ES2628183T3

ES2628183T3 - Método para la reducción de sonido

Info

Publication number: ES2628183T3
Application number: ES08736329.7T
Authority: ES
Inventors: Theo Antoon Van Veen
Original assignee: Stichting Nationaal Lucht en Ruimtevaart Laboratorium
Current assignee: Stichting Nationaal Lucht en Ruimtevaart Laboratorium
Priority date: 2008-04-17
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2028-04-17
Also published as: PL2271805T3; WO2009127258A2; US20110083925A1; DK2271805T3; AU2008354953B2; WO2009127258A3; HUE032756T2; EP2271805A2; AU2008354953A1; US8132644B2; EP2271805B1; SI2271805T1

Abstract

Sistema configurado para la reducción de sonidos de aeronaves que se desplazan en una guía de ondas en el aire por encima del suelo en el lado lateral de una pista, que comprende, por debajo del suelo en dicho lado lateral de la pista, al menos una capa superior que se extiende hacia abajo desde una interfaz entre dicha capa superior y el aire y que, en dicha interfaz, tiene una impedancia acústica que coincide sustancialmente con la impedancia acústica del aire, caracterizado por que el sistema está configurado para la reducción de sonidos de aeronaves en el intervalo de 15 Hz a 40 Hz durante la primera parte del despegue, en el que la capa superior forma parte de un conjunto que comprende al menos dos capas superpuestas con diferente densidad y/o diferente velocidad del sonido y/o diferente espesor.

Description

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DESCRIPCION

Metodo para la reduccion de sonido

La invencion se refiere a un sistema para la reduccion de sonido que se desplaza en una grna de ondas situada en el aire por encima del suelo de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion principal.

Dicho sistema se conoce a partir del documento US-A-4 244 439. Tambien el documento US2004/0058095 describe un sistema de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion principal.

En circunstancias espedficas, el ruido, por ejemplo, el ruido de aeronaves durante la primera parte del despegue cuando la aeronave esta ganando velocidad en una pista, puede ser muy perturbador a gran distancia de la fuente del ruido. Esto se aplica especialmente a frecuencias de sonido en el intervalo de 15 Hz a 40 Hz. En el ejemplo anterior de ruido de una aeronave, un aumento del ruido de baja frecuencia sobre todo se produce cuando la aeronave todavfa tiene contacto con la pista y sus motores funcionan a alta potencia, mientras que las condiciones del viento son tales que el viento sopla sustancialmente hacia una zona de interes (el area que sufre el ruido perturbador) con el correcto gradiente de viento (vertical). Otros factores que pueden ser de influencia son, entre otros, el gradiente de temperatura (vertical) y/o una combinacion de los gradientes de viento y temperatura.

En tales condiciones puede crearse una situacion en la que el ruido que emana de la fuente de ruido en un intervalo espedfico de angulos se propagara por encima del suelo en una llamada grna de ondas entre la superficie del suelo y un lfmite superior virtual. Las ondas sonoras se reflejaran sucesivamente hacia abajo en el lfmite superior debido al gradiente (vertical) (la velocidad efectiva del sonido aumenta con la altitud) en la velocidad del sonido causada por la suma de los efectos del gradiente del viento y el gradiente de temperatura y al llegar a la superficie del suelo las reflejara hacia arriba de nuevo, y asf sucesivamente. Basicamente, la reflexion en la superficie del suelo es el resultado de un lfmite de impedancia acustica presente en el suelo.

El efecto de grna de onda anterior se produce especialmente en un intervalo de frecuencias de sonido de aproximadamente 15 Hz a aproximadamente 40 Hz. El sonido que se propaga a traves de esta grna de ondas es menos atenuado durante la propagacion en comparacion con la atenuacion que se produce con la propagacion esferica del sonido.

Otros intentos del estado de la tecnica para reducir el ruido perturbador comprenden sustancialmente estructuras tales como escudos, colinas, arboles y vegetacion situados entre la fuente de ruido y el area de interes. Cuando se aplican para reducir el ruido de las aeronaves en un aerodromo, tales estructuras conocidas no son compatibles con requisitos de seguridad que requieren zonas libres y sin obstaculos junto a la pista. Ademas, estas estructuras solo son eficaces para reducir el ruido de alta frecuencia, mientras que el ruido en el intervalo anterior de 15 Hz a 40 Hz apenas se reduce.

A la vista de lo anterior, es un objeto de la presente invencion proporcionar un sistema mejorado para la reduccion de sonido que se desplaza en una grna de ondas en el aire por encima del suelo.

De acuerdo con la presente invencion, el sistema se caracteriza por que esta especialmente disenado para la reduccion de sonidos de aeronaves en el intervalo de 15 Hz a 40 Hz durante la primera parte del despegue, en el que la capa superior es parte de un conjunto que comprende al menos dos capas superpuestas con diferente densidad y/o diferente velocidad de sonido y/o diferente espesor.

Como resultado, la superficie del suelo ya no actua como una superficie acusticamente “dura” que refleja el sonido hacia arriba. Debido a la mejor relacion de impedancia entre el aire y la capa superior adyacente del suelo, el sonido ahora puede entrar en el suelo donde se propaga y, por lo tanto, se absorbe por medio de diferentes mecanismos. Por ejemplo, puede producirse una excitacion de la estructura del suelo que absorbe la energfa sonora; o puede provocarse un acoplamiento a poros en el suelo llenos de aire. Para las frecuencias menores mencionadas anteriormente, se espera que el mecanismo anterior sea el mas practico.

Debido a que, ademas, la capa superior es parte de un conjunto que comprende al menos dos capas superpuestas con diferente densidad y/o diferente velocidad de sonido y/o diferente espesor, la transmision de sonido de baja frecuencia a traves de las capas en el suelo por debajo de la superficie del suelo puede optimizarse en la forma de un filtro de sonido de baja frecuencia.

En una realizacion preferida del sistema de acuerdo con la presente invencion, el agua se excluye lo mas posible de dicha al menos una capa superior. Esta medida es eficaz para mejorar el acoplamiento aire-tierra (acoplamiento de impedancia). Cuando hay mucha agua en el suelo, la reflexion del suelo y, por lo tanto, la grna de ondas para las ondas de tierra es mas pronunciada (como puede verse en la diferencia entre verano e invierno: en verano, se refleja menos energfa sonora mediante el suelo acusticamente mas blando).

Un efecto secundario positivo de proporcionar una reduccion significativa del agua en la superficie es una reduccion

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sustancial de la posibilidad de creacion de niebla local, lo cual es una ganancia importante para la seguridad y capacidad de un aeropuerto.

La absorcion del sonido que se propaga en el suelo puede mejorarse aun mas cuando, de acuerdo con otra realizacion del presente sistema, el conjunto de al menos dos capas superpuestas esta disenado para crear un sistema de masa-muelle.

Otras medidas que dan lugar a tal mejor absorcion son proporcionadas por sistemas en los que el conjunto de al menos dos capas superpuestas proporciona un acoplamiento de modo a ondas secundarias (es decir, partfculas que se mueven perpendicularmente a la direccion de propagacion del sonido) y/u ondas primarias (es decir, ondas sfsmicas, propagacion longitudinal del sonido) y/u ondas de Rayleigh (es decir, rotacion de partfculas) y/u ondas de Love por debajo de la superficie del suelo.

En una realizacion practica del sistema de acuerdo con la presente invencion, el ensamblaje de capas superpuestas comprende al menos tres capas superpuestas con una alternancia de dos tipos de capas diferentes. Esto significa que se crean sucesivas capas horizontales en las que todas las capas impares son del mismo tipo, al igual que las capas pares.

Se observa que “del mismo tipo” no significa necesariamente que dichas capas tengan las mismas dimensiones (especialmente espesor), sino que simplemente trata de expresar que dichas capas estan constituidas por los mismos materiales (o equivalentes).

Por ejemplo, es posible que el conjunto comprenda capas alternas de arena y espuma de poliestireno. Dichas capas pueden estar disenadas para un angulo optimo de incidencia del sonido y la frecuencia en cuestion, e incluso para multiples sonidos y multiples frecuencias. Dependiendo de la densidad y la velocidad del sonido en las capas, el conjunto puede optimizarse para la absorcion del mencionado ruido de baja frecuencia.

Como una posibilidad adicional para mejorar el sistema de acuerdo con la presente invencion, la impedancia acustica efectiva de la capa o capas en el suelo esta adaptada para las propiedades de ondas sonoras incidentes, tales como por ejemplo frecuencias, direccion de propagacion del sonido, dependiendo del tipo de capa(s) en el suelo.

Cuando, de acuerdo con otra realizacion del sistema de acuerdo con la presente invencion, cada capa por debajo del suelo esta orientada en una direccion perpendicular a la intensidad maxima del sonido, la onda sonora contactara con el suelo mas eficazmente con respecto al acoplamiento aire-tierra.

De acuerdo con otra realizacion del presente sistema, debajo del suelo se proporciona ademas una estructura de rejilla para dispersar el sonido. Dicha rejilla, por ejemplo, puede comprender barras. Las barras pueden estar optimizadas por la dimension y la distancia entre sf. Tambien se puede optimizar la densidad y velocidad del sonido en las barras y en el terreno circundante con respecto a la dispersion del sonido.

Como ejemplo, ademas de las estructuras estratificadas, las estructuras cilmdricas con aire en su interior se pueden situar justo debajo de la superficie del suelo. Cuando son excitadas por las fluctuaciones de presion del sonido de baja frecuencia en los modos acusticos correctos, estas estructuras son capaces de absorber energfa acustica. Esta absorcion puede lograrse mediante la transferencia de energfa acustica a energfa de vibracion y calor en las tubenas que estan situadas por debajo de la superficie. La energfa de vibracion sera absorbida por el suelo circundante. Se debe tener cuidado de mantener el agua fuera de estas tubenas. La absorcion acustica de las tubenas se puede aumentar haciendo agujeros en la tubena que hacen frente al aire. Estos agujeros accionaran los modos de la tubena mas eficientemente por los cambios de presion del sonido que incide sobre la tubena en el suelo.

En una realizacion practica del sistema de acuerdo con la presente invencion, dicha capa o capas bajo el suelo se proporcionan en un intervalo que comienza en el lado lateral de la pista y se extiende hasta al menos 100 metros de la pista. El intervalo puede variar dependiendo de la reduccion de ruido requerida en una situacion espedfica.

La eficacia de dicho sistema se mejora adicionalmente cuando dicho intervalo se extiende hasta una distancia de por lo menos 300 metros de la pista y mas preferiblemente cuando dicho intervalo se extiende hasta una distancia de al menos 500 metros de la pista.

Se observa que el presente sistema para reducir el sonido que se desplaza en una denominada grna de ondas se puede combinar con sistemas conocidos para absorber sonido mediante, por ejemplo, estructuras de absorcion de sonido (por ejemplo, escudos) o vegetacion (estructuras que, cuando se utilizan en el contexto de la reduccion del ruido de la aeronave se pueden colocar a una mayor distancia de la pista para no crear ningun riesgo para la seguridad). La reduccion del sonido que puede lograrse con el metodo de acuerdo con la invencion puede ser considerable (hasta 6 dB y mas).

Ademas, se observa que el sistema de acuerdo con la presente invencion tambien se puede aplicar en otras situaciones, tales como en portaaviones o en lugares en los que se requiere una reduccion de fuentes de ruido de alta intensidad y/o baja frecuencia.

5 La invencion no esta limitada a las realizaciones descritas anteriormente, que pueden variarse ampliamente dentro del alcance de la invencion como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Sistema configurado para la reduccion de sonidos de aeronaves que se desplazan en una gma de ondas en el aire por encima del suelo en el lado lateral de una pista, que comprende, por debajo del suelo en dicho lado lateral de la pista, al menos una capa superior que se extiende hacia abajo desde una interfaz entre dicha capa superior y el aire y que, en dicha interfaz, tiene una impedancia acustica que coincide sustancialmente con la impedancia acustica del aire, caracterizado por que el sistema esta configurado para la reduccion de sonidos de aeronaves en el intervalo de 15 Hz a 40 Hz durante la primera parte del despegue, en el que la capa superior forma parte de un conjunto que comprende al menos dos capas superpuestas con diferente densidad y/o diferente velocidad del sonido y/o diferente espesor.
2. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que el agua se excluye tanto como sea posible de dicha al menos una capa superior.
3. Sistema segun la reivindicacion 1 o 2, en el que el conjunto de al menos dos capas superpuestas esta disenado para crear un sistema de masa-muelle.
4. Sistema segun la reivindicacion 3, en el que el conjunto de al menos dos capas superpuestas proporciona un acoplamiento de modo a ondas secundarias (es decir, partfculas que se mueven perpendicularmente a la direccion de propagacion del sonido) y/u ondas primarias (es decir, ondas sfsmicas, propagacion de sonido longitudinal) y/u ondas de Rayleigh (es decir, rotacion de partfculas) y/u ondas de Love por debajo de la superficie del suelo.
5. Sistema segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el conjunto de capas superpuestas comprende al menos tres capas superpuestas con una alternancia de dos tipos de capas diferentes.
6. Sistema segun la reivindicacion 5, en el que el conjunto comprende capas alternas de arena y espuma de poliestireno.
7. Sistema segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la impedancia acustica efectiva de la capa o capas en el suelo se adapta para las propiedades de ondas sonoras incidentes, tales como por ejemplo frecuencias, direccion de propagacion del sonido, dependiendo del tipo de capa(s), las dimensiones de las capas y la orientacion en el suelo.
8. Sistema segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada capa por debajo del suelo esta orientada en una direccion perpendicular a la intensidad maxima del sonido.
9. Sistema segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que por debajo del suelo se proporciona ademas una estructura de rejilla para dispersar y/o absorber el sonido.
10. Sistema segun la reivindicacion 9, en el que la estructura de rejilla comprende barras.
11. Sistema segun la reivindicacion 9, en el que la estructura de rejilla comprende estructuras cilmdricas, por ejemplo, tubos, llenos de aire.
12. Sistema segun la reivindicacion 11, en el que las estructuras cilmdricas tienen agujeros orientados hacia el aire.
13. Sistema segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha capa(s) bajo el suelo estan provistas en un intervalo que comienza en el lado lateral de la pista y que se extiende hasta al menos 100 metros de la pista.
14. Sistema segun la reivindicacion 13, en el que dicho intervalo se extiende hasta una distancia de al menos 300 metros de la pista.
15. Sistema segun la reivindicacion 14, en el que dicho intervalo se extiende hasta una distancia de al menos 500 metros de la pista.