Taschenbuch der Technischen Akustik

Frontmatter

1. Physikalische Grundlagen

Zusammenfassung

Unter Schall versteht man mechanische Schwingungen, die Frequenzanteile im Hörbereich also etwa von 16 Hz–16 kHz enthalten. Falls die Schwingungen in Luft oder einem anderen Gas erfolgen, spricht man von Luftschall, bei Flüssigkeitsschwingungen von Flüssigkeits (Wasser-)schall und bei Festkörperschwingungen von Körperschall. Die Schallfeldgrößen sind meist sehr klein (Wechseldrücke von 2·10⁻⁵ N/m² = 2·10⁻¹⁰ at bis 10² N/m² ≈ 10⁻³ at, Ausschläge von 10⁻⁹ mm bis 1 mm), so daß man fast immer mit linearen Näherungen arbeiten, also das Superpositionsprinzip benutzen kann.

M. Heckl

2. Akustische Meßtechnik

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden die wichtigsten Grundlagen für die Durchführung von Luft- und Körperschallmessungen beschrieben [1 bis 10]. Wegen der großen thematischen Spannweite ist nur das Grundsätzliche unter Hinweis auf Einschränkungen und Begrenzungen geschildert. Ausdrücklich sei auf den jeweils aktuellen Stand der bei Messungen heranzuziehenden Normung und der entsprechenden Richtlinien verwiesen.

M. Möser

3. Numerische Methoden in der Technischen Akustik

Zusammenfassung

Der alte Satz „Es gibt nichts Praktischeres als eine gute Theorie“ stammt aus der Zeit, in der Theorie beschränkt war auf das Aufstellen von Grundgleichungen, aus denen sich allgemeine Schlußfolgerungen (z.B. Superponierbarkeit, Reziprozität, Modellähnlichkeit) ableiten lassen, und auf die analytischen Berechnungen von stark idealisierten Beispielen. Im Zeitalter des Computers gilt der obige Satz erst recht, denn nunmehr besteht auch die Möglichkeit, sehr viel mehr und sehr viel kompliziertere Rechnungen durchzuführen und wesentlich bessere Approximationen an die Wirklichkeit vorzunehmen. Damit ist es meist möglich, spezielle Probleme besser zu untersuchen und interessierende Parametervariationen mit weniger Aufwand vorzunehmen, als dies bei Meßserien der Fall ist. Man muß dabei allerdings beachten, daß auch die kompliziertesten Programme nur Annäherungen an die Wirklichkeit sind, und daß sie nicht das physikalische Verständnis ersetzen können, das notwendig ist, um zu entscheiden, inwieweit die unvermeidlichen Vereinfachungen berechtigt sind.

M. Ochmann, M. Heckl

4. Schallwirkungen beim Menschen und Fragen des Gehörschutzes

Zusammenfassung

Mechanische Wellen im Frequenzbereich von 16 bis 20000 Hz stellen bei geeignetem Schalldruck den für das Gehör adäquaten Reiz dar. Der Höreindruck entsteht im Gehirn; das Ohr hat lediglich die Aufgabe, den Schall in einen dem Gehirn verständlichen Code durch Umwandlung der mechanischen in elektrische Energie umzusetzen. Die Hauptwirkung des Schalls, die Übermittlung einer akustischen Information, wird — abhängig von der Schalldosis — von weiteren auralen und extraauralen Funktionsänderungen begleitet. Zum besseren Verständnis werden zunächst Bau und Funktion des Gehörorgans dargestellt [10,20,24,28,29].

Barbara Griefahn, Gerd Jansen

5. Beurteilung von Geräuschimmissionen (Vorschriften — Normen — Richtlinien)

Zusammenfassung

Geräusche gehören zur natürlichen Umwelt des Menschen. Mit Hilfe des Gehörs orientiert er sich in seinem Umfeld, erkennt Gefahren und kontrolliert Tätigkeiten. Insbesondere aber ist die sprachliche Kommunikation ein entscheidendes Mittel zur Entfaltung der Persönlichkeit und zur Auseinandersetzung mit der sozialen Umwelt [1]

Dieter Gottlob, Ralf Kürer

6. Messung und Beurteilung der Geräuschemission (Normen — Richtlinien — Gesetze)

Zusammenfassung

Der akustische Wirkungsgrad geräuscherzeugender Maschinen¹ liegt im allgemeinen in der Größenordnung von 10⁻⁹ bis 10⁻⁵ (s. Tabelle 1.1). Selbst sehr leistungsstarke Maschinen erzeugen damit häufig nur Schalleistungen von einigen Watt. Schalleistungen von wenigen Watt führen aber in Maschinennähe bereits zu unerträglichen Lautstärken von über 100 phon. Die objektive Beurteilung der Lärmerzeugung von Maschinen (Geräuschemission) ist deshalb auf Geräuschgrößen ausgerichtet, die auch bei der Beurteilung der Lärmempfindung des Menschen (Geräuschimmission) Verwendung finden (vgl. Kapitel 5).

G. Hübner

7. Geräusche elektrischer Maschinen

Zusammenfassung

Geräuschprobleme werden im Elektromaschinenbau schon seit etwa 90 Jahren behandelt [1]. Die dabei entwickelten Methoden und Techniken finden heute nicht allein für elektrische Maschinen Anwendung, sie werden — allerdings meist mit einiger Verzögerung — auch bei anderen Maschinen mit Erfolg eingesetzt.

G. Hübner

8. Schallentstehung und Schallminderung bei Diesel- und Ottomotoren

Zusammenfassung

Verbrennungsmotoren sind fast allgegenwärtig. Man findet sie in beinahe allen Straßenfahrzeugen, bei zahlreichen Zügen und Schiffen, aber auch bei Baumaschinen, Notstromaggregaten, Kühlanlagen etc. Vom Arbeitsprinzip her zählen Verbrennungsmotoren zu den lauten Schallquellen; ohne Zusatzmaßnahmen (Auspuff) erzeugen sie eine Schalleistung, die bei hohen Drehzahlen etwa ein Tausendstel der Nennleistung beträgt.

M. Heckl

9. Strömungsgeräusche

Zusammenfassung

In diesem Abschnitt werden Schallquellen behandelt, bei denen die Schallentstehung auf aerodynamische bzw. hydrodynamische Strömungsvorgänge zurückzuführen ist oder bei denen Strömungsvorgänge zumindest eine wesentliche Einflußgröße darstellen. Zunächst soll die Schallentstehung durch Strömungen an einigen typischen Beispielen erläutert werden.

B. Stüber, Ch. Mühle, K. R. Fritz

10. Geräusche von Zahnradgetrieben

Zusammenfassung

In der Literatur kann man viele Untersuchungen über Getriebegeräusche und ihre Entstehung finden. Ein Grund hierfür ist, daß Getriebe häufig störende Geräuschquellen darstellen; weitere, wahrscheinlich wichtigere Gründe sind, daß ein enger Zusammenhang zwischen der dynamischen Zahnbelastung — und damit der Lebensdauer — und den Geräuschen besteht und daß man unter Umständen aus den abgestrahlten Getriebegeräuschen Rückschlüsse auf die Fertigungsqualität und auf die Art der Fertigungsfehler ziehen kann.

M. Heckl

11. Geräusche von Metallbearbeitungsmaschinen

Zusammenfassung

Für den Lärm am Arbeitsplatz spielen die Metallbearbeitungsmaschinen eine große Rolle, weil sie in Industrie und Handwerk weit verbreitet sind und demzufolge eine große Anzahl von Personen beeinflussen. Die von ihnen erzeugten Geräusche sind sehr vielfältig, weil es viele Typen solcher Maschinen gibt und weil Maschineneinstellung, Werkstoff, Werkstückform etc. einen starken Einfluß auf die Geräusche haben.

M. Heckl

12. Geräusche bei der Holzverarbeitung

Zusammenfassung

Seit Beginn der Mechanisierung und der darauf folgenden Industrialisierung ist der Gewerbezweig „Holzbe- und –verarbeitung“ den lärmintensiven Bereichen zuzuordnen. Der Werkstoff Holz erfordert bei der spanenden Bearbeitung sehr hohe Schnittgeschwindigkeiten und damit zwangsläufig hohe Bearbeitungsdrehzahlen, die Hauptverursacher der hohen Lärmabstrahlung sind.

H.-G. Wiechert, H. Kraus

13. Geräuschemissionen und -immissionen von Baumaschinen, Baugeräten und Baustellen

Zusammenfassung

Baulärm entsteht beim Hochbau, beim Bau von Straßen, Schienen- und Schiffahrtswegen, bei Renovierungs- und Wartungsarbeiten usw.

A. Böhm, O. Strachotta

14. Fluglärm

Zusammenfassung

Ende der 50er Jahre erschienen die großen interkontinentalen Strahlverkehrsflugzeuge und ließen die Schallimmission in der Nähe der Flughäfen zu einem Problem werden. Die Strahltriebwerke, die die Hauptlärmquellen dieser Flugzeuge darstellen, sind in Bild 14.1 im Querschnitt dargestellt.

W. Dobrzynski, H. Heller, K. Matschat, E.-A. Müller, G. Neuwerth, F. Obermeier, K.-J. Schultz, W. Splettstößer

15. Straßenverkehrslärm

Zusammenfassung

Der Straßenverkehr ist in der Bundesrepublik die Hauptursache von Lärmbeschwerden aus der Bevölkerung. Mehr als die Hälfte der Bevölkerung fühlt sich durch Straßenverkehrslärm belästigt [1].

L. Schreiber

16. Geräusche und Erschütterungen aus dem Schienenverkehr

Zusammenfassung

Der seit Jahrzehnten überfallige Beginn des Neubaus und Ausbaus von Eisenbahnstrecken fiel Ende der 70er Jahre zeitlich zusammen mit einer zunehmenden Empfindlichkeit der Bevölkerung gegenüber Lärm, damals vor allem Straßenverkehrslärm. Die Empfindlichkeit ist seither ständig weiter gewachsen und hat die Gesetzgebung bezüglich Verkehrslärm (s. Abschnitt 16.2.5) wesentlich beeinflußt. Alle Bauplanungen für Verkehrswege müssen gesicherte Aussagen über ihre Auswirkungen auf die Anlieger bezüglich Lärm enthalten.

R. Wettschureck, G. Hauck

17. Lärmbekämpfung auf Schiffen

Zusammenfassung

Alle Maschinen und Geräte an Bord eines Schiffes oder schwimmenden Gerätes erzeugen Lärm und Schwingungen, die in der schiffbaulichen Struktur gut weitergeleitet und abgestrahlt werden. Die schalltechnischen Probleme auf Schiffen und damit beim Schiffbau ergeben sich aus der Notwendigkeit, das Auftreten von Lärm und Schwingungen soweit zu begrenzen, daß die Gesundheit des Menschen nicht beeinträchtigt wird und Sicherheit und Aufgabe eines Schiffes erhalten bleiben.

K. Geicke

18. Schallausbreitung im Freien

Zusammenfassung

Der von einer Schallquelle im Freien in einem Punkt ihrer Umgebung („Immissionsort“, „Empfänger“) erzeugte Schalldruckpegel hängt von den Eigenschaften der Schallquelle (Schalleistungsspektrum, Richtcharakteristik), der Geometrie des Schallfeldes (Lage von Immissionsort und Schallquelle zueinander, zum Boden und zu Gegenständen im Schallfeld), von Bodeneinflüssen und von den Witterungsbedingungen ab. Der Einfluß des Wetters ist um so größer, je weiter Schallquelle und Immissionsort voneinander entfernt und je näher sie dem Boden sind. Da Windstärke, Windrichtung, Temperatur, Luftfeuchte und Luftdruck örtlich und zeitlich unregelmäßigen Schwankungen unterliegen, lassen sich über die in größeren Abständen von einer Schallquelle (über etwa 100 m) zu erwartenden Schalldruckpegel im allgemeinen nur statistische Aussagen machen, wobei die Streuung um so größer ist, je größer der Abstand von der Schallquelle ist. Im folgenden werden zunächst alle die Schallausbreitung bestimmenden Einflüsse beschrieben, und anschließend wird gezeigt, wie ihr Zusammenwirken bei Schallimmisionsberechnungen berücksichtigt wird.

L. Schreiber

19. Schallabsorption

Zusammenfassung

Die Einordnung des Stoffes in die Maßnahmen der Lärmbekämpfung nehmen wir an Hand folgender Übersicht vor:

a)

Beeinflussung der Lärmursache (Kapitel 7–17),

 

b)

Verminderung der Schallabstrahlung (Kapitel 22.5),

 

c)

Schalldämmung (Kapitel 21),

 

d)

Schallabsorption (Kapitel 19),

 

e)

Schalldämpfer (Kapitel 20),

 

f)

Pegelminderung durch Entfernungszunahme (Kapitel 18).

 

F. P. Mechel

20. Schalldämpfer

Zusammenfassung

Eine der Aufgaben der technischen Akustik ist die Unterbindung der Schallausbreitung von der Schallquelle in Nachbarräume. Am wirksamsten erfolgt das durch schalldämmende Kapseln und Wände. Voraussetzung für deren Wirksamkeit ist das Fehlen von Durchbrüchen und Öffnungen. Diese sind jedoch oft erforderlich: z.B. Klimakanäle, Spalt eines Türblattes über dem Boden, Rohr- und Kabeldurchführungen, usw.

F. P. Mechel

21. Schalldämmung in Gebäuden

Zusammenfassung

Der Schallschutz zwischen den verschiedenen Räumen innerhalb eines Gebäudes oder gegen außen ist ein sehr komplexes Problem. In erster Linie ist die Luftschalldämmung der Decken, Wände, Türen, Fenster von Bedeutung, außerdem muß die Körperschalldämmung vor allem bei Decken ausreichend sein, wobei man speziell von der Trittschalldämmung spricht. Schließlich müssen die haustechnischen Anlagen genügend leise sein.

K. Gösele

22. Körperschalldämmung und -dämpfung

Zusammenfassung

Es gehört zu den wichtigen Aufgaben der Schalltechnik, die Einleitung von Körperschall in eine Konstruktion und seine Ausbreitung weitgehend zu verhindern; außerdem soll der Übergang von Körperschall in Luftschall (Abstrahlung) so niedrig wie möglich gehalten werden. Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten:

a)

Verringerung der anregenden Kräfte, Momente, Drücke, Bewegungen und dgl.; Minderung der hochfrequenten Körperschallanteile durch Vermeidung plötzlicher Wechsel; Vermeidung von Selbsterregung bei Stick-slip-Vorgängen oder dgl.; Reduzierung von freien Spielen, losen Teilen (Klappern) etc.

 

b)

Körperschalldämmung; d. h. Reflexion des Körperschalls an bestimmten Stellen durch Verwendung elastischer Zwischenschichten (Federelemente), durch Wechsel des Mediums oder der Abmessung, durch Sperrmassen oder andere Diskontinuitäten.

 

c)

Vergrößerung der Entfernung, d. h. Ausnutzung der Tatsache, daß sich mit wachsender Entfernung von der Quelle die vorhandene Energie auf ein größeres Gebiet verteilt, also zu kleineren Energiedichten führt.

 

d)

Körperschalldämpfung; d. h. Umwandlung der Körperschallenergie in Wärme, z.B. durch Verwendung gedämpfter Materialien oder durch Reibung an Kontaktflächen usw.

 

e)

Verringerung der Abstrahlung, z.B. durch Verkleinerung der strahlenden Flächen oder durch Verminderung des Abstrahlgrades.

 

M. Heckl, J. Nutsch

23. Raumakustik

Zusammenfassung

Die traditionelle Aufgabe der Raumakustik besteht darin, die Bedingungen zu schaffen oder zu formulieren, die in einem Raum eine möglichst gute akustische Übertragung von einer Schallquelle zu einem Zuhörer gewährleisten. Die Objekte der Raumakustik sind somit insbesondere Versammlungsräume aller Art wie Hör- und Vortragssäle, Sitzungsräume, Theater, Konzertsäle oder Kirchen. Schon jetzt sei darauf hingewiesen, daß diese Bedingungen wesentlich davon abhängen, ob es sich bei den zu übertragenden Schallsignalen um Sprache oder Musik handelt; im einen Fall ist eine möglichst gute Sprachverständlichkeit das Kriterium für die Qualität der Übertragung, im anderen dagegen hängt der Erfolg raumakustischer Bemühungen von der Erreichung anderer, weniger leicht quantifizierbarer Gegebenheiten ab, nicht zuletzt auch von den Hörgewohnheiten der Zuhörer. Jedenfalls gibt es die schlechthin „gute Akustik“ eines Raumes nicht.

H. Kuttruff

24. Aktive Lärmminderung (Antischall)

Zusammenfassung

„Lärmminderung durch Antischall“: Die griffige Losung behauptet sehr bildhaft die Existenz und nutzbringende Anwendung eines Schallfeldes, dessen Beschaffenheit die zumindest teilweise „Vernichtung“eines anderen, störenden und also lärmenden Schallfeldes erlaubt.

J. Scheuren

25. Beschallungstechnik

Zusammenfassung

Die Beschallungstechnik umfaßt eine Vielzahl von verschiedenen Anlagentypen, die sich je nach Aufgabenstellung zum Teil sehr stark in Technik und Erscheinungsbild voneinander unterscheiden. Das Spektrum der Beschallungsanlagen läßt sich in folgende Typen unterteilen:

a)

Verstärkungsanlagen für Sprache und Musik,

 

b)

Unterstützungsanlagen für Sprache und Musik,

 

c)

Anlagen zur Simulation raumakustischer Gegebenheiten.

 

H. Frisch

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