SE434444B - Bullerskerm - Google Patents

Description

7712887-4 uppnås endast vid extrema vägghöjder (högre än 4 meter) och vid hög- re frekvenser (högre än 1000 Hz).

De huvudsakliga nackdelarna med konventionella barriärer för trafik- bullerdämpning kan sammanfattas såsom följer: (1) effektiv ljudnivå- reduktion är beroende av barriärens höjd, (2) barriärhöjder av 8 me- ter eller mer (vilket skulle erfordras för att uppnå dämpningar på 20 dB eller mer) passar ur estetisk synpunkt 1, in i det omgivande landskapet, (3) byggnadskostnader för höga barriärer (såsom t.ex. markbärmar, försänkta vägbanor, och betongväggar) är mycket dyrbara och (4) bilisten får intrycket av att han är instängd i en "tunnel" och förlorar därför uppfattningen om avstånd och hastighet.

En bullerskärm av inledningsvis angiven typ är tidigare känd genom den svenska utläggningsskriften 352 122. Enligt denna kända teknik utnyttjas radvis placerade paneler, som har konstant bredd i höjdled.

Bullerskärmen får därigenom konstant ljudgenomsläpplighet i höjdled.

Dessutom är panelerna monterade ett stycke ovanför det akustiskt oge- nomträngliga baspartiet. Tätning av mellanrummet mellan baspartiet och panelerna åstadkommes med hjälp av en hängande gummimatta eller liknande. En sådan bullerskärm blir förhållandevis svår att se igenom.

Syftet med uppfinningen är att åstadkomma en ny och förbättrad bul- lerskärm, som dessutom släpper igenom ljus och som är estetiskt ac- ceptabel.

Detta uppnås enligt uppfinningen genom att panelerna har en uppåt minskande bredd och tillsammans bildar ett övergångsparti, som har en i höjdled varierande ljudgenomsläpplighet och genom att panelerna nedtill ansluter till baspartiet.

Genom uppfinningen möjliggörs en bullerskärm som är förhållandevis lätt att se igenom, samtidigt som, förvånande nog, god bullerdämp- ning erhålls med användning av ytterst enkla byggelement.

Bullerskärmen enligt uppfinningen eliminerar de ovan nämnda nackde- larna hos konventionella bullerskärmar och åstadkommer ljuddämpning genom ett nytt och förbättrat sätt att använda Fresneleffekten. Dämp- ningen är beroende av höjden över marken, varvid den största dämpnin- gen erhålls nära marken (där den mest behövs) och den minsta dämpnin- gen erhålls vid bullerskärmens översida. Vid ett "spjäl"-utförande 7712887-4 är panelerna uppställda med sina plana, absorberande ytor vinkelrä- ta mot ljudutbredningsriktningen. Vid ett "skiv"-utförande är pane- lerna uppställda med sina plana, absorberande ytor parallella med 1judutbredningsriktningen, och fungerar såsom med akustiskt material klädda kanaler.

Uppfinningen förklaras i det följande närmare med hjälp av på bifoga- de ritning visade utföringsexempel, där fig. 1 visar en perspektivvy av en första utföringsform av en buller- skärm enligt uppfinningen, fig. 2 visar en andra utföringsform av en bullerskärm enligt uppfin- ningen och fig. 3 visar ett snitt längs linjen 3-3 i fig. 1.

Såsom är väl känt utbreder sig ljudet genom luften såsom en serie cykliska ändringar i den lokala luftdensiteten, trycket och tempera- turen, liksom även genom störningar i luftpartiklarnas lägen. Efter- som dessa cykliska ändringar upprepas med regelbundna intervall, kan denna typ av störning karakteriseras såsom vågrörelse och behandlas som sådan i föreliggande beskrivning. En välkänd egenskap hos Vågrö- relse är dess förmåga till diffraktion. Den teoretiska modell som fö- refaller mest användbar för att förklara särdragen vid vår uppfinning är Fresnels modell av diffraktion från en linjekälla som producerar cylindriska vågor, vilka via en knivegg når en lyssnare, varvid både ljudkällan och lyssnaren befinner sig på ett bestämt avstånd från kniveggen. Vid tillämpning av uppfinningen vid ett bullerskydd för en våg kompliceras fältmätningar av markreflektioner, ojämn terräng, riktegenskaper hos källor och av atmosfäriska effekter. Speciellt kommer, såsom resultat av reflektioner i markplanet, vid en viss be- stämd frekvens och ett visst läge, en låg vägg att kasta en djupare skugga än en hög vägg. En förenklad teori har emellertid framtagits, med vars hjälp praktiska förutsägelser kan göras, och empiriska data har visat, att ett optiskt transparent panelområde enligt uppfinnin- gen förmår kasta en större akustisk skugga än en solid vägg.

Den grundläggande mekanism på vilken uppfinningen baseras är att an- tingen genomtränglighetsgradienter, eller fasändringsgradienten el- ler båda, kan användas för att ge större akustiska skuggor från bar- riären än vad som annars skulle vara möjligt. Strukturellt alstras genomtränglighets- eller fasgradienterna nära barriärens diffraktions- 7712887-4 kant med hjälp av ett övergângsområde som inte är helt ogenomträng- ligt för ljud. Bevarandet av energi erfordrar att om en skuggzon skall kunna utökas, måste ljudnivån bli högre i någon annan riktning.

Denna saknade energi i skuggzonen kan anses ha utstrålats i en rela- tivt oskadlig riktning.

Vid ett praktiskt utförande, avsett för användning längs en väg, fö- rekommer ett basparti med ett akustiskt ogenomträngligt parti bestå- ende av ett fast eller jordfyllt fundament med lutande, utåtriktade väggar. Från fundamentet sträcker sig uppåt övergångselement, som åstadkommer den önskade amplituddämpningsgradienten (ändring av akus- tisk genomsläpplighet), eller den önskade fasförsprångs- (eller ef- tersläpnings-)gradienten, eller en kombination av de två gradienterna. Övergångselementen utgörs av ett flertal inbördes åtskilda, vertikalt riktade delar, som vardera är bredare nedtill än upptill.

Om dessa delar är vinkelräta mot den huvudsakliga utbredningsriktnin- gen för ljudvågorna, så kan de bäst beskrivas såsom avsmalnande spjä- lor. Om dessa delar är parallella med den huvudsakliga utbredninge- riktningen för ljudvågorna, så kan de bäst beskrivas såsom avsmalnan- de skivor. Endera typen är effektiv, och kan monteras fast ovanpå det solida fundamentet. En typisk spjäla eller skiva avsedd att ab- sorbera de låga frekvenser som förekommer vid vägar, kan vara 10 cm tjock, ha en vertikal utsträckning av 240 cm från basen, ha en cent- rumbredd av 60 cm, och kan på lyssnarens från ljudkällan vända sida ge en dämpning av 3-5 dBA i ljudnivån i jämförelse med vad som är möjligt med en solid vägg av motsvarande höjd. Läget av ljudkällan 14, lyssnaren 13 och ljudskuggan 15 visas även i fig. 2.

Såsom angivits ovan kan det övergångsområde med vars hjälp ljudet lämpligen omlänkas i en ofarlig riktning (t.ex. uppåt), åstadkomma antingen en amplitudgradient eller en fasgradient, eller båda delar- na. Ett spjäl- eller skivarrangemang med en total genomsläpplighet av 50% för att åstadkomma en amplitudgradient, kommer att ge ett större skuggområde än en solid vägg, inom ett relativt brett frekvens- område för ljudkällan. Det finns uppenbarligen många sätt att fysi- kaliskt åstadkomma en zon med variabel akustisk genomsläpplighet, t.ex. genom att göra de inbördes åtskilda delarna avsmalnande i rikt- ning nedifrån och uppåt, eller genom att på annat sätt variera dessas bredd. Alternativt kan den akustiska resistansen variera såsom funk- tion av höjden för att åstadkomma den önskade amplitudgradienten. 7712887-4 Enligt ett alternativt utförande kan övergàngsområdet åstadkomma en fasgradient för att öka ljudskuggan 15. Detta kan uppnås med hjälp av skivor av triangulär form, vilka har sin största utsträckning vid basen och har en uppåt minskande bredd. Inbördes åtskilda rader av dylika skivor kan åstadkomma en amplitudgradient genom dämpning i en variabel kanal.

Utsidan på de element 2 och 3 som ingår i övergångsområdet bör utgö- ras av akustiskt absorberande material. Absorptionsegenskaperna för spjälformade element är inte kritiska, utan dessa element behöver endast vara tillräckligt absorberande för att minimera fältdistor- tion på grund av tryckfördubbling vid reflektion. Vidare är verknings- graden såsom funktion av frekvensen beroende av geometrin hos över- gångselementen, även om ett mycket stort antal olika former är möj- liga. Exempelvis förbättras dämpningen i omrâdet kring 1000 Hz om spjälorna upptill göres flata i stället för spetsiga, såsom visas i fig. 1.

I fig. 1 visas en utföringsform av uppfinningen lämpad för användning längs en väg eller annan trafikled. Endast en sektion av anordningen visas, och anordningen kan uppenbarligen utsträckas i axiell led allt efter behov. I anordningen ingår ett basparti av jordfyllning, be- tong eller annat lämpligt material, som formats till en uppåtlutande eller vertikal vägg. Ett flertal spjälor eller liknande uppbärs av och är riktade uppåt från baspartiet. Exempel på spjälor visas vid 2 och 3, varvid det är uppenbart att samtliga spjälor kan ha samma form. De undre ändarna på spjälorna 2, 3 kan befinna sig i ett betong- parti 4 i det område av basen, där denna utgörs av jord. Spjälorna är utplacerade med jämn delning, och mellanrummet mellan spjälorna kan uppgå till det mått som tidigare nämnts såsom exempel. Det är vi- dare uppenbart att mellanrummen kan utgöras av perforeringar, eller cirkulära hål, eller öppningar med en annan geometri än de V-forma- de öppningar som förekommer vid de visade spjälorna. Den väsentliga egenskapen hos den övre delen av anordningen (såsom visas i fig. 1) är att den har en zon med akustisk genomsläpplighet, vilken åstad- kommer en gradient.

I fig. 2 visas en andra utföringsform av "kanal"-typ. Här uppbär jordbasen 5 ett sammanpackat grusskikt 6, på vilket vilar ett antal inbördes åtskilda skivor 7 och 8. Mellanrummen eller kanalerna 16 7712887-4 mellan skivorna 7 och 8 fungerar såsom ljudkanaler, där den effek- tiva väglängden 17 minskar i riktning uppåt. Basändarna på skivorna 7 och 8 kan vara fästade vid betongfundament 9 och 10. Även här kan höjden på och delningen mellan skivorna 7 och 8 överensstämma med vad som är fallet i det tidigare diskuterade exemplet.

De plana ytorna på spjälorna eller skivorna bör vara klädda med ett akustiskt absorberande (dvs icke reflekterande) material.I fig. 3 visas ett tvärsnitt genom en spjäla 11, som är försedd med en absor- berande inklädnad 12 på den mot ljudkällan vända sidan. De i fig. 2 visade skivorna 7 och 8 har en absorberande inklädnad 12' på de ytor som är parallella med ljudutbredningsriktningen. Såsom inklädnad 12, 12' kan användas metallfilt eller annat lämpligt material, och dylik inklädnad kan, om så önskas, användas på samtliga exponerade ytor.

I det ovanstående illustreras endast principerna för uppfinningen.

Eftersom talrika modifieringar och ändringar lätt kan utföras av fackmannen, önskar vi inte begränsa uppfinningen till endast det här beskrivna utförandet och funktionen.

Claims (10)

7712887-4 Patentkrav

1. Bullerskärm, för avskärmning av företrädesvis trafikbuller, med ett akustiskt Qgenomträngligt basparti (1) på vilket upp- till är anbringade ett antal i huvudsak vertikala, inbördes lika och i rad på jämna avstånd anordnade paneler (2, 3, 7, 8), mellan vilka finns öppningar, k ä n n e t e c k n a d av att panelerna (2, 3, 7, 8) har en uppåt minskande bredd och tillsammans bildar ett övergångsparti som har en i höjdled varierande ljudgenomsläpplighet, och att panelerna nedtill ansluter till baspartiet (1).

2. Bullerskärm enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att panelerna (2, 3) är parallella med bullerskärmens längd- riktning och är anordnade sida vid sida.

3. Bullerskärm enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att panelerna (2, 3) har raka sidokanter, varigenom det mellan panelerna bildas V-formade öppningar.

4. Bullerskärm enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att panelerna (2, 3) är trapetsformade.

5. Bullerskärm enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att panelerna (7, 8) är placerade i rät vinkel mot bullerskärmens längdriktning, pà inbördes avstånd från varandra, varigenom det mellan panelerna bildas kanaler (16).

6. Bullerskärm enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att panelerna (7, 8) är triangelformade, med basen närmast bas~ partiet (5).

7. Bullerskärm enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att den mot ljudkällan (14) Wæfia kanten på panelen (7, 8) lutar bort från ljudkällan.

8. Bullerskärm enligt något av kraven 1 - 7, k ä n n e t e c k - n a d av att panelerna (2, 3, 7, 8) har konstant tjocklek. “'7712ss7-4 (g .

9. Bullerskärm enligt något av kraven 1 - 8, k ä n n e ~ t e c k n a d av att panelerna (2, 3, 7, 8) är akustiskt ogenomtränglíga.

10. Bullerskärm enligt något av kraven 1 - 9, k ä n n e - t e c k n a d av att panelerna (2, 3, 7, 8) åtminstone på en sida är akustiskt absorberande.