat i u průmyslových zdrojů hluku, obzvláště po obvodu průmyslových areálů. Zalomením či zaoblením protihlukové stěny lze dosáhnout lepší akustické účinnosti, provedení však může být ekonomicky i časově náročné.

Jakmile se zvuk setká s protihlukovou stěnou, dochází k jeho odrazu na opačnou stranu, absorpci zvuku podle absorpčních charakteristik stěny, přenosu zvuku skrz stěnu a rovněž k ohybu a rozptylu zvuku na horní hraně stěny.

Dopadající energie, která se neodrazila nebo neabsorbovala, se přes protihlukovou stěnu přenáší. Na hraně protihlukové stěny dochází k ohybu (difrakci) zvukové vlny, která tak pronikne do chráněného prostoru. Čím větší je útlum difrakce, tím větší je účinnost protihlukové stěny.

Podle normy ČSN EN 14388 ed. 2 je k tomuto účelu možno využít přídavná zařízení, tzv. difraktory, které jsou akustickým prvkem přidaným na vrchní část zařízení pro snížení hluku s cílem přispět k útlumu zvuku především modifikací difrakčního zvukového pole.

V případě protihlukové stěny s difraktorem zbytkový hluk narazí na zvukově pohltivou část, respektive projde dovnitř difraktoru a tam je pohlcován (zabrání se tím ohybu akustické vlny).

Horní hrana protihlukové stěny je zvláště důležitá s ohledem na odstínění hluku, přičemž vhodný návrh této hrany může změnit úhel difrakce zvuku. Vhodně navržené přídavné zařízení může mít i zvukově izolační vlastnosti.

Z WO2015005774 je známo zařízení k omezení šíření zvuku z komunikace označené jako difraktor. Je tvořeno keramickou deskou, která je položena podél komunikace a opatřena systémem otvorů nebo drážek k ohybu zvukových vln od vodorovného směru. Na webových stránkách Home - 4Silence zastává funkci keramické desky rošt z průběžných kovových lamel uložený ve shodné poloze podél komunikace.

CN 118422611 A uvádí zařízení k tlumení akustické difrakce v podobě průběžné plechové resonanční skříně položené na hraně protihlukové stěny a opatřené na straně komunikace otvory uzavřené roštem lamel.

Cílem technického řešení je odstranit nevýhody stavu techniky a navrhnout difraktor pro snížení hluku, který by měl dostatečnou tuhost a soudržnost a díky tomu širší uplatnění.

- 1 CZ 38879 U1

Podstata technického řešení

Uvedeného cíle dosáhne protihlukový difraktor k osazení na hranu protihlukové stěny, jehož podstata spočívá v tom, že je tvořen alespoň dvěma zvukově pohltivými deskami nebo deskovitými útvary táhnoucími se nad hranou protihlukové stěny, přičemž desky nebo deskovité útvary svírají s kolmicí úhel do 45° a úhel rozevření sousedních desek nebo deskovitých útvarů činí 20° až 90°.

Ve výhodném provedení je difraktor tvořen třemi deskovitými útvary, z nichž dva krajní jsou symetricky umístěny vůči svislému středovému deskovitému útvaru upevněnému na hraně protihlukové stěny a jsou s ním propojeny.

S výhodou je mezi spodními hranami deskovitých útvarů ponechána mezera.

Zvukově pohltivé deskovité útvary mohou být tvořeny řadami zvukově pohltivých desek, jimiž je obložen skelet difraktoru tvořený čely upevněnými na nosném profilu usazeném na sloupech protihlukové stěny, a dále je tvořen tyčemi nebo plošnými prvky propojujícími čela a ztužujícími příčkami ukotvenými na tyčích nebo plošných prvcích.

Konstrukční část difraktoru je s výhodou vyrobena z extrudovaného hliníku a zvukově pohltivé desky jsou z akusticky pohltivého materiálu.

Předmětem technického řešení je přídavné zařízení na vrchní část protihlukových stěn, které současně usměrňuje (zajistí rozptyl akustické energie) a eliminuje (pohlcuje část akustické energie) zvuk na horní hraně stěn a je dostatečně lehké, čímž jsou sníženy manipulační náklady při výrobě a montáži.

Objasnění výkresů

Technické řešení bude dále objasněno pomocí výkresů, na nichž je na obr. 1 příčný řez příkladným provedením protihlukového difraktoru osazeného na protihlukové stěně a na obr. 2 axonometrický pohled na samotný difraktor.

Příklady uskutečnění technického řešení

Protihlukový difraktor podle obr. 1 a 2 je určen k osazení na hranu protihlukové stěny 1. Jak je zřejmé z obr. 2, je tvořen třemi zvukově pohltivými deskovitými útvary 2, 3, 4 táhnoucími se nad hranou protihlukové stěny 1. Prostřední deskovitý útvar 3 je svislý, zatím co dva krajní deskovité útvary 2, 4 jsou symetricky odkloněny na opačné strany o úhel α 35°. Mezi spodními hranami deskovitých útvarů 2, 3, 4 jsou ponechány mezery 5. Krajní deskovité útvary 2, 4 jsou propojeny se středním deskovitým útvarem 3, který je upevněn na hraně protihlukové stěny 1. V jiných provedeních může být difraktor tvořen např. dvěma zvukově pohltivými deskami nebo deskovitými útvary 2, 4 odchýlenými od svislice o 45°, nebo čtyřmi i více deskami nebo deskoviitými útvary rozloženými symetricky nebo nepravidelně vzhledem ke svislici.

Zvukově pohltivé deskovité útvary 2, 3, 4 jsou tvořeny řadami zvukově pohltivých desek 6, kterými je obložen skelet difraktoru. Skelet, viz obr. 1 a 2, je tvořen čely 7 upevněnými na nosném trubkovitém profilu 8 usazeném na sloupech 9 protihlukové stěny 1 prostřednictvím otevřených profilů 10 a dále je tvořen tyčemi 11 propojujícími čela 7 a rovněž ztužujícími příčkami 12 ukotvenými na tyčích 10. V jiných provedeních mohou být čela 7 propojena plošnými, např. plechovými prvky. Horní hrany deskovitých útvarů 2, 3, 4 jsou obloženy zvukově pohltivým materiálem. Konstrukční část difraktoru je vyrobena z extrudovaného hliníku a zvuk pohlcující desky 6 jsou z pěnového polyethylenu.

- 2 CZ 38879 U1

Vhodným využitím hliníkových profilů v kombinaci se zvukově pohltivým materiálem mohou vznikat nové estetické i plnohodnotné produkty pro ochranu obyvatelstva proti hluku s přidanou hodnotou snadné recyklace použitých materiálů po skončení jejich životního cyklu, která dosahuje až 100 %, zatímco dříve využívané minerální vlny byly pouze skládkovány bez možnosti recyklace a dalšího využití.

Protihlukový difraktor má výraznou přidanou hodnotu oproti stávajícím systémům, zejména má nižší náklady na výrobu a instalaci než při použití zalomené nebo zaoblené protihlukové stěny. Vykazuje velmi dobré akustické vlastnosti při snadné montáži a demontáži, jakož i nízké náklady celoživotního cyklu vzhledem k použitým recyklovatelným materiálům.

Byl zhotoven protihlukový difraktor ve dvou variantách: s uzavřenými a otevřenými deskovitými útvary 2, 3, 4. V uzavřené variantě oba postranní deskovité útvary 2, 4 těsně přiléhají k nosné konstrukci. Otevřená varianta obsahuje dva postranní deskovité útvary 2, 4 umístěné takovým způsobem, že mezi nimi a nosnou konstrukcí jsou průběžné mezery 5, které zamezují hromadění listí a srážkové vody.

Na konstrukční část difraktorů byly nasazeny zvuk pohlcující desky 6, v tomto případě z pěnového polyethylenu odolného proti UV záření, teplotě, vlhkosti a větru.

Takto navržené difraktory při měření akustických vlastností v souladu s normou ČSN EN 1793-4 dosáhly stejného útlumu hluku ve výši 4 dB.

Norma ČSN EN 1793-4 popisuje zkušební metodu pro určení charakteristik difrakce přídavných zařízení instalovaných na vrchní části zařízení pro snížení hluku silničního provozu. Tato metoda stanovuje způsob měření hladiny akustického tlaku v několika referenčních bodech blízko horního okraje zařízení pro snížení hluku s přídavným zařízením instalovaným na jeho vrcholu a bez něho. Účinnost přídavného zařízení se vypočítá z rozdílu naměřených hodnot s přídavným zařízením a bez jeho použití.

Zdroj zvuku vysílá impulsní zvukovou vlnu směrem ke zkoušenému zařízení, od kterého je částečně odražena, částečně je přenesena a částečně ohýbána. Mikrofon umístěný na druhé straně zařízení pro snížení hluku přijímá jak přenášenou tlakovou zvukovou vlnu procházející od zdroje zvuku zařízením pro snížení hluku, tak také tlakovou zvukovou vlnu ohnutou přes horní okraj zkoušeného zařízení pro snížení hluku.

Claims (6)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Protihlukový difraktor k usazení na hranu protihlukové stěny (1), vyznačující se tím, že je tvořen alespoň dvěma zvukově pohltivými deskami nebo deskovitými útvary (2, 3, 4) táhnoucími se nad hranou protihlukové stěny (1), přičemž zvukově pohltivé desky nebo deskovité útvary (2, 3, 4) svírají s kolmicí úhel do 45° a úhel (α) rozevření sousedních zvukově pohltivých desek nebo deskovitých útvarů (2, 3, 4) činí 20° až 90°.
2. 2. Protihlukový difraktor podle nároku 1, vyznačující se tím, že tvořen třemi zvukově pohltivými deskovitými útvary (2, 3, 4), z nichž dva krajní (2, 4) jsou symetricky umístěny vůči svislému středovému zvukově pohltivému deskovitému útvaru (3) upevněnému na hraně protihlukové stěny (1) a jsou s ním propojeny.
3. 3. Protihlukový difraktor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že mezi spodními hranami zvukově pohltivých deskovitých útvarů (2, 3, 4) je ponechána mezera (5).
4. 4. Protihlukový difraktor podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že zvukově pohltivé deskovité útvary (2, 3, 4) jsou tvořeny řadami zvukově pohltivých desek (6), jimiž je obložen skelet difraktoru tvořený čely (7) upevněnými na nosném profilu (8) usazeném na sloupech (9) protihlukové stěny (1), a dále je tvořen tyčemi (11) nebo plošnými prvky propojujícími čela (7) a ztužujícími příčkami (12) ukotvenými na tyčích (11) nebo na plošných prvcích.
5. 5. Protihlukový difraktor podle nároku 4, vyznačující se tím, že konstrukční část difraktoru je vyrobena z extrudovaného hliníku.
6. 6. Protihlukový difraktor podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že zvukově pohltivé desky (6) jsou z pěnového polyethylenu.