DE2809085C2 - Anordnung eines Lärmschutzschirms mit hohlen Kanälen - Google Patents
Anordnung eines Lärmschutzschirms mit hohlen KanälenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Lärmschutzschirms mit einer Vielzahl von im Abstand
übereinander angeordneten langen, hohlen, in Schallausbreitungsrichtung verlaufenden Kanälen, die etwa
auf halber Schirmhöht· am Ängsten sind und zur Oberkante und Unterkäme des Schirms hin allmählich
abnehmen, wobei an einer Sch .Tnkante vorbei sich Schall ungebeugt ausbreitet, was zur Interferenzauslöschung von ungebeugtem Schall mit durch die Kanäle
dringendem und dabei unter Phasenverschiebung gebeugtem Schall führt
Eine derartige Anordnung mit einem entsprechenden Lärmschutzschirm ist bereits bekannt (DE-OS
26 24 026). Dort steht der Lärmschutzschirm auf dem Boden bzw. einem Sockel, so daß sich der Schall nur an
der Oberkante, nicht aber zugleich auch an der Unterkante des Schirms vorbei ungebeugt ausbreiten
kann. Zwar ist es zur Schallminderung bei Schienenfahrzeugen, bei denen der Schall von der Berührungsstelle
zwischen Rad und Schiene ausgeht, vorgesehen, den Lärmschutzschirm herabhängend an der Unterkante
der Seitenwand des Schienenfahrzeugs im Radbereich so xu befestigen, so daß sich der Schall an der Unterkante
des Schirms vorbei ungebeugt ausbreitet In diesem Falle kann sich der Schall jedoch nicht an der Oberkante
des Schirms vorbei ausbreiten, so daß stets der Schall entweder nur die Oberkante oder nur die Unterkante
diis Lärmschutzschirms passieren kann.
Ferner ist bei der bekannten Anordnung wahlweise auch bereits eine zusätzliche Schallschluckwand auf der
der Schallquelle abgewandten Rückseite des Lärmschutzschirme vorgesehen. Eine solche zusätzliche &o
Schallschluckwand kann besonders wirksam in solchen Zonen eingesetzt werden, in denen sich aufgrund der
Anordnung des Lärmschutzschirms in bekannter Weise anstelle einer Lärmminderung durch Interferenzauslöschung eine Lärmverstärkung durch Schallüberlagerung
ergibt.
Die im Rahmen der Lärmbekämpfung bekannten Maßnahmen, entweder die Lärmquelle oder aber das
vor Urm zu schützende Objekt vollständig zu
umschließen bzw, einzukapseln, ist hJnfig nicht zu
verwirklichen, beispielsweise weil sich dann zu große UmschließnngsflSchen oder Probleme hinsichtlich der
Entlüftung oder Belichtung ergeben. Daher muß in solchen Fällen ejn von seiner Fläche her begrenzter
Lärmscbutzschtrm in Anspruch genommen werden, der bei seiner betriebsmäßigen Anordnung eine freie
Randkante aufweist, über die hinweg sich der Schall
direkt ausbreitet Da das Vorsehen einer derartigen freien Randkante als an sich unerwünschte Notwendigkeit angesehen wurde, hat man auch bisher in
Obereinstimmung mit dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik darauf geachtet, unnötige freie
Schirmkanten zu vermeiden und den Lärmschutzschirm in unmittelbarem Anschluß an einen anderen Körper
(Boden, Gehäusewand od. dgL) anzuordnen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine solche Anordnung zu einer lärmgeminderten Zone
hinter dem Lärmschutzschirm führt, die durch eine andere Anordnung des Lärmschutzschirms noch vergrößert werden könnte.
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ohne Erhöhung der Abmessungen des
Lärmschutzschirms größere Zonen verminderten Lärms zu schaffen, um somit die Leistung des
Lärmschutzschirms zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß der Schirm mit seinen Kanten so angeordnet ist, daß sowohl an der Oberkante wie an der Unterkante des
Schirms vorbei sich Schall ungebeugt ausbreitet
Versuche haben gezeigt daß bei einer solchen Anordnung zwei Lärmminderungszonen entstehen, die
der Oberkante bzw. der Unterkante des Lärmschutzschirms zugeordnet werden können. Dabei konzentriert
sich der störende hohe Schall hinter dem Lärmschutzschirm in Richtung auf einen Punkt Dieses bietet in
vorteilhafter Weise die Möglichkeit, eine vergleichsweise kleine zusätzliche Schallschluckwand gezielt mit
großem Effekt im wesentlichen in der Mitte hinter dem Lärmschutzschirm anzuordnen. Unabhängig von der
Verwendung einer zusätzlichen Schallschluckwand sind aber bereits die Lärmminderungszonen vorhanden, die
im Vergleich zu den bisher erzielten Ergebnissen eine größere Ausdehnung besitzen. Es ist daher ersichtlich,
daß durch die erfindungsgemäße Maßnahme die Lärmminderungswirkung gesteigert wird.
Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung nehmen die Kanallängen von etwa der Schirmmitte auch zu den
beiden Seitenkanten des Schirms hin allmählich ab und breitet auch an den beiden Seitenkanten vorbei sich
Schall ungebeugt aus. Es ist ohne weiteres einzusehen, daß auf diese Weise der Effekt des Lärmschutzschirms
weiter gesteigert wird, Weil nun nicht nur der Oberkante bzw. der Unterkante des Schirms zuzuordnende
Lärmminderungszonen hinter dem Schirm entstehen, sondern zusätzliche Lärmminderungszonen vorhanden
sind, die den Seitenkanten des Schirms zugeordnet werden können.
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematiseher Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Schrägansicht einer Ausführungsfofffl
eines Lärmschutzschirms nach der Erfindung,
Fig.2 bis 5 zeichnerische Darstellungen von Fotografien, die ein Prinzip eines Lärmschutzschirms
nach der Erfindung zeigen,
ne Ausfflbrungsformen eines Urmsehutzschirms nsch
der Erfindung mit Darstellungen beispielhafter Formen von Zonen Ai und Az mit direkter Schallausbreitung,
von Zonen B\ und B1 mit Schallminderung durchInterferenz, und von einer Zone C mit gebrochener
Schallausbreitung,
Fig, 16 eine Darstellung einer Versuchsanordnung
mit einem Lärmschutzschirm nach der Erfindung und
Fig, 17 eine Schrägansicht einer anderen Ausführungsform
efc«s 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 al|en 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 entwickelt
Erfindungsgemäß ist ein verbesserter Lärmschutzschirm vorgesehen, 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 Hohloder 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
Beim gezeigten Beispiel sind die in einem oberen Teil la des Tragkörpers angeordneten hohlen Kanäle 2 nach
unten geneigt während die hohlen Kanäle 2 in einem unteren Teil Xb 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 Schallwelle 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, angefertigt durch öffnen des Verschlusses
einer Kamera zum Beobachten der Emv und Ausschalt'
zustände der lichtemittierenden Diode in Abhängigkeit vom Niveau des elektrischen Signals, das einem von
einem als Lftrmquelle 4 verwendeten Lautsprecher bei
Fehlen des Lärmsehüt3scbirms nach der Erfindung
ausgestrahlten Geräusches mit einem Frequenzbereich von '/3 Oktave und einer Mittelfrequenz von 2000 Hz
entsprach. In Fig,2 entspricht ein nichtschraffierter
ίο Teil einer Zone mit einem Schalldruck von über 60
Phon, während ein schraffierter Teil eine Zone mit einem Schalldruck von weniger als 60 Phon darstellt
Fig.3 ist eine zeichnerische Darstellung einer in
derselben Weise wie im Falle der Fig,2 aufgenommeis
nen Fotografie und zeigt eine Schalldruckverteilung eines von einem als Lärmquelle 4 verwendeten
Lautsprecher bei Vorhandensein des Lärmschutzschirms nach der'Erfindung erzeugten Geräusches mit
einem Frequenzbereich und '/3 Oktave und einer MitteÜYe'quenz von 20001Hz.
Gemäß Fig.3 bewirkt das Vorhandensein des
Lärmschutzschirms nach der Erfincraüg. daß ein Teil des
von der Lärmquelle 4 abgestrahlten und durch eine
Vielzahl von langen, hohlen Kanälen 2 des Tragkörpers t geleiteten Geräusches bezogen auf oben und unten
sich direkt ausbreitende, ohne irgendwelche Beugung bzw. Ablenkung über die Ober- und Unterkanten des
Tragkörpers 1 hinweggehende Schalle nach unten und nach oben abgelengt 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 Bi zwischen einer unteren Zone
A2 mit direkter Schallausbreitung und der Zone C mit
gebeugter Schallausbreitung zu erzeugen, wodurch Schall in bedeutendem Maße gemildert wird, wobei die
Zone Cmit gebeugter Schallausbreitung in einem Punkt konvergiert, der an einer Linie liegt, die von einem in
der Höhenrichtung des Tragkörpers ί ungefähr in der Mitte gelegenen Abschnitt aus geführt ist
Um die in F i g. 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 Lärmschutzschirm nach der Erfindung ausgesandten Reintones mit einer Frequenz
von 2000 Hz in der gleichen Weise wie weiter oben beschrieben fotografisch aufgenommen und in Fig.4
und 5 zeichnerisch dargestellt
In F i g. 4 und 5 entsprechen unschraffierte helle Teile
einem dichten Zustand (dense condition) der Schallwelle, ein schraffierter dunkler Teil einem dünnen Zustand
(rare condition) davon.
Gemäß F i g. 4 breitet sich der von der Lärmquelle 4
ausgesandte Reinton mit kugelförmigen Wellen ohne ttiasenverzögerung bzw. Phasenverschiebung aus. Das
Vorhandensein des Lärmschutzschirms n?.ch 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 direk'. 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 Cmit gebeugter
Schallausbreitung in einem Punkt konvergiert, der an einer Linie liegt, die von dnem in der Höhenrichtung
des Lärmschutzschirms ungefähr in der Mitte gelegenen Abschnitt aus nach hinten geführt ist, und daß
Wellenfronten an den schallmindernden Zonen B\ und Bi zwischen den Zonen A\ und A2 mit direkter
Schallausbreitung und der Zone C mit gebeugter Schallausbreitung sich gemäß Fig.5 auflösen. Diese
diskontinuierlichen Wellenfronten an den schall· mindernden Zonen B\ und Bi zeigen, daß dort eine
zerstörende Interferenzerscheinung erzeugt wird. Das Ergebnis ist die Erzeugung der schallmindernden Zonen
B\ und Bi gemäß F ig. 3.
Die vorstehend erwähnten schallmindernden Zonen B\ und B2, die durch die Interferenz des Schalles mit
gebeugter Ausbreitung mit den sich direkt ausbreitenden Schallen erzeugt wird, ist weiter untersucht und es
sind Versuche an einem Lärmschutzschirm mit einem hohlen Tragkörper durchgeführt worden, bei dem die
Vielzahl von langen hohlen Kanälen jeweils mit verschiedener Länge, verschiedenem Neigungswinkel,
verschiedener Ausrichtung und verschiedener Gestalt ausgeführt "waren, ürn die Beziehungen zwischen der
Lärmquelle 4, den Zonen A\ und Ai mit direkter
Schallausbreitung, den schallmindernden Zonen B\ und Bi und der Zone C mit gebeugter Schallausbreitung zu
ermitteln. Diese Versuche haben repräsentative Formen für die Zone C mit gebeugter Schallausbreitung, die
Zonen A\ und Ai mit direkter Schallausbreitung und für
die Zonen B\ und B2 mit durch Interferenz erzeugter
Schallminderung erbracht.
Fig.6 bis 15 zeigen, daß, wenn die äußere
Konfiguration des Tragköpers 1 des Lärmschutzschirms nach der Erfindung und der Längenunterschied
zwischen einander benachbarten Kanälen 2 die gleichen sind, die schallmindernden Zonen B\ und B2 im
wesentlichen dieselbe Form haben, unabhängig vom Unterschied in der Querschnittsgestalt der Kanäle 2,
wie in F i g. 6 bis 10 gezeigt. Daraus ergibt sich, daß die
durch die abgelenkte Richtung und die Interferenz der Schallwelle erzeugten schallmindernden Zonen B\ und
B2 durch die Abmessungen des Lärmschutzschirms, den
Längenunterschied zwischen einander benachbarten Kanälen 2 und die Lage des Lärmschutzschirms relativ
zur Lärmquelle 4 bestimmt werden.
mindernden Zone B\ und die untere Begrenzungslinie der schallmindernden Zone Bi verlaufen in der Richtung
von geraden Verbindungslinien zwischen der Lärmquelle 4 und der Oberkante bzw. der Unterkante des
S 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 Längenunterschied zwischen einander
benachbarten langen, hohlen Kanälen 2 des Tragkörpers 1 wird (siehe Fig. 12 und 13) Daraus ergibt sich,
daß sich die Zonen A\ und Ai mit direkter Schallausbreitung, die Zone C mit gebeugter Schallausbreitung und
die Zonen B\ und Bi mit Schallminderung durch Interferenz in beliebigen Stellungen durch geeignete
Wahl der Abmessungen des Lärmschutzschirms 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 (siehe F i g. 14).
Die schallmindernde Wirkung des Lärmschutz
schirms nach der Erfindung wird nun anhand eines
Versuchsbeispiels beschrieben.
Gemäß Fig. 16 wurde von einer Lärmquelle 4 ein Bandgiräusch mit einer Mittelfrequenz von 1000 Hz
abgestrahlt und der Schalldruckpegel in dB an
schallempfangenden Punkten A, B, C, D und E
gemessen, die in einer Reihe 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 Lärmschutzschirm 5 vorgenommen und ergab die in der nachstehenden Tabelle 1
aufgeführten Daten.
Der Abstand zwischen der Lärmquelle 4 und dem schallempfangenden Punkt C an der verlängerten
Verbindungslinie zwischen der Lärmquelle 4 und dem mittleren Abschnitt des hohlen zylindrischen Lärmschutzschirms 5 betrug 3 m.
Ohne Lärmschutzschirm 5
Mit Lärm schutzschirm 5
(Einheit | dB) | C | D | E |
A | B | 90 | 87 | 85 |
85 | 88 | 91 | 75 | 84 |
85 | 78 | |||
Der vorstehenden Tabelle 1 ist zu entnehmen, daß an
den schallempfangenden Punkten Λ und E, die in den Zonen mit direkter Schallausbreitung gelegen sind, in
die das Geräusch gelangte, ohne durch den Lärmschutzschirm 5 hindurchzutreten, der Schalldruckpegel hn
wesentlichen derselbe ist, unabhängig vom Vorhandensein oder Fehlen des Lärmschutzschirms 5. Bedingt
durch das Vorhandensein des Lärmschutzschirms 5 nimmt der Schalldruckpegel am schaflempfangenden
Punkt C m der Zone mit gebeugter Schallausbreitung einen hohen Wert an.
An den schallempf angenden Punkten B und D, die in
den Zonen gelegen sind, wo der sich direkt ausbreitende,
nicht durch den Lärmschutzschirm 5 hindurchgetretene Schall mit dem durch den Lärmschntzschirm 5
hindurchgetretenen Schall mit gebeugter bzw. abgelenkter Ausbreitung interferiert, ist der Schalldruckpe
gel wegen des Vorhandenseins des Lärmschutzschirms
5 bedeutend erniedrigt.
Bei der in Fig. 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 ans in Richtung der Ober- und Unterkanten des Tragkörpers I 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 '.Jnterkanten 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 Lärmschutzschirm erzeugt.
Daraus ergibt sich, daß eine Anzahl von Lärmschutzschirmen gemäß F i g. 17 entlang einer Lärmquelle, z. B.
an einem von einem elektrischen Triebwagen befahrenen Schienenweg oder an einer von Kraftfahrzeugen
ίο befahrenen Schnellstraße u.dgl. 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.
Claims (2)
1. Anordnung eines Lftrmschutzschirms mit einer
Vielzahl von im Abstand übereinander angeordneten langen, hohlen, in Schallausbreitungsrichtung
verlaufenden Kanälen, die etwa auf halber Schirmhöhe am längsten sind und zur Oberkante und
Unterkante des Schirms hin allmählich abnehmen, wobei an einer Schirmkante vorbei sich Schall
ungebeugt ausbreitet, was zur Interferenzauslöschung von ungebeugtem Schall mit durch die
Kanäle dringendem und dabei unter Phasenverschiebung gebeugtem Schall führt, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schirm (1) mit \s seinen Kanten so angeordnet ist, daß sowohl an der
Oberkante wie an der Unterkante des Schirms (1) vorbei sich Schall ungebeugt ausbreitet
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanallängen von etwa der
Schinnmitte auch zu den beiden Seitenkanten des Schirms (1) hin allmählich abnehmen und auch an
den beiden Seitenkanten vorbei sich Schall ungebeugt ausbreitet
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