DE2809085A1

DE2809085A1 - Laermschutzschirm

Info

Publication number: DE2809085A1
Application number: DE19782809085
Authority: DE
Inventors: Kazuyoshi Iida; Tomonori Katayama; Yoshikazu Kondo; Masayasu Matsumoto; Keiichiro Mizuno; Noriaki Murayama; Sadao Nomoto; Kenichi Onda; Keiichiro Tabata
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1977-03-03
Filing date: 1978-03-02
Publication date: 1978-09-07
Also published as: JPS5547162B2; FR2382736A2; JPS53108617A; FR2382736B2; DE2809085C2; US4156476A

Description

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Patentanmeldung

Anmelder: BRIDGESTONE TIRE COMPANY LIMITED

No.1-1, 1-Chome, Kyob ashi, Chuo-Ku Tokio, Japan

Titel;

Lärmschutzschirm

ORIGINAL INSPECTED

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DR. ING. K AVUESTITOFF UR. 35. ν. 1'ICClIMANN

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Beschreibung

Lärmschutz schirm

Die Erfindung betrifft Lärmschutzschirme und bezieht sich insbesondere auf einen Lärmschutzschirm, der mit einer Schallschutzwand o.dgl. verbunden ist, um in bedeutendem Maße deren schallmindernde Wirkung zum Mildern von Geräusch zu verbessern, das von einer Geräuschquelle, z.B. von einem von einem elektrischen Triebwagen befahrenen Schienenweg, einer von Kraftfahrzeugen befahrenen Schnellstraße u.dgl» abgestrahlt wird.

Zum Mildern einer durch verschiedene Arten von Geräuschen hervorgerufenen öffentlichen Belästigung wurde eine Schallschutzwand u.dgl. entwickelt. Als Maßnahmen zur Herabsetzung solcher Geräuschbelästigung ist versucht worden, die Auswirkungen einer Geräuschquelle zu bekämpfen. Solche Maßnahmen sind jedoch begrenzt und häufig schwierig durchzuführen.

Eine allgemein angewandte Maßnahme zur Geräuschminderung bestand darin, eine Sperre, beispielsweise eine Schallschutzwand u.dgl., zwischen einer Geräuschquelle und einer geräuschempfangenden Zone anzuordnen, um die Ausbreitung des Geräusches abzufangen, oder eine Sperre so auszubilden, daß sie eine Geräuschquelle völlig einschließt und abschirmt«.

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Es leuchtet jedoch ein., daß die an erster Stelle genannte Sperre hinsichtlich ihrer schallmindernden Wirkung beschränkt ist, während die zuletzt erwähnte Sperre zusätzliche Vorrichtungen, beispielsweise für die Wärmeableitung, zum Belüften u.dgl., erfordert und daher in. ihrem Aufbau kompliziert wird und schließlich schwierig zu verwirklichen ist.

Als Vorrichtung zum Dämmen von Geräusch, das von !Fahrzeugen erzeugt wird, beispielsweise von einem elektrischen Schnelltriebwagen an einem hochliegenden Schienenweg u.dgl., wurde eine Schallschutzwand benutzt. Derjenige Teil des Geräusches, der über die Oberkante der Schallschutzwand hinweggeht und in einen Schallschatten hinter der Schallschutzwand hineingebeugt wird, bewirkt, daß die Schalldämpfwirkung der Schallschutzwand auf höchstens 20 dB reduziert wird. Insbesondere hat eine Schallschutzwand, die so angeordnet ist, daß die Sichtverbindung mit einer Geräuschquelle nicht unterbrochen, wird, im wesentlichen keine Wirkung.

Um solche Nachteile zu vermeiden, ist versucht worden, eine Schutzwand zu schaffen, die entlang einem Schienenweg angeordnet wird und diesen auf ganzer Länge umschließt. Eine solche Schutzwand verhindert jedoch Sonneneinstrahlung auf benachbarte Häuser, ist teuer und erfordert eine Belüftungsvorrichtung, stellt eine Sichtbehinderung für die Passagiere dar etc. und ist daher in der Praxis schwierig einzusetzen.

Die oben erwähnte Schwierigkeit trat auch bei Geräuschschutzvorrichtungen auf, die an Kraftfahrzeugstraßen und bei kraftgetriebenen Anlagen in Industriewerken eingesetzt wurden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lärmschutzschirm zu schaffen, der einfach aufgebaut ist, die oben erwähnte Schwierigkeit ausschaltet und nicht nur Lärm zu beeinflussen, sondern auch eine schallmindernde Zone zu vergrößern vermag, in der Geräusch bzw. Lärm in bedeutendem Maße gemildert ist.

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Nach einem Merkmal der Erfindung ist bei einem Lärmschutzschirm mit einem hohlen Tragkörper, der sich aus einer Vielzahl von langen hohlen Kanälen zusammensetzt, die übereinander, mit Zwischenabstand und in einer Ausbreitungsrichtung von lärm angeordnet sind, der von einer Lärmquelle emittiert wird, wobei einander benachbarte Kanäle, die wenigstens an einer zur genannten Ausbreitungsrxchtung rechtwinkligen Linie angeordnet sind, von verschiedener Länge sind, der hohle Tragkörper so aufgebaut, daß die genannte Kanallänge an einer in der Höhenrichtung des Tragkörpers ungefähr in der Mitte gelegenen Stelle den größten Betrag hat und von der genannten Stelle aus in Richtung der Ober- und Unterkanten des Tragkörpers allmählich abnimmt, und lassen die Ober- und Unterkanten von der Lärmquelle emittierten, sich direkt ausbreitenden Lärm darüber hinweggehen und hindurchtreten, wobei der von der Lärmquelle emittierte Lärm, welcher durch die einander benachbarten Kanäle von verschiedener Länge hindurchtritt, von allen Kanälen gebeugt und gegenüber dem sich direkt ausbreitenden Schall phasenverzögert wird, wobei er mit dem sich direkt ausbreitenden Schall interferiert, um eine vergrößerte schallmindernde Zone zu erzeugen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schrägansicht einer Ausführungsform eines Lärmschutzschirms nach der Erfindung,

Fig. 2 bis 5 zeichnerische Darstellungen von Fotografien, die ein Prinzip eines Lärmschutz schirms nach der Erfindung zeigen,

Fig. 6 bis 15 vereinfachte Schnitte durch verschiedene Ausführungsformen eines Lärmschutzschirms nach der Erfindung mit Darstellungen beispielhafter Formen von Zonen A₁ und A₂ mit direkter Schallausbreitung, von Zonen B^ und B₂ mit Schallminderung durch Interferenz, und von einer Zone C mit gebrochener Schallausbreitung,

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Fig.16 eine Darstellung einer Versuchsanordnung mit einem Lärmschutzschirm nach der Erfindung und

Fig.17 eine Schrägansicht einer anderen Ausführungsform eines Lärmschutzschirms nach der Erfindung.

Wenn ein Teil des Schalls, der von einer Schallquelle abgestrahlt wird, durch eine Vielzahl von langen, hohlen Kanälen eines Hohlkörpers hindurchtritt, die von verschiedener Länge sind, und von allen Kanälen gebeugt bzw abgelenkt und gegenüber dem sich von der Schallquelle direkt ausbreitenden, über die Oberkante des Hohlkörpers hinweggehenden Schall phasenverzögert bzw phasenverschoben wird, interferiert der Schall mit gebrochener Ausbreitung mit dem sich direkt ausbreitenden Schall, um zwischen dem Schall mit gebrochener Ausbreitung und dem sich direkt ausbreitenden Schall eine schallmindernde Zone zu erzeugen. Auf der Grundlage dieser Erkenntnis hat die Anmelderin einen neuartigen Lärmschutzschirm gemäß der DE-OS 26 24 026 vorgeschlagen.

Erfindungsgemäß wird ein verbesserter Lärmschutzschirm vorgeschlagen, der in der Lage ist, den Lärm mit gebrochener Ausbreitung an einer Stelle konvergieren zu lassen, die an einer Linie liegt, welche von einem in der Höhenrichtung des Hohlkörpers ungefähr in der Mitte gelegenen Abschnitt nach hinten geführt ist, wodurch hinter dem Hohlkörper obere und untere schallmindernde Zonen erzeugt werden und daher der Lärm in bedeutendem Maße herabgesetzt wird.

Bei der in Fig.1 dargestellten Ausführungsform hat ein Lärmschutzschirm nach der Erfindung einen Hohl- oder Tragkörper 1, der sich aus einer Vielzahl von übereinander und mit Zwischenabstand angeordneten, langen, hohlen Kanälen 2 zusammensetzt, sowie Ständer 3, die den Tragkörper 1 abstützen und einen Zwischenraum a bilden, der das Hindurchtreten eines Teils von von einer Schallquelle ausgesandtem Schall gestattet.

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Beim gezeigten Beispiel sind die in einem oberen Teil 1a des Tragkörpers angeordneten hohlen Kanäle 2 nach unten geneigt, während die hohlen Kanäle 2 in einem unteren Teil 1b des Tragkörpers 1 nach oben geneigt sind. Außerdem hat die Länge der hohlen Kanäle 2 an einem in der Höhenrichtung des Tragkörpers 1 ungefähr in der Mitte gelegenen Abschnitt den größten Betrag und nimmt von diesem mittleren Abschnitt aus in Richtung von Ober- und Unterkanten des Tragkörpers 1 allmählich ab.

Um das Vorhandensein einer vergrößerten schallmindernden Zone feststellen zu können, die von dem gemäß vorstehender Beschreibung ausgebildeten Lärmschutzschirm nach der Erfindung erzeugt wurde, wurde für Lärm bzw«, Geräusch^ das von einem Lautsprecher abgestrahlt wurde, ohne und mit dem Lärmschutzschirm nach der Erfindung eine Schalldruckverteilung mit Hilfe eines bekannten Schall-Licht-Umformers untersucht, der bei Erhalt einer Schallwelle ein der erhaltenen Sehallwelle entsprechendes elektrisches Signal zu erzeugen und je nach Niveau des erzeugten elektrischen Signals eine lichtemittierende !Diode ein- und auszuschalten vermag»

Fig. 2 zeigt eine zeichnerische Darstellung einer Fotografie ₉ angefertigt durch Öffnen des Verschlusses einer Kamera sum Beobachten der Ein- und Ausschaltzustände der lichtemittierenden Diode in Abhängigkeit vom Niveau des elektrischen Signals, das einem von einem als Lärmquelle 4 verwendeten Lautsprecher bei_fFehlen des Lärmschutzschirms nach der Erfindung ausgestrahlten Geräusches mit einem Frequenzbereich von 1/3 Oktave und einer Mittelfrequenz von 2000 Hz entsprach. In Fig. 2 entspricht ein nichtschraffierter Teil einer Zone mit einem Schalldruck von über 60 Phon, während ein schraffierter Teil eine Zone mit einem Schalldruek von weniger als 60 Phon darstellt.

Fig. 3 ist eine zeichnerische Darstellung einer in derselben Weise wie im Falle der Fig. 2 aufgenommenen Fotografie und zeigt eine Schalldruckverteilung eines von einem als Lärmquelle 4 verwendeten Lautsprecher bei Vorhandensein des Lärmschuts-

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schirms nach der Erfindung erzeugten Geräusches mit einem Frequenzbereich von 1/3 Oktave und einer Mittelfrequenz; von 2000 Hz.

Gemäß Fig. 3 bewirkt das Vorhandensein des Lärmschutzschirms nach der Erfindung, daß ein Teil des von der Lärmquelle 4 abgestrahlen und durch eine Vielzahl von langen_ihohlen Kanälen 2 des Tragkörpers 1 geleiteten Geräusches bezogen auf oben und unten sich direkt ausbreitende, ohne irgendwelche Beugung bzw. Ablenkung über die Ober- und ünterkanten des Tragkörpers 1 hinweggehende Schalle nach unten und nach oben abgelenkt wird, um eine schallmindernde Zone B- zwischen einer oberen Zone A- mit direkter Schallausbreitung und einer Zone C mit gebrochener bzw. gebeugter Schallausbreitung und eine weitere schallmindernde Zone B₂ zwischen einer unteren Zone Ap mit direkter Schallausbreitung und der Zone C mit gebeugter Schallausbreitung zu erzeugen, wodurch Schall in bedeutendem Maße gemildert wird, wobei die Zone C mit gebeugter Schallausbreitung in einem Punkt konvergiert, der an einer Linie liegt, die von einem in der Höhenrichtung des Tragkörpers 1 ungefähr in der Mitte gelegenen Abschnitt aus geführt ist.

Um die in Fig. 2 und 3 veranschaulichten Erscheinungen zu ermitteln, wurden dünne und dichte Zustände (rare and dense conditions) eines von der Lärmquelle 4 ohne und mit dem Lärmschutz schirm nach der Erfindung ausgesandten Reintones mit einer Frequenz von 2000 Hs in der gleichen Weise wie weiter oben beschrieben fotografisch aufgenommen und in Fig. 4 und 5 zeichnerisch dargestellt.

In Fig. 4 und 5 entsprechen unsehraffierte helle Teile einem dichten Zustand (dense condition) der Schallwelle, ein schraffierter dunkler Teil einem dünnen Zustand (rare condition) davon.

Gemäß Fig. 4 breitet sich der von der Lärmquelle 4 ausgesandte Reinton mit kugelförmigen Wellen ohne Phasenverzögerung bzw.

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Phasenverschiebung aus. Das Vorhandensein des Lärmschutzschirms nach der Erfindung bewirkt jedoch, daß eine durch eine Vielzahl von langen Kanälen 2 hindurchgetretene und sich in einer ebenen Welle ausbreitende Schallwelle gegenüber einem sich direkt ausbreitenden Schall, der über die Ober- und Unterkanten des Lärmschutzschirms hinweggeht und sich mit kugelförmiger Welle ausbreitet, nach unten und nach oben abgelenkt und phasenverschoben wird; daraus ergibt sich, daß eine Zone C mit gebeugter Schallausbreitung in einem Punkt konvergiert, der an einer Linie liegt, die von einem in der Höhenrichtung des Lärmschutzschirms ungefähr in der Mitte gelegenen Abschnitt aus nach hinten geführt ist, und daß Wellenfronten an den schallmindernden Zonen B₁ und B₂ zwischen den Zonen A₁ und A₂ mit direkter Schallausbreitung und der Zone C mit gebeugter Schallausbreitung sich gemäß Pig. 5 auflösen. Diese diskontinuierlichen Wellenfronten an den schallmindernden Zonen B₁ und Bp zeigen, daß dort eine zerstörende Interferenzerscheinung erzeugt wird. Das Ergebnis ist die Erzeugung der schallmindernden Zonen B.. und B₂ gemäß Pig. 3.

Die Anmelderin hat die vorstehend erwähnten schallmindernden Zonen B₁ und B₂, die durch die Interferenz des Schalles mit gebeugter Ausbreitung mit den sich direkt ausbreitenden Schallen erzeugt wird, weiter untersucht und Versuche an einem Lärmschutz schirm mit einem hohlen Tragkörper durchgeführt, bei dem die Vielzahl von langen hohlen Kanälen jeweils mit verschiedener Länge, verschiedenem Neigungswinkel, verschiedener Ausrichtung und verschiedener Gestalt ausgeführt waren, um die Beziehungen zwischen der Lärmquelle 4, den Zonen A₁ und A₂ mit direkter Schallausbreitung, den schallmindernden Zonen B₁ und B₂ und der Zone C mit gebeugter Schallausbreitung zu ermitteln. Diese Versuche haben repräsentative Formen für die Zone C mit gebeugter Schallausbreitung, die Zonen A₁ und A₂ mit direkter Schallausbreitung und für die Zonen B₁ und B2 mit durch Interferenz erzeugter Schallminderung erbracht.

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Pig. 6 bis 15 zeigen, daß, wenn die äußere Konfiguration des Tragkörpers 1 des Lärmschutzschirms nach der Erfindung und der Längenunterschied zwischen einander benachbarten Kanälen 2 die gleichen sind, die schallmindernden Zonen IL und Bp im wesentlichen dieselbe Form haben, unabhängig vom Unterschied in der Querschnittsgestalt der Kanäle 2, wie in Fig. 6 bis 10 gezeigt. Daraus ergibt sich, daß die durch die abgelenkte Richtung und die Interferenz der Schallwelle erzeugten schallmindernden Zonen B₁ und B„ durch die Abmessungen des Lärmschutzsehirms, den Längenunterschied zwischen einander benachbarten Kanälen 2 und die Lage des Lärmschutzschirms relativ zur Lärmquelle 4 bestimmt werden.

Das heißt, die obere Begrenzungslinie der schallmindernden Zone B* und die untere Begrenzungslinie der schallmindernden Zone B₂ verlaufen in der Richtung von geraden Verbindungslinien zwischen der Lärmquelle 4 und der Oberkante bzw. der Unterkante des Lärmschutzschirms, während sich die untere Begrenzungslinie der schallmindernden Zone B.. steiler nach unten neigt und die obere Begrenzungslinie der schallmindernden Zone B₂ mit stärkerer Neigung nach oben verläuft, d.h. die Fokaldistanz sich verkürzt, je größer der LängenunterscMed zwischen einander benachbarten langen,hohlen Kanälen 2 des Tragkörpers 1 wird (sh. Fig. 12 und 13). Daraus ergibt sich, daß sich die Zonen A.. und A₂ mit direkter Schallausbreitung, die Zone 0 mit gebeugter Schallausbreitung und die Zonen B- und B₂ mit Schallminderung durch Interferenz in beliebigen Stellungen durch geeignete Wahl der Abmessungen des Lärmschutz schirms nach der Erfindung, des Längenunterschiedes zwischen einander benachbarten Kanälen 2 des Tragkörpers 1 und der Lage der Lärmquelle 4 erzeugen lassen. Auch ist es möglich, die Zone C mit gebeugter Schallausbreitung mit zur Schallausbreitungsrichtung paralleler Begrenzung auszubilden (sh. Fig. 14).

Die schallmindernde Wirkung des Lärmschutzschirms nach der Erfindung wird nun anhand eines Versuchsbeispiels beschrieben.

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Gemäß 2¹Ig. 16 wurde von einer lärmquelle 4 ein Bandgeräuseh mit einer Mittelfrequenz von 1000 Hz abge strahlt und der Sehalldruckpegel in dB an sehallempf angenden Punkten A, B, C, D und E gemessen, die in einer Heine rechtwinklig zur Verlängerung einer linie angeordnet waren, die die lärmquelle 4 mit dem in der Höhenrichtung mittleren Abschnitt des Tragkörpers 1 verbindet. Die Messung wurde mit und ohne den lärmschutz schirm 5 vorgenommen und ergab die in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführten Daten.

Der Abstand zwischen der lärmquelle 4 und dem sehallempf angenden Punkt C an der verlängerten Verbindungslinie zwischen der lärmquelle 4 und dem mittleren Abschnitt des hohlen zylindrischen lärmsehutzschirms 5 betrug 3 m_o

Tabelle 1

(Einheit dB)

A BCDE

ohne lärmschutz schirm 5 85 88 90 87 85 mit lärmschutz schirm 5 85 78 91 75 84

Der vorstehenden Tabelle 1 ist zu entnehmen, daß an den sehallempf angenden Punkten A und E, die in dsn Zonen mit direkter Schallausbreitung gelegen sind, in die das Geräusch gelangte, ohne durch den lärmschutz schirm 5 hindurchzutreten, der Schalldruckpegel im wesentlichen derselbe ist, unabhängig vom Vorhandensein oder Fehlen des lärmsehutzschirms 5. Bedingt durch das Vorhandensein des lärmsehutzschirms 5 nimmt der Schalldruekpegel am schallempfangenden Punkt C in der Zone mit gebeugter Schallausbreitung einen hohen Wert an,"

An den schallempfangenden Punkten B und D₉ die in den Zonen gelegen sind, wo der sich direkt ausbreitende, nicht dureh den lärmschutzschirm 5 hindurchgetretene Schall mit dem durch den lärmschutz schirm 5 hindurehgetretenen Sehall mit

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gebeugter bzw. abgelenkter Ausbreitung interferiert, ist der Schalldruckpegel wegen des Vorhandenseins des lärmschutz schirms 5 bedeutend erniedrigt.

Bei der in Pig. 17 gezeigten anderen Ausführungsform eines Lärmschutzschirms nach der Erfindung ist der hohle Tragkörper 1 so aufgebaut, daß die länge einer Vielzahl von langen, hohlen Kanälen 2, die übereinander und mit Zwischenabstand angeordnet sind, nicht nur an einem in der Höhenrichtung des Tragkörpers 1 ungefähr in der Mitte gelegenen Abschnitt den größten Betrag hat und von diesem mittleren Abschnitt aus in Richtung der Ober- und Unterkanten des Tragkörpers 1 allmählich abnimmt, sondern auch an dem in der Längsrichtung des Tragkörpers 1 in der Mitte angeordneten Abschnitt den größten Betrag hat und von diesem aus in Richtung der linken und rechten Seitenkanten des Tragkörpers 1 allmählich kleiner wird.

Bei dem in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebauten Lärmschutzschirm breitet sich der von der Lärmquelle 4 ausgestrahlte und sowohl über die Ober- und Unterkanten als auch über die linken und rechten Seitenkanten des Tragkörpers 1 hinweggeleitete, sich direkt ausbreitende Schall nicht nur nach oben und nach unten, sondern auch nach links und nach rechts aus. Jedoch wird die Schallwelle, die durch die einander benachbarten Kanäle 2 von verschiedener Länge hindurchgetreten ist, von allen Kanälen 2 gebeugt bzw. abgelenkt und gegenüber dem sich direkt ausbreitenden Schall phasenverschoben und konvergiert daher in einem Punkt an einer von ungefähr der Mitte des Tragkörpers 1 aus nach hinten verlängerten Linie, wodurch sie eine vergrößerte schallmindernde Zone hinter dem Lärmschutzsehirm erzeugt.

Daraus ergibt sich, daß eine Aneahl von Lärmschutzschirmen gemäß Fig. 17 entlang einer Lärmquelle, z.B. an einem von einem elektrischen Triebwagen befahrenen Schienenweg oder an einer von Kraftfahrzeugen befahrenen Sehnellstraße u.dgl.

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und mit Zwischenabstand angeordnet werden kann, ohne die schallmindernde Wirkung zu verschlechtern. Es ist somit möglich, die Lärmschutzschirme auf eine in bedeutendem Maße bequeme Weise aufzustellen.

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L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche

1.) Lärmschutzschirm mit einem Hohlkörper, der sich aus einer Tielzahl von langen, hohlen Kanälen zusammensetzt, die übereinander, mit Zwischenabstand und in einer Ausbreitungsrichtung von Schall angeordnet sind, der von einer Schallquelle emittiert wird, wobei einander benachbarte Kanäle von verschiedener Länge sind, dadurch gekennzeichnet , daß der Hohlkörper (1) so aufgebaut ist, daß die Kanallänge etwa auf halber Höhe des Hohlkörpers (1) den größten Betrag hat und von dort aus in Richtung der Ober- und ünterkanten des Tragkörpers (1) allmählich abnimmt, und daß die Ober- und ünterkantenso angeordnet sind, daß der von der Schallquelle (4) emittierte, sich direkt ausbreitende Sehall teils über den Hohlkörper hinweggeht und teils durch ihn hindurchtritt, so daß der durch die Kanäle (2) hindurchtretende Schall von allen Kanälen (2) gebeugt und gegenüber dem sich direkt ausbreitenden Schall phasenverzögert wird.

2. Lärmschutzschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanallänge an einer in der Längsrichtung des Hohlkörpers (1) ungefähr in der Mitte gelegenen Stelle den größten Betrag hat und von dieser Stelle aus zu den linken und rechten Seitenkanten des Hohlkörpers (1) hin allmählich abnimmt.

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