NL2003073C2 - Inrichting en werkwijze voor het reduceren van geluid. - Google Patents

Description

INRICHTING EN WERKWIJZE VOOR HET REDUCEREN VAN GELUID.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting, samenstel en werkwijze voor het passief reduceren van geluidstrillingen in een vloeistof, in het 5 bijzonder water, als gevolg van een onder het vloeistofniveau gerangschikte geluidsbron.

Bij werkzaamheden onder water kan het voorkomen dat relatief hoge geluidsniveaus opgewekt worden die schadelijk kunnen zijn voor in de nabijheid verkerende dieren of mensen. Wanneer bijvoorbeeld onder water geheid moet worden, 10 waarbij een hei-element zoals bijvoorbeeld een heipaal via een boven water geplaatste hei-inrichting in de bodem wordt geslagen, kunnen onder water zeer hoge geluidsniveaus optreden. Omdat het geluid onder water gegenereerd wordt, zullen de geluidsgolven op veel grotere afstand ten opzichte van de geluidsbron hoorbaar zijn dan wanneer de geluidsbron boven water zou zijn geplaatst. In de praktijk blijkt dat bij 15 heiwerkzaamheden er geen andere onderwaterwerkzaamheden in de nabijheid, dat wil zeggen binnen een straal van een kilometer of meer, kunnen plaatsvinden waarbij duikers onder water ingeschakeld worden. Andere geluidsbronnen dan een heipaal, zoals bijvoorbeeld een sonar of een explosief, zoals een zeemijn, of een caviterende schroef van een vaartuig kunnen eveneens zoveel geluid produceren dat dit tot schade 20 voor dier en mens in de nabijheid van de geluidsbron kan leiden.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding een inrichting en werkwijze te verschaffen voor het reduceren van de als gevolg van een onder water gerangschikte geluidsbron opgewekte geluidstrillingen.

Volgens een eerste aspect van de onderhavige uitvinding wordt dit doel bereikt in 25 een inrichting voor het passief reduceren van de geluidstrillingen in water als gevolg van een onder water gerangschikte geluidsbron, waarbij de inrichting omvat een over de geluidsbron te rangschikken langgerekte buis, de buis omvattende een buitenwand en binnenwand, waarbij de inhoud van de tussenruimte tussen de binnen- en buitenwand in hoofdzaak gevormd wordt door gasvormige materie.

30 Doordat de tussenruimte in hoofdzaak gevuld is met een gasvormige materie, treedt er een reductie van de trillingoverdracht vanaf de centrale binnenruimte van de buis, via de tussenruimte(s) tussen de binnen- en buitenwand(en) van de buis, naar de 2 omgeving op. De geluidoverlast naar de omgeving kan hierdoor aanzienlijk verminderd worden.

De druk van de gasvormige materie in de tussenruimte(s) van de buis kan gelijk zijn of zelfs hoger zijn dan de lokale luchtdruk omdat ook bij dergelijke drukken een 5 reductie van de geluidoverdracht te realiseren is. In andere uitvoeringen van de uitvinding is de druk in de tussenruimte(s) echter verlaagd ten opzichte van de omgevingsdruk. De druk kan hierbij zo laag zijn als 0,5 bar of lager, bijvoorbeeld 0,1 bar of zelfs nog lager. Zoals hierna uiteengezet zal worden, spreekt men in het laatstgenoemde geval van een "vacuüm" in de tussenruimte(s).

10 Als gevolg van de verlaagde druk, kan de voortplanting van de geluidstrillingen worden beïnvloed. Wanneer nu de tussenruimte met verlaagde druk geheel rondom de geluidsbron wordt aangebracht in de vorm van een buis, in het bijzonder een cilindrische buis met een concentrische binnen- en buitenwand, wordt het geluid gedeeltelijk gedempt door de verschillende media en zal slechts een klein deel van het 15 geluid doorgelaten worden. Als gevolg hiervan zijn de geluidsniveaus in de nabijheid van de geluidsbron (maar uiteraard buiten de door de buis gedefinieerde binnenruimte) sterk gereduceerd.

De buitenwand en binnenwand van de buis kunnen één voor één in de watermassa worden aangebracht, bijvoorbeeld door eerst de binnenwand in de bodem 20 te verankeren en vervolgens een daaromheen geplaatste buitenwand in de bodem te verankeren. Het is echter eveneens mogelijk om de buis in één geheel, d.w.z. met de buiten- en binnenwand reeds gemonteerd tot één geheel, op de bodem te plaatsen. Het voordeel hiervan is dat de buis op land geprefabriceerd kan worden en dat de tussenruimte aan de bovenzijde en aan de onderzijde relatief eenvoudig luchtdicht kan 25 worden afgesloten met behulp van afsluitmiddelen.

In een bepaalde uitvoeringsvorm zijn de afsluitmiddelen niet alleen ingericht voor het afsluiten van de ruimte ten opzichte van de buitenwereld teneinde de druk in de tussenruimte te kunnen behouden en/of te voorkomen dat materiaal van buiten de buis de tussenruimte(s) binnentreedt, zoals bijvoorbeeld bodemmateriaal aan de onderzijde 30 van de buis, maar zijn deze tevens flexibel uitgevoerd, teneinde te voorkomen dat teveel geluidstrillingen via een min of meer door de afsluitmiddelen gevormde starre koppelingen tussen een buiten- en binnenwand alsnog door de inrichting zouden worden doorgelaten. In het bijzonder zijn de afsluitmiddelen daarom elastisch 3 uitgevoerd en zijn deze nabij de beide uiteinden van de tussenruimte geplaatst om zodoende de tussenruimte goed af te kunnen sluiten en verder een trillingisolerend effect te hebben.

Om de geluidsoverdracht via de buis te reduceren, volstaat het in bepaalde 5 situaties om de druk in de tussenruimte te verlagen ten opzichte van de omgevingsdruk, bijvoorbeeld door deze kleiner dan 0,5 bar, bij voorkeur kleiner dan 0,1 bar te maken. De gereduceerde druk, hierin ook wel kortweg het "vacuüm" genoemd, kan bijvoorbeeld tijdens fabricage al gerealiseerd worden wanneer er sprake is van een geprefabriceerde buis met binnenwand en buitenwand, maar kan ook pas worden 10 gerealiseerd op het moment dat de buis in de bodem is aangebracht. In het laatste geval kunnen afzuigmiddelen, zoals een of meer vacuümpompen, op de tussenruimte worden aangesloten en geactiveerd worden om de druk in de tussenruimte te verlagen.

In een verdere uitvoering omvat de buis een buitenwand, een binnenwand alsmede een of meer tussen de buiten- en binnenwand gerangschikte tussenwanden.

15 Hierdoor kan een aantal in radiale richting naast elkaar gelegen tussenruimten gecreëerd worden. In bepaalde situaties blijken dergelijke naast elkaar gelegen tussenruimtes een verhoogde geluidsreductie mogelijk te maken,

In een verdere uitvoeringsvorm zijn middelen voorzien voor afgeven van gasbellen, waarbij de middelen zijn ingericht voor het langs de binnenkant van de 20 binnenwand van de buis naar boven laten gaan van de gasbellen. Hierdoor kan in de binnenruimte een soort bellenscherm gecreëerd worden, welk bellenscherm in bepaalde situaties een verdere reductie van de geluidoverdracht mogelijk kan maken.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm is de ten minste ene buis van het zelfpenetrerende type voor het verankeren van een uiteinde van de buis in de bodem 25 onder de watermassa. Een buis van een dergelijk type kan op eigen kracht in de bodem verankerd worden, bijvoorbeeld doordat het onderste uiteinde zodanig gevormd is dat de buis zich onder zijn eigen gewicht zich in meer of mindere mate in de bodem ingraaft. In aanvulling daarop of als alternatief kan de buis voorzien zijn van verstelbare zuigankers. Dergelijke ankers zuigen zich vast aan de bodem en vormen 30 daarmee een stevige verankering ten opzichte waarvan de buis gepositioneerd kan worden.

Volgens uitvoeringsvormen van de uitvinding is de buis gedimensioneerd om in over de geluidsbron aangebrachte toestand vrij te staan van de geluidsbron. Er is in 4 deze uitvoeringsvormen derhalve geen direct contact tussen de geluidsbron en de buis, zodat er geen of althans in wezen geen sprake kan zijn van overdracht van contactgeluid. De totale geluidsoverdracht vanaf de geluidsbron naar de omgeving kan hierdoor verder gereduceerd worden.

5 Volgens een ander aspect van de uitvinding wordt een inrichting verschaft voor het passief reduceren van de geluidstrillingen in een vloeistof als gevolg van een onder het vloeistofniveau van een watermassa gerangschikte geluidsbron, de inrichting omvattende een over de geluidsbron te rangschikken langgerekte buis alsmede pompmiddelen voor het gedeeltelijk leegpompen van de door de buis begrensde 10 centrale binnenruimte voor het reduceren van de geluidsoverdracht van de geluidsbron naar de binnenzijde van de buis.

Deze uitvoering van de uitvinding berust om een soortgelijk principe als de eerder genoemde uitvoeringen doordat tussen de geluidsbron en de omgeving een gebied zonder vloeistof gevormd wordt. Het gebied zonder vloeistof draagt het geluid 15 van de geluidsbron minder gemakkelijk over naar de omgeving. Als de vloeistof in de buis ter plaatse van de geluidbron gedeeltelijk of geheel wordt verwijderd door de binnenruimte gedeeltelijk leeg te pompen, zal de geluidoverdracht van de geluidbron naar de binnenzijde van de buis verminderen en daarmee eveneens de geluidoverdracht vanaf de geluidbron naar de omgeving buiten de buis. Hierdoor kan de geluidsoverlast 20 verminderd worden.

Meer algemeen kan het gebied zonder vloeistof gevormd worden door de eerder genoemde tussenruimte(s) tussen de binnen- en buitenwand (en eventuele tussenwanden) en/of door de centrale binnenruimte in de buis (wanneer het vloeistofniveau daarin in voldoende mate is verlaagd).

25 Volgens een ander aspect van de uitvinding wordt een werkwijze verschaft voor het passief reduceren van de geluidstrillingen in water als gevolg van een onder water gerangschikte geluidsbron, de werkwijze omvattende: - het in de watermassa aanbrengen van een buis volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de buis om de geluidsbron gepositioneerd is; 30 - het aan het onderste uiteinde en/of het bovensten uiteinde verankeren van de buis.

5

De buis wordt hierbij over een reeds aanwezige geluidsbron aangebracht of er wordt eerst een buis aangebracht, pas waarna een geluidsbron, zoals een hei-element, in de buis wordt gepositioneerd.

De werkwijze kan tevens het gedeeltelijk leegpompen van de binnenruimte van 5 de buis omvatten zodat de geluidbron zich geheel of gedeeltelijk boven het wateroppervlak in de buis uitstrekt. Aanvullend of als alternatief kan de werkwijze het wegpompen van water uit de tussenruimte omvatten, eventueel in combinatie met het verschaffen van een verlaagde gasdruk, in het bijzonder luchtdruk, in de tussenruimte. In alle genoemde uitvoeringen geschiedt geluidstransmissie vanaf de geluidsbron naar 10 de omgeving ten minste gedeeltelijk via een gebied waarin zich geen vloeistof bevindt. Dit heeft tot gevolg dat de geluidstransmissie naar de omgeving wordt verminderd.

Verdere voordelen, kenmerken en details zullen worden verduidelijkt aan de hand van de hiernavolgende beschrijving van een voorkeursuitvoering daarvan. In de beschrijving wordt verwezen naar de figuren, waarin tonen: 15 Figuur 1 een schematische langsdoorsnede van een eerste uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding;

Figuur 2 een schematische langsdoorsnede van een tweede uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; en

Figuur 3 een schematische langsdoorsnede van een derde uitvoeringsvorm 20 van de onderhavige uitvinding.

De figuur toont een hei-inrichting 1 waarmee een hei-element 2 in de waterbodem 3 van een watermassa 4 kan worden geheid. Om het hei-element 2 is een langgerekte buis 5 aangebracht. De langgerekte buis 5 omvat een buitenwand 6 en een binnenwand 7. De buiten- en binnenwand zijn concentrisch ten opzichte van elkaar 25 geplaatst, waarbij tussen de buiten- en binnenwand een tussenruimte 8 aanwezig is. In een andere, niet weergegeven uitvoeringsvorm zijn meer buizen om elkaar heen geplaatst, zodat er meer tussenruimtes gerealiseerd zijn. Deze tussenruimte 8 vormt een drukkamer waarin een verlaagde druk gerealiseerd kan worden. Hiertoe is de tussenruimte 8 aan de bovenzijde afgesloten met een eerste isolator 9 en aan de 30 onderzijde afgesloten met een tweede isolator 10. De isolatoren sluiten niet alleen de tussenruimte 8 af zodat er geen lucht in de tussenruimte 8 kan binnendringen, maar zijn tevens trillingiso lerend uitgevoerd teneinde te voorkomen dat op de binnenwand 7 invallende geluidsgolven via een min of meer starre verbinding worden overgedragen 6 op de buitenwand 6. Als geschikt trillingisolerend materiaal kan bijvoorbeeld worden toegepast rubber, eventueel opblaasbaar. Er kan in bepaalde uitvoeringen ook gebruik worden gemaakt van verscheidene lagen van verschillende media.

In bepaalde uitvoeringen zijn aparte afzuigmiddelen (niet in de figuur 5 weergegeven) voorzien die op de tussenruimte zijn aangesloten en die zijn ingericht om door luchtafzuiging de druk in de tussenruimte in de gewenste mate te reduceren.

In de getoonde uitvoeringsvorm is de buis in hoofdzaak cilindrisch uitgevoerd. In andere, niet weergegeven uitvoeringsvormen kan de buis uiteraard een andere vorm hebben, zolang er maar tussen de buiten- en binnenwand een tussenruimte ontstaat die 10 geschikt is om de geluidsoverdracht of trillingsoverdracht naar de buitenwereld te reduceren.

De buis 5 is bij voorkeur vervaardigd van stalen wanden met daartussen de eerder genoemde trillingisolerende isolatoren 9, 10 en eventueel, indien de constructie dat vereist, een aantal verbindingen 12 tussen de buiten- en binnenwand. Deze 15 verbindingen 12 moeten uiteraard ook weer zoveel mogelijk flexibel worden uitgevoerd om de starheid van de koppeling tussen de buiten- en binnenwand klein te houden. De binnen- en of buitenbuis kan echter ook zijn vervaardigd van beton of van een composiet materiaal. Ook een sandwich constructie van composietmaterialen, waarbij de kern van de sandwich een trillingsoverdrachtiso lerende werking heeft, 20 behoort tot de mogelijkheden.

De constructie van de buis kan zelfdragend zijn, hetgeen betekent dat er geen aparte draagconstructie behoeft te worden aangebracht om de buis in zijn rechtopstaande stand te houden. Wanneer de buis bijvoorbeeld wordt verankerd in de bodem van een waterpartij, zoals een meer, een rivier of de zee, kan een aanvullende 25 steunconstructie om de buis op zijn plaats te houden, in veel gevallen achterwege blijven. Als alternatief of als aanvulling kan de buis in bepaalde uitvoeringen zelfrichtend zijn uitgevoerd, zodat deze de neiging heeft in een opstaande positie te blijven staan. Bij voorkeur is de buis echter zelfpenetrerend zodat deze zichzelf verankert in de bodem, zonder dat aanvullende apparatuur en/of extra handelingen 30 nodig zijn.

In figuur 1 is weergegeven dat aan de bovenzijde van de buis voorzien is van afstandhouders 15. Deze afstandhouders zorgen ervoor dat de geluidbron, bijvoorbeeld de heipaal 2, in de buis gecentreerd blijft. Omdat de diameter van de geluidsbron (bijv.

7 de heipaal 1) over zijn lengte kan variëren, zijn de afstandhouders verstelbaar zodat deze verjongingen en verbredingen van de geluidsbron kan op vangen en deze de geluidsbron ongeacht de afmetingen gecentreerd kan blijven houden.

In figuur 1 is verder weergegeven dat aan de onderzijde van de buis een aantal 5 (bijvoorbeeld een drietal) verstelbare zuigankers 17 is voorzien die bij voorkeur gelijkmatig over de omtrek van de buis zijn gepositioneerd. Deze ankers kunnen op bekende wijze zichzelf in meer of mindere mate in de bodem verankeren. Door de ankers meer of minder diep in de bodem te verankeren en/of door de verbindingselementen 16 tussen de buis 5 en de zuigankers 17 te verstellen kan de buis in een juiste 10 stand ten opzichte van de bodem gefixeerd worden.

De afmetingen van de inrichting variëren afhankelijk van de afmetingen van de geluidsbron. Indien de geluidsbron gevormd wordt door een heipaal of dergelijke (waarbij de heipaal een kenmerkende diameter van 4-6 m of meer heeft), zal de diameter van de buis in de praktijk 7 m of meer bedragen, zodat er voldoende afstand is 15 tussen de geluidsbron en de binnenzijde van de buis om contactgeluid (d.w.z. overdracht van geluid door direct contact tussen de geluidsbron en de buis) te vermijden.

In figuur 2 is een andere uitvoering weergegeven waarin tussen de buitenwand 6 en binnenwand 7 een tussenwand 18 is geplaatst. Op deze wijze worden er twee (of 20 meer) naast elkaar geplaatste tussenruimtes 25 en 26 gecreëerd voor het realiseren van een hoge geluidreductie tussen de geluidsbron en de omgeving.

In figuur 3 is de uitvoering weergegeven waarin een enkelwandige buis 20 wordt toegepast. In deze uitvoering is voorzien van een of meer pompen 21 (die slechts schematisch in de figuur zijn aangeven) die het watemiveau in de binnenruimte 24 25 kunnen verlagen. Over de afstand waarover het watemiveau in de binnenmimte 24 gedaald is, treedt er minder geluidsoverdracht van de geluidsbron naar de omgeving buiten de buis 2 op, zodat de geluidsoverlast voor de omgeving afheemt.

In een andere, niet weergegeven uitvoering wordt ook in het geval van een meerwandig uitgevoerde buis, zoals bijvoorbeeld is weergegeven in figuur 1 of 2, het 30 watemiveau in de centrale binnenmimte 24 in de buis verlaagd om een verdere reductie van de geluidsoverdracht te realiseren.

De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot de hierin beschreven uitvoeringsvorm daarvan. De gevraagde rechten worden veeleer bepaald door de 8 navolgende conclusies, binnen de strekking waarvan velerlei modificaties denkbaar zijn.

Claims (21)

1. Inrichting voor het passief reduceren van de geluidstrillingen in een vloeistof 5 als gevolg van een onder het vloeistofniveau van een watermassa gerangschikte geluidsbron, de inrichting omvattende een over de geluidsbron te rangschikken langgerekte buis, de buis omvattende een buitenwand en binnenwand, waarbij de inhoud van de tussenruimte tussen de binnen- en buitenwand in hoofdzaak gevormd wordt door gasvormige materie. 10

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij in de tussenruimte lucht is aangebracht.

3. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarin de druk in de tussenruimte lager dan de omgevingsdruk van de lucht boven de watermassa is. 15

4. Inrichting volgens conclusie 2 of 3, waarbij de druk in de tussenruimte kleiner dan 0,5 bar, bij voorkeur kleiner dan 0,1 bar is.

5. Inrichting volgens conclusie 4, waarbij de druk lager is dan 0,01 bar. 20

6. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, omvattende afsluitmiddelen voor het afsluiten van de tussenruimte ten opzichte van de buitenwereld, waarbij de afsluitmiddelen flexibel, in het bijzonder elastisch, zijn uitgevoerd. 25

7. Inrichting volgens conclusie 6, waarbij de afsluitmiddelen zijn voorzien nabij beide uiteinden van de dubbelwandige buis.

8. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de buis 30 zelfdragend en bij voorkeur zelfrichtend is.

9. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, omvattende een buis met een buitenwand en binnenwand alsmede een of meer tussen de buiten- en binnenwand gerangschikte tussenwanden voor het verschaffen van twee of meer in radiale richting naast elkaar gelegen tussenruimten.

10. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de buis aan het 5 bovenste uiteinde en/of het onderste uiteinde voorzien is van een of meer zekeringselementen.

11. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, omvattende middelen voor afgeven van gasbellen, waarbij de middelen zijn ingericht voor het langs de 10 binnenkant van de binnenwand van de buis naar boven laten gaan van de gasbellen.

12. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, omvattende pompmiddelen voor het wegpompen van water uit de tussenruimte en het verschaffen van een verlaagde gasdruk in de tussenruimte. 15

13. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarin de ten minste ene buis van het zelfpenetrerende type is voor het verankeren van een uiteinde van de buis in de bodem onder de watermassa.

14. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de buis is gedimensioneerd om in over de geluidsbron aangebrachte toestand vrij te staan van de geluidsbron.

15. Inrichting voor het passief reduceren van de geluidstrillingen in een vloeistof 25 als gevolg van een onder het vloeistofniveau van een watermassa gerangschikte geluidsbron, de inrichting omvattende een over de geluidsbron te rangschikken langgerekte buis alsmede pompmiddelen voor het gedeeltelijk leegpompen van de door de buis begrensde centrale binnenruimte voor het reduceren van de geluidsoverdracht van de geluidsbron naar de binnenzijde van de buis. 30

16. Samenstel van een onder het vloeistofniveau van een vloeistofmassa te rangschikken geluidsbron en een om de geluidsbron aangebracht inrichting volgens een van de voorgaande conclusies.

17. Rangschikking voor het in een onderwaterbodem heien van een hei-element, in het bijzonder een heipaal, de rangschikking omvattende: - een hei-inrichting voor het in de bodem heien van het hei-element; 5. een inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de vorm en afmetingen van de binnenwand van de buis zijn ingericht om deze langs het hei-element te plaatsen.

18. Werkwijze voor het passief reduceren van de geluidstrillingen in een vloeistof 10 als gevolg van een onder het vloeistofniveau van een watermassa gerangschikte geluidsbron, werkwijze omvattende: - het in de watermassa aanbrengen van een buis volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de buis om de geluidsbron gepositioneerd is; - het aan het onderste uiteinde en/of het bovensten uiteinde verankeren van 15 de buis.

19. Werkwijze volgens conclusie 18, omvattende het gedeeltelijk leegpompen van de binnenruimte van de buis zodat de geluidbron zich geheel of gedeeltelijk boven het wateroppervlak in de buis uitstrekt. 20

20. Werkwijze volgens conclusie 18 of 19, omvattende het wegpompen van water uit de tussenruimte en het verschaffen van een verlaagde gasdruk, in het bijzonder luchtdruk, in de tussenruimte.

21. Werkwijze volgens een van de conclusies 18-20, waarin de geluidsbron een hei-element is dat in de door de binnenwand gedefinieerde ruimte geplaatst is.