Schallabstrahlung

Die Schallabstrahlung hoher Amplituden in die Umgebung verursacht erhebliche wirtschaftliche, gesundheitliche und auch politische Probleme, die Verringerung der Schallabstrahlung ist daher die Hauptaufgabe für die Maschinenakustiker.

Flughafen-Ausbau Frankfurt
Passagierjet als Fluglärmverursacher, Thema Fluglärm in einer Kommunalwahlkampagne (Süden Frankfurts, 2006)

Die gesundheitlichen Auswirkungen von Lärm lassen sich nicht immer einfach quantifizieren. Für Fluglärm bestimmt man sie durch den Vergleich von Infarkt-und Schlaganfallsraten in Flughafennähe mit Gebieten, die weiter vom Flughafen entfernt liegen: Nach Ergebnissen einer Studie (2009), die vom Umweltbundesamt in Auftrag gegeben wurde, leiden Bewohner in Flughafennähe ca. 50% häufiger unter Schlaganfällen und Infarkten als vergleichbare Personengruppen, die in Gebieten weit entfernt von Flughäfen wohnen. Diese anhand der Auswertung von Krankenkassendaten von Patienten in der Nähe des Köln-Bonner-Flughafen gewonnenen Erkenntnisse, lassen Schlüsse über die zu erwartenden Anstiege von ähnlichen Krankheitsfällen nach Ausbau der Berliner und Frankfurter Großflughäfen in diesen Ballungsgebieten zu.

Schweizer Forscher konkretisieren diese Ergebnisse (in der Zeitschrift Epidemiology) dahingehend, dass das erhöhte Infarktrisiko ab einem Fluglärmpegel von 60 dB(A) besteht. Unklar ist, ob es sich bei dem Pegel um einen mittleren Pegel oder den Spitzenpegel beim Überflug des Flugzeuges handelt.

Komplexe Formeln ermitteln die Berechnung Anzahl der vom Fluglärm betroffenen Personen. Fortschritte in der Bauakustik führen zur Anpassung dieser Formeln an moderne Bautrends: Beim Flughafen Kloten (Zürich) wird eine geringere Gefährdungen von Personen, die in Passivhäusern leben, angenommen: Durch die integrierte Lüftung dieser Häuser würden die Bewohner nicht mehr bei geöffneten Fenstern schlafen und somit dem Lärm weniger ausgesetzt sein.

Ein Maßnahmenpaket aus Nachtflugverboten, optimierte Anflugrouten und der Trend zu leiseren, aber größeren Maschinen gelten bei den Flughafenerweiterungen in Frankfurt und Zürich als die Hoffnungen der Betroffenen zur Linderung des Fluglärms.

 

 

Schallemission vs. -immission

Der Hersteller einer Maschine oder Anlage muss dem Gesetzgeber gegenüber die Schallleistung angeben, die seine Maschine im Betrieb nicht überschreiten. Die Schallleistung ist also die wesentliche Größe für den Hersteller. Sie ist eine Emissionsgröße. Der Betreiber hingegen muss gewährleisten, dass an seinen Arbeitsplätzen ein vorgegebener Schalldruck nicht überschritten wird. Die Einhaltung dieses am Arbeitsplatz immittierten Schalldruckes unterliegt der Überwachung durch die Berufsgenossenschaften. Die Beziehung zwischen Hersteller und Gesetzgeber ist also durch eine andere Schallgröße geprägt als die zwischen Betreiber und Berufsgenossenschaft, was zu Streitigkeiten führen kann, wenn der Betreiber die Hersteller in die Pflicht nehmen will, wenn an Arbeitsplätzen der max. Schalldruck überschritten wird. Die Abb. unten zeigt beispielhaft den Zusammenhang zwischen Schallleistung und Schalldruck für einige Baumaschinen: Eine Korrelation zwischen beiden Größen ist nicht zu erkennen (Sekundärmaßnahmen wie Schalldämmung mögen bei den größeren Baumaschinen zu geringeren Schalldrücken am Fahrerohr führen). Es besteht in diesem Beispiel jedoch ein Zusammenhang zwischen Maschinengröße/Gesamtleistung und der abgestrahlten Schallleistung.

Schallleistung  / Schalldruck bei Baumaschinen

Zusammenhang zwischen Maximalschalldruck (Immissionsgröße) und Schallleistung von 5 Baumaschinen.

Das Bundesimmissionsgesetz unterscheidet unterscheidet nicht nach Art der Immission von Lärm: Bekannt ist, dass laute Musik zur Nachbarschaftskonflikten führt. Gleiches gilt für Kinderlärm: Kitas, die einen zulässigen Schalldruckpegel überschritten, mussten bereits umziehen oder Lärmschutzwände um das Kindergartengelände errichten.

Eine im Vergleich zu Wettbewerbern geringere Schallleistung wird vom Konsumenten als Produkteigenschaft wahrgenommen, die ein höherwertiges Produkt ausmacht. Entsprechend ist er bereit, für diesen Wert auch einen höheren Preis zu bezahlen.

 

Akustische Strahler und Schallfelder

In den Unterkapiteln über Strahler und spezielle Schallfelder (Nahfeld, Fernfeld, akustischer Kurzschluss) wird die Schallabstrahlung unter Vernachlässigung

  • einer möglichen Interaktion zwischen Struktur und umgebendem Medium oder
  • eines strömenden Mediums

betrachtet. Im Kapitel Fluidakustik werden diese und weitere Parameter und ihr Einfluß auf die Schallabstrahlung betrachtet.

Rechnungen zur Schallabstrahlung werden im Vergleich zu Messungen im Kapitel Luftschallsimulationen behandelt.

 

Fernfeld / Nahfeld

Im akustischen Fernfeld sind Druck p und Schnelle v annähernd oder ganz (wie bei einer ebenen Welle) in Phase. Im Nahfeld weisen Druck und Schnelle eine beliebige Phasendifferenz auf. Der Übergang vom Nahfeld ins Fernfeld ist fließend. Anhaltswert für die Erfüllung der Fernfeldbedingung ist:

            r >> l

wobei r der Abstand zum Strahler und l eine typische Länge (Durchmesser, Höhe oder eine andere repräsentative Länge) des Strahlers ist.

Fernfeld / Nahfeld

Der untere zeitliche Verlauf von Druck und Schnelle zeigt beide akustische Größen (fast) in Phase schwingend. Im Nahfeldbereich (oben) ist eine deutliche Phasendifferenz zu beobachten.

siehe auch Akustischer Kurzschluss

 

 

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