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SchaMa

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Einführung

SchaMa ist ein Akronym für Schallschutzmaßnahmen. Cervus hat dieses Werkzeug für und im Auftrag der Wehrtechnischen Dienststelle für Waffen und Munition.WTD 91, Meppen entwickelt. Bei der WTD 91 liegen alle Verwertungsrechte.

Motiv und Zweck

Für die Bewertung der akustischen Wirksamkeit und zur Auslegung solcher aktiven Schallschutzmaßnahmen sind traditionelle technische Akustik-Modelle und Rechenverfahren nicht sachgerecht. Diese Modelle und Verfahren sind für typische Lärmquellen wie Straßen- und Schienenverkehrsgeräusche, Industriegeräusche oder Freizeitgeräusche ausgelegt und berücksichtigen die besonderen Eigenschaften der Schießgeräusche nicht.

Schießgeräusche unterscheiden sich in vier wesentlichen Aspekten von den typischen Geräuschquellen. Alle vier Aspekte haben die Verletzung der grundsätzlichen Annahmen in den Modellen und Berechnungsverfahren der technischen Akustik für die Bewertung und Auslegung solcher Maßnahmen zur Folge.

  1. Schießgeräusche sind im quellnahen Bereich hochenergetische Schallimpulse und sind zumindest dort nicht mit Ansätzen der linearen Akustik zu beschreiben.
  2. Dies hat zur Folge, dass z.B. ein Schallschirm im Nahbereich zwar Frequenzanteile effektiv mindern kann, diese Anteile wegen nichtlinearer Effekte wieder aufwachsen, das Signal sich also wieder aufsteilt.
  3. Schießgeräusche sind stark gerichtete Quellen.
  4. Dies hat zur Folge, dass der Schallanteil (Schallstrahl) mit dem kürzesten Weg nicht mehr der Maßgebliche für die Bestimmung der Schirmwirkung ist, sondern ein Schallstrahl mit größerem Weg aber höherem Pegel.
  5. Schießgeräusche sind durch besonders tieffrequente Anteile geprägt.
  6. Dies hat zur Folge, dass die traditionellen Modelle zur Berechnung der Schirmwirkung versagen können, weil diese Modelle für einen sogenannten ‚mittleren Frequenzbereich‘, der die A-bewerteten Pegel bestimmt, ausgelegt sind und – soweit bekannt ‑ nicht für die bei typischen Umweltgeräuschen unbedeutenden tieffrequenten Geräusche validiert wurden.
  7. Der Einwirkungsbereich von Schießgeräuschen großkalibriger Waffen geht weit über 1000 m hinaus.
  8. Dies hat zur Folge, dass die Wirkung von aktiven Schallschutzmaßnahmen (z.B. Schirmwirkungen) für einen großen Abstand zwischen Baumaßnahme und Empfangsort bestimmt werden müssen. Hier spielen atmosphärische und meteorologische Einflüsse eine viel größere Rolle als bei kürzeren Abständen zwischen Baumaßnahme und Empfangsort.

Schallausbreitungmodell

SchaMa verwendet ein besonderes Schallausbreitungmodell, das den besonderen Anforderungen grundsätzlich gerecht wird. Dieses Schallausbreitungsmodell (SchaMa-CRM) zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:

  • Konstant-Radius-Modell (CRM) mit unbegrenzter Anzahl von Bodenreflexionen
  • Beschreibung der Bodenreflexion als Kugelwellenreflexionen an komplexen Bodenimpedanz
  • Durchgängig schmalbandige Signalberechnung im Fourierraum nach Betrag und Phase
  • Berücksichtigung dreidimensionaler Richtcharakteristiken der Quelle
  • Native Berechnung von Schalldruck-Zeitverläufen und damit aller Pegelvarianten mit unterschiedlichen Frequenz- und Zeitbewertungen , ein Alleinstellungs-merkmal dieses Modells

Eigenschaften und Merkmale von SchaMa

Das Modell SchaMa-CRM wurde als Rechenkern in das Programm ‚SchaMa‘ implementiert. Das Programm ‚SchaMa‘ wurde ebenfalls im Rahmen der F&T- Studie erstellt und bietet dem Anwender die Möglichkeit, die Wirkung von aktiven Schallschutzmaßnahmen (Schallschirme) für einzelne Immissionsorte oder in der gesamten Nachbarschaft als gerasterten Schallimmissionsplan zu bewerten. ‚SchaMa‘ zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:

  • Vorgaben für die Quelle
    • Signalformen
      • Mündungsknall (Weber-Modell)
      • Geschossknall
      • Rad- und Kettenfahrzeugvorbeifahrt
      • Rosa und Weißes Rauschen
      • Sinus- und Rechtecksignal
      • Import empirischer Zeitsignale
    • Richtwirkung
      • Richtcharakteristik nach DIN ISO 17201-1
      • Elevation der Symmetrieachse der Quelle
  • Schallausbreitungsrechnung
    • SchaMa-CRM
    • DIN ISO 9613
    • Harmonoise
    • (WinLarm)
  • Atmosphäre
    • Freie Wind- und Temperaturprofile
    • Wind- und Temperaturprofile nach TA Luft
    • Krümmungsradiusmodelle
      • ISO 1996
      • WTD 91
  • Erdboden
    • Kugelwellenreflexion an komplexen Impedanzen
    • Bodenmodelle
      • Wempen (4 Parameter)
      • Delany/Bazley/Salomons (Strömungswiderstand, Porosität)
  • Aktive Schallschutzmaßnahmen
    • Zwei Schallschirmfolgen mit variabler Höhe
    • Beugungsrechnung Einzelschirm
    • Beugungsrechnung Doppelschirm
  • Schallempfänger
    • Einzelpunkt
    • Horizontales Raster (Karten)
    • Vertikales Raster (Schnitte)
  • Signalberechnung
    • Fourierspektren
    • Zeitsignale
    • Terzpektren
    • Einzahlwerte
      Peak, Fmax, Smax, SEL in A-,C- und Z-Bewertung
  • Werkzeuge
    • Geometrische und akustische Analyse jedes Teilstrahls
    • Analyse von Teilbeiträgen des Direktschalls und der gebeugten Schalle
    • Vergleich der Schallausbreitungsmodelle
    • Pfadrechnungen für alle Einzahlpegel
    • Empfindlichkeitsanlayse durch Variation aller Modell-Eingangparameter
      • Variation nach Rechteckverteilung
      • Variation nach Gaußverteilung
    • Vergleich von bewerteten und gefilterten Einzahlpegeln
    • Darstellung des Zeitverlaufs aller einschlägigen Einzahlpegel
    • Differentialanalyse von Szenarien mit/ohne aktive Schallschutzmaßnahmen
  • Kataloge
    • häufig verwendeten Knallquellen
    • Musterszenen. Musterszenarien

Mitglied im DIN

Als Mitglied des Deutschen Instituts für Normung
unterstützen wir das bewährte System
der Normung ideell und finanziell.

Als Mitglied der Deutschen Gesellschaft für Akustik
unterstützen wir den wissenschaftlichen Dialog
in der Akustik und der Lärmbekämpfung.