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2009 | Buch

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Technische Akustik

verfasst von: Michael Möser

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Buchreihe : VDI-Buch

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

Dieses schon klassische Werk ist in Stoffauswahl und Aufbau einzigartig und bewährt, seine Themenauswahl widmet sich der Ingenieurausbildung. Im Fokus stehen die wichtigsten Maßnahmen zur Beruhigung der akustischen Umwelt. Alle Kapitel stellen direkt und indirekt die Frage, wie die Lautstärke in den praktisch wichtigsten akustischen Umgebungen (in Gebäuden und im Freien) verringert werden kann. Den so genannten Maßnahmenkapiteln werden die Medienkapitel vorangestellt, die das erforderliche Grundlagenwissen über die Natur von Schall und Schwingungen vermitteln.

Einige Abbildungen sind in dieser Auflage erstmals farbig dargestellt, wodurch vor allem die Wiedergabe der Interferenzmuster und die Schilderung von Beugungsvorgängen und akustischen Antennen profitieren. Aktualisierte Verweise auf schalltechnische Normen sowie kurze Zusammenfassungen und Übungsaufgaben am Ende jedes Kapitels machen das Buch zu einem wertvollen Nachschlagewerk.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Wahrnehmung von Schall

Zusammenfassung

Unter Wahrnehmung versteht man (nach R. Guski) den ’Prozess der Aufnahme von Information mit dem Ergebnis der Wahrnehmung’. Dass ein Schallereignis wahrgenommen werden kann, setzt dabei eine einfache physikalische Wirkungskette voraus. Eine Schallquelle versetzt die sie umgebende Luft in kleine Schwingungen, diese werden in Folge von Kompressibilität und Masse der Luft übertragen und gelangen zum Ohr des Hörers.

Michael Möser

2. Grundbegriffe der Wellenausbreitung

Zusammenfassung

Die wichtigsten qualitativen Aussagen über die Ausbreitung von Schall kann man im Grunde der Alltagserfahrung entnehmen.Wenn man kurzzeitige, öfter wiederholte Vorgänge beobachtet (z.B. ein Kind, das mit einem Ball rhythmisch auf den Boden schlägt, Hammerschläge an einem Bau, u.v.m.), dann stellt man leicht fest, dass zwischen der optischen Wahrnehmung und der Ankunft des akustischen Signals eine Zeitverzögerung liegt, die um so größer ist, je größer der Abstand des Beobachters von der Quelle ist.

Michael Möser

3. Schallausbreitung und Schallabstrahlung

Zusammenfassung

Wie die alltägliche Beobachtung lehrt (und wie einer der nächsten Abschnitte noch zeigen wird), weisen Schallquellen oft eine Richtungs-Abhängigkeit des von ihnen emittierten Schalls auf. Der vom Beobachter wahrgenommene Pegel hängt nicht nur vom Abstand zur Schallquelle ab; auch wenn die Quelle umkreist wird, ändert sich der Pegel mit dem Winkel.

Michael Möser

4. Körperschall

Zusammenfassung

Unter Körperschall versteht man Schwingungen und Wellen in Festkörpern, also z. B. in Platten, Stäben, Wänden, Schiffen, Gebäuden etc. Begreiicherweise ist der Körperschall im Hinblick auf Schallschutz-Aufgaben von sehr großer Bedeutung: Die Luftschall-Abstrahlung in (bzw. von) den oben genannten Körpern ist durch Bewegungen der Körper-Oberflächen hervorgerufen. Es ist also sehr oft der Körperschall, der für den entstehenden Luftschall (oder den Flüssigkeitsschall) verantwortlich ist. Auch die Luftschall-Dämmung von Wänden, Decken und Fenstern etc. stellt im Kern ein „Körperschall-Problem“ dar.

Michael Möser

5. Elastische Isolation

Zusammenfassung

Das wohl wichtigste Mittel, den Schwingungseintrag in Gebäude oder ins Erdreich zu verringern, bilden weichfedernde Zwischenelemente zwischen Maschinen, Motoren oder anderen Aggregaten und den sie tragenden Fundamenten. Anwendungsbeispiele für diese Technik des elastischen Entkoppelns sind

die Lagerung von Maschinen auf Einzelfedern zur Entkopplung von Gebäuden (Bild 5.1),
Unterschottermatten für Eisenbahn- oder U-Bahn-Gleise in der Nähe von Häusern zur Verringerung des Erschütterungseintrages (Bild 5.2) und
der heute wohl fast immer in Gebäuden benutzte schwimmende Estrich (Bild 5.3, siehe auch das Kapitel über Schalldämmung)

Michael Möser

6. Schallabsorption

Zusammenfassung

Bei der akustischen Gestaltung von Räumen besteht sehr oft die Aufgabenstellung, die an den Raum-Begrenzungsächen stattfindenden Schallreexionen gezielt zu beeinussen. So ist es z.B. in Fabrikhallen notwendig, das emittierte Maschinen-Geäusch wenigstens nicht noch durch Reflexionen in weiter weg liegende Gebiete zu transportieren; man ist also an einer möglichst großen Absorption an den Wänden interessiert. Andererseits gilt es für Zuhörerräume wie Hör- und Konzertsaal, eine ausreichende Schallversorgung des Auditoriums auch über Umwege zu erreichen, ohne dass dabei gleichzeitig eine zu große, durch Vielfach-Reflexionen hervorgerufene Halligkeit geschaffen wird, denn diese würde z.B. die Verständlichkeit erschweren.

Michael Möser

7. Grundlagen der Raumakustik

Zusammenfassung

Wenn man in einem geschlossenen Raum eine zuvor über längere Zeit betriebene Schallquelle plötzlich abschaltet, so hört man einen Nachhall. Seine Dauer hängt von der Raumgröße und von der Raum-Ausgestaltung ab; der Nachhall ist kurz bei kleinen Räumen und bei solchen, die dem Schall eine große absorbierende Fläche bieten. Große Volumina mit wenig Absorption besitzen dagegen lange Nachhalldauern, die leicht einige Sekunden erreichen. In der Zeit von beispielsweise 2 s hat der Schall einen Weg von fast 700 m zurückgelegt, die Raumbegrenzungen also bereits mehrfach getroffen; die Schallwellen sind an den Wänden mehrmals und unter den verschiedensten Winkeln reektiert worden.

Michael Möser

8. Schalldämmung

Zusammenfassung

In diesem Kapitel wird die Schallübertragung zwischen den Räumen eines Gebäudes (bzw. von außen ins Gebäude) behandelt. Das praktisch recht wichtige Thema betrifft also den Schutz von Innenräumen vor Straßen- und Nachbarschaftslärm. Der in einen Raum eindringende Lärm kann eine der beiden folgenden Ursachen haben:

Direkt auf Wände oder Decken des Gebäudes wirken Kräfte ein, wie z.B. durch Begehen eines Fußbodens oder durch Betrieb einer im Gebäude stehenden Maschine. Die Krafteinleitung bewirkt Schwingungen der Gebäudeteile, es entsteht Körperschall, der auch in entferntere Stockwerke fortgeleitet wird. Die Schwingungen der Gebäudeteile regen die sie umgebende Luft zur Schallabstrahlung an. Insgesamt kann man diesen Schall- Entstehungsweg kurz durch die Stichworte → „Krafte Körperschall → Luftschall“ zusammenfassen (Bild 8.1).

Auch das in einem Raum erzeugte Luftschallfeld, z.B. durch Sprechen, Betrieb von Unterhaltungselektronik oder von Maschinen emittiert, stellt bezüglich der umgebenden Wände und Decken eine Kraftanregung dar, die diesmal örtlich verteilt ist und nicht mehr (wie eben) punktförmig erfolgt. Auch hierdurch werden Schwingungen in den Bauteilen erzeugt, der Übertragungsweg lässt sich kurz durch „Luftschall → Körperschall → Luftschall“ beschreiben (Bild 8.1).

Michael Möser

9. Schalldämpfer

Zusammenfassung

Unter Schalldämpfern versteht man allgemein technische Einrichtungen, die ein durch sie hindurchtransportiertes Schallfeld auf diesem ihrem Ausbreitungspfad möglichst abschwächen.

Der bekannteste Schalldämpfer ist sicher der in Kraftfahrzeugen. Er besteht aus gasführenden Rohrleitungen, die den Motor mit einem „Topf“ oder Töpfe unter sich verbinden. Er endet schließlich in einem Auslassrohr, dem sogenannten Endrohr. Im Prinzip besteht also ein solcher Schalldämpfer aus Rohrleitungen mit plötzlich wechselndem Querschnitt.

Michael Möser

10. Schallschutzwände

Zusammenfassung

Ein jeder Mitmensch kennt aus eigener Anschauung den Versuch, lästigen Lärm zu vermeiden, indem man ein Hindernis zwischen sich und den Erzeuger bringt. Dem Presslufthammer oder dem Rasenmäher trachtet man hinter dem nächsten Haus zu entgehen; bei der Erholung in Waldesstille schlägt man rasch den Weg über den nächsten Hügel ein, wenn die Motorsäge der Forstarbeiter die Stille zerschneidet.

Michael Möser

11. Elektroakustische Wandler für Luftschall

Zusammenfassung

Die Grundlage einer jeden naturwissenschaftlichen oder ingenieurwissenschaftlichen Disziplin bildet die Messung der interessierenden Größen. Alle in diesem Buch benannten physikalischen Effekte müssen durch Messungen auch nachweisbar sein; die akustische Messtechnik zum Nachweis von tatsächlicher Emission und Immission gehört zum Alltagsgeschäft der Technischen Akustik.

Michael Möser

12. Grundlagen der aktiven Lärmbekämpfung

Zusammenfassung

Schon im Kapitel über die Schallabstrahlung ist die Möglichkeit genannt worden, ’Schall mit Schall’ auszulöschen: Je nach Abstand zweier gegenphasig betriebener Quellen ergibt sich eine mehr oder weniger große Minderung der abgestrahlten Schallleistung. Man kann eine der beiden Quellen ’als absichtlich zur anderen Quelle zum Zweck der Lärmbekämpfung hinzugefügt’ deuten. Darin besteht sozusagen das Urbild der sogenannten aktiven Lärmbekämpfung, die manchmal auch, vielleicht etwas überzeichnet, ’Antischall’ genannt wird. In diesen Begriffen fasst man allgemein alle diejenigen Lärmminderungsverfahren zusammen, die auf der Verwendung von elektroakustischen Wandlern (Kapitel 11) fußen. Die störende, quasi unvermeidlich gegebene Schallquelle nennt man dabei die ’primäre’ Quelle, derjenige elektroakustische Wandler, der zum Zwecke der Lärmbekämpfung hinzugefügt wird, heißt ’sekundär’.

Michael Möser

13. Eigenschaften und Beschreibung von Übertragern

Zusammenfassung

Eigentlich bedarf es wohl kaum noch einer Begründung dafür, dass zu einem Buch über ’Technische Akustik’ auch ein Kapitel über die grundsätzlichen Eigenschaften und die Beschreibung von Übertragern gehört. Die vorangegangen Kapitel dienten ja der Betrachtung einer Fülle von Übertragern, seien es Mikrophone, Lautsprecher, Schalldämpfer-Kanäle, Wände, elastische Lagerungen: alle diese Konstruktionen übertragen ein zeitliches Anregesignal und verändern es dabei. Oft werden Übertrager auch als ’Systeme’ bezeichnet, deshalb könnte dieses Kapitel auch ’Grundlagen der Systemtheorie’ heißen.

Michael Möser

Backmatter

Titel: Technische Akustik
verfasst von: Michael Möser
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-540-89818-4
Print ISBN: 978-3-540-89817-7
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-540-89818-4

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