專利名稱：用于降低噪聲的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于被動地降低布置在液面之下的聲源所產(chǎn)生的液體(尤其是水)中的聲振動的設(shè)備、組件以及方法。
背景技術(shù)：
在水下作業(yè)過程中，可能會產(chǎn)生相 對較高的噪聲水平，這對身處附近的動物或人會形成危害。例如，如果必須要在水下進行打樁作業(yè)，在此情形下需要通過位于水面之上的打樁設(shè)備將諸如樁之類的樁件打入地下，這會在水下產(chǎn)生極高的噪聲水平。由于噪聲在水下產(chǎn)生，與假如聲源位于水面之上的情形相比，聲波將會在距離所述聲源更遠(yuǎn)的位置上被聽到。實際上，已經(jīng)證實當(dāng)進行打樁作業(yè)時，在附近區(qū)域，即在半徑為I公里或更大的范圍內(nèi)不能進行其它水下作業(yè)，這是對水下作業(yè)的潛水員的要求。除了樁之外的聲源，例如聲納、諸如水雷之類的爆炸或者船舶的空泡螺旋槳(cavitating screw)也會產(chǎn)生大量的噪聲，以致會對聲源附近區(qū)域的動物和人造成傷害。申請人:為MENCK GMBH(蒙科股份有限公司)的DE102006008095A1公開了一種環(huán)
繞有套筒的樁。所述套筒具有夾層式結(jié)構(gòu)，并包括內(nèi)壁和外壁。所述內(nèi)壁與外壁之間設(shè)置有隔音材料，并且該隔音材料沿著整個周向?qū)⑺鰞?nèi)壁與外壁相互連接，但是在特定的環(huán)境下，尤其是在水下，這會產(chǎn)生不符合要求的聲振動的傳遞。JP60159218A公開了一種裝配有隔音器的打夯錘。所述隔音器為能夠環(huán)繞聲源布置的彈性波紋管。該隔音器充滿有水。該隔音器似乎專門適于在陸地上使用，而不適合在水下形成并保持中間間隔。DE2538642A1未涉及用于樁的隔音器。該申請公開的主題是一種打夯錘，尤其是該打夯錘在水下的操作方法。DE2237133A1公開了一種伸縮式隔離幕。由于該隔離幕會受到例如潮汐流所形成的巨大側(cè)向力的影響，因此該隔離幕并不適于在水下使用。JP05030233似乎公開了一種套筒，但該套筒不適合用于在水下保持充氣間隔。JP04070416公開了一種用于在陸地上使用的隔音裝置，該隔音裝置不適于在水下使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于降低水下聲源所產(chǎn)生的聲振動的設(shè)備和方法。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，所述目的通過一種用于被動地降低布置在水體液面之下的聲源所產(chǎn)生的液體內(nèi)的聲振動的設(shè)備而實現(xiàn)，所述設(shè)備包括伸長的管，該管能夠布置為包圍所述聲源，所述管包括外壁、內(nèi)壁以及位于該外壁與內(nèi)壁之間并沿著所述管的縱向方向延伸的中間間隔，其中，所述內(nèi)壁與外壁之間的中間間隔的容納物完全由氣態(tài)物質(zhì)形成，以通過所述中間間隔(intermediate space)減少向所述水體的振動傳遞。所述中間間隔優(yōu)選地沿著所述管的整體長度延伸。所述中間間隔優(yōu)選地沿著所述管的整個周向延伸。
所述中間間隔內(nèi)基本充滿有氣態(tài)物質(zhì)的事實，使得通過所述管的內(nèi)壁與外壁之間的中間間隔能夠減少從所述管的中心內(nèi)部間隔(central interior space)向外部環(huán)境的振動傳遞。從而，能夠顯著地降低對外部環(huán)境的噪聲污染。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述目的通過一種用于被動降低水下聲源所產(chǎn)生的水內(nèi)的聲振動的設(shè)備而實現(xiàn)，其中，所述設(shè)備包括伸長的管，該管能夠布置為包圍所述聲源，所述管包括外壁和內(nèi)壁，其中所述內(nèi)壁與外壁之間的中間間隔的容納物基本由氣態(tài)物質(zhì)形成。所述管的中間間隔內(nèi)的氣態(tài)物質(zhì)的壓力可以等于或者甚至高于當(dāng)?shù)乜諝鈮毫?，這是因為在這樣的壓力下噪聲傳遞的降低也能夠?qū)崿F(xiàn)。但是，在本發(fā)明的其它實施方式中，所述中間間隔內(nèi)的壓力低于周圍環(huán)境壓力。在此情形下，所述壓力可以為0.5巴或者更低，例如0.1巴或者甚至更低。如下文所述，后者稱為所述 中間間隔內(nèi)的“真空”。由于壓力降低，聲振動的傳播也會受到影響。當(dāng)處于降低的壓力下的中間間隔布置為完全包圍管狀聲源、尤其是具有同心內(nèi)壁和外壁的圓柱形管狀聲源時，噪聲通過多種介質(zhì)被部分地削弱，并且僅允許噪聲的極小部分通過。從而，顯著降低所述聲源附近區(qū)域(但是顯然地該附近區(qū)域處于所述管所限定的內(nèi)部空間的外部)的噪聲水平。所述管的外壁和內(nèi)壁可以依次地設(shè)置在所述水體中，例如，首先將所述內(nèi)壁錨定到所述水體的底部內(nèi)，然后環(huán)繞所述內(nèi)壁將所述外壁錨定到所述水體的底部內(nèi)。但是，也可以將所述管作為一個整體(即所述內(nèi)壁和外壁已經(jīng)組裝為形成單獨的部件)布置到所述底部上。其優(yōu)點在于，所述管可以在陸地上預(yù)先制造，所述中間間隔在頂部和底部可以通過密封部件以相對簡單的方式氣密性地封閉。在一種具體實施方式
中，所述密封部件不僅設(shè)計為相對于外部環(huán)境密封所述中間間隔，以能夠保持所述中間間隔內(nèi)的壓力和/或防止所述管外部的物質(zhì)(例如所述管下側(cè)的水體底部物質(zhì))進入所述中間間隔內(nèi)，而且還設(shè)計為具有柔韌性，以防止過多的聲振動仍然能夠通過所述設(shè)備經(jīng)由所述外壁與內(nèi)壁之間的密封部件或多或少形成的剛性連接進行傳導(dǎo)。因而，具體地，所述密封部件設(shè)計為具有彈性，并布置在所述中間間隔的兩端附近，以因此能夠有效地密封所述中間間隔，而且具有隔振效果。為了通過所述管減少噪聲的傳遞，在一些情形下，使得所述中間間隔內(nèi)的壓力相對于周圍環(huán)境壓力降低足以，例如使得所述中間間隔內(nèi)的壓力小于0.5巴，優(yōu)選地，小于0.1巴。如果采用具有內(nèi)壁和外壁的預(yù)先制造的管，所述降低的壓力(在本申請文件中也稱為“真空”)可以預(yù)先建立(例如在生產(chǎn)過程中建立)，但是也可以在將所述管安裝到水體的底部時建立。在后一情形下，所述中間間隔可以連接有抽吸裝置，例如一個或多個真空泵，可以啟動該抽吸裝置以降低所述中間間隔內(nèi)的壓力。在另一種實施方式中，所述管包括外壁、內(nèi)壁以及布置在該外壁與內(nèi)壁之間的一個或多個間隔壁。從而，可以形成多個中間間隔，該多個中間間隔從徑向方向觀察定位為依次相鄰。在一些情形下，這種毗鄰的中間間隔能夠更有效地降低噪聲。在另一種實施方式中，設(shè)置有用于散布?xì)馀莸牟考?，其中，該部件設(shè)計為允許氣泡沿著所述管的內(nèi)壁的內(nèi)側(cè)上升。因而，在所述內(nèi)部間隔內(nèi)可以形成一種氣泡幕，該氣泡幕在一些情形下能夠進一步降低噪聲的傳遞。根據(jù)另一種實施方式，至少一根所述管為自穿刺式，以使得所述管的一端錨定在所述水體下的泥土中。這種形式的管可以獨立地將自身錨定在泥土中，例如其原因在于，所述管的底端設(shè)計為使得所述管能夠或多或少地因為其自身重量而插入泥土內(nèi)。另外地或作為一種可選擇的形式，所述管可以設(shè)置有可調(diào)節(jié)式吸力錨。這種錨通過吸力而將自身吸附在水體的底部，從而形成能夠使得所述管定位的可靠的錨定。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述管的尺寸形成為使得該管在布置為包圍所述聲源時處于所述聲源之外。因而在這些實施方式中，所述聲源與所述管之間沒有直接接觸，從而不會或至少基本不會發(fā)生接觸噪聲的傳遞。從而能夠進一步減少從所述聲源向外部環(huán)境傳遞的總噪聲。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于被動地降低布置在水體的液面之下的聲源所產(chǎn)生的液體內(nèi)的聲振動的設(shè)備，所述設(shè)備包括伸長的管以及抽吸裝置，所述管能夠布置為包圍所述聲源，所述抽吸裝置用于部分地抽空所述管所限定的中心內(nèi)部間隔，以減少從所述聲源向所述管的內(nèi)部的噪聲傳遞。 本發(fā)明的該實施方式基于與上述實施方式相似的原理，即在所述聲源與外部環(huán)境之間形成沒有液體的區(qū)域。所述沒有液體的區(qū)域使得噪聲難以從所述聲源傳遞到外部環(huán)境。如果通過部分地將管的內(nèi)部抽干而部分地或完全地除去所述聲源位置上的管內(nèi)的液體，將會減少從所述聲源向所述管的內(nèi)部的噪聲傳遞，從而也將減少從所述聲源向所述管的周圍外部環(huán)境的噪聲傳遞。因而能夠降低噪聲污染。更普遍地，所述沒有液體的區(qū)域可以通過上述的所述內(nèi)壁與外壁(以及任何間隔壁)之間的中間間隔和/或通過所述管內(nèi)的中心內(nèi)部間隔(如果其液位已經(jīng)充分降低)形成。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于被動地降低水下聲源所產(chǎn)生的水內(nèi)的聲振動的方法，該方法包括將根據(jù)上述要求的技術(shù)方案中的任一項所述的管布置在水體內(nèi)，其中所述管定位為環(huán)繞所述聲源；將所述管的底端和/或頂端錨定。在此情形下，所述管布置為包圍已存在的聲源，或者所述管先定位，然后再將樁件之類的所述聲源定位到所述管內(nèi)。所述方法還可以包括部分地抽空所述管的內(nèi)部間隔，從而使得所述聲源完全或部分地突出到所述管內(nèi)的水面之上。另外地或作為一種可選擇的形式，所述方法可以包括抽出所述中間間隔內(nèi)的水，如果需要可以同時在所述中間間隔內(nèi)形成降低的氣體壓力，尤其是降低的空氣壓力。在全部所述實施方式中，從所述聲源到外部環(huán)境的噪聲傳遞至少部分地通過沒有液體的區(qū)域進行。這減少了傳遞到外部環(huán)境的噪聲。


下面將通過對本發(fā)明優(yōu)選實施方式的說明來解釋進一步的優(yōu)點、特征以及細(xì)節(jié)。在說明中將參照附圖，其中圖I顯示本發(fā)明第一實施方式的示意性縱向截面；圖2顯示本發(fā)明第二實施方式的示意性縱向截面；以及圖3顯示本發(fā)明第三實施方式的示意性縱向截面。
具體實施例方式附圖顯示打樁設(shè)備1，樁件2通過該打樁設(shè)備I能夠被打入水體4的底部3。環(huán)繞所述樁件2設(shè)置有伸長的管5。該伸長的管5包括外壁6和內(nèi)壁7。外壁6和內(nèi)壁7相對于彼此同心布置，并且在該外壁與內(nèi)壁之間具有中間間隔8。在另一種未圖示的實施方式中，更多根管布置為相互插套，從而形成更多的中間間隔。該中間間隔8形成能夠減壓的壓力腔。為此，中間間隔8的頂部通過第一隔離件9密封，底部通過第二隔離件10密封。所述隔離件不僅將中間間隔8密封為使得空氣不能滲入中間間隔8內(nèi)，而且設(shè)計為隔離振動，以防止入射到內(nèi)壁7上的聲波通過或多或少的剛性連接傳遞到外壁6上。例如，橡膠可以用作適當(dāng)?shù)母粽癫牧?，如果需要，橡膠可以為充氣式橡膠 。在一些實施方式中，也可以采用多層不同的介質(zhì)。在一些實施方式中，設(shè)置有獨立的抽吸裝置(圖中未顯示)，該抽吸裝置連接于所述中間間隔，并設(shè)計為通過吸出空氣來將所述中間間隔內(nèi)的壓力降低到要求的程度。在圖示的實施方式中，所述管基本呈圓柱形結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，在其它實施方式(未顯示)中，所述管可以具有其它形狀，只要所述外壁與內(nèi)壁之間形成有能夠減輕噪聲或振動向外部環(huán)境的傳遞的中間間隔即可。管5優(yōu)選地由鋼板制成，并使得上述隔振式隔離件9，10設(shè)置在所述鋼板之間，在可能的情形下，如果設(shè)計需要，可以在所述外壁與內(nèi)壁之間設(shè)置多個連接件12。這種連接件12并不一定沿管5的整個周向延伸，從而使得一個中間間隔8能夠優(yōu)選地沿著管5的整體長度形成。顯然地，這些連接件12也必須設(shè)計為盡可能具有柔韌性，以使得所述外壁與內(nèi)壁之間的連接剛性微小。但是，所述內(nèi)管和/或外管也可以由混凝土或復(fù)合材料制成。同樣地，采用復(fù)合材料制成的夾層結(jié)構(gòu)也是一種選擇，其中，該夾層結(jié)構(gòu)的芯體隔離振動的傳遞。所述管的結(jié)構(gòu)可以是自支撐式，這意味著不必設(shè)置獨立的支撐結(jié)構(gòu)以使得所述管保持其豎直狀態(tài)。如果所述管例如錨定在諸如湖、河或海洋等水體的底部，則在多數(shù)情形下可以省略用于使得所述管保持原位的額外支撐結(jié)構(gòu)。作為一種可選擇的形式或另外地，在一些實施方式中，所述管可以設(shè)計成自校正式，以使得所述管傾向于保持豎直直立狀態(tài)。但是，優(yōu)選地，所述管為自穿刺式，以使得該管無需另外的設(shè)備和/或操作便能夠?qū)⒆约哄^定在所述水體的底部。圖I顯示所述管的頂部設(shè)置有定位件15，這些定位件確保所述聲源(例如樁2)保持在所述管的中心位置。由于所述聲源(例如樁2)的直徑可能會沿其長度變化，因此所述定位件15能夠調(diào)節(jié)，從而使得這些定位件允許所述聲源變窄或加寬，并且無論所述聲源的尺寸如何均能夠使得該聲源保持在所述中心位置。圖I還顯示了所述管的底部上設(shè)置有多個(例如三個)可調(diào)節(jié)式吸力錨17，該多個可調(diào)節(jié)式吸力錨優(yōu)選地在所述管的周向上均勻分布。這些吸力錨能夠以公知方式或大或小程度地自錨定在所述水體的底部。通過使得所述錨或大或小深度地錨定在所述水體的底部和/或通過調(diào)節(jié)所述管5與所述吸力錨17之間的連接件16，所述管可以相對于所述底部固定在適當(dāng)?shù)奈恢?。所述設(shè)備的尺寸可以根據(jù)所述聲源的尺寸改變。如果所述聲源由樁等(樁的典型直徑為4-6m或更大)形成，所述管的直徑在實際中將為7m或更大，從而使得所述聲源與所述管的內(nèi)側(cè)之間的距離足夠大，以防止形成接觸噪聲(也就是說通過所述聲源與所述管的直接接觸而傳遞噪聲)。圖2顯示外壁6與內(nèi)壁7之間布置有間隔壁18的另一種實施方式。通過該方式，形成兩個(或更多個)毗鄰的中間間隔25，26，以在所述聲源與周圍環(huán)境之間實現(xiàn)更優(yōu)良的降噪效果。圖3顯示采用單壁式管20的實施方式。在該實施方式中設(shè)置有一個或多個泵21 (圖中僅示意性顯示)，該泵21能夠降低內(nèi)部間隔24內(nèi)的水位。根據(jù)所述內(nèi)部間隔24內(nèi)的水位下降的距離，從所述聲源向管2的外部環(huán)境傳遞 的噪聲將更少，從而減少對外部環(huán)境的噪聲污染。在另一種實施方式(未顯示)中，如果所述管設(shè)計為具有多個壁，例如如圖I或圖2所示，所述管中的中心內(nèi)部間隔24內(nèi)的水位也會下降，以實現(xiàn)進一步減少噪聲傳遞的效果。本發(fā)明并不局限于上述實施方式。其所要求保護的權(quán)利由隨附的權(quán)利要求確定，所述權(quán)利要求允許多種變型。
權(quán)利要求
1.用于被動地降低布置在水體液面之下的聲源所產(chǎn)生的液體內(nèi)的聲振動的設(shè)備，該設(shè)備包括伸長的管，該管能夠布置為包圍所述聲源，所述管包括外壁、內(nèi)壁以及位于該外壁與內(nèi)壁之間并沿著所述管的縱向方向延伸的中間間隔，并且所述內(nèi)壁與外壁之間的所述中間間隔的容納物完全由氣態(tài)物質(zhì)形成，以通過所述中間間隔減少向所述水體的振動傳遞。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中，所述中間間隔內(nèi)設(shè)置有空氣。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中，所述中間間隔內(nèi)的壓カ低于所述水體上方的周圍空氣壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備，其中，所述中間間隔內(nèi)的壓カ低于0.5巴，優(yōu)選地低于0. I巴。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，所述壓カ低于0.01巴。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，該設(shè)備包括用于相對于外部環(huán)境密封所述中間間隔的密封部件，其中所述密封部件具有柔韌性，特別是彈性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述密封部件設(shè)置在雙層壁的所述管的兩端附近。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中，所述管為自支撐式，并且優(yōu)選地為自校正式。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，該設(shè)備包括管，該管具有外壁、內(nèi)壁、以及布置在該外壁和內(nèi)壁之間以形成兩個或多個中間間隔的ー個或多個間隔壁，所述兩個或多個中間間隔沿所述管的徑向方向彼此毗鄰。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中，所述管的頂端和/或底端設(shè)置有一個或多個固定件。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，該設(shè)備包括用于散布?xì)馀莸牟考渲性撚糜谏⒉細(xì)馀莸牟考O(shè)計為允許所述氣泡沿著所述管的內(nèi)壁的內(nèi)側(cè)上升。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，該設(shè)備包括用于將水從所述中間間隔內(nèi)抽出的抽吸裝置，該抽吸裝置用于在所述中間間隔內(nèi)形成降低的氣體壓力。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中，至少ー個所述管為自穿刺式，以使得所述管的一端錨定在所述水體下面的泥土內(nèi)。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中，所述管的尺寸形成為使得該管在布置為包圍所述聲源時處于所述聲源之外。
15.用于被動地降低布置在水體的液面之下的聲源所產(chǎn)生的液體內(nèi)的聲振動的設(shè)備，該設(shè)備包括伸長的管以及抽吸裝置，所述管能夠布置為包圍所述聲源，所述抽吸裝置用于部分地抽空所述管所限定的中心內(nèi)部間隔，以減少從所述聲源向所述管的內(nèi)部的噪聲傳遞。
16.組件，該組件包括能夠布置在液體的液面之下的聲源和根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，該設(shè)備環(huán)繞所述聲源布置。
17.用于將樁件、尤其是樁打入水下泥土內(nèi)的布置結(jié)構(gòu)，該布置結(jié)構(gòu)包括 用于將所述樁件打入所述泥土的打樁設(shè)備； 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中所述管的內(nèi)壁的形狀和尺寸設(shè)計為使得所述內(nèi)壁能夠沿著所述樁件布置。
18.用于被動地降低布置在水體的液面之下的聲源所產(chǎn)生的液體內(nèi)的聲振動的方法，該方法包括 將根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的管布置在所述水體內(nèi)，其中所述管定位為環(huán)繞所述聲源； 將所述管的底端和/或頂端錨定。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，該方法包括部分地抽空所述管的內(nèi)部間隔，從而使得所述聲源完全或部分地突出到所述管內(nèi)的水面之上。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的方法，該方法包括抽出所述中間間隔內(nèi)的水，并且在所述中間間隔內(nèi)形成降低的氣體壓力，尤其是降低的空氣壓力。
21.根據(jù)權(quán)利要求18至20中任一項所述的方法，其中，所述聲源為已布置在由所述內(nèi)壁所限定的空間內(nèi)的樁件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于被動地降低布置在水體的液面之下的聲源所產(chǎn)生的液體內(nèi)的聲振動的設(shè)備，該設(shè)備包括伸長的管，該管能夠布置為包圍所述聲源，所述管包括外壁和內(nèi)壁，其中所述管設(shè)計為在所述內(nèi)壁與外壁之間的中間間隔內(nèi)保持預(yù)定要求的壓力。在此情形下，所述壓力低于周圍環(huán)境壓力。由于降低的壓力，所述聲振動將不容易傳遞到外部，從而降低所述管周圍區(qū)域的噪聲水平。
文檔編號E02D13/00GK102803617SQ201080028248
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者B·C·榮格, J·A·韋斯特比克 申請人:Ihc荷蘭Ie公司