ES2612783T3 - Disposición de atenuadores, barrera acústica y método para construir una barrera acústica - Google Patents

Disposición de atenuadores, barrera acústica y método para construir una barrera acústica Download PDF

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ES2612783T3
ES2612783T3 ES10704128.7T ES10704128T ES2612783T3 ES 2612783 T3 ES2612783 T3 ES 2612783T3 ES 10704128 T ES10704128 T ES 10704128T ES 2612783 T3 ES2612783 T3 ES 2612783T3
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acoustic waves
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cavity
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Gerard Michael Swallowe
Daniel Peter Elford
Feodor Kusmartsev
Luke Chalmers
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Abstract

Disposición (76) que comprende: una pluralidad de atenuadores (102) para atenuar ondas acústicas, comprendiendo los atenuadores (102): un primer cuerpo que define una cavidad en el mismo y una abertura abierta alargada que se extiende a través de una parte sustancial del primer cuerpo, estando configurado el primer cuerpo para atenuar ondas acústicas sobre una banda de frecuencias de resonancia; caracterizada por que al menos algunos de la pluralidad de atenuadores (102) están dispuestos periódicamente en una pluralidad de filas, en el que la distancia entre las filas de atenuadores (102) se selecciona de manera que las filas de atenuadores (102) estén configuradas para atenuar ondas acústicas sobre otra banda de frecuencias de resonancia seleccionada.

Description

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DESCRIPCION
Disposicion de atenuadores, barrera acustica y metodo para construir una barrera acustica Campo de la invencion
Las realizaciones de la presente invencion se refieren a atenuadores, disposiciones de atenuadores, barreras acusticas y metodos para construir barreras acusticas. En particular, se refieren a atenuadores, disposiciones de atenuadores, barreras acusticas y metodos para construir barreras acusticas para atenuar ondas acusticas.
Antecedentes de la invencion
El documento US5220535 (D1) describe una pantalla tubular flexible cilmdrica partida para absorber y / o neutralizar senales acusticas generadas dentro de un submarino o un buque de superficie. De acuerdo con D1, la pantalla tubular cilmdrica partida incluye un tubo lleno de aire que tiene un intervalo longitudinal que se extiende a lo largo del tubo. En D1, la pantalla comprende ademas una funda de caucho para encerrar el intervalo y cubiertas de extremo para sellar partes extremas del tubo. De acuerdo con D1, el conjunto de pantalla tubular partida se construye generalmente a partir de pantallas tubulares alineadas de manera adyacente para formar un panel. En D1, los paneles pueden ser apilados para una aumentar la atenuacion de las senales acusticas. De acuerdo con D1, la pantalla cilmdrica partida ofrece una reduccion significativa de tamano y un rendimiento mejorado con respecto a los disenos de pantalla tubular flexible convencionales.
El documento DE2834683 (D2) describe un silenciador usado para destruir o absorber ruido desagradable y energfa acustica de ruido.
El documento WO2006098694 (D3) describe un dispositivo de canal de flujo de amortiguacion de sonido que define al menos un canal de flujo que tiene una abertura de entrada y una abertura de salida, estando el canal de flujo al menos parcialmente delimitado por al menos una pared disipadora de energfa acustica. Segun D3, la abertura de salida del canal de flujo no se puede ver desde la abertura de entrada y viceversa. De acuerdo con D3, preferiblemente, la pared disipadora de energfa acustica presenta, con respecto al interior del canal de flujo, una curvatura suave.
El documento JP4281905 (D4) describe un silenciador y un panel silenciador mediante su uso.
El documento JP2003328326 (D5) describe un aparato de aislamiento acustico. Segun D5, el aparato de aislamiento acustico fijado al borde superior de una pared de aislamiento acustico se divide en una pluralidad de camaras de resonancia a lo largo de una direccion ortogonal a la pared de aislamiento acustico al tener una parte superior plana. En D5, esta formada una abertura que comunica con el exterior en la parte superior de cada camara de resonancia. Segun D5, cuanto mas cerca del lado de la fuente sonora 24, menor es la frecuencia de resonancia de la camara de resonancia. En D5, una parte inferior del aparato de aislamiento acustico esta provista de una parte inclinada en el lado opuesto a la fuente de sonido para reducir el volumen de la camara de resonancia y aumentar la frecuencia de resonancia. En D5, la frecuencia de resonancia de cada camara de resonancia se puede cambiar cambiando la parte superior para cambiar el area de apertura y la longitud bajo desnivel.
El documento US3.275.101 describe losas de hormigon con propiedades silenciadoras incorporadas en forma de una pluralidad de cavidades en relacion paralela espaciadas transversalmente, junto con una abertura y un conducto de conexion para cada cavidad.
Las ondas acusticas pueden producirse debido a una gran variedad de fuentes. Por ejemplo, las ondas acusticas pueden ser producidas por personas, vehmulos a motor, aviones y equipos electronicos. Para muchas personas, estas ondas acusticas pueden ser desagradables y, por tanto, considerarse como ruido.
Una forma de reducir el ruido es proporcionar una pared solida (que consiste, por ejemplo, en una pared de mampostena o en un terraplen) entre la persona y la fuente del ruido. Sin embargo, tales paredes solidas pueden ser relativamente costosas de construir, requieren mantenimiento y tienen un drenaje deficiente para agua superficial.
Por tanto, sena deseable proporcionar un atenuador alternativo.
Breve descripcion de varias realizaciones de la invencion
Segun varias realizaciones de la invencion, aunque no necesariamente todas, se proporciona un atenuador para atenuar ondas acusticas, comprendiendo el atenuador: un primer cuerpo que define una cavidad en el mismo y una abertura abierta alargada que se extiende a traves de una parte sustancial del primer cuerpo, estando configurado el primer cuerpo para atenuar ondas acusticas sobre una banda de frecuencias de resonancia.
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El primer cuerpo puede definir una unica abertura abierta alargada. El primer cuerpo puede tener una forma sustancialmente alargada. La abertura abierta alargada puede extenderse sobre la longitud del cuerpo. La abertura abierta alargada puede extenderse a lo largo de una parte sustancial de la longitud del cuerpo. La longitud de la abertura abierta alargada puede ser mayor que o sustancialmente igual al noventa por ciento de la longitud del primer cuerpo.
La banda de frecuencias de resonancia puede ser sustancialmente independiente del material del cuerpo. La banda de frecuencias de resonancia puede tener una dependencia escasa del material del cuerpo.
La magnitud de la atenuacion proporcionada por el atenuador puede no verse sustancialmente afectada por la orientacion del atenuador con respecto a la fuente de las ondas acusticas.
El atenuador puede comprender ademas un segundo cuerpo situado dentro de la cavidad del primer cuerpo. El segundo cuerpo puede definir una cavidad en el mismo y una abertura abierta alargada que se extiende a traves de una parte sustancial del segundo cuerpo. El segundo cuerpo esta configurado para atenuar ondas acusticas sobre otra banda de frecuencias de resonancia diferente de la banda de frecuencias de resonancia.
El primer cuerpo y el segundo cuerpo pueden no estar conectados entre sf.
El segundo cuerpo se puede sustituir por un tercer cuerpo. El tercer cuerpo puede definir una cavidad en el mismo y una abertura abierta alargada que se extiende a traves de una parte sustancial del tercer cuerpo. El tercer cuerpo puede estar configurado para atenuar ondas acusticas sobre otra banda de frecuencias de resonancia diferente a las bandas de frecuencias de resonancia del primer cuerpo y del segundo cuerpo.
El primer cuerpo puede definir una forma en espiral en seccion transversal.
El atenuador puede comprender ademas una pluralidad de paredes dentro de la cavidad que definen una pluralidad de compartimentos. El primer cuerpo comprende una pluralidad de aberturas alargadas abiertas para al menos algunos de la pluralidad de compartimentos.
El atenuador puede comprender ademas una pluralidad de paredes dentro de la cavidad que definen una pluralidad de compartimentos. Al menos algunas de la pluralidad de paredes pueden definir una abertura abierta y alargada.
De acuerdo con varias realizaciones de la invencion, aunque no necesariamente todas, se proporciona una disposicion que comprende una pluralidad de atenuadores como se describe en los parrafos anteriores.
La pluralidad de atenuadores pueden no estar conectados entre sf.
Al menos algunos de la pluralidad de atenuadores pueden estar dispuestos periodicamente en una pluralidad de filas. La distancia entre las filas de atenuadores puede seleccionarse de manera que las filas de atenuadores atenuen ondas acusticas sobre otra banda de frecuencias de resonancia.
Un primer subconjunto de la pluralidad de atenuadores puede estar configurado para atenuar ondas acusticas sobre una primera banda de frecuencias de resonancia y un segundo subconjunto de la pluralidad de atenuadores puede estar configurado para atenuar ondas acusticas sobre una segunda banda de frecuencias de resonancia diferente de la primera banda de frecuencias de resonancia.
La pluralidad de atenuadores puede incluir una pluralidad de subconjuntos de atenuadores. Cada subconjunto de atenuadores puede estar configurado para atenuar ondas acusticas sobre una banda de frecuencias de resonancia diferente de las bandas de frecuencias de resonancia de los otros subconjuntos de atenuadores.
De acuerdo con varias realizaciones de la invencion, aunque no necesariamente todas, se proporciona una barrera acustica para atenuar ondas acusticas, comprendiendo la barrera acustica una disposicion como se describe en los parrafos anteriores.
De acuerdo con varias realizaciones de la invencion, aunque no necesariamente todas, se proporciona un filtro acustico para filtrar ondas acusticas, comprendiendo el filtro acustico una disposicion como se describe en los parrafos anteriores.
La pluralidad de atenuadores de la disposicion pueden estar separados entre sf para permitir el paso de luz y / o de aire puro entre los mismos.
De acuerdo con varias realizaciones de la invencion, aunque no necesariamente todas, se proporciona un metodo para construir una barrera acustica, comprendiendo el metodo: proporcionar una disposicion de atenuadores como se describe en los parrafos anteriores; y disponer la pluralidad de atenuadores en la disposicion para formar una barrera acustica.
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El metodo puede comprender ademas disponer la pluralidad de atenuadores de modo que queden separados entre s^ para permitir el paso de luz y / o de aire puro entre los mismos.
Breve descripcion de los dibujos
Para una mejor comprension de varios ejemplos de realizaciones de la presente invencion, se hara ahora referencia solo a modo de ejemplo a los dibujos que se acompanan, en los que:
La figura 1 ilustra una vista en perspectiva de un atenuador de acuerdo con varias realizaciones de la presente invencion;
La figura 2 ilustra un grafico de frecuencia frente a presion para dos atenuadores que tienen diferentes diametros de acuerdo con varias realizaciones de la presente invencion;
La figura 3 ilustra un grafico de frecuencia frente a presion para dos atenuadores que tienen aberturas abiertas alargadas con diferentes anchuras de acuerdo con varias realizaciones de la presente invencion;
La figura 4 ilustra una vista en perspectiva de otro atenuador de acuerdo con varias realizaciones de la presente invencion;
La figura 5A ilustra una vista en planta en seccion transversal de otro atenuador de acuerdo con varias realizaciones de la presente invencion;
La figura 5B ilustra una vista en perspectiva del atenuador ilustrado en la figura 5A;
La figura 6 ilustra una vista en planta en seccion transversal de otro atenuador de acuerdo con varias realizaciones de la presente invencion;
La figura 7 ilustra una vista en planta en seccion transversal de otro atenuador de acuerdo con varias realizaciones de la presente invencion;
La figura 8 ilustra una vista en planta de una disposicion de atenuadores de acuerdo con varias realizaciones de la presente invencion;
La figura 9 ilustra una vista en planta de otra disposicion de atenuadores de acuerdo con varias realizaciones de la presente invencion; y
La figura 10 ilustra un grafico de frecuencia frente a presion para la disposicion de atenuadores que se ilustran en la figura 9.
Descripcion detallada de varias realizaciones de la invencion
Las figuras 1, 4, 5A, 5B, 6 y 7 ilustran un atenuador 10, 38 para atenuar ondas acusticas, comprendiendo el atenuador 10, 38 un primer cuerpo 12, 40 que define una cavidad 14, 42 en el mismo y una abertura abierta alargada 20, 44 que se extiende a traves de una parte sustancial del primer cuerpo 12, 40, estando configurado el primer cuerpo 12, 40 para atenuar ondas acusticas sobre una banda de frecuencias de resonancia.
Con mas detalle, la figura 1 ilustra una vista en perspectiva de un atenuador 10 que incluye un cuerpo alargado 12 que tiene forma tubular. El cuerpo 12 puede comprender cualquier material adecuado y puede comprender, por ejemplo, aluminio, laton, cobre, diamante, oro, hierro, plomo, vidrio pyrex, caucho o acero. El cuerpo 12 tiene un diametro D, una longitud L, una primera parte extrema 16 y una segunda parte extrema 18 opuesta a la primera parte extrema 16.
El cuerpo 12 define una cavidad 14 en el mismo (es decir, el cuerpo 12 es sustancialmente hueco) y una abertura abierta alargada 20, que tiene una anchura W, que se extiende sobre toda la longitud del cuerpo 12 desde la primera parte extrema 16 hasta la segunda parte extrema 18. En esta realizacion, la longitud de la abertura abierta alargada 20 es sustancialmente igual a la longitud L del cuerpo 12. Sin embargo, en otras realizaciones la longitud de la abertura abierta alargada puede ser cualquier parte sustancial de la longitud del cuerpo 12 y puede ser igual o mayor que el noventa por ciento de la longitud del cuerpo 12.
La abertura abierta alargada 20 esta 'abierta' puesto que no esta cubierta por una barrera que impida que entre o salga flujo de fluido (por ejemplo aire) de la cavidad 14. Por consiguiente, el fluido puede entrar y salir de la cavidad 14 a traves de la abertura abierta alargada 20 sin obstruccion. En esta realizacion, las partes extremas primera y segunda 16, 18 tambien estan abiertas. En otras realizaciones, las partes extremas primera y segunda 16, 18 pueden estar cubiertas por una barrera que impida el paso de fluido a traves de las mismas.
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El cuerpo 12 esta configurado para atenuar ondas acusticas incidentes sobre una banda de frecuencias de resonancia. En funcionamiento, las ondas acusticas pueden entrar en la cavidad 14 del cuerpo 12 a traves de la abertura abierta alargada 20 y a traves del cuerpo 12. El aire en la cavidad 14 resuena si la frecuencia de las ondas acusticas esta dentro de la banda de frecuencias de resonancia de la cavidad 14. Dado que la abertura abierta alargada 20 se extiende a traves de una parte sustancial del cuerpo 12, una pluralidad de ondas estacionarias se forman en la cavidad 14, teniendo cada una, una longitud diferente entre sr Puesto que cada onda estacionaria proporciona una frecuencia de resonancia diferente, la pluralidad de ondas estacionarias juntas proporcionan la banda de frecuencias de resonancia de la cavidad 14.
La resonancia mencionada anteriormente reduce la energfa de las ondas acusticas incidentes puesto que la energfa es transferida de las ondas acusticas al aire en la cavidad 14. Ademas, el atenuador 10 refleja al menos parcialmente las ondas acusticas de vuelta hacia su fuente. En consecuencia, si un atenuador 10 esta situado entre una fuente de ondas acusticas y un observador, el atenuador 10 reduce la amplitud (es decir, el volumen) de la onda acustica ofda por el observador.
Con mas detalle, cuando una variacion de presion (por ejemplo, en forma de una onda sonora) interactua con el aire en la abertura abierta alargada 20, la presion del aire en la cavidad 14 aumenta. A medida que se retira la fuerza externa, la presion se iguala y fuerza el aire hacia atras a traves de la abertura abierta alargada 20. Debido a la inercia del aire en la abertura abierta alargada 20, se crea una zona de baja presion en la cavidad 14, la cual a su vez hace que el aire sea arrastrado hacia atras a la cavidad 14. El aire entonces continua oscilando y provoca la atenuacion de la onda sonora incidente.
La atenuacion asociada al atenuador 10 es proporcionada sustancialmente por la resonancia del aire en la cavidad 14 y no por la resonancia mecanica del propio cuerpo 12. Por consiguiente, la banda de frecuencias de resonancia deseable del cuerpo 12 es sustancialmente independiente del material del cuerpo 12. Ademas, se ha observado que la magnitud de la atenuacion proporcionada por el atenuador 10 no se ve afectada sustancialmente por la orientacion del atenuador 10 (y de ah la orientacion de la abertura abierta alargada 20) con respecto a la fuente de ondas acusticas.
Debe apreciarse que las dimensiones del cuerpo 12 y de la abertura abierta alargada 20 determinan la banda de frecuencias de resonancia del atenuador 10. Esto se explicara ahora en detalle en los siguientes parrafos con referencia a las figuras 1, 2 y 3.
La figura 2 ilustra un grafico de frecuencia frente a presion para dos atenuadores 10 que tienen diferentes diametros D (y por tanto diferentes volumenes). El grafico incluye un eje X 22 para la frecuencia (en kilohercios), un eje Y 24 para la presion (en dB), una lmea continua 26 que representa un atenuador que tiene un diametro D de 14 mm y una lmea de puntos 28 que representa un atenuador que tiene un diametro D de 10 mm.
Haciendo referencia a la lmea continua 26, la presion aumenta desde aproximadamente 70 dB a 0,5 kHz hasta aproximadamente 80 dB a 3 kHz. En la zona del intervalo de banda de resonancia a 3,0 kHz, la presion disminuye y alcanza un mmimo de 15 dB a aproximadamente 3,5 kHz. Despues de 3,5 kHz, la presion aumenta y es de aproximadamente 80 dB a 4,5 kHz. Despues de 4,5 kHz, la presion permanece sustancialmente constante a 80 dB.
Con referencia a la lmea de puntos 28, la presion aumenta desde aproximadamente 70 dB a 0,5 kHz hasta aproximadamente 80 dB a 3 kHz y permanece constante hasta 5 kHz. En la zona de la banda de resonancia a 5 kHz, la presion disminuye y alcanza un mmimo de 15 dB a aproximadamente 6 kHz. Despues de 6 kHz, la presion aumenta y es de aproximadamente 80 dB a 6,5 kHz. Despues de 6,5 kHz, la presion permanece sustancialmente constante a 80 dB.
A partir de los parrafos anteriores, debe apreciarse que un aumento del diametro D (y por tanto del volumen) del cuerpo 12 de un atenuador 10 disminuye la posicion de la banda de frecuencias de resonancia del cuerpo 12 en el eje de frecuencias 22.
La figura 3 ilustra un grafico de frecuencia frente a presion para dos atenuadores 10 que tienen aberturas abiertas alargadas 20 con anchuras diferentes W. El grafico incluye un eje X 30 para la frecuencia (en kilohercios), un eje Y 32 para la presion (en dB), una lmea continua 34 que representa un atenuador que tiene una abertura abierta alargada con una anchura de 2,0 mm y una lmea de puntos 36 que representa un atenuador que tiene una abertura abierta alargada con una anchura de 5,0 mm.
Con referencia a la lmea continua 34, la presion es sustancialmente constante a 80 dB entre las frecuencias de 0,5 kHz y 3,5 kHz. En la zona del intervalo de banda de resonancia a 3,5 kHz, la presion disminuye y alcanza un mmimo de 10 dB a aproximadamente 4 kHz. Despues de 4 kHz, la presion aumenta y es de aproximadamente 80 dB a 4,5 kHz. Despues de 4,5 kHz, la presion permanece sustancialmente constante a 80 dB.
Con referencia a la lmea de puntos 36, la presion es sustancialmente constante a 80 dB entre las frecuencias de 0,5 kHz y 4,0 kHz. En la zona del intervalo de banda de resonancia a 4,0 kHz, la presion disminuye y alcanza un mmimo
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A partir de los parrafos anteriores, debe apreciarse que un aumento en la anchura W de una abertura abierta alargada mueve el emplazamiento de la banda de frecuencias de resonancia del cuerpo 12 a frecuencias mas altas.
Las realizaciones de la presente invencion proporcionan una ventaja en el sentido de que el cuerpo 12 del atenuador 10 puede estar configurado para atenuar una banda de frecuencias particular de interes (por ejemplo, para atenuar ruido sobre una gama de frecuencias particular). Por ejemplo, si se desea atenuar ondas acusticas que tienen una frecuencia comprendida entre 3,0 kHz y 6,0 kHz, el diametro D del cuerpo 12 y la anchura W de la abertura abierta alargada 20 pueden elegirse para obtener una atenuacion optima a esas frecuencias.
Ademas, otra ventaja proporcionada por las realizaciones de la presente invencion es que el material del cuerpo 12 puede seleccionarse libremente para cualquier aplicacion ya que la banda de frecuencias de resonancia del cuerpo 12 es sustancialmente independiente del material del cuerpo 12. Por ejemplo, si se desea reducir la visibilidad del atenuador 10, el cuerpo 12 puede comprender vidrio pyrex. Alternativamente, si se desea aumentar la visibilidad del atenuador 10 (por ejemplo, con fines decorativos), el cuerpo 12 puede comprender diamante u oro.
La figura 4 ilustra una vista en perspectiva de otro atenuador 38 de acuerdo con varias realizaciones de la presente invencion. El atenuador 38 es similar al atenuador 10 ilustrado en la figura 1 y esta configurado para atenuar ondas acusticas de una manera similar. El atenuador 38 incluye un primer cuerpo 40 que define una cavidad 42 en el mismo y una abertura abierta alargada 44 que se extiende a traves de una parte sustancial del cuerpo 40. El atenuador 38 incluye tambien un segundo cuerpo 46 que esta situado dentro de la cavidad 42 del primer cuerpo 40. El segundo cuerpo 46 tambien define una cavidad 48 en el mismo y una abertura abierta alargada 50 que se extiende a traves de una parte sustancial del segundo cuerpo 46. El primer cuerpo 40 y el segundo cuerpo 46 estan configurados para atenuar ondas acusticas sobre diferentes bandas de frecuencias de resonancia. Por ejemplo, el primer cuerpo puede estar configurado para atenuar ondas acusticas en el intervalo de frecuencias de 3 kHz a 4 kHz y el segundo cuerpo puede estar configurado para atenuar ondas acusticas en el intervalo de frecuencias de 4 kHz a 5 kHz.
El atenuador 38 ilustrado en la figura 4 puede proporcionar una ventaja en el sentido de que puede ser capaz de atenuar ondas acusticas a lo largo de un mayor intervalo de frecuencias (cuando se compara con el atenuador 10 ilustrado en la figura 1). Ademas, el atenuador 38 puede no requerir mas espacio que el atenuador 10 ilustrado en la figura 1 puesto que el segundo cuerpo 46 esta situado dentro de la cavidad 42 del primer cuerpo 40.
El primer cuerpo 40 y el segundo cuerpo 46 no estan conectados entre sf (es decir, el atenuador 38 no incluye conectores entre el primer cuerpo 40 y el segundo cuerpo 46). Esto puede proporcionar una ventaja en el sentido de que el atenuador 38 puede ser relativamente facil de fabricar. Ademas, si se desea un cambio en las bandas de frecuencias de resonancia del atenuador 38, el primer cuerpo 40 o el segundo cuerpo 46 puede ser reemplazado por otros cuerpos que tengan bandas de frecuencias de resonancia diferentes de las del primer cuerpo 40 y el segundo cuerpo 46. Por ejemplo, el segundo cuerpo 46 puede ser reemplazado por otro cuerpo (no ilustrado) que tenga una banda de frecuencias de resonancia diferente de las bandas de frecuencias de resonancia del primer cuerpo 40 y el segundo cuerpo 46.
Debe apreciarse que el atenuador 38 puede incluir un tercer cuerpo (no ilustrado con fines de claridad) situado dentro de la cavidad 48 del segundo cuerpo 46, y un cuarto cuerpo (no ilustrado con fines de claridad) situado dentro de la cavidad del tercer cuerpo y asf sucesivamente (estando cada cuerpo configurado para atenuar ondas acusticas sobre diferentes bandas de frecuencias de resonancia). Alternativamente, si el diametro del primer cuerpo 40 es relativamente grande, la cavidad 42 puede incluir una pluralidad de cuerpos que no esten situados uno dentro de otro, cada uno de los cuales estando configurado para atenuar ondas acusticas sobre diferentes bandas de frecuencias de resonancia. En ambas realizaciones, la pluralidad de cuerpos no pueden estar conectados entre sf. Estas realizaciones pueden proporcionar una ventaja en el sentido de que pueden atenuar ondas acusticas en un intervalo de frecuencias muy amplio.
La figura 5A ilustra una vista en planta en seccion transversal de otro atenuador 52 y la figura 5B ilustra una vista en perspectiva del atenuador 52. El atenuador 52 incluye un cuerpo alargado 54 sustancialmente con forma tubular. El cuerpo 54 puede comprender cualquier material adecuado y puede comprender, por ejemplo, aluminio, laton, cobre, diamante, oro, hierro, plomo, vidrio pyrex, caucho o acero. El cuerpo 54 tiene un diametro D, una longitud L, una primera parte extrema 58 y una segunda parte extrema 60 opuesta a la primera parte extrema 58.
Cuando se ve en seccion transversal, el cuerpo 54 tiene una forma en espiral (es decir, el cuerpo 54 se curva desde un punto central y aumenta continuamente en radio). El cuerpo 54 define una cavidad 56 en el mismo (es decir, el cuerpo 12 es sustancialmente hueco) y la cavidad 56 tambien tiene una forma en espiral cuando se ve en seccion transversal. Ademas, el cuerpo 54 define una abertura abierta alargada 62, que tiene una anchura W, que se extiende sobre toda la longitud del cuerpo 54 desde la primera parte extrema 58 hasta la segunda parte extrema 60. En esta realizacion, la longitud de la abertura abierta alargada 62 es sustancialmente igual a la longitud L del cuerpo
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54. Sin embargo, en otras realizaciones la longitud de la abertura abierta alargada 62 puede ser cualquier parte sustancial de la longitud del cuerpo 54 y puede ser igual o mayor que el noventa por ciento de la longitud del cuerpo 54.
La abertura abierta alargada 62 esta 'abierta' puesto que no esta cubierta por una barrera que impida que entre o salga flujo de fluido (por ejemplo aire) de la cavidad 14. Por consiguiente, el fluido puede entrar y salir de la cavidad 14 a traves de la abertura abierta alargada 62 sin obstruccion. En esta realizacion, las partes extremas primera y segunda 58, 60 estan tambien abiertas. En otras realizaciones, las partes extremas primera y segunda 58, 60 pueden estar cubiertas por una barrera que impida el paso de fluido a traves de las mismas.
El cuerpo 54 esta configurado para atenuar las ondas acusticas incidentes sobre una banda de frecuencias de resonancia. Debe apreciarse que la cavidad en forma de espiral 56 tiene una longitud que se extiende entre la apertura de la abertura alargada 62 hasta el centro del cuerpo 54. La longitud de trayectoria de la cavidad 56 es sustancialmente igual a un cuarto de la longitud de onda de las ondas acusticas que deben ser atenuadas.
Cuando una onda acustica incide en el atenuador 52, parte de la onda acustica entra en la cavidad 56 y parte de la onda acustica es reflejada. Durante el tiempo que tarda la onda acustica en recorrer la cavidad 56 y volver a la abertura abierta alargada 62, la onda acustica fuera del atenuador 52 ha desplazado media longitud de onda, y las dos ondas interfieren de manera destructiva provocando la atenuacion de la onda acustica.
El atenuador 52 puede proporcionar una serie de ventajas. Dado que la longitud de la cavidad 56 es relativamente grande para el tamano del atenuador 52, el atenuador 52 puede atenuar de manera ventajosa ondas acusticas que tienen una longitud de onda relativamente grande / una frecuencia relativamente baja para su tamano dado. Ademas, puede producirse una atenuacion de ondas acusticas cuando la onda acustica tiene una frecuencia que es un armonico de la frecuencia fundamental del atenuador 52.
A modo de ejemplo, el cuerpo 54 puede definir una espiral de tipo Bernoulli con un radio exterior de 0,0128 my un decrecimiento por 90° del 86% con 3,0 vueltas. Esta espiral tiene una longitud de trayectoria caractenstica de 0,16 m y una frecuencia fundamental correspondiente de 0,74 kHz. El intervalo de banda de frecuencias de resonancia de este atenuador esta comprendido entre 0,68 y 0,9 kHz con 60 dB de atenuacion. Un armonico de orden superior tambien existe al doble de la frecuencia fundamental a 1,72 kHz con niveles similares de atenuacion.
Debe apreciarse que un atenuador de acuerdo con las realizaciones de la invencion puede tener un cuerpo que defina cualquier cavidad serpenteante o labermtica que provoque la atenuacion de ondas acusticas como se describe en los parrafos anteriores con referencia a las figuras 5A y 5B.
La figura 6 ilustra una vista en planta en seccion transversal de otro atenuador 64 de acuerdo con varias realizaciones de la presente invencion. El atenuador 64 es similar al atenuador 52 ilustrado en las figuras 5A y 5B y cuando las caractensticas son similares, se utilizan los mismos numeros de referencia. El atenuador 64 difiere del atenuador 52 en que el cuerpo 54 incluye una pluralidad de paredes 66 dentro de la cavidad 56. Las paredes 66 dividen la cavidad 56 en una pluralidad de compartimentos 68 y en esta realizacion las paredes 66 se extienden radialmente entre partes adyacentes del cuerpo 54 y definen aberturas alargadas abiertas 70 que se extienden por al menos una longitud sustancial del cuerpo 54. Los compartimentos 68 y las aberturas alargadas abiertas 70 estan configurados para atenuar ondas acusticas dentro de bandas de frecuencias de la misma manera que el atenuador 10 ilustrado en figura 1.
La figura 7 ilustra una vista en planta en seccion transversal de otro atenuador 72 de acuerdo con varias realizaciones de la presente invencion. El atenuador 72 es similar al atenuador 64 ilustrado en la figura 6 y cuando las caractensticas son similares, se utilizan los mismos numeros de referencia. El atenuador 72 difiere del atenuador 64 en que la pluralidad de paredes 66 no definen aberturas alargadas abiertas y en su lugar, el cuerpo 54 define una pluralidad de aberturas alargadas abiertas 74 (en este ejemplo, una abertura alargada abierta 74 por compartimento 68). Los compartimentos 68 y las aberturas alargadas abiertas 74 estan configurados para atenuar ondas acusticas dentro de bandas de frecuencias de la misma manera que el atenuador 10 ilustrado en la figura 1.
La figura 8 ilustra una vista en planta de una disposicion 76 que incluye una pluralidad de atenuadores de acuerdo con varias realizaciones de la presente invencion. Los atenuadores ilustrados en la figura 8 son similares al atenuador 10 ilustrado en la figura 1 y atenuan ondas acusticas de una manera similar. En otras realizaciones, la disposicion 52 puede incluir al menos algunos atenuadores que son similares a los atenuadores 38, 52, 64, 72 ilustrados en las figuras 4, 5A, 5B, 6 y 7.
La disposicion 76 incluye un primer subconjunto de atenuadores 78 (que son relativamente grandes), un segundo subconjunto de atenuadores 80 (que son de tamano medio) y un tercer subconjunto de atenuadores 82 (que son relativamente pequenos). Los atenuadores 78 en el primer subconjunto estan configurados para atenuar ondas acusticas sobre una primera banda de frecuencias de resonancia (por ejemplo, 1 kHz a 4 kHz). Los atenuadores 80 en el segundo subconjunto estan configurados para atenuar ondas acusticas sobre una segunda banda de frecuencias de resonancia (por ejemplo, 3 kHz a 7 kHz). Los atenuadores 82 en el tercer subconjunto estan
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configurados para atenuar ondas acusticas sobre una tercera banda de frecuencias de resonancia (por ejemplo, 6 kHz a 10 kHz). En consecuencia, la disposicion 76 esta configurada para atenuar ondas acusticas en la gama de frecuencias de 1 a 10 kHz.
Los atenuadores 78, 80, 82 estan separados entre sf y la disposicion 76 no incluye ningun elemento que conecte los atenuadores 78, 80, 82 entre sr Por consiguiente, los atenuadores 78, 80, 82 pueden estar dispuestos de manera aleatoria en una formacion cuadrada alrededor de un espacio cuadrado que incluye una fuente 84 de ondas acusticas, aunque no incluye ningun atenuador. Se ha observado que la distribucion de los atenuadores 78, 80, 82 no afecta sustancialmente a la atenuacion proporcionada por la disposicion 76.
La formacion cuadrada incluye una primera pared 86, una segunda pared 88, una tercera pared 90 y una cuarta pared 92. Las paredes primera, segunda y tercera 86, 88 y 90 incluyen tres capas de atenuadores (es decir, son tres atenuadores de profundidad). La cuarta pared 92 incluye dos capas de atenuadores (es decir, son dos atenuadores de profundidad).
La fuente 84 produce ondas acusticas 94 que tienen amplitudes relativamente altas (por ejemplo, 70 dB) y que tienen frecuencias en el intervalo de 4,2 kHz a 4,9 kHz. La disposicion 76 de atenuadores 78, 80, 82 proporciona una barrera acustica 98 que atenua las ondas acusticas 94 ya que las frecuencias de las ondas acusticas 94 entran dentro de la banda de frecuencias de resonancia de la disposicion 76. Las ondas acusticas 96 que salen de la disposicion 76 tienen amplitudes significativamente mas bajas (por ejemplo, 20 dB) que las ondas acusticas 94 producidas por la fuente 84.
Las realizaciones de la presente invencion proporcionan la ventaja de que una disposicion de atenuadores que tienen diferentes dimensiones puede atenuar ondas acusticas sobre una gama de frecuencias relativamente amplia (1 kHz a 10 kHz en el ejemplo anterior). Ademas, la atenuacion relativamente significativa de ondas acusticas se puede conseguir mediante la disposicion de los atenuadores en capas y al aumentar el numero de los atenuadores en un volumen dado en la disposicion.
Ademas, puesto que los atenuadores en la disposicion pueden no estar conectados entre sf, la disposicion se puede conformar con cualquier forma y con cualquier separacion entre los atenuadores. Esto puede permitir de manera ventajosa la creacion de una barrera acustica para cualquier frecuencia a ser atenuada.
La figura 9 ilustra una vista en planta de otra disposicion 100 de atenuadores 102 de acuerdo con varias realizaciones de la presente invencion. Los atenuadores 102 pueden ser cualesquiera atenuadores adecuados de acuerdo con realizaciones de la presente invencion y pueden ser, por ejemplo, cualesquiera de los atenuadores 10, 38, 52, 64 y 72 (incluyendo cualquier combinacion de estos atenuadores). En este ejemplo, los atenuadores 102 son similares al atenuador 10 ilustrado en la figura 1.
Los atenuadores 102 estan dispuestos periodicamente en cuatro filas y cinco columnas. Se debe apreciar que este numero de filas y columnas es para fines de ejemplo y la disposicion 100 puede tener cualquier numero de filas y columnas. Ademas, se debe apreciar que los atenuadores 102 pueden estar dispuestos en cualquier disposicion periodica. Cada fila de atenuadores 102 esta separada de filas adyacentes una distancia d1 y cada columna de atenuadores 102 esta separada de columnas adyacentes una distancia d2. En este ejemplo, la distancia d1 es sustancialmente igual a la distancia d2. En otras realizaciones, la distancia d1 puede ser diferente de la distancia d2.
En funcionamiento, una onda acustica 104 incide en la disposicion 100. Como se describe en los parrafos anteriores, los atenuadores 102 atenuan la onda acustica 104 en cada una de sus bandas de frecuencias de resonancia individuales. Ademas, la disposicion colectiva de los atenuadores tambien atenua la onda acustica 104 en otra banda de frecuencias de resonancia debido a que la onda acustica 104 se refleja fuera de los atenuadores 102 y causa una interferencia destructiva de acuerdo con la ley de Bragg. La longitud de onda a la que la onda acustica 104 se atenua viene dada por:
nA = 2 dsen0 Ecuacion 1
Donde d es la distancia entre las filas o columnas y 0 es el angulo de incidencia de la onda acustica con respecto a la fila / columna. De la ecuacion 1 se debe apreciar que la otra banda de frecuencias de resonancia de la disposicion 100 depende de las distancias d1 y d2 entre los atenuadores 102.
La figura 10 ilustra un grafico de frecuencia frente a presion de una onda acustica 106 (vease la figura 9) atenuada por la disposicion 100 de atenuadores 102 ilustrada en la figura 9. El grafico incluye un eje X 108 para la frecuencia, un eje Y 110 para la presion y una lmea continua 112 que representa la onda acustica atenuada 106.
La lmea 112 incluye un primer mmimo 114 de presion en una primera banda de frecuencias y un segundo mmimo 116 de presion en una segunda banda de frecuencias. La segunda banda de frecuencias esta a frecuencias mas
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altas que la primera banda de frecuencias. El primer mmimo 114 es causado por la atenuacion de los atenuadores individuales 102 y el segundo mmimo 116 es causado por la atenuacion de la disposicion colectiva de atenuadores 102 como se describe anteriormente.
La disposicion 100 ilustrada en la figura 9 puede proporcionar una ventaja en el sentido de que la banda de frecuencias de atenuacion de la disposicion colectiva 100 de atenuadores 102 puede sintonizarse a frecuencias deseadas cambiando la distancia entre las filas / columnas de atenuadores 102. Por ejemplo, si se desea una banda de frecuencias de atenuacion particularmente amplia, la distancia entre las filas y columnas puede ser seleccionada de modo que el primer mmimo 114 y el segundo mmimo se solapen al menos parcialmente entre sf
Una disposicion de atenuadores de acuerdo con realizaciones de la presente invencion se puede formar en una o mas barreras acusticas para una variedad de aplicaciones diferentes.
Una de tales aplicaciones es organizar una pluralidad de atenuadores en una barrera acustica de tipo valla en torno a una propiedad (por ejemplo, una casa o una oficina) para reducir el ruido recibido en la propiedad. Las realizaciones de la presente invencion proporcionan varias ventajas en esta aplicacion. Por ejemplo, la barrera acustica puede permitir el drenaje de agua superficial y de flujo de aire puro ya que los atenuadores en la barrera acustica estan separados entre sf y no pueden ser conectados entre sf Ademas, la barrera acustica puede estar hecha de materiales opacos o transparentes dependiendo de la ubicacion de la propiedad (por ejemplo, urbana o rural). Por ejemplo, si la propiedad se encuentra en una zona urbana, la barrera acustica puede estar hecha de materiales opacos con el fin de aumentar la privacidad. Si la propiedad se encuentra en una zona rural, la barrera acustica puede estar hecha de materiales transparentes con el fin de mejorar la vista desde la propiedad.
Otra aplicacion es la instalacion de una pluralidad de atenuadores de acuerdo con realizaciones de la presente invencion en la cavidad de pared y / o en el espacio de techumbre de una propiedad para formar una barrera acustica que reduzca el ruido que entre en la propiedad.
Otra aplicacion es la instalacion de una pluralidad de atenuadores de acuerdo con realizaciones de la presente invencion a lo largo de una carretera, via de tren o pista de aeropuerto para reducir el ruido procedente de la carretera, la via de tren o la pista. Como se menciona anteriormente, tal barrera acustica ofrece la ventaja de que permite el drenaje de agua superficial y de flujo de aire puro y puede estar formada de materiales opacos o transparentes dependiendo de la ubicacion.
Otra aplicacion es para formar una pluralidad de atenuadores de acuerdo con realizaciones de la invencion en una pantalla barrera acustica para una ventana que reduzca el ruido recibido del exterior de la ventana y que tambien permita que la ventana permanezca abierta y permita el paso de aire puro a traves de la misma.
Las barreras acusticas descritas anteriormente proporcionan varias ventajas a una persona debido a la reduccion de ruido. Estas ventajas incluyen disminucion de los trastornos del sueno, mayor capacidad para disfrutar de la vida al aire libre, reduccion de interferencias en el habla, reduccion del estres, menor riesgo de deficit de audicion y reduccion de la presion arterial (mejora de la salud cardiovascular).
Aunque las realizaciones de la presente invencion se han descrito en los parrafos anteriores con referencia a varios ejemplos, debe apreciarse que se pueden hacer modificaciones en los ejemplos dados sin apartarse del ambito de aplicacion de la invencion segun se reivindica. Por ejemplo, el cuerpo de un atenuador puede tener cualquier forma adecuada y puede tener, por ejemplo, una seccion transversal cuadrada o triangular. Ademas, las dimensiones en seccion transversal (por ejemplo, el diametro) del cuerpo pueden variar sobre la longitud del cuerpo. La abertura abierta alargada puede tener cualquier forma o longitud adecuada, y puede tener una anchura que vane sobre la longitud del cuerpo.
En las realizaciones descritas anteriormente, los atenuadores estan configurados para atenuar ondas acusticas. Se debe apreciar que en otras realizaciones de la presente invencion, los atenuadores pueden estar configurados para atenuar otras formas de onda. Por ejemplo, los atenuadores pueden estar configurados para atenuar olas marinas y una pluralidad de tales atenuadores pueden proporcionarse para formar una barrera de defensa de olas marinas. Tal barrera puede formarse para defenderse de tsunamis. Los atenuadores pueden estar configurados para atenuar ondas sfsmicas en la tierra y una pluralidad de tales atenuadores pueden proporcionarse para atenuar terremotos.
Las caractensticas descritas en la descripcion anterior se pueden usar en combinaciones distintas de las combinaciones descritas de forma explfcita.
Aunque las funciones se han descrito con referencia a ciertas caractensticas, esas funciones pueden ser realizadas por otras caractensticas descritas o no.
Aunque las caractensticas se han descrito con referencia a ciertas realizaciones, estas caractensticas tambien pueden estar presentes en otras realizaciones descritas o no.
Aunque en la memoria descriptiva anterior se ha procurado llamar la atencion sobre aquellas caractensticas de la invencion que se consideran de particular importancia, se debe entender que el solicitante reivindica proteccion con respecto a cualquier caractenstica o combinacion de caractensticas patentables anteriormente mencionadas y / o mostradas en los dibujos ya se haya hecho o no enfasis particular en las mismas.

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. Disposicion (76) que comprende:
    una pluralidad de atenuadores (102) para atenuar ondas acusticas, comprendiendo los atenuadores (102):
    un primer cuerpo que define una cavidad en el mismo y una abertura abierta alargada que se extiende a traves de una parte sustancial del primer cuerpo, estando configurado el primer cuerpo para atenuar ondas acusticas sobre una banda de frecuencias de resonancia;
    caracterizada por que
    al menos algunos de la pluralidad de atenuadores (102) estan dispuestos periodicamente en una pluralidad de filas, en el que la distancia entre las filas de atenuadores (102) se selecciona de manera que las filas de atenuadores (102) esten configuradas para atenuar ondas acusticas sobre otra banda de frecuencias de resonancia seleccionada.
  2. 2. Disposicion (76) segun la reivindicacion 1, en la que el primer cuerpo define una sola abertura abierta alargada.
  3. 3. Disposicion (76) segun la reivindicacion 1 o 2, en la que el primer cuerpo tiene forma alargada y la abertura abierta alargada se extiende sobre la longitud del cuerpo.
  4. 4. Disposicion (76) segun la reivindicacion 3, en la que la abertura abierta alargada se extiende a lo largo de una parte sustancial de la longitud del cuerpo.
  5. 5. Disposicion (76) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la banda de frecuencias de resonancia es independiente del material del cuerpo.
  6. 6. Disposicion (76) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la magnitud de la atenuacion proporcionada por el atenuador (102) no se ve afectada por la orientacion del atenuador (102) con respecto a la fuente de las ondas acusticas.
  7. 7. Disposicion (76) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende ademas un segundo cuerpo situado dentro de la cavidad del primer cuerpo, definiendo el segundo cuerpo una cavidad en el mismo y una abertura abierta alargada que se extiende a traves de una parte sustancial del segundo cuerpo, estando configurado el segundo cuerpo para atenuar ondas acusticas sobre otra banda de frecuencias de resonancia diferente de la banda de frecuencias de resonancia.
  8. 8. Disposicion (76) segun la reivindicacion 7, en la que el primer cuerpo y el segundo cuerpo no estan conectados entre sf.
  9. 9. Disposicion (76) segun la reivindicacion 7 u 8, en la que el segundo cuerpo se puede reemplazar por un tercer cuerpo, definiendo el tercer cuerpo una cavidad en el mismo y una abertura abierta alargada que se extiende a traves de una parte sustancial del tercer cuerpo, estando el tercer cuerpo configurado para atenuar ondas acusticas sobre otra banda de frecuencias de resonancia diferente de las bandas de frecuencias de resonancia del primer cuerpo y del segundo cuerpo.
  10. 10. Disposicion (76) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el primer cuerpo define una forma en espiral en seccion transversal y la pluralidad de atenuadores (102) comprende ademas una pluralidad de paredes dentro de la cavidad que definen una pluralidad de compartimentos, en el que el primer cuerpo comprende una pluralidad de aberturas alargadas abiertas para al menos algunos de la pluralidad de compartimentos, o la pluralidad de atenuadores (102) comprende ademas una pluralidad de paredes dentro de la cavidad que definen una pluralidad de compartimentos, en el que al menos algunas de la pluralidad de paredes definen una abertura abierta y alargada.
  11. 11. Disposicion (76) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la pluralidad de atenuadores (102) no estan conectados entre sf.
  12. 12. Disposicion (76) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que un primer subconjunto de la pluralidad de atenuadores (102) esta configurado para atenuar ondas acusticas sobre una primera banda de frecuencias de resonancia y un segundo subconjunto de la pluralidad de atenuadores (102) esta configurado para atenuar ondas acusticas sobre una segunda banda de frecuencias de resonancia diferente de la primera banda de frecuencias de resonancia.
  13. 13. Disposicion (76) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la pluralidad de atenuadores (102) incluye una pluralidad de subconjuntos de atenuadores (102), estando configurado cada subconjunto de
    atenuadores (102) para atenuar ondas acusticas sobre una banda de frecuencias de resonancia diferente de las bandas de frecuencias de resonancia de los otros subconjuntos de atenuadores (102).
  14. 14. Barrera acustica (98) para atenuar ondas acusticas, comprendiendo la barrera acustica (98) una disposicion (76) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores y en la que la pluralidad de atenuadores (102) de la disposicion
    5 (76) estan separados entre sf para permitir el paso de luz y / o de aire puro entre los mismos.
  15. 15. Metodo para construir una barrera acustica (98), comprendiendo el metodo:
    proporcionar una disposicion (76) de atenuadores (102) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 para formar una barrera acustica (98).
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