Ekrany akustyczne jako główny element zwalczania hałasu komunikacyjnego

Podstawowym celem ekranu akustycznego jest wytworzenie cienia akustycznego czyli obszaru, do którego nie docierają ze źródła dźwięku bezpośrednie fale akustyczne. Hałas komunikacyjny powstaje w dwojaki sposób. Po pierwsze generowany jest przez silniki samochodowe, które wytwarzają dźwięki o niskiej częstotliwości, a poziom hałasu zależy w dużej mierze od prędkości poruszających się samochodów. Po drugie jest efektem toczenia kół pojazdów powierzchnie jezdni i tutaj hałas przybiera postać dźwięków o wysokiej częstotliwości, a czynnikiem wzmagającym jego poziom może być stan nawierzchni oraz jej wilgotność. Poziom hałasu drogowego jest uzależniony od takich czynników, jak: natężenie ruchu, udział pojazdów hałaśliwych (samochody ciężarowe, autobusy, tramwaje, motocykle), płynność ruchu, pochylenie drogi.

Zastosowanie ekranów akustycznych jest jednym ze sposobów mających na celu zmniejszenie natężenia dźwięku. Przestrzeń, która z założenia ma być chroniona przed negatywnym działaniem hałasu drogowego znajdująca się za ekranami, to tzw. obszar cienia akustycznego. Fala dźwiękowa napotykając na swojej drodze przeszkodę podlega częściowo pochłonięciu, odbiciu i ugięciu na krawędzi. Ugięcie fali, czyli dyfrakcja na krawędzi ekranu powoduje zmniejszenie jego efektywności w obszarze cienia akustycznego. Skuteczność ochrony zależy przede wszystkim od tego, jaka część hałasu przejmie sam ekran, a ile wskutek załamania fali zostanie przeniesione do strefy cienia akustycznego. Projektując ekrany akustyczne wyznacza się ich geometrię oraz usytuowanie względem źródła i odbiorcy na podstawie wymaganej efektywności akustycznej. Podstawowym schematem przy obliczaniu ekranów jest układ źródło - ekran - obserwator. Pod względem właściwości akustycznych można je podzielić na odbijające, odbijająco – rozpraszające i pochłaniające. Ekrany akustyczne są tym bardziej skuteczne, im są sytuowane bliżej źródła hałasu

Podstawowe zjawiska fizyczne związane z propagacją fal dźwiękowych

Jeżeli fale dźwiękowe rozchodzą się w środowisku zgodnie ze schematem przestawionym powyżej to podlegają pewnym zjawiskom fizycznym, jak: pochłanianie, odbicie, ugięcie i nakładanie się (interferencja). Fala dźwiękowa napotykająca na swej drodze przeszkodę podlega częściowemu odbiciu oraz pochłonięciu. Powierzchnia przeszkody i jej struktura charakteryzowane są poprzez współczynniki odbicia oraz pochłaniania. Współczynnik odbicia interpretowany energetycznie wyraża stosunek energii fali odbitej do energii fali padającej. Najogólniej, współczynnik pochłaniania określić można jako różnicę jedności i współczynnika odbicia. Zjawisko interferencji polega na nakładaniu się fal dźwiękowych, w wyniku czego następuje wzmocnienie lub osłabienie fali wypadkowej. W teorii ekranów zjawisko to ma znaczenie przy stosowaniu dwóch równoległych ekranów odbijających wzdłuż trasy komunikacyjnej, lub stosowaniu ekranu w niewielkiej odległości od chronionego budynku. Podstawowe znaczenie w teorii ekranowania ma jednak zjawisko ugięcia fal (dyfrakcji). Opis jego opiera się na zasadzie Huygensa, która głosi, że: wszystkie punkty czoła fali można uważać za źródła nowych fal kulistych, których obwiednia po czasie t określa położenie czoła fali w dowolnej chwili. Skutkiem występowania zjawiska dyfrakcji w teorii ekranów jest ugięcie fal na krawędzi ekranu, co powoduje obniżenie jego skuteczności fali dźwiękowej skuteczność ekranu akustycznego maleje.

Źródło: Techbud

Więcej