SE440101B - Ljudabsorberande struktur parallell med ett ljudfelts utstreckning - Google Patents

Description

7811å6'7~5 har en dämpande verkan, och genom exempelvis de brittiska patentbeskrivningarna nr 965. 611 och 1. 020.421 känner man till linjära Helmholtz-resonator er som är utbildade för att placeras i väggar eller skiljeväggar för att minska övurföringen av ljud genom de särskilda väggarna och minska efterklangen i ett intilliggande rum.

Det är känt att I-lelmholtz-resonatorer har en dämpande verkan på grund av att ett ljudfält, som är i huvudsak vinkelrätt mot väggen, índucerar eller uppväcker ett system av stationära fluktuationer i resonatorns inre, och denna är icke förlustfri och detta resulterar i att energi uttages från ljudfältet, som till följd därav kommer att dämpas.

Ett sy-fte med den föreliggande uppfinningen är att åstadkomma en dämpan- de struktur av det redan angivna slaget som icke skjuter in i det ljudfält som skall dämpas och som ett resultat härav lämnar fri sikt eller synfält och även gör det möjligt att korsa den utan att hindras, och som dessutom är mindre dy rbn r iin de kända och dessutom är effektivt dämpande i förhållande till det fordrade utrymriurt.

I enlighet med uppfinningen ernås detta genom att det alstras en akustisk koppling mellan intilliggande spår vid de frekvenser som skall dämpas och genom att den ljudabsorberande strukturen är i huvudsak parallell med utbrednings rikt- ningen för det ljud som skall dämpas.

Genom dessa åtgärder ernås att den dämpande strukturens koppling till det ljudfält som utbreder sig parallellt med den nämnda strukturen blir god trots det förhållandet att: inget material skjuter in i det ljudfält som är beläget ovanför struk- turen. Följaktligen erhåller den ljudabsorberande strukturen enligt den föreliggande uppfinningen ett utseende som liknar en plan matta, som kan påläggas på eller in- sättas i den yta längs vilken ljudvågorna går.

Den föreliggande uppfinningen är fundamentalt liksom ifråga om sitt ur- sprung grundad på en analogi mellan utbredningen av elektromagnetiska vågor och akustiska vågor. Även om det icke förefinns full analogi mellan dessa båda slags vågor har det dock visat sig vara möjligt att bevisa giltigheten av formlerna för ut- bredningen av elektromagnetiska vågor även för det akustiska fältet för att beräkna kopplingen mellan ljudfältet och systemet av stationära ljudfluktuationer i strukturen enligt den föreliggande uppfinningen. Härvid har en grundläggande fältteori använts men resultaten kan lättast uttryckas genom termer från teorin för elektriska kret- sar. Det har därvid inter alia visat sig att hela ljudfältfenomenet för en periodisk struktur med oändlig utsträckning har samma karaktär som det fenomen som ifråga om utbredningen av elektromagnetiska vågor kallas för "långsamma vågor", och det har visats att vågutbredningen nära strukturens yta kan vara åtminstone 2, 5 gånger långsammare än den normalt uppträdande utbredningen.

Formlerna visar sålunda en hög ljuddämpning per meter av strukturens bredd och en ökande dämpning när ljudvågornas frekvens ökar mot en gríinsfrekvens på liknande sätt som är falla-t vid utbredningen av eloktronnlgneiiskn vfigor i vn väg- 7811467~5 ledare, men frekvenserna tänkas vara. omvända i förhållande till. den redan iiänlnd.. gränsfrekvelisen. Ovanför denna gränsfrekvens uppträder ett reflekterande band- rejektionsoniråde, och detta område efterföljes av ett absorberande bandpassorii- råde etc. På grund av att strukturen har ändlig utsträckning, dizmpar banclrejek- tionsområderxa icke idealt. Eftersom sålunda strukturens dämpande verkan har sitt maximum inom ett frekvensområde alldeles under gränsfrekvensen, skall denna frekvens placerats något över det frekvensornrårle som skall dämpas. Genom en akustisk koppling mellan två intilliggande spår kan det akustiska fältets huvudkom- ponent nära gränsfrekvensen tolkas som en stationär sväng/ning rnellan botten på vart och ett av de nämnda två spåren. Om fasens förtecken är orienterat uppåt positiv vid bottnen på två angränsande spår, är det tydligt att svängningarna nâira gränsfrekvensen har motsatt fas i varje par angränsande spår.

Vid en utföringsform av uppfinningen är spåren fyllda med luft och dcwus bottnar eller väggar eller båda är ljudabsorberande och deras öppningar är täckta med ett skikt, företrädesvis en folie av plastmaterial. Denna utföringsform av upp- finningen är enkel att åstadkomma och därför billig att tillverka.

Vid en modifierad utföringsform av en dämpnings struktur enligt uppfin- ningen innehåller spåren ljudabsorberande material och spårens bottnar och sido- väggar är ljudreflekterande utan förluster. Strukturen kan då byggas på sådant sätt att spåren icke förqrenas. Det är tydligt att grundsvängningen i det system av svängningar som alstras genom den akustiska kopplingen har en antinod som är be- lägen i det ljudfält som alstrar systemet av svängningar, men en stor del av läng- den av detta system av svängningar kommer att få ett arrangemang som är vinkel- rätt mot utbredningsriktningen för det ljud som skall dämpas, och detta rt-.sultern r i en ljudabsorberande struktur enligt uppfinningen som blir jäxnförelsexfis smal.

Spåren kan formas på många skilda sätt, och eftersom de icke skall verka som Helmholtz-resonatorer behöver de icke vara försedda. med en öppning till ut- sidan som är smal i förhållande till andra spårsektioner. Vid en utföringsforni av den ljudabsorberande strukturen enligt uppfinningen bildar den mot spåren vinkel- räta sektionen en fyrkantvåg. Härigenom erhålles en mycket enkel form för lister- na och listerna kan även erhålla en något lutande sida, och detta ger niöjlíghet till att gjuta listergna i en form som har en viss släppning, om så skulle erfordras.

Vid en annan utföringsform av den ljudabsorberande strukturen enligt upp- finningen ökar spårens djup och bredd och lister-nas bredder samtliga som en funk- tion av avståndet längs strukturen vinkelrätt mot spårens längdriktning och i ljud- vågornas utbredningsriktning. Härigenom erhålles att ljuddämpningen för en given bredd hos strukturen sker inom ett brett frekvensområde.

Om man önskar att åstadkomma dämpningen inom ett frekvensområde. som är bredare än det som en enda struktur kan åstadkomma, kun det :lnorclxuls flvm strukturer, som var och en är anpassad till. skilda frekvensområden, i följd i ljud- 7811l+6'?~5 vågor-nas utbredningsriktning. I stället för detta är det eniellortid niöjligt .uti i enlighet med uppfinningen i samma. läge överlagra två eller flera dylika på varandra följande strukturer, som erhållas på det sättet att spårens sektion utbildas genom att överlagra två eller flera spårsystern, där varje system har spåren utformade olika eller har olika spårdjup eller bådadera i kombination. En överlagring av strukturen är emellertid endast approximativt korrekt.

Vid en utföringsform av den ljudabsorberande strukturen enligt uppfinningen kan spår med varierande spårdjup och med ljudabsorberande :material av samma slag i de varierande spåren ersättas av spår med lika djup men med ljudabsorberan- de material där ljudhastigheten varierar från ett spår till ett annat på sådant satt att fasskiftningen i varje spår förblir oförändrad. Härigenom erhålles att de avse- värt olikformiga bottenkonturerna i en struktur med varierande spårdjup förenklas avsevärt till en struktur med ett konstant spårdjup fyllt med ljudabsorberande ma- terial med varierande ljudhastigheter.

Vidare har det visat sig att kopplingen niellan det ljud som skall dämpas och det lokala ljudfält som uppkommer mellan två intilliggande spår är mycket gynn- samt ífråga om bibehållandet av det lokala ljudfältet även om det dämpas genom dämpningsmaterialet i spåren. Det är emellertid tydligt att om ljuddiimpningelx beror på poröst material i spåren, kommer det att vara svårt att hindra att dämp- níngen påverkas ogynnsamt av exempelvis regn eller snöfall, och det kommer att vara svårt att helt hindra att regn eller snöfall tränger in i det ljudabsorberande material som anordnats i spåren.

För att undvika denna olägenhet åstadkommer den föreliggande uppfinningen en struktur av det redan angivna slaget där i strukturen är inkluderade öppningar i eller vid spårens bottnar, och dessa öppningar har formen av hål eller slitsar som bildar en akustisk kopplingsfog och som förbinder ett spår med ett angränsande spår eller med en hålighet.

På grund av att i den del av ljudspektrum där strukturen är effektivtrycken vid bottnarna i två intilliggande spår i huvudsak ligger i motfas, kan en öppning som förbinder bottnarna i angränsande spår resultera. i strömmar som innefattar en för- lust utan användning av fuktkänsligt material.

Om öppningen från bottnen i ett spår leder till en hålighet, kan denna hålig- het åstadkommas i de lister som är belägna mellan två angränsande spår. Härige- nom erhålles möjlighet att í håligheten anordna ett material som medför förluster men som är skyddat mot fukt.

Enligt uppfinningen kan en hålighet av detta slag utföras som en akustisk resonator med en resonansfrekvens som eventuellt skiljer sig från resonmxsfrekvell- sen för kopplingen mellan två angränsande spår och som, tillsammans med den akustiska kopplingen mellan två angränsande spår, bidrar till ernåendet av en fins- kad dämpningsltzxraktcristikzn som tar hänsyn till frekvcnslwraktc1~istilun1 för huvud- ?8'i'll§6?-5 källan och känslighetskurvan för det mänskliga örat.

Vid en utföringsforin av den ljudabsorberande strukturen enlig! mlppfizi- ningen är de resonatorer som är kopplade till spårens bottnar åstadkomma som håligheter som sträcker sig i en list och företrädesvis utefter densamnms längd, och resonatoriis svängningar anslås genom öppningen eller öppningarna mellan den rörformiga håligheten och spårbottnen eller spårbottnarna. Genom denna utförings- form ernås såväl en fuktfri placering av dämpningsrnaterialet som i huvudsak fri- het ifråga om valet av resonansfrekvens hos de akustiska resonatorer som åstad- kommits i röret. Vid denna utföringsform kan resonatorns resonansfrekvens be- stämmas uteslutande genom avståndet mellan successiva öppningar mellan röret och spårbottnarna, och anordnandet av materialbottnar eller skiljeväggar niellan resonatorer placerade ände mot ände är möjligt men icke nödvändigt.

Vid vn niodifierzid utföríngsforni av den ljutlubsorlwrande slruldurm: vulxgl uppfinningen är den akustiska resonator som är kopplad till spårbotten konstruerad som två inuti listen gående inre spår åtskilda av en mellanliggande inre list, och resonatorns svängningar anslås genom en slits längs spårets botten. Denna ut- föringsform uppvisar ett dubbelt utnyttjande av principen med akustisk koppling mel- lan två angränsande spår, varvid det första uppkommer genom den kraftiga kopp- lingen till det fria ljudfältet ovanför strukturen och det andra genom arlsläenrlvt av svängningarna via slitsen längs bottnen genom ljudfältet inuti listen. Även í detta fall är det möjligt att placera ljudabsorberanrle rnatc ria] i håligheten skyddat mot fukt.

Det har visat sig ändamålsenligt att om det akustiska dämpningsxrmateríal som placeras i de akustiska resonatorer valts på sådant sätt att hänsynstagnndr: skett till detsammas akustiska absorptionsfaktor, placering och slag, kan de akus- tiska resonanserna dämpas utan att dödas.

Uppfínningen konimer i det följande att beskrivas i detalj uridt-r háinvísziirug till de bifogade ritningar-na. - Fig. 1-4 är vertikalsektionsvvei- av skilda utföríngs- former av ljudabsorberandc strukturer enligt uppfinningen» Fig. 5:1 - Fwd visar st-.k- tionskurvor som anger överlagring av kurvor som bildar två ytterligare utförings- former av ljudabsorberande strukturer enligt uppfinningen. - Fig. 6-8 a 1' delat-k- tioiisvycr och delpcrspektivvytær av tre skilda utföririgsforrner av en 1jud.-thso1-inf- rande struktur enligt den föreliggande uppfinningen. - Fig. 9 är en uppifrån sedd vy av den i fig. 8 visade utföringsformen. - Fig. 10 är en vy som delvis Lltgöz- m; tvärsektionsvy och delvis en perspektivvy av en ytterligare utförlngslorxri.

Fíg. l visar en fördjupning l i marken Z. Fördjupníngen l hyser :llterne- rande vända i sektion L-formiga balkar, som i konfiguration rygg mot rygg bildar lister 3, och rnellanlägg 4, som bildar bottnar i spår 5. Villkoren ilríígu om matc- rial för listerna 3 är att de skall vara rimligt hårda och väderbeständiga i det kli- mat som de utsattes för. I det fallet att det använda materialets ljudvågsförlust- 7811467-s faktor är alltför låg, är det möjligt att anordna visst dämpningsmaterial 5' i spå- rens bottnar. Den fördjupning som åstadkommes genom den nämnda strukturen måste förses med avlopp på känt sätt för att hindra att den fylles med vatten då det. regnar. Densammas längd svarar mot längden av det område som skall skyddas.

Om exempelvis bullerkällan är en motorväg, placeras fördjupningen längs motor- vägen såsom ett dike, vilket periodiskt kan avbrytas medelst tvärplztttot- som hind- rar ljudets utbredning i dikets längdriktning så långt som det är önskvärt att (lampa det. Ljud som härstammar från exempelvis en linjär bullvrkälla z: v bilar [msscrn r liorisoritclll över strukturen i Sektionens plan och resulterar i sé-xtioniirfl: :tvung- ningar 6, vars grundkomposant har en nodpunkt vid spårens 5 botten. Det är tydligt att de kurvor 6 som visas i fig. 1 avser att ange en rnedelbana för rörelsen av pz-.r- tiklar i de stationära svängningarna. De pilspetsar på banlinjen som visas ovanför listerna 3 avser att angiva antinodpunkter för de stationära svängningarna. Det är att lägga märke till att pilspetsarna på anslutande kurvor pekar i motsatta rikt- ningar och att de representerar situationen för en särskild fas ifråga om de statio- nära svängningarna. En halvperiod senare kommer samtliga pilhuvuden att vara omkastade. Vidare är det att lägga märke till att svängnings system som är place- rade i- sida-vid-sida-samband såsom resultat av ett särskilt ifrågakommande spår dyker ned i detta särskilda spår men kommer upp därifrån samtidigt på ömse sidor i de intilliggande spåren. Ett exempel som behandlats medelst en elektronisk dator, visar att fashastigheten för hela det akustiska fältet har karaktären av en "långsam våg" och att densammas utbredningshastighet är approximativt 2., 5 gånger långsam- rnare än fashastigheten för en plan ljudvåg i den fria rymden med geemexzsztnit trytzk och temperatur. För en given dämpning bidrar detta fenomen i form av on ”läng- sam våg” till att minska strukturens bredd eller, vid en särskild bredd hos struk- turen, att i motsvarande grad öka dämpningen och därför är en betydelsefull prak- tisktfördel hos den ljudabsorberande strukturen enligt uppfinningen.

Såsom material för listerna och mellanläggen skulle det kunna vara önsk- värt att välja det som är minst kostsamt inom det ifrågakonxnwzlzxdc» området. Inom vissa områden skulle man med förtjänst kunna välja att använda betong och inom andra områden skulle man måhända kunna använda brända lervaror, men utnyttjan- det av tunnväggiga strukturer av artificiella material, exempelvis plaslxrtntcarial, skulle kunna vara fördelaktigt om exempelvis kostnaden för transporteranclt-t till användningsplatsen spelar roll.

Det är lätt att inse att oberoende av att fig. 1 visar en struktur av zaltt-rne- I-.nulv invv|'tv|';|dc- l.-|'urn|íp_.| lmlknr skullv slrnlalnrf-n l vnligzjfvl mwl upplínninpg-n kunna åstadkommas medelst alternerztnde höga och låga elwnvnl. pä :siítlant szitt att clc höga elementen bildar listorna under det att clc låga clvmvnltfrx bildar both-n i dt- mellanliggancle spåren.

Fig. 2 visar en struktur där de L-formiga balkarna har ersatts av U-formi- 78114676 ga dylika. De spår 5 som härigenom åstadkommits är fyllda med ljudztlisorbc-:z-rlndv material. Detta materials förlustfaktor måste varken vara för stor eller för liten på grund av att systemets grundsvängningar komrner att dämpas om förlusterna blir för stora, och detta resulterar i att en otillräcklig effektrnängd införes i syste- met. Detta samband är analogt med två ömsesidigt kopplade elektriska kretsar som har en utgångsbelastning i vilken införes största möjliga effekt, när utgångsbelast- ningen har sådan storlek att den belastade kretsens Q-faktor utgör det reciproka värdet av kopplingskoefficíenten, nämligen vid den kritiska kopplingen. På motsva- rande sätt förefinns för en särskild struktur och en särskild frekvens en förlust- faktor hos materialet som medför en optimal absorption av ljudenergi per löprneter av strukturen. Det är möjligt att empiriskt finna en lämplig förlustlztktor gæfnorrl att blanda material som har skilda förlustfaktorer. När många spår diskuteras är det. möjligt att erhålla en avsevärd dämpning även om förlusten per spår icke får modi- fiera svängningstillståndet i ett enda spår särskilt mycket.. Den struktur som visas i fig. 2 utmärkas vidare genom att listerna 3 har icke parallella men något lutande sidoväggar 8, vilka inter alia gör det möjligt att gjuta eller utbilda listerna i en- hetliga formar med sidor som medför en släppning. Det visas vidare ett galler 9, som kan läggas ned över listerna. Gallret 9 kan åstadkommas medelst smala band eller som ett trådnät och det skall antingen medgiva gång över strukturen eller en- dast hindra att grovt avfall, exempelvis hopskrynklade papper, blåser ned i spåren. Även om fig. l och 2 visar strukturer som är nedlagda i en fördjupning, är det tydligt att alternativt strukturen kan placeras på toppen av en plan yta och även kan tilldelas formen av en kontinuerlig matta som lägges ned på den nåirwinrlz: ytan. Strukturen' :nv detta slag hur fördelen att (lm-ns (lrširu-rlnj; .lr vnlu-l.

Genom vissa val av parametrar kommer produkten av dämpníngen per meter bredd av strukturen och bredden av det frekvensband inom vilket dämpning-ni sker att vara nästan konstant. Om därför en stor dämpning erfordras, :näste man taga sin tillflykt till ett arrangemang med liten bandbredd. Flftersonx man önskar att åstadkomma bullerdämpning inom ett mycket brett frekvensområlrle, :i r det lämpligt att bygga ett antal struktursektioncr som har i huvudsak i lmslnul serie- kopplade dämpningsintervall anpassade till de föreliggande frekvensområdena för bullerkällorna och till det mänskliga örats känslighetskurva.

I stället för att välja en struktur som inkluderar sektioner som vatr och en har lika spår och lister, vilkas storlek emellertid ökar från en sektion till vn annan-z, är det såsom visas i fig. 3 möjligt att välja en struktur i vilken spårets bredd och djup och listens brexld ökar successivt i uthredningsriktningen för (len ljudvíig som skall cläimpas. l-“lera dylika strukturer kan laggm: ut eller varandra i ljtulviígn» n...-. utbredningsriktning. Fíg. 3 visar en utföringsform där spårdjupet ökar liksom en trappa och där varje steg har en list 3, som är större än en föregående på sådant sätt att ytan förblir plan. ?a1íß6v-s Samma plana yta erhålles genom en utföringsform av en ljudabsorberande struktur enligt uppfinningen visad i fig. 4. Vid denna utföringsform är spårens och listernas kontur sinusformig med varierande koefficienter när kurvans frekvens och amplitud ökar i en riktning längs sektionen. Strukturer av detta slag kan tillverkas genom nedtryckning av en korrugerad plåt l0 i en mjuk bädd ll, men kan även till- verkas av ett korrugerat ark på vars ena sida anbringas exempelvis betong för att bilda en matta som kan utläggas på eller i en markyta.

Som ett alternativ till dessa strukturer är det möjligt att åstadkomma en ännu mera kompakt struktur genom att överlagra frekvensområaenas varierande sektioner, såsom visas såsom exempel i fig. 5a, 5b och 5c eller Sd i stället för att placera dessa områden i följd. I fig. 5a visas konturen av en tänkt struktur som dämpar inom ett förutbestämt frekvensområde, och i fig. 5b visas en liknande som dänipar inom ett närliggande frekvensområclc. Grundat på en approxinmtiv teori kommer det nu att vara möjligt att överlagra dessa sektionskurvor för att härigexiom åstadkomma den struktur som visas i fig. 5c. Denna struktur har visats i sådan omfattning att dess periodicitet framgår. Vidare är det tydligt att liste rnas och spårens former kan vara i huvudsak oregelbundna och vid en dylik struktur kan det vara läxnpligt att avstå från en struktur med plan yta. Detta kommer särskilt att vara fallet om man går så långt att man utsträcker överlagringen så att icke endast två utan ett mycket stort antal eller till och med ett oändligt antal strukturer, som var och en har sitt eget frekvensområde, över-lagras. Överlagring av ett oändligt antal frekvensområden kan ske med en grov approximation av de individuella fyr- kantvågor som gäller för smala frekvensband till sinusformiga kurvor, vilkas lin- jära dimensioner varierar omvänt proportionellt mot frekvensen och som grovt approximerar resultatet med en ny trappkurva. I fig. Sd visas en utföringsform av en ljudabsorberande struktur enligt uppfinningen som har härletts från den i fig. 5c visade strukturen genom beräkning av fasskiftningen mellan markytan och bottnen i ett spår på ett íörutbestämt ställe och på grundval härav beräkna vad ljudets hastig- het skall vara vid stället ifråga för ett givet spårdjup. Den i fig. 5d visade struk- turen erhåller härigenom en flat botten och en jämn yta men för varje ändring av den i fig. 5c visade strukturen insättes eventuellt en permanent skiljevägg lZ. Ut- ryrnmena mellan dessa skiljeväggar fyllas med lämpligt blandade material som har ömsesidigt olika densiteter och som en följd härav ömsesidigt olika ljudhastigheter.

I fig. 6 betecknar l återigen ett plant underlag som kan läggas på xnarktæxi vid sidan av den bullerkälla vars buller skall absorberas. Underlaget l kan ned- pressas i ett dike med ringa djup eller kan placeras på toppen av nmrkz-rl eller lill och med höjas en bit ovanför marken, varvid särskilt hänsyn tages till den lokala dräne rings situationen.

Genom kurvor 6 anges en medelpartikelbana för ett lokalt ljudfiilt medhalv- vågsresonans mellan två angränsande spår, varvid det lokala ljudfältet har alslrats 7811467~5 av bullerljudfältet, vars utbredningsriktning över strukturen anges genom en pil 7.

Det lokala ljudfältet har antinoder i luften över listerna 3 och noderna inkluderar stora tryckvariationer i spårens 5 bottnar.

Det lokala ljudfältet har sålunda i huvudsak motfas vid bottnen i två an- gränsande spår. Den ljudabsorption som man strävar efter konnner att slu- delvis på grund av oundvikliga förluster i underlaget l och del.vis på grund av luftens frik- tion, men en avsevärt förstorad absorption kan erhållas genom anordnandet av dämpningsmaterial, företrädesvis i spårens 5 bottnar. I enlighet med den föru- liggande uppfinningen är detta icke önskvärt på grund av att regn eller snöfall eller annat slags nedsmutsning, som exempelvis kan uppkomma genom drivande sand eller jord, kan skada dämpningsmaterialets egenskaper.

Om i enlighet med uppfinningen öppningar i form av exempelvis häl ll), har anordnats, varvid dessa öppningar förenar ett spår med ett angränsande, kommer förlustalstrande strömmar att frambringas i dessa hål, och ett hål konimer icke att på samma sätt som poröst dämpningsmaterial erhålla sina förlustgivande egenska- per skadade genom fukt eller nedsmutsning. Formen, dimensionen och antalet öppningar per längdenhet kan varieras i enlighet med vad som erfordras, och öpp- ningarna kan, såsom visas i fig. 7, utvecklas till en slits 11,, som erhållits genom att placera listerna 3 på låga mellanlägg 12,. Förlusterna kommer att i avsevärd grad vara inneboende i friktionen mellan luften och öppningens väggar. Därför måste förhållandet mellan öppningar-nas sektionsarea och deras omkrets väljas på lämpligt sätt.

I fig. 8 och 9 visas en utföringsform av en ljudabsorberande struktur där öppningarna 10' leder till en hålighet 15 i listens 3 inre. Vid denna utföriligsforni kan hålighetens väggar eller en lämplig del av dessa fodras med poröst dämpnings- material utan att det finns någon avsevärd risk för att detta materials dämpnings- egenskaper skall ogynnsamt påverkas genom fukt eller nedsmutsning. I håligheter- na 15 kan resonans företrädesvis åstadkommas antingen med samma frekvens eller med andra frekvenser än resonansfrekvensen för den yttre akustiska kopplingen mellan intilliggande spår 5. Avståndet mellan intilliggande hål 10' och 10" laestêtnxi- mer den longitudinella resonansen i håligheten 15 och konimer att ifråga om grund- svíingningen svara mot en halv våglängd. Håligheternzn 15 kan :antingen vara för- sedda med öppningar vid endast en sida av listen eller ucksåi kan öppninga r :Iistnd- kornmas vid listens båda sidor. I det sistnämnda fallet måste hiinsyxm lagens till att en motfas förefinns mellan svängningarna i intilliggande spår, och detta. är skalet till att öppningarnzl i niotssittzn. sidor av en list 'i niåstøn vara förslajulna i lör'h;'ill.1ri till varandra. Om så skulle vara önskvärt är det möjligt att åstadkonunn sitt-skilda rcsonansfrvkvenscr genom insättning :tv skiljeviiggnr i listmxs Milighul., och :lt-t .n- likaledes möjligt att insatta material som medför förluster, excmperlvis i furni av korta véiggar av niit eller gnstyg. i 7811467-5 10 Det är en allmän uppfattning att det mest störande bullret från :notor-vägar ligger inom ett frekvensområde omkring 300 Hz. Det är därför länipligt att åstad- komma åtminstone en del av strukturen med en akustisk koppling med en x--fsunaiis é rnellzin intilliggande spår som ligger något över denna frekvens. Vid den ut- föringsform som visas i fig. 8 och 9 kommer det att vara möjligt att öka (lämp- ningsområdet mot lägre frekvenser genom att anpassa att avståndet mellan intill- liggande öppningar 10' och 10" blir så stort att det därigenom vid ungefär 200 Hz åstadkommes en halvvågsresonans i listens 3 inre i densammas längdriktning. Det är tydligt att det kommer att vara möjligt att låta avståndet mellan intilliggande öppningar 10' och 10" variera från en list till en annan för att vinna en förbättrad egenskap ifråga om ljudabsorptionen liksom det är möjlig: att åstadkomma en dämp- ning vid frekvenser över 300 Hz.

I fig. 10 visas en modifierad utföringsform av en ljudabsorberande struk- tur enligt uppfinningen. Denna utföringsform har liksom de redan beskrivna ut- föringsformerna lister 3, spår 5 mellan listerna och en hålighet inuti varje list 3.

Res onansen i håligheten åstadkommas emellertid på ett annat sätt.

Mitten på "taket" 17 i listen 3 har här erhållit en inre list 19 och det åstad- kommes härigenom inre spår 25 mellan listens väggar Zl och den inre listen 19.

Väggarna 21 uppbäras icke direkt av basen utan står på låga block 12.' och därigenom alstras slitsar 23 under väggarna 21. Den inre listen 19 når icke hellc-r Imse-n och det åstadkommes en inre slits 26 under den inre listen 19.

Motfastrycket mellan intilliggande spår kommer att via slitsax-rxzi ¿3 åstad- komma en halvvågsresonans mellan de inre spåren 25 under den inre listen 19 pä liknande sätt som det yttre ljudfältet som har en utbredningsriktning som anges genom pilen 7 åstadkommes ett lokalt ljudfält med en halvvågsresonans rnellan in- tilliggande spår 5. På grund av slitsarnas 2.3 och 26 dämpande verkan är det icke absolut nödvändigt att förse de inre spåren 25 med dämpningsmaterial, men om det skulle vara önskvärt att erhålla en ytterligare dämpning inom den inre halvvägs- resonansens frekvensområde är det möjligt att placera ytterligare dämpningsmate- rial Z? under skydd av listens 3 "tak" 17 och densamrnas väggar 2.1, och detta ma- terial kommer då att väl skyddas mot fukt och nedsmutsnixig.

Allmänt gäller för ljudabsorberande strukturer av det nu angivna slaget att om strukturen skulle vara oändligt bred skulle densamma uppvisa en frekvcnskzlrak- teristika som för ökande frekvens skulle uppvisa en dämpning som öka r mot ett om- råde för spåirrztndc frekvenser. Ovanför detta spiirroliiríizli- skulle (lt-t lörvlírixias ett nytt genomsläppningsområde med en dämpning som ökar mot ett nytt. ifråga om frekvensen högre område av spärrande frekvenser. I praktiken är emellertid strukturerna icke oändligt breda och följden härav är att den verkliga strukturen med ändlig bredd kommer att orsaka reflexioner inom spärrornrådexizi, och dessa reflexioner är mer eller mindre utpräglade. Detta är emellertid en sak som beror fi 7811467-5 ll på en dämpning som ensamt orsakas av en effekt som svarar mot verkan :iv en Helmholtz-resonator. Dessa omständigheter måste tagas i betraktande vid den slutliga dimensioner-ingen av strukturer av det har angivna slaget. Om det sålunda lägges stor vikt vid dämpning av frekvenser inom oinrådrt omkring 300 llz, skall man välja resonansfrekvensen för den yttre akustiska kopplingen mellan intilliggan- de spår något högre än den nämnda frekvensen, exempelvis nära 450 Hz. Om ytter- ligare vikt lägges vid dämpningen av även lägre frekvenser, exempelvis ned mot 2.00 Hz, är det möjligt att alstra en ytterligare resonans i håligheten 15 i listens 5 inre nä.ra den sistnämnda. frekvensen.

Tillämpningen av dämpande strukturer enligt uppfinningen är icke begràii- sad till dämpning av buller från flygplatser och motorvägar utan den nämnda struk- turen kan dämpa allt ljud som utbreder sig längs en yta. Följaktligen kan struktu- rer enligt uppfinningen användas för att dämpa ljud som utbreder sig i en längd- riktníng i underjordiska gångar eller rörledningar.

Claims (15)

1. 7811467-5 lås Patentkrav l. Ljudabsorberande struktur för dämpning av ett första ljudfält, som utbreder sig över en i huvudsak plan yta, såsom en jordyta eller liknande P yta, vilken struktur omfattar ett antal linjära, parallellt gående lister med mellanliggande spår, k ä n n e t e c k n a d a v, att spårens (5) djup och bredd och listernas (3) höjd och bredd är fastlagda så att passagen av nämnda första ljudfält över strukturen parallellt med densam- ma och i en riktning vinkelrät mot listernas och spårens längdriktning för- orsakar uppkomst och vidmakthållande av ett annat, lokalt ljudfält be- stående av stående ljudvågor från ett spår till ett annat med svängnings- noder i spårbottnarna och svängníngsbukar över listtopparna under minsk- ning av energiinnehållet hos det passerande, första ljudfältet vid de ljudfrekvenser, som önskas dämpade.

2. Ljudabsorberande struktur enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d a v, att dêflämnda spåren är fyllda med luft, att de nämnda spårens bot- ten (Ä) och väggar är ljudabsorberande och att varje dylikt spårs öpp- ning är täckt av en film av företrädesvis plastmaterial.

3. Ljudabsorberande struktur enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v, att de nämnda spåren (5) innehåller ljudabsorberande material och att spårens botten och väggar är i sig själva ljudreflekterande utan för- luster. Ä.

4. Ljudabsorberande struktur enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k - n a d a v, att densammas sektion vinkelrätt mot spåren (5) och listerna (3) approximativt bildar en fyrkantvåg.

5. Ljudabsorberande stnuktur enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k - n a d. a v, att densammas sektion vinkelrätt mot spåren (5) och listerna (3) approximativt bildar en sinuskurva.

6. Ljudabsorberande struktur enligt krav Ä eller 5, k ä n n e t e c k - n a d a v, att spårens (5) djup och bredd och listernas (3) bredd samtliga ökar som en funktion av sträckan längs strukturen vinkelrätt mot spårens m; (5) längdriktning och i ljudvågornas utbredningsriklninq.

7. Ljudabsorberande struktur enligt ett eller flera av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v, att den nämnda strukturens sektion har åstad- kommits genom överlagring av två eller flera spårsystem, som vart och ett har spåren (5) olika åtskilda eller varje spår (S) utbildat med olika 78111167-5 spårdjup eller med båda åtgärderna i kombination (fig. Sc).

8. Ljudabsorberande struktur enligt ett eller flera av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v, att spår med olika djup men för- sedda med ljudabsorberande material av samma slag i vart och ett av spåren ersättas medelst spår som har lika djup men är försedda med ljud- absorberande material, vars ljudhastíghet skiljer sig från ett spår till ett annat på sådant sätt att fasskiftningen i varje spår förblir oför- ändrad (fig. Sd).

9. Ljudabsorberande struktur enligt något av föregående krav, k ä n - n e t e c k n a d a v, att ett trådnät eller ett - i förhållande Lill ljudet - öppet galler, som täcker spårens (5) öppningar eller täcker hela strukturen, är anordnat.

10. Ljudabsorberande struktur enligt något av föregående krav, k ä n - n e t e c k n a d a v, att öppningar, i form av hål (10) eller slitsar (11'), är anordnade i eller intill spårens (5) botten, varvid dessa öpp- ningar utgör en akustisk kopplingsväg och förbinder ett spår (5) med ett intilliggande spår eller med en hålighet (15).

11. Ljudabsorberande struktur enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d a v, att håligheten (15) har anordnats i lister (3) belägna mellan två intilliggande spår (5).

12. Ljudabsorberande struktur enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d a v, att håligheten (15) är utbildad som en akustisk resonator med en resonansfrekvens som eventuellt skiljer sig från resonansfrekvensen För kopplingen mellan tvâintilliggande spår (5) och som tillsammans med den akustiska kopplingen mellan intilliggande spår (5) bidrar till er- nåendet av en erforderlig dämpningskarakteristika.

13. Ljudabsorberande struktur enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a d a v, att de akustiska resonatorer som äriïppladde till spåren (5) är ut- bildade som en rörformig hålighet som sträcker sig företrädesvis i längd- riktningen inuti en list (3), och av att resonatorns svängningar anslås genom hålet eller hålen mellan röret och spårbottnen eller spårbottnarna.

14. Ljudabsorberande struktur enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a d a v, att de akustiska resonatorer som är kopplade till spåren (5) är ut- bildade som två i listens (3) inre gående inre spår (25), mellan vilka förefinns en inre list (19), och att resonatorns frekvens anslås genom slit- 781'l¿+67~5 H sar (23) under listens sidoväggar (21).

15. Ljudabsorberande struktur enligt något av kraven 10-ih, k ä n n e t e c k n a d a v, att det akustiska dämpningsmateríal som anordnats i de akustiska resonatorerna är valt sådant, att med hänsyn tagen till detsammas akustiska dämpningsfaktor, placering och slag, de akustiska resonanserna dämpas utan att elimineras. 1-9»