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Dokument [PDF, 5,69 MB] - Fachbereich Maschinenbau und

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Strömungstechnik und Akustik
Bachelor-Thesis
Bestandsaufnahme und Objektivierung von
Umweltbelastungen wie Fluglärm, Wirbelschleppen und
Geruch im nahen Umfeld eines großen
Verkehrsflughafens
Michael Arimont
Matr.-Nr. 455332
Düsseldorf
23. August 2009
Betreuender Professor
Prof. Dr.-Ing. Frank Kameier
Strömungstechnik und Akustik
Fachbereich 4
Maschinenbau und Verfahrenstechnik
Josef-Gockeln-Str. 9
40474 Düsseldorf
Prüfer
MScEng Sophia Schönwald
Strömungstechnik und Akustik
Fachbereich 4
Maschinenbau und Verfahrenstechnik
Josef-Gockeln-Str. 9
40474 Düsseldorf
FH D
Fachhochschule Düsseldorf
Prof. Dr.-Ing. Frank Kameier
Strömungstec hni k und Akusti k
Fachbereich 4
Maschinenbau und Verfahr enstechnik
Josef-Goc keln-Str. 9
40474 D üsseldorf
Thema einer Bachelor-Thesis
Phone
(0211) 4351-848
Fax
(0211) 4351-468
E-Mail
Frank.Kameier@fh-duess eldorf.de
http://ifs.muv.fh-duess eldorf.de
für
Herrn Michael Arimont
Matrikel-Nr. 455332
Düsseldorf, den 23.04.2009
Bestandsaufnahme und Objektivierung v on Umw eltbelastungen wie Fluglärm, Wirbelschleppen
und Geruch im nahen Umfeld eines großen Verkehrsflughafens
Die lautesten Ereignisse im Umfeld von Flughäfen sind die Starts der Flugzeuge. Daneben bewegen
sich Flugzeuge aber auch am Boden und Triebwerke werden gewartet und getestet. Anhand von
Messungen und Beobachtungen im Umfeld des Düsseldorfer Flughafens soll eine erste
Klassifizierung verschiedener Ereignisse unter folgenden Gesichtpunkten vorgenommen werden:
·
Welche
Geräuschquelle
ist
beim
Start
der
Flugzeuge
dominant?
Als
Triebwerksgeräuschquellen soll zwischen Fan- und Strahllärm unterschieden werden. Die
Lokalisierung kann mittels Interpretation von akustischen Dopplereffekten der startenden
Flugzeuge erfolgen.
·
Lassen sich Wirbelschleppen bei landenden Flugzeugen als Umweltbelastung objektiv
identifizieren? Beobachtungen sollen anhand exemplarischer Beispiele dokumentiert werden.
·
Können unterschiedliche Geräuschquellen hinsichtlich ihrer psychoakustischen Wirkung
klassifiziert werden? Unterscheidet sich eine solche psychoakustische Bewertung hinsichtlich
Tag- und Nachtereignissen?
·
Gibt es Fluggeräte, die besonders laut sind oder besonders starke Wirbelzöpfe erzeugen?
Lassen sich Geruchsbelästigungen (Kerosin) einfach beschreiben und orten?
Mittels komplexer Auswertungen sollen Möglichkeiten erprobt werden, detaillierte Informationen zum
akustischen Belastungsprofil außerhalb ausgewiesener Lärmschutzzonen zu sammeln. Eine intensive
Auseinandersetzung mit den geltenden Reglementierungen ist daher notwendig und im Sinne einer
Bestandsaufnahme im Rahmen der Abschlussarbeit aufzubereiten.
Folgende Schritte sind im Detail zu bearbeiten:
·
Einarbeitung in die akustische Messtechnik und Auswertung von psychoakustischen Kriterien,
1
·
Beschreibung des Ist-Zustandes „Lärmbelastung“ am Beispiel des Düsseldorfer Flughafens,
·
Exemplarische Durchführung von akustischen Messungen und gleichzeitige Beobachtung von
Phänomenen wie Geruchsbelästigung und Wirbelschleppen.
·
Auswertung der strömungsakustischen Messdaten mittels PAK 5.4 als Schmalbandspektren
unter Berücksichtigung psychoakustischer Gesichtspunkte,
·
Erstellung einer Kurzdokumentation der Arbeit zur Präsentation als Veröffentlichung.
2
Inhaltsverzeichnis
1
Einleitung ..............................................................................................................................5
2
Flughafen Düsseldorf International..........................................................................................6
2.1
Flughafen Düsseldorf Mönchengladbach............................................................................ 6
2.2
Lage des Flughafen Düsseldorf.......................................................................................... 7
3
Flugzeuge .............................................................................................................................9
3.1
Geräuschquellen am Flugzeug........................................................................................... 9
3.2
Funktionsweise der Strahltriebwerke ................................................................................ 11
3.3
Wichtige aktuelle Triebwerke ........................................................................................... 13
3.4
Geplante Triebwerkstechnik............................................................................................. 15
3.5
Freistrahl........................................................................................................................ 20
3.6
Dopplereffekt .................................................................................................................. 22
4
Messungen und Auswertung.................................................................................................24
4.1
Messkette und Geräte ..................................................................................................... 24
4.2
Messort .......................................................................................................................... 25
4.3
Messungen..................................................................................................................... 26
4.4
Auswertung .................................................................................................................... 31
5
Lärmmessungen am Flughafen Düsseldorf............................................................................51
5.1
Offizielle Messorte und Messwerte des Flughafens........................................................... 51
5.2
Messungen Deutscher Fluglärmdienst e.V........................................................................ 52
6
Lärm in Düsseldorf...............................................................................................................58
6.1
Nachtflugverbot am Düsseldorfer Flughafen...................................................................... 58
6.2
Bodenlärm...................................................................................................................... 61
6.3
Lärmkarten..................................................................................................................... 63
7
Lärmminderungsmaßnahmen ...............................................................................................70
7.1
Übersicht der Maßnahmen zur Lärmminderung................................................................. 71
7.2
Lärmschutzmaßnahmen.................................................................................................. 72
7.3
Lärmschutzzonen............................................................................................................ 74
7.4
Weitere Maßnahmen zur Lärmminderungen ..................................................................... 75
8
Psychoakustik......................................................................................................................80
9
Wirbelschleppen ..................................................................................................................89
9.1
Entstehung von Wirbelschleppen ..................................................................................... 91
9.2
Reduzierung von Wirbelschleppen ................................................................................... 93
10
Geruchsbelästigung .............................................................................................................93
10.1 Kerosin........................................................................................................................... 94
10.2 Messung am Flughafen Düsseldorf .................................................................................. 96
11
Zusammenfassung.............................................................................................................100
3
12
Literaturverzeichnis............................................................................................................102
13
Anhang..............................................................................................................................109
13.1 Matlab, m-file................................................................................................................ 109
4
1
Einleitung
In der vorliegende Bachelor-Thesis werden Ursachen bestimmter Fluglärmanteile startender
Flugzeuge untersucht und bewertet, wie sie in unmittelbarer Nähe des Flughafen Düsseldorf
International zu beurteilen sind. Hierzu werden Messungen von Schalldruckpegeln beim Start von
zivilen Flugzeugen in den anliegenden Wohngebieten des Flughafens Düsseldorf aufgezeichnet.
Diese Aufnahmen werden mit unterschiedlichen Frequenzanalysen ausgewertet. Zudem wird eine
psychoakustische Auswertung durchgeführt werden. Für die Analysen werden die Programme
„Matlab“ und „PAK“ (MüllerBBM VibroAkustikSystem GmbH) eingesetzt.
Ziel dieser Auswertungen ist die Unterscheidung verschiedener Lärmquellen an Flugzeugen mit
vergleichsweise einfachen Messmethoden zu bestimmen und festzustellen welche Lärmquelle auch
unter psychoakustischen Gesichtspunkten dominant wirkt. In diesem Zusammenhang werden auch
vorhandene Effekte der Schallausbreitung behandelt. Ferner wird die psychoakustische Wirkung der
einzelnen Lärmkomponenten des Flugzeugs auf den Menschen erläutert.
Die Erkenntnisse der vorliegenden Arbeit könnten eventuell eine Hilfestellung zur Bewertung und
Anregung liefern, die Problematik der Lärmsituation am Flughafen unter einem anderen Aspekt zu
betrachten.
Hiermit
könnten
physikalische und
technische
Ansätze
zur Bekämpfung
von
Lärmstörungen besser bewertet werden.
Neben der Analyse des Fluglärms werden im Rahmen der Arbeit Belästigungen durch den
Flugverkehr und den Flughafenbetrieb, wie Wirbelschleppen und Geruchsbelästigung, kurz behandelt.
5
2
Flughafen Düsseldorf International
Der Flughafen Düsseldorf International wurde am 19. April 1927 eröffnet und ist heute das wichtigste
internationale Drehkreuz des bevölkerungsreichsten deutschen Bundeslandes Nordrhein-Westfalen.
Gemessen an den Passagierzahlen ist der Düsseldorfer Flughafen der drittgrößte in Deutschland.
Insgesamt starteten 2008 von Düsseldorf aus mehr als 18 Millionen Menschen mit bis zu 75
verschiedenen Fluggesellschaften zu weltweit über 175 Zielen in bis zu 62 Ländern. Das entspricht
eine Flugzeugbewegung von knapp 230.000 für das Jahr 2008. Nach dem Scheitern von
Anwohnerklagen
expandiert
der
Airport
weiter.
Vor
allem
der
Interkontinental-
und
Tourismusflugverkehr wächst, da in erster Linie die Lufthansa und der in Düsseldorf beheimatete
„Ferienflieger“ Air Berlin (2008 ca. 6,6 Millionen Fluggäste) ihre Angebote ausgebaut haben. Auf
Grund seiner stadtnahen Lage im Düsseldorfer Norden, sowie einer guten Anbindung an das
Autobahnnetz und den öffentlichen Nahverkehr, weist der Flughafen geringe Transferzeiten sowohl in
die Düsseldorfer Innenstadt als auch ins Ruhrgebiet auf. Allgemein wird dies als gute Voraussetzung
für ein erhöhtes Flugaufkommen bei Geschäftsreisenden gesehen. Düsseldorf International wird
zunehmend zum Hub für Internkontinentalverbindungen nach Nordamerika und Asien. Der Flughafen
besitzt zudem mit dem 87 Meter hohen Turm der DFS (deutsche Flugsicherung) den höchsten
Kontrollturm Deutschlands. /1/ /103/
2.1
Flughafen Düsseldorf-Mönchengladbach
Die Gesellschafter des Düsseldorfer Flughafens besitzen auch einen Anteil von 70 % an dem
Flughafen in Mönchengladbach. Dieser offiziell genannte „Flughafen Düsseldorf Mönchengladbach“
liegt etwa sechs Kilometer nordöstlich von Mönchengladbach. Er hat eine Startbahnlänge von 1200 m.
Daher hat der Flughafen nur einen ausreichenden Platz für regionale Flüge und es können keine
größeren Flugzeuge dort landen oder starten. Die Fluggastzahlen von ursprünglichen 180.000 sind
auf ca. 31.000 (2006) gesunken. Deshalb wird der Flughafen generell nur noch für die allgemeine
Luftfahrt (General Aviation GA) verwendet. Diese Flugeinschränkungen haben zur Folge, dass der
Flughafen einen Verlust in Millionenhöhe aufweist.
2003 wurde ein Antrag für den Ausbau der Land- und Startbahn (von 1200 m auf 2320 m), sowie der
Neubau eines Terminals für Passagiere bis drei Millionen im Jahr eingereicht. Dieser Antrag wurde
aber schnell von der Regierung abgelehnt. Als Grund hierfür nannte man, dass der Flughafen in
Mönchengladbach im Schatten vom Düsseldorfer Flughafen stehen würde und dadurch die
Entwicklung stark beeinträchtigt würde.
Dennoch versuchte man einen weiteren Antrag zum Ausbau des Flughafens einzureichen. Diesmal
sollte aber die Land- und Startbahn nur auf 1850 m verlängert werden. Dennoch wurde der Antrag,
mangels Rückendeckung durch das Landesluftverkehrskonzept, abgelehnt. In der Regionale Presse
wurde dieses Urteil als „Aus“ für den Verkehrsflughafen Mönchengladbach bezeichnet. /2/ /3/
Ende 2008 haben die Gesellschafter des Flughafens Düsseldorf Mönchengladbach beschlossen, 25
Millionen Euro in den Ausbau des Flughafens zu investieren. Mit an „Bord“ sind auch die
Gesellschafter des Flughafens Düsseldorf International. Sie erhoffen sich dadurch eine Entlastung des
Flugverkehrs in Düsseldorf. Der geplante Ausbau soll die „3. Lande- und Startbahn“ für Flughafen
6
Düsseldorf International sein. So plant man bis 2014 80 % der Buisnessflüge von Düsseldorf nach
Mönchengladbach zu verlegen, um so den frei gewordenen Platz in der Startgenehmigung in
Düsseldorf an größere Maschinen zu vergeben. Das Konzept des Antrags soll im Frühling 2009 fertig
und eingereicht werden. /4/ /5/
Die Folgen durch die Genehmigung des Antrags könnten sein, dass bei Verlagerung der
Buisnessflüge nach Mönchengladbach die Flugwege über Düsseldorf nur von größeren und somit
lauteren Maschinen genutzt werden. Mit dem Ausbau des Mönchengladbacher Flughafens können die
Gesellschaftler nicht nur die Buisnessflüge verlagern, sondern auch die Kapazität insgesamt
(Flughafen Mönchengladbach und Düsseldorf) erhöhen. So kann die Auslastung am Flughafen
Düsseldorf gleich bleiben, während zur selben Zeit zusätzlich Flugzeuge in Mönchengladbach landen
und starten. Desweiteren bereitet den Anwohnern die Sorge einer Kollisionsgefahr über dem Gebiet
Mönchengladbach und Düsseldorf. Denn beide Flughäfen trennen nur ungefähr 20 Kilometer und es
könnte beim Anfliegen oder Starten auf die Flughäfen zu einer Kollision von Flugzeug kommen. /6/ /7/
2.2
Lage des Flughafen Düsseldorf
Der Flughafen Düsseldorf International liegt im Norden Düsseldorfs. Er nimmt eine Fläche von 613 ha
ein. Es gibt zwei Landebahnen (Abb. 2.1). Die nördliche Bahn ist 2700 m lang und die südliche Bahn
3000 m lang. Beide Bahnen haben eine breite von 45 m.
Abb. 2.1: Lage Düsseldorf Flughafen International (Quelle: http://maps.google.de/)
Generell starten die Flugzeuge Richtung Westen und landen aus Osten (Abb. 2.2). Die Richtung ist
abhängig von den Windverhältnissen. Flugzeuge starten am besten, wenn sie gegen den Wind
fliegen. Dadurch bekommen sie einen erhöhten Auftrieb den sie zum Steigen nutzen.
7
Abb. 2.2: Flugroute (Quelle: http://www .duesseldorf-international.de/dus/flugrouten/)
Wohngebiete um den Flughafen
Direkt betroffene Wohngebiete sind die angrenzenden Stadtteile von Düsseldorf Lohausen, Unterrath,
Lichtenbroich, Zeppenheim und Kaiserswerth, sowie der Stadtteil Tiefenbroich von Ratingen. Von den
aufgezählten Stadtteilen sind Lohausen und Tiefenbroich diejenigen, über denen die Flugzeuge, beim
Starten oder Landen, hinweg fliegen. Die anderen Stadtteile sind vom Betrieb des Flughafens
betroffen. Zum Betrieb gehören, neben den Starts und Landungen, das Positionieren der Flugzeuge
zum Starten oder das Ankoppeln an die Terminals nach den Landen, sowie Triebwerkste st.
Start- und Landepunkte auf den Bahnen
Den genauen Abhebepunkt und Aufsetzpunkt von den Flugzeugen auf den Bahnen kann man nicht
exakt bestimmen. Man erkennt aber zumindest den Bereich an Hand von Reifenspuren von wo die
Flugzeuge abheben oder aufsetzen.
8
Start- und
Landebereich
Südbahn
Start- und
Landebereich
Nordbahn
Start- und
Landebereich
Südbahn
Start- und
Landebereich
Nordbahn
N
Abb. 2.3: Satellitenaufnahme Düsseldorf Flughafen (Quelle:
http://www .flusiforum.de/rev iew s/gap3vol12/19.j pg)
3
3.1
Flugzeuge
Geräuschquellen am Flugzeug
In jeder Flugphase sind die Lärmquellen (Abb. 3.1) eines Flugzeugs unterschiedlich stark ausgeprägt.
Zu den Flugphasen gehören Landeanflug, Start und Bodenaufenthalt des Flugzeugs sowie der
Tiefflug. Als Lärmquelle eines Flugzeugs sind Triebwerks- und Zellengeräusche zu nennen. Die
Zellengeräusche werden zum einen durch Strömungsablösung an Komponenten wie Klappen,
Vorflügel, Fahrwerk und Kanten hervorgerufen, wodurch insbesondere tonale Anteile im Spektrum zu
verzeichnen sind. Zum anderen ist der an der Grenzschicht induzierte Lärm von Zelle und Flügel zu
nennen. Diese Geräusche hängen stark von der konstruktiven Gestaltung und der Größe der
einzelnen Komponenten, also auch von der Flugzeuggröße, ab.
9
Abb. 3.1: Lärmquelle eines Triebwerks (Quelle:
http://www .vcd.org/fileadmin/user_upload/redakteure/themen/flugverkehr/tagungsdokumentati
on/Leise_in_die_Zukunft_Teil1.pdf)
Die Triebwerksgeräusche werden durch Fan, Verdichter, Brennkammer, Turbine und Schubdüse
hervorgerufen. Strahl- und Brennkammerlärm ist überwiegend breitbandig, während die drehenden
Komponenten naturgemäß tonale Anteile liefern. In diesem Zusammenhang sei noch auf die
Wechselwirkung
zwischen
Rotor
und
Stator
des
Fans
hingewiesen.
Dabei
hat
das
Nebenstromverhältnis einen entscheidenden Einfluss genau so wie die Strahlgeschwindigkeit
(Primärstrom: 450 m/s und Sekundärstrom: 300 m/s – bei Triebwerken mit Mischer 350 m/s). /30/
Abb. 3.2: Einfluss vom Nebenstromverhältnis auf den Lärmpegel beim Start(Quelle:
http://www .vcd.org/fileadmin/user_upload/redakteure/themen/flugverkehr/tagungsdokumentati
on/Leise_in_die_Zukunft_Teil1.pdf)
Die
Abbildung
3.2
gibt
den
prinzipiellen
Zusammenhang
der
beiden
hauptsächlichen
Triebwerksquellen Strahllärm und Lärm durch Turbokomponenten sowie den Gesamtlärm über dem
Parameter Nebenstromverhältnis (Bypass Ratio = BPR) an, hier für den Betriebspunkt Start /8/.
In der Abbildung (Abb. 3.3) sieht man einen Vergleich der verschiedenen Lärmquellen zwischen
Landung und Start. Die Abbildung zeigt, dass beim Starten der Strahllärm die größte Lärmquelle ist.
Dies ist dadurch zu erklären, dass der Schub des Flugzeugs auf Maximum ist. Aber auch der Fanlärm
ist mit knapp 95 dB einer der Hauptlärmquellen. Der Verdichter hingegen hat nicht mal einen
Lärmpegel von über 60 dB. Keine Änderungen gibt es beim Lärm der Brennkammer zwischen Starten
10
und Landen. Er liegt konstant bei etwas über 80 dB. Beim Landen überwiegt der Fanlärm. Der
Strahllärm ist beim Landen ca. um 15 dB geringer als beim Starten, da der Schub des Flugzeugs so
gut wie gar nicht vorhanden ist. Der Turbinen- und Zellenlärm liegen beim landen gleichauf und sind
höher als der Lärm des Strahls. Der Lärm des Verdichters hat die deutlichste Veränderung zwischen
Landen und Starten aller Bauteile. /9/ /10/
Abb. 3.3: Lärmpegel v on Start und Landung (Quelle:
http://www .vcd.org/fileadmin/user_upload/redakteure/themen/flugverkehr/tagungsdokumentati
on/Leise_in_die_Zukunft_Teil1.pdf)
3.2
Funktionsweise der Strahltriebwerke
Im Verdichter wird die durch den Einlauf dem Triebwerk zugeführte Luft verdichtet und geringfügig
verzögert. In der Brennkammer wird die hoch verdichtete Luft mit Brennstoff vermischt und das
Gemisch kontinuierlich verbrannt. In der nachfolgenden Turbine wird der Strömung durch
Entspannung ein Teil der Leistung entzogen, um den Verdichter anzutreiben. Die Vortriebskraft wird
schließlich in der (Schub-) Düse erzeugt (Abb. 3.4). /11/
Brennkammer
Verdichter
Einlauf
Nozzle
Turbine
Abb. 3.4: Strahltriebwerk (Quelle: http://www.exl.at/helicopter/turbinen/turbinen.htm)
11
Um eine Schubwirkung zu erzielen, muss die Austrittsgeschwindigkeit der Luft größer sein als die
Eintrittsgeschwindigkeit und damit größer als die Fluggeschwindigkeit. Nach der Formel 3.1 kann man
die Schubkraft berechnen.
F = ò r * c * c * dA
Formel 3.1: Schubkraft
F = Schubkraft
r = Dichte des Mediums
A = Austrittsfläche
c = Geschwindigkeit am Triebwerkseintritt (entspricht Fluggeschwindigkeit)
Turboj et
Der Turbojet ist die einfachste Form eines Wellenstrahltriebwerkes (Abb. 3.5.) Er besteht aus einer
Gasturbine, bei der ausschließlich das Abgas als Antriebsmedium genutzt wird. Das Triebwerk hat in
der Regel nur eine Welle, durch die Verdichter und Turbine miteinander verbunden sind. Der gesamte
Gasdurchsatz strömt durch die Brennkammern. Durch seine hohen Austrittsgeschwindigkeiten hat es
bei geringen Geschwindigkeiten einen geringen Wirkungsgrad und erzeugt einen hohen Lärmpegel.
Abb. 3.5: Triebw erkstypen (Quelle: http://www.exl.at/helicopter/turbinen/turbinen.htm)
12
Turboprob
Eine Sonderform ist der Antrieb einer Luftschraube (Propeller) durch eine Turbine (Abb. 3.5). Diese
Antriebsart wird als Turboprop bezeichnet. Die Gasturbine verfügt hierzu über mindestens zwei
Wellen. Die Luftschraube wird durch ein Untersetzungsgetriebe der Antriebsturbine angetrieben.
Turbofan
Diese Triebwerksart ist die heute gebräuchliche Form des Strahltriebwerks (Abb. 3.5). Praktisch alle
heute mit Strahlturbinen hergestellten Flugzeuge werden mit Turbofans ausgerüstet. TurbofanTriebwerke zeichnen sich dabei durch mindestens zwei koaxiale Wellen und eine vergrößerte erste
Kompressorstufe aus, die von einer eigenen Turbinenstufe angetrieben wird. Hinter ihr teilt sich der
Luftstrom auf in einen inneren Luftstrom, der in die eigentliche Gasturbine gelangt, und einen äußeren
Luftstrom, der außen an der Turbine vorbeigeführt wird. Herausstechendes technisches Merkmal
eines Turbofans ist das Nebenstromverhältnis, also das Verhältnis der Luftmenge, die außen durch
den Fan (engl. für Gebläse) angetrieben vorbeiströmt, zu der Luftmenge, die durch die Gasturbine
strömt.
3.3
Wichtige aktuelle Triebwerke
Die wichtigsten Triebwerkshersteller sind General Electric, Pratt & Whitney und Rolls Royce. Hinzu
kommt der Hersteller MTU Aero Engines, der fast an allen modernen Triebwerk in der zivilen Luftfahrt
als Partner bei diesen Unternehmen beteiligt ist. Die aktuellen Triebwerksfamilien von diesen
Herstellern sind in der folgenden Tabelle 3.1 aufgeführt.
Hersteller
Pratt & Whitney
Triebw erksfamilie
PW2000
Pratt & Whitney
PW4000
Pratt & Whitney
PW6000
General Electric
CF6-50
General Electric
CF6-80
General Electric
CFM56
General Electric
General Electric
GE90
GP7000
Airbus A300, Boeing
747, Boeing DC10-30
Airbus A300, A310,
A330 Boeing 767, MD11, 747
Boeing 737; Airbus
A319, A320, A340
Boeing 777
Airbus A380
Rolls Royce
Rolls Royce
Rolls Royce
Rolls Royce
Rolls Royce
Trent
Trent
Trent
Trent
Trent
Airbus A340
Airbus A330
Boeing 777
Airbus A380
Boeing 787
500
700
800
900
1000
Flugzeuge
Boeing 757
Boeing 747, 767, 777
Airbus A300, A310,
A330
Airbus A318
Pratt & Whitney
Airbus A321
V2500
Rolls Royce
Boeing MD-90
Tabelle 3.1: Hersteller und ihre aktuellen Triebwerke (Quelle:
http://www .mtu.de/de/products_serv ices/commercial_mro/programs/index.html)
13
Das Unternehmen MTU Aero Engines beteiligt sich an den Modellen von Pratt & Whitney PW2000,
PW4000, PW6000, sowie an den Modellen von General Electric CF6 und CFM56. /12/
Jede einzelne Triebwerksfamilie hat unterschiedliche technische Parameter. In der folgenden Tabelle
3.2 werden einige Parameter von zwei Modellen (CFM56–5A1 und CFM56-5C) von der
Triebwerksfamilie CFM 56 aufgelistet. Die Modelle werden u.a. im Airbus A319 (CFM56-5A1) und
Airbus A340-300 (CFM56-5C) eingesetzt. Die Parameter Schub, Fandurchmesser und Länge, sowie
die Werte zu den Nebenstromverhältnissen und Gesamtdruckverhältnissen sind Angaben von den
Herstellern. Darüber hinaus wurde auf einer Internetseite /13/ eine Auskunft über die Geräuschpegel
der beiden Modelle gelistet. Die Geräuschpegel sind nach den EPNL (Effective Perceived Noise
Level) (Formel 3.7) berechnet worden. Die Geschwindigkeit an den Blattspitzen, die Drehzahl und die
Frequenz wurden mit folgenden Formeln (Formel 3.2, Formel 3.3 und Formel 3.4) berechnet. Des
Weiteren wurde unter Annahme der Blattfolgefrequenz und der berechneten Frequenz die
Schaufelzahl berechnet (Formel 3.5). Zur Kontrolle wurde eine Annahme der Schaufelzahl und mit
Hilfe der Frequenz die Blattfolgefrequenz berechnet (Formel 3.6). Beide Ergebnisse sind sinnvolle
Werte.
v = Machzahl * c
Formel 3.2: Blattspitzengeschwindigkeit (Umgangsgeschw indigkeit)
n=
v * 60
d *p
Formel 3.3: Drehzahl
f =
n
60
Formel 3.4: Frequenz
z=
fB
* 60
n
Formel 3.5: Schaufelzahl
fB =
n
*z
60
Formel 3.6: Blattfrequenz
c = Schal lg eschwindik eit (340
m
)
s
d = Fandurchmesser
14
Airbus A319
CFM56 - 5A1
Airbus A340-300
CFM56 - 5C
Schub
Fandurchmesser
Länge
Nebenstromverhältnis
Gesamtdruckverhältnis
Machzahl
Geschwindigkeit an
Blattspitzen
Frequenz
Drehzahl
Geräuschpegel:
Start
Vorbeiflug
Anflug
111,2 kN
1,74 m
2,51 m
50:1
35,5:1
0,82
280 m/s
51,25 Hz
3074,9 1/min
85,4 - 87,4 EPN dB
94,5 EPN dB
95,2 - 95,4 EPN dB
Blattfolgefrequenz ca.
Schaufelzahl berechnet
Schaufelzahl gezählt ca.
Blattfolgefrequenz
berechnet
2700 Hz
53
40
2050 1/min
Schub
Fandurchmesser
Länge
Nebenstromverhältnis
Gesamtdruckverhältnis
Machzahl
Geschwindigkeit an
Blattspitzen
Frequenz
Drehzahl
Geräuschpegel:
Start
Vorbeiflug
Anflug
Blattfolgefrequenz ca.
Schaufelzahl berechnet
Schaufelzahl gezählt ca.
Blattfolgefrequenz
berechnet
138,8 kN
1,84 m
2,62 m
6,6:1 - 6,4:1
0,82
m/s
280
48,5 Hz
2900 1/min
95 EPN dB
94,7 EPN dB
97,2 EPN dB
2700 Hz
56
40
1933 1/min
Tabelle 3.2: Datenblatt v on den Triebw erken CFM56-5A1 und CFM-5C (Quelle:
http://www .donbass.aero/m1/de/company/fleet/; http://www.cfm56.com/products/cfm565c/9668; http://de.w ikipedia.org/w iki/CFM_International_CFM56;
http://de.w ikipedia.org/wiki/Airbus_A340)
å
EPNL(t ) =
é
æ F (t ) ö
æ s0 ö
æ v 0 öù
ç
÷
ç
÷
çç
÷÷ú
E
(
k
)
PNL
+
25
log
+
52
log
+
20
log
ê
r
ç s (k , t ) ÷
k =1
ç F ÷
v
t
(
)
êë
è
ø
è 0 ø
è
øúû
N
å k =C1 E(k )
NC
Formel 3.7: EPNL
3.4
Geplante Triebwerkstechnik
Die Triebwerke an einem Flugzeug sind die Hauptlärmverursacher. Dabei sind Strahl und Fan des
Triebwerks die Lärmquellen, die den größten Anteil des hohen Schalldruckpegels haben. Um den
Treibstoffverbrauch zu verringern wurde der Nebenstrom in Triebwerken eingesetzt. Durch einen
15
Nebeneffekt bewirkte der Nebenstrom eine Verringerung des Strahllärms. Zur Zeit hält die
Entwicklung an, den Nebenstrom zu vergrößern. Desweiteren zeigen laut der freien OnlineEnzyklopädie Wikipedia, dass die mehrstufigen Brennkammern zwar ein günstigeres NOx-Verhältnis
haben, jedoch die CO-Werte im oberen Grenzbereich liegen und besonders im Leerlauf einen
erhöhten Verbrauch zeigen /99/. Da hierzu keine weitere Quelle genannt wird, muss man aber diese
Information in Frage stellen.
Mittlerweile gibt es zahlreiche gezielte Ideen, den Lärm der Flugtriebwerke zu verringern. Dazu zählen
u.a. der Anbau einer Chevron-Düse am Triebwerksaustritt oder die Nutzung von einem Antischall im
Triebwerk (ANC = Active noise Control). Zudem hat das Unternehmen MTU Aero Engines das Projekt
CLAIRE entwickelt (Abb. 3.6). In diesem Projekt ist die Zielsetzung bis 2035 eine Absenkung der
CO2-Austosse s bis zu 30 % und eine Lärmreduzierung bis zu 24 % Das Projekt ist in drei Stufen
eingeteilt, welche zeitlich nacheinander zum Einsatz kommen: /14/
Abb. 3.6: schematischer Plan vom Projekt “CLAIRE“( Quelle: http://www .bwl.tudarmstadt.de/bwl2/akl/dow nloads/kolloquien/akl15/05_Donnerhack_final.pdf)
- CLAIRE I: GTF (Getrieb-Turbofan) bis zum Jahr 2015 (Abb. 3.7)
16
Abb. 3.7: Übersicht des 1. Teils vom Projekt “CLAIRE” - GTF
- CLAIRE II: CRISP (Counter-Rotating Integrated Shrouded Propfan)bis zum Jahr 2025
- CLAIRE III: IRA (Intercooled Recuperated Aeroengine) bis zum Jahr 2035 (Abb. 3.8)
Abb. 3.8: Übersicht des 3. Teils vom Projekt “CLAIRE” - IRA
17
Dagegen
fahren
GE
Aviation
und
Snecma
zweigleisig.
Sie
untersuchen
in
ihren
Gemeinschaftsunternehmen CFM einen konventionellen zweiwelligen Turbofan (LEAP-X) und einen
Open Rotor. /15/ /16/
Rolls-Royce wiederum lässt sich mehr Freiheiten in der Entwicklung von Triebwerken. Die
Begründung liegt hier in der Verschiebung der Termine von neuen Produkten und immer veränderte
Anforderungen. Sie setzten nicht auf ein Triebwerksprogramm, sondern auf Technologien, die sie zu
einem
zweiwelligen Antrieb,
zu
einem
dreiwelligen Antrieb
oder zu
einem
Open
Rotor
zusammenfügen können. /100/
Chev ron-Düse
Die Chevron Düse ist ein Anbau an Triebwerken (Abb. 3.9). Sie besteht aus einem „Sägezahnkranz“
und erweitert die Schubdüse. Durch den Einsatz der Chevron-Düse wird der Lärm von der
Verwirbelung im Abgasstrahl zwischen den heißen und kalten Strahl vermindert. Damit erzielt man
eine Minderung des Strahllärms um bis zu 1 dB(A). Wird der Abgasstrahl des Nebenstroms ebenfalls
mit einer gezahnten Düse ausgerüstet (siehe Abb.), ist eine Minderung des Lärms bis zu 3 dB (A) zu
erwarten.
Abb. 3.9: Chevron-Düse (Quelle:
http://www .memagazine.org/backissues/membersonly/nov06/features/nozzle/nozzle.html
ANC (Activ e noise Control)
ANC ist ein Prinzip, indem man einen Schall erzeugt, der den Schalldruckpegel von einer Lärmquelle
verringern soll (Abb. 3.10). Der vom Triebwerk verursachte Schall wird von Mikrofonen registriert.
Mittels Controllern wird ein entsprechender Gegenschall von den eingebauten Lautsprechern erzeugt.
Dieser Gegenschall überlagert den gegenphasigen Schall des Triebwerks. Somit ist es möglich
teilweise oder sogar vollständig den Schall auszulöschen. Die DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und
Raumfahrt) testet bereits seit Herbst 1999 die Anwendung von Antischall in Triebwerken. Bei de n
Tests wurde eine Lärmminderung von 10 bis 20 dB erreicht. Nach Schätzung des DLR werden schon
in fünf Jahren die ersten Flugzeuge mit diesen Triebwerken ausgestattet sein /17/ /18/ /19/.
18
Abb. 3.10: schematische Skizze eines Active noise Control (ANC)
http://www .ziv.de/v eranstaltungen/symposien/9/13/dow nloads/Isermann_Fiv_2007.pdf
Diese Prognose der DLR ist für die Fachhochschule Düsseldorf nach einer Studie (im Auftrag von
Siemens Transportation) sehr optimistisch. In dieser Studie wurde experimentell ein Antischallsystem
erprobt, dass auch höherfrequente Geräuschkomponente auslöschen soll. Als Ergebnis bekam man
die Erkenntnis, dass oberhalb von 2kHz mit dem Antischallsystem kein Schall ausgelöscht werden
konnte (vgl. Abb. 3.11 ).
Abb. 3.11: Antischallspektrum (grüne Fläche zeigt eine erfolgreiche Dämpung) (Quelle:
http://ifs.muv .fh-duesseldorf.de/pdf_forschungsseite/activ e_noise_cancallation.pdf)
19
3.5
Freistrahl
Abb. 3.12: schematische Darstellung eines Freistrahl (der Öffnungsw inkel w urde größer als in
der Wirklichkeit dargestellt) (Quelle: http://de.w ikipedia.org/wiki/Freistrahl)
Ein Freistrahl (Durchmesser d 0) ist eine Strömung aus einer Düse, der sich in einer freien Umgebung
ohne Wandbegrenzung ausbreitet (Abb. 3.12). Die dabei unterschiedlichen Geschwindigkeiten der
beiden Fluide, im Freistrahl und in der Umgebung bewirken Scherkräfte. Durch diese Scherkräfte wird
das umgebende Fluid angesaugt und mitgerissen.
Die radiale Ausbreitung wird in drei Bereiche unterteilt. Etwa fünf Mal den Durchmesser d 0 ist die
Länge des kegelförmigen Kernbereichs, innerhalb dem die ungestörte Strömung verschwindet. Sie
wird am Rand vom angesaugten Fluid aufgelöst. Danach entsteht die Umgebungszone, in der sich
das Geschwindigkeitsprofil v(y) bildet. Der Ähnlichkeitsbereich beginnt nach etwa zehn Mal den
Durchmesser d 0. Der Freistrahl ist nun voll ausgebildet.
Die Geschwindigkeit v(x) nimmt im Ähnlichkeitsbereich mit zunehmendem axialem Abstand von der
Düsenöffnung (X-Richtung) hyperbolisch ab. In die y-Richtung nimmt die Geschwindigkeit v(y) von der
Strahlmitte nach Außen hin in der Form einer Gauß’schen Glockenkurve ab. Bei einem Strahlwinkel
von Θ =10° hat sich die Geschwindigkeit halbiert. Der Abstand von den Stromlinien des angesaugten
Fluids zur Strahlachse ist hier minimal. Zudem ist die Krümmung der Stromlinien gering. Die
Geschwindigkeit ist bei einem Strahlwinkel Θ von etwa 18° auf 1% der Achsgeschwindigkeit gesunken
/20/.
In der Abbildung 3.13 wird der Schalldruckpegel und die Frequenz in unterschiedlichen Bereichen des
Freistrahls in einem Diagramm dargestellt. Die Düse hat bei einer recht hohen Frequenz von ca. 9000
Hz einen um fast 30 dB niedrigeren Schalldruckpegel als der Strahlkern. Das Pegelmaximum liegt bei
einer Frequenz von 200 Hz. Beim voll ausgebildeten Strahl sinkt der Schalldruckpegel um 10 dB. Die
Frequenz liegt bei etwa 40 Hz. Die Spektren in den Diagrammen (Abb. 3.14 und Abb. 3.15) zeigen
eine schematische Übereinstimmung vom Verlauf des Strahllärms aus der Abbildung 3.13. Die
Spektren sind von den Aufnahmen aus der Auswertung dieser Abschlussarbeit.
20
Strömungsrichtung
Abb. 3.13: Vergleich Freistrahl und Schalldruckpegel über Frequenz (v ermutlich A-bewertet)
(http://www.glr.tu-darmstadt.de/fileadmin/templates/pdfs/v orlesung/FAG2/Triebw erkslaerm.pdf)
Fluglaerm
www. muellerbbm-vas.de
P AK 5. 3
Sch alldruck
[d B]1 00
90
80
70
60
1
A quisit ion: 11: 57:11h 04. 06. 2009
10
Resoluti on: 10.7666 [Hz]
Format : lautheit _Kurven_arim ont/1x2D_Freistrahl.pak_fly
arimont/matl ab /f ile0152_freistrahl
ht tp: //i fs.mv.f h-duesseldorf .de
1k
10 0
C al.:0. 4935 [V/dB(lin) ]
10 k
[Hz ]
A V G:()
30.06.2009 12:23: 11h
Abb. 3.14: Freistrahl v om Airbus A319 - unbew ertet (File0152 – 30 bis 59 sek)
21
Fluglaerm
www.muell erbbm-vas.de
PAK 5.3
S challdruck
[ dB]100
90
80
70
60
1
Aquisi tion: 11:57:11h 04.06.2009
10
1k
100
Resoluti on: 10.7666 [Hz ] Cal. :0.4935 [V/ dB(lin)]
1 0k [H z]
AVG :()
Format : lauthei t_Kurven_arimont/1x2D_Freistrahl.pak_fly
arim ont /mat lab /file0230_B lockgröße_ideal
http://ifs.mv.fh-duessel dorf.de
30.06.2009 12:24:20h
Abb. 3.15: Freistrahl v om Airbus A340-300 – unbewertet (File0230 – 15 bis 38 sek)
3.6
Dopplereffekt
Die Dopplereffekt-Theorie wurde von dem Mathematiker und Physiker Christian Doppler im Jahre
1842 entdeckt. Er ging davon aus, dass die unterschiedlichen Farben der Sterne durch ihre
Eigenbewegung zu Stande kommen. Dies wurde später widerlegt, denn die Farben entstehen
hauptsächlich wegen ihrer unterschiedlichen Oberflächentemperatur. Die Theorie des Dopplereffekts
wurde auch auf die Akustik übertragen. So fand man heraus, dass bewegte Schallquellen andere
Töne erzeugen als ruhende Schallquellen /21/.
Der Dopplereffekt besagt, dass eine Schallquelle, die genau auf einen zukommt eine höhere
Frequenz hat und einer Schallquelle, die sich von einem entfernt, eine tiefer Frequenz hat.
Die Wellen einer Schallquelle breiten sich mit Schallgeschwindigkeit c und mit einer Wellenlänge λ
aus. Beide Größen sind abhängig von der Frequenz f (Formel 3.8).
l=
c
f
Formel 3.8: Wellenlänge
Bewegt sich die Schallquelle mit der Geschwindigkeit v zum Beobachter, werden die Schallwellen
gestaucht und die Länge der Wellen verkleinert sich (Abb. 3.16 und Formel 3.9).
22
Abb. 3.16: Wellenausbreitung bei bewegter Schallquelle (Quelle:
http://de.w ikipedia.org/wiki/Datei:Doppler_effect_diagrammatic.sv g)
l' = l -
v
f
Formel 3.9: Verkleinerung der Wellenlänge
Ersetzt man λ’ für
f '=
c
c
und λ für
und stellt die Formel 3.9 nach f’ um, erhält man:
f'
f
f
v
(1 - )
c
Formel 3.10: bei Bewegung der Schallquelle
Um die Frequenz einer sich entfernenden Schallquelle zu berechnen, setzt man eine negative
Geschwindigkeit für v ein.
Bewegt sich der Beobachter auf die Schallquelle zu, addiert sich seine Geschwindigkeit zu der
Schallgeschwindigkeit,
erhält man:
c + v . Setzt man dies gleich f '*l und ersetzt man zugleich λ durch
c
f
v
f ' = f * (1 + )
c
Formel 3.11: bei Bewegung des Beobachters
Auch hier ergibt sich durch einsetzen einer negativen Geschwindigkeit die Frequenz eines sich
entfernenden Beobachters.
Bewegen sich Beobachter und Schallquelle aufeinander zu, kombiniert man beide Formeln (Formel
3.10 und Formel 3.11):
vD
)
c
f '= f *
vS
(1 - )
c
(1 +
Formel 3.12: bei Bewegung der Schallquelle und des Beobachters
Die Formel 3.10 und Formel 3.11 werden als Kurven in der Abbildung 3.17 dargestellt. Dabei wird
grafisch die Beeinflussung vom Verhältnis v/c auf die Frequenz bei verschiedener Konstellation Quelle nähert oder entfernt sich und Beobachter ruht, Beobachter nähert oder entfernt sich und Quelle
ruht - gezeigt. Bei ruhender Quelle und sich entfernenden Beobachter (schwarze Kurve) gibt es bei
23
einem größeren Verhältnis als 1 keine Frequenz und somit keine Geräusche. Da man gleichschnell
oder schneller als die Schallgeschwindigkeit ist, erreichen die Schallwellen nie den Empfänger.
Andersherum bewegt sich die Quelle gleichschnell oder schneller als die Schallgeschwindigkeit
kommt es zu einer Kompression der Schallwellen, die sogenannte Schallmauer wird oder wurde
durchbrochen (rote Kurve) /22/ /23/.
Abb. 3.17: Übersicht der Frequenz in Abhängigkeit des Verhältnisses v/c (Quelle:
http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph11/umwelt-technik/12dopplereffekt/theorie2.htm)
4
4.1
Messung und Auswertung
Messkette und Geräte
Zum Messen werden Geräte gewählt, die zum Transportieren gut geeignet sind. Es wird ein
integrierender Präzisions-Schalldruckpegelmesser und ein digitales Aufnahmegerät zum Aufnehmen
benutzt, sowie Kopfhörer als Hilfsmittel verwendet. Zusätzlich wird ein Kalibriergerät eingesetzt, damit
man eine Aufnahme mit einem festen Referenzsignal bei einem bestimmten Schalldruckpegel hat.
Schalldruckpegelmesser
Der integrierende Präzisions-Schalldruckpegelmesser ist vom Typ 2236 der Firma Brüel & Kjær /24/.
Er hat die Genauigkeitsklasse 1, entsprechend DIN IEC 651, Klasse 1 und 804 sowie DIN 45657. Der
Schalldruckpegelmesser wird genutzt, um das Zeitsignal des Fluglärms aufnehmen zu können.
Aufnahmegerät
Das Aufnahmegerät ist vom Unternehmen M-AUDIO (Abb. 4.1). Beim Model handelt es sich um das
MicroTrack II. Es ist ein mobiles Stereo-Aufnahmegerät, welches unter anderem einen erweiterten
Vorstufen-Regelbereich,
einen
analogen
Limiter,
48-V-Phantomspeisung,
eine
schnelle
Datenübertragung bietet, sowie Aufnahmen von über 2 GB Kapazität ermöglicht. Die Qualität der
Aufnahmen kann bis auf 24 bit bzw. 96 kHz gestellt werden. Als Format für die Aufnahme kann man
WAV, BWF und MP3 verwenden. Die Aufnahme kann entweder auf dem Gerät selbst oder einer
Speicherkarte gespeichert werden. Als Eingänge stehen symmetrische MIC/LINE (6,3 mm Klinke)
oder ein Stereo-Mikrofon MIC (3,5 mm Klinke) zur Verfügung. Dazu gibt es einen Eingang für digitale
24
S/PDIF-Signale. Als Ausgang dient ein Kopfhörerausgang (3,5 mm) oder Cinch -Ausgänge (L-LINE-R
OUTS). Einen Datentransfer vom MicroTrack II zum PC folgt über einen USB-Anschluss /25/.
Abb. 4.1: MicroTrack II
Kopfhörer
Der Kopfhörer ist von der Firma Sennheiser und dient zur direkten Prüfung vor Ort, ob die Aufnahme
korre kt aufgenommen wurde.
Kalibriergerät
Das von der Brüel & Kjær produzierte akustische Kalibriergerät Nr.4231 ist zur Aufnahme eines
Referenzsignals von 1000 Hz ( Sinus) bei einem bestimmten Schallpegel. Das Gerät hat dazu zwei
Einstellungen, 94 dB und 114 dB. Für die Messungen wurde die Einstellung 94 dB gewählt. Der
Kalibrator entspricht der IEC 942 Klasse 1 sowie ANSI S1.40-1984.
Messkette
Das Schalldruckpegelmessgerät wird mittels einem „Adapterkabel“ mit dem Aufnahmegerät
verbunden. Dabei wird die DC-Ausgangsbuchse am Schalldruckpegelmesser und der StereoMikrofoneingang des Aufnahmegeräts genutzt. Zur Messung des Schalldruckpegels wurde die ABewertung am Schalldruckpegelmesser eingestellt. Des Weiteren wurde der Kopfhörer für die direkte
Überprüfung der Aufnahmen an dem MicroTrack II angeschlossen.
4.2
Messort
Gemessen wird im Düsseldorfer Stadtteil Lohausen. Lohausen ist ein angrenzendes Wohngebiet am
Düsseldorfer Flughafen. Es befindet sich in der westlichen Einflugschneise des Flughafens und ist
somit gesehen eines vom Fluglärm am stärksten betroffenes Wohngebiet in Düsseldorf.
Aufgrund der Windrichtung am Flughafen Düsseldorf starten die Flugzeuge vorwiegend in Richtung
Westen und überqueren Lohausen nach dem Abheben. /26/ /27/
Es werden an zwei verschiedenen Tagen Messungen von Schalldruckpegeln bei startenden
Flugzeugen an der Straße „Am Heidestieg“ durchgeführt (Abb. 4.2). Diese Straße befindet sich in der
Flugbahn der Flugzeuge, die von der Südbahn des Flughafens starten. Die Südbahn wird zum Starten
vorwiegend genutzt und ist somit die Hauptbahn beim Starten. Bei einem Startwinkel von ca. 15°
haben Flugzeuge beim Messpunkt eine ungefähre Höhe von 300 m erreicht.
25
Südbahn
Messpunkt
ungefähre Flugbahn
Abb. 4.2: Messpunkt, Startbahn und ungefähre Flugbahn
4.3
Messungen
Die Messungen der Schalldruckpegel beim Starten von den Flugzeugen wurden am 22.10.2008 und
04.04.2009 aufgenommen.
Am 22.10.2008 von 13 bis 15 Uhr herrschte ein schwacher Wind von 14 km/h (Abb. 4.3). Die relative
Luftfeuchtigkeit betrug ca. 76% (Abb. 4.4). Der Luftdruck lag bei 1023 hPa (Abb. 4.5). Des Weiteren
waren die Werte der Temperatur zu diesem Zeitpunkt auf 11°C gestiegen (Abb. 4.6) /28/.
Messzeitpunkt
Abb. 4.3: Windgeschw indigkeit am 22.10.2008 für Düsseldorf (Quelle: www.w etter.com)
26
Messzeitpunkt
Abb. 4.4: Relative Feuchte am 22.10.2008 für Düsseldorf (Quelle: www .wetter.com)
Messzeitpunkt
Abb. 4.5: Luftdruck am 22.10.2008 für Düsseldorf (Quelle: www.w etter.com)
27
Messzeitpunkt
Abb. 4.6: Temperatur am 22.10.2008 für Düsseldorf (Quelle: www.wetter.com)
Am 04.04.2009 zwischen 11 und 13 Uhr wurden die Messungen durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt
herrschte ein schwacher Wind von 18 km/h (Abb. 4.7). Die relative Luftfeuchtigkeit lag bei ca. 78 %
(Abb. 4.8). Der Luftdruck hatte einen Wert von 1020 hPa (Abb. 4.9). Die Temperatur beträgt zum
Zeitpunkt der Messung ca. 13 °C (Abb. 4.10).
Die Wetterdaten für den Messzeitraum zeigten keine extremen Wetterbedingungen, die eine Messun g
von Schalldruckpegel verfälschen würden.
Messzeitpunkt
Abb. 4.7: Windgeschw indigkeit am 04.04.2009 für Düsseldorf (Quelle: www.w etter.com)
28
Messzeitpunkt
Abb. 4.8: Relative Feuchte am 04.04.2009 für Düsseldorf (Quelle: www .wetter.com)
Messzeitpunkt
Abb. 4.9: Luftdruck am 04.04.2009 für Düsseldorf (Quelle: www.w etter.com)
29
Messzeitpunkt
Abb. 4.10: Temperatur am 04.04.2009 für Düsseldorf (Quelle: www .wetter.com)
Um einen Vergleich zu den Schalldruckpegeln der Flugzeuge zu haben, wurde als erstes eine
Aufnahme des Kalibriergerätes bei 94 dB vorgenommen. Dabei wurde das Aufnahmegerät
entsprechend
so
konfiguriert,
dass die
späteren
aufgenommenen
Schalldruckpegel
keine
Übersteuerung haben. Diese Einstellungen wurden über der gesamten Messzeit beibehalten.
Zusätzlich wurde der Lärm von der Umgebung ohne Fluglärm aufgenommen, um einen weiteren
Vergleich zu haben. In den nachfolgenden Tabellen (Abb. 4.11) wird die Zeit der Aufnahme, die
Flugzeugart und Fluggesellschaft, sowie der Zielort aufgelistet.
Datum: 22.10.08
Ort: Düsseldorf Lohausen, Heidestieg
Uhrzeit File
13:16 0144
13:17 0145
13:18 0146
13:20 0149
13:34
13:36
13:42
13:50
13:52
0152
0153
0155
0156
0157
Fluggesellschaft
Lufthansa
--Condor
Air France
Flugzeugart
Canadair Regional Jet
--Boeing 757 - 300
Canadair Regional Jet
Air France
KLM
Olympic Airlines
Lufthansa
British Airlines
Airbus A 319
Fokker F50
Boeing 737 - 400
BAe 146 - 200
Airbus A 319
Zielort
Bemerkung
Kattowitz
--Umgebung
Teneriffa
Lyon
Hund
Paris - Charles de
Gaulle
Amsterdam
Athen
Zürich
London - Heathrow
Hund
Datum: 04.04.09
Ort: Düsseldorf Lohausen, Heidestieg
Uhrzeit File
Fluggesellschaft Flugzeugart
Zielort
Bemerkung
11:45 0227 ------Kalibrierung
12:10 0229 Lufthansa
AIRBUS A 340
Newark
12:25 0230 Lufthansa
AIRBUS A 340
Maimi
Abb. 4.11: tabellarische Übersicht der Messungen (Quelle: http://www.duesseldorfinternational.de/dus/abflug/)
30
4.4
Auswertung
Die Auswertung der Messungen wird mit den Programmen „Matlab“ und „PAK“ durchgeführt.
Matlab ist eine Software des Unternehmens The MathWorks, Inc. Es dient zur Lösung
mathematischer Probleme und zur grafischen Darstellung der Ergebnisse. Matlab ist primär für
numerische Berechnungen mit Hilfe von Matrizen ausgelegt, woher sich auch der Name ableitet:
MATrix LABoratory.
Die von der Firma Müller-BBM VibroAkustik Systeme GmbH entwickelte Software PAK (PrüfstandsAkustik-Messsystem) ist für p sychoakustische Auswertungen einsetzbar. Außerdem sind folgende
Mess- und Analyseaufgaben möglich: Pegelmessung, Schallleistungsmessung, Signaturanalyse,
Vorbeifahrtsmessung
(Real
und
Simulation),
Rotationsanalysen
(Grad-
Kurbelwelle/Drehschwingungen), Strukturanalyse, Betriebsschwingungsanalyse, Transferpfadanalyse,
Audio-Editor u.v.m. Es verfügt über die Möglichkeit Messungen über 100 Kanäle mit beliebiger
Führungsgröße (z.B. Drehzahl, Zeit, Verstellweg) auszuwerten. Zudem ist die Software modular
aufgebaut.
Matlab
Mit der Software Matlab wird ein sogenanntes m-File erstellt (siehe Anhang). Als erstes öffnet man mit
dem Befehl „uigetfile“ ein Fenster. Dort wählt man eine wav.Datei für die Auswertung aus. Mit der
Anweisung „wavread“ wird die ausgewählte Datei als Funktion gespeichert. Dabei werden auch
Sampling-Raten und die Amplitudenauflösung der wav-Datei eingelesen. Da jedes Mikrofon ein Offset
besitzt, wird die gespeicherte Funktion von der wav-Datei mit einem Kalibrierfaktor dividiert. Von
dieser kalibrierten Funktion wird mit „mean“ der Effektivwert berechnet. Danach werden zum Plotten
einige Parameter (FFT-Länge, Frequenz-Minimum, Frequenz-Maximum, Frequenzskalen-Maximum,
quadratische Hörschwelle, sowie Hanning-Fenster mit Korrekturfaktor und die Werte für die Abewertende Frequenz und die dazugehörige Schallpegeldifferenz) berechnet und festgelegt. Mit
diesen errechneten und festgelegten Werten werden die Schalldruckpegel berechnet. Um bei den
folgenden zu berechnenden Spektren einen besseren Überblick über eine bestimmte Zeit zu
bekommen, kann man die Spektren über kleine zeitliche Abschnitte mitteln. Damit erhält man
Spektren von verschiedenen Flugphasen des Starts eines Flugzeugs.
Anschließend werden zwei Amplitudenspektren erstellt. In den Spektren werden die Schalldruckpegel
über die Frequenz dargestellt. Zudem werden die Achsen skaliert und beschriftet. Die Spektren
bekommen eine Überschrift (Art des Spektrums und wav-Dateiname). Zur Information wird die
Frequenzdifferenz,
den
maximalen
A-bewerteten
Schalldruckpegel
und
den
unbewerteten
Schalldruckpegel als Zahlenwert im Fenster des Spektrums gezeigt. Außerdem wird eine Legende
erstellt.
Danach wird ein Spectrogram erstellt, dass die Änderung der Schalldruckpegeln zu der Frequenz und
über die Zeit darstellt. Hierzu werden auch die Achsen beschriftet und skaliert, sowie eine Überschrift
des Spectrograms erstellt. Zusätzlich wird ein Farbspektrum an der Seite des Spectrograms zur
Erklärung der Schalldruckpegels eingebunden.
31
Grafik aus Matlab
Es werden vom gefertigten m-File drei Grafiken zur Auswertung der wav-Files erstellt. Die erste Grafik
zeigt ein gemitteltes A-bewertetes Amplitudenspektrum. Zum Vergleich werden in der zweiten Grafik
dieses
gemittelte
A-bewertete
Amplitudenspektrum
und
ein
gemitteltes
unbewertetes
Amplitudenspektrum dargestellt. Als dritte Grafik wird ein Spectrogram erstellt, welches die Änderung
von Schalldruckpegeln zur Frequenz über die Zeit darstellt.
Zur Auswertung werden die Aufnahmen eines A319 (File0152) und A340-300 (File0230) verwendet.
Bei den Flugzeugen handelt es sich um eine 2-strahlige (A319) und eine 4-strahlige (A340-300)
Maschine. Die Aufnahmen geben jeweils ein startendes Flugzeug über Düsseldorf-Lohausen wieder.
Fanlärm
Strahllärm
Abb. 4.12: über die Gesamtzeit (60 sek. ) gemitteltes A-bew ertendes Amplitudenspektrum des
Schalldrucks, A319 (Files0152)
Als erstes werden die Spektren vom Airbus A319 mit einer Mittelung über die gesamte Zeit dargestellt.
Das A-bewertete Spektrum in der Abbildung 4.12 zeigt bei einer Frequenz von 3000 Hz ein Peak von
etwa 10 dB, der aus dem Rauschen hervortritt. Hinzu befinden sich leichte Schwankungen von 5 dB in
den Bereich von 1000 bis 3000 Hz des Spektrums. Im Bereich zwischen 0 Hz und etwa 75 Hz steigt
der Schallpegel extrem von 0 dB auf ca. 40 dB an. Dies ist auf die A-Bewertung zurückzuführen.
Diese Bewertung beurteilt nur die von Menschen hörbaren Geräusche (16 Hz bis 16 kHz). Somit sind
in diesem Spektrum keine Schalldruckpegel unter 16 Hz vorhanden.
32
Fanlärm
Strahllärm
Abb. 4.13: gemitteltes A-bew ertetes und gemitteltes Amplitudenspektrum des A 319 (File0152)
im Vergleich
In der Abbildung 4.13 wird der Unterschied zwischen einem A-bewertetem Amplitudenspektrum und
einem unbewertetem Amplitudenspektrum der gleichen Aufnahme (Airbus A329 - File0152) gezeigt.
Man sieht oberhalb der Frequenz von 750 Hz einen gleichen Verlauf beider Spektren. Unterhalb der
750 Hz fällt das A-bewertete Amplitudenspektrum gegen Null. Dagegen steigt das unbewertete
Amplitudenspektrum an. Dies ist auf die unterschiedliche Frequenzbewertung (A und linear)
zurückzuführen.
In der zusätzlichen Anzeige in der oberen linken Ecke der Abbildung 4.13 sieht man die
Frequenzauflösung, den maximalen Schalldruckpegel bei unbewerteter Auswertung und den
maximalen Schalldruckpegel bei A-bewerteter Auswertung. Bei letzteren Beiden wird der höchste
aufgenommene Messwert gezeigt. So liegt der maximale Schalldruckpegel beim A-bewerteten
Spektrum bei 71,5 dB und bei der linearen Bewertung 80,6 dB.
Um das Spectrogram in der Abbildung 4.15 besser erklären zu können, wird die Flugbahn des
Flugzeugs in einer Skizze (Abb. 4.14) beschrieben. Dabei sieht man, dass zu Beginn der Messung
das Flugzeug den kürzesten Abstand zum Messpunkt fast erreicht hat. Einige Sekunden nach
Messstart entfernt sich das Flugzeug vom Messpunkt mit einer Fluggeschwindigkeit von 70 – 100 m/s
/29/. Bis zum Punkt der optischen Überquerung der Messstelle hört man verschiedene
Lärmkomponente, wie z.B Strahllärm, Fanlärm und Verdichterlärm. Nach dem Überqueren überwiegt
33
der Schalldruckpegel des Strahllärms, welcher mit einer Geschwindigkeit von 300 – 450 m/s /30/ aus
den Triebwerken austritt, den anderen Lärmkomponenten.
Im Spectrogram (Abb. 4.14) kann man die Veränderungen der Frequenzen über die Zeit von den
Schalldruckpegeln erkennen. In den ersten drei Sekunden der Aufzeichnung sieht man kaum
Änderungen der Frequenzen. Danach sieht man im weiteren Verlauf immer deutlich werdende
Frequenzberge. Hierbei handelt es sich um die Schwankungen des Schalldruckpegels aus den
Spektren von den Abbildungen 4.12 und 4.13. Das Flugzeug nähert und passiert den kürzesten
Abstand zum Messpunkt. Dabei erkennt man ab der achten Sekunde, dass die Frequenz dieser
Frequenzberge sinkt. Denn der Abstand zur Messstelle vergrößert sich wieder. Somit werden die
Schallwellen gestreckt und die Frequenz wird tiefer, der Dopplereffekt tritt auf. Die hier auftretenden
Schalldruckpegel stammen von den verschiedenen Lärmkomponenten aus den Triebwerken, die
vorwiegend Vorne herausströmen.
Fluggeschwindigkeit: 70 – 100 m/s
optische Überquerung
des Messpunktes
Triebwerksstrahlgeschwindigkeit: 300 – 450 m/s
Strahllärm auf dem
Messpunkt zu
Beginn der Messung
.
Flugbahn
kürzester
Abstand
Messpunkt und Flugzeug
Messpunkt
Abb. 4.14: Skizze der Flugbahn und Messpunkt
34
Fanlärm
Strahllärm
Abb. 4.15: Spectrogram des Airbus A319 (File0152)
Das Absinken der Frequenzen geschieht bis zum Zeitpunkt von etwa 20 Sekunden. In diesem
Moment überquert das Flugzeug den Messpunkt optisch. Zu diesem Zeitpunkt gibt es eine
Verschiebung der Gewichtung von den Lärmkomponenten. Die von vorne herausströmenden
Geräuschpegel verkleinern sich und die von hinten herausströmenden Geräuschpegel vergrößern
sich. Dies erkennt man im Spektrum, da zu diesem Zeitpunkt die Frequenzberge breiter werden. Der
von hinten herausströmende Lärm wird vorwiegend vom Triebwerksstrahl verursacht. Mit weiteren
Entfernen des Flugzeugs von der Messstelle kommt das Messgerät immer mehr in die Bahn des
Triebwerksstrahls. Wegen der hohen Geschwindigkeit des Triebwerksstrahls erhöht sich die Frequenz
(ab ca. 20 Sek.) mit entfernen des Flugzeugs, der Dopplereffekt tritt wieder auf.
Am Anfang des Spectrograms sieht man bei einer Frequenz von 3000 Hz, eine gut sichtbare tonale
Komponente, die sich von den anderen deutlich abhebt. Diese Komponente stellt den Peak dar, den
man bei den Spektren aus den Abbildungen 4.12 und 4.13 sehen konnte. Es handelt sich hierbei um
den Fanlärm. Den Fanlärm nennt man auch Blattfolgefrequenz und ist das Produkt aus Drehzahl und
Schaufelzahl. Bei Beginn der Messung befindet sich das Flugzeug vor dem kürzesten Abstand zum
Messpunkt. Nach wenigen Sekunden überquert das Flugzeug den kürzesten Abstand. Danach wird
der Abstand zwischen Flugzeug und Messpunkt wieder größer. Die Frequenz des Fanlärms sinkt. Bei
ca. 18 Sekunden erreicht dieser Frequenzberg sein Wendepunkt und der weitere Verlauf wird flacher.
Ab ca. 25 Sekunden wird dieser Frequenzberg deutlich schwächer und ab 30 Sekunden fast gar nicht
mehr sichtbar. Zudem ist der Verlauf zunehmend flacher. Der Verlauf dieser tonalen Komponente ist
aufgrund des Dopplereffekts zu erklären.
35
Auswertung
Bewertung
AFan
Strahl
Fan
vermutlich
Drehzahlordnung
Abb. 4.16: v erschiedene Startphasen des A319 (Matlab)
Die nächste Abbildung (4.16) zeigt Spektren vom Airbus A319 (File 0152) aus unterschiedlichen
Startphasen des Flugzeugs. In der 1. Startphase (0-10 Sekunden) hat der Fanlärm bei der Frequenz
von 3000 Hz den höchsten Peak. Danach (2. und 3. Startphase: 10-20 Sekunden und 20-30
Sekunden) verbreitert und verkleinert sich der Peak und nach einiger Zeit (4. Startphase: 30-40
Sekunden) kann man den Peak kaum vom restlichen Schwanken unterscheiden. Zeitgleich kann man
beobachten, dass der Peak des Fanlärms von 3000 Hz (1. Startphase: 0 – 10 Sekunden) auf 2000 Hz
(4.Startphase: 30 – 40 Sekunden) absinkt. Den selben Ablauf sieht man auch im Spectrogram (Abb.:
4.15).
In der 1. Startphase sind zwischen 1000 und 2500 Hz die Frequenzberge aus dem Spectrogram zu
erkennen. Die Schwankungen werden von einer unbekannten Lärmquelle des Flugzeugs verursacht.
In der 2. Startphase vermischen sich diese Frequenzberge, die Peaks verschwinden und nach
weiterer Zeit kann man sie nicht mehr sehen. Es beginnt die Verschiebung der Gewichtung von den
Lärmkomponenten. Die Lärmkomponenten, die sich vorwiegend nach Vorne ausbreiten, werden
schwächer. Gleichzeitig werden die Lärmkomponenten, die sich vorwiegend nach Hinten ausbreiten,
stärker. Ab 20 Sekunden treten die Frequenzberge vom Strahllärm in den Bereich Null bis 1000 Hz
auf. Sie sind breiter als die Frequenzberge von den vorderen Lärmkomponenten. Ab 30 Sekunden
flachen sie ein wenig ab. Nach 50 Sekunden ist der Schalldruckpegel des Strahllärms bei etwa 45 dB
(A).
36
Fanlärm
Strahllärm
Abb. 4.17: über die Gesamtzeit (ca. 37 sek. ) gemitteltes A-bewertendes Amplitudenspektrum
A340-300 (Files0230)
Fanlärm
Strahllärm
Abb. 4.18: gemitteltes A-bew ertetes und linear gemitteltes Amplitudenspektrum des A340-300
(Files0230) im Vergleich
37
Um einen Vergleich zwischen zwei unterschiedlich großen Flugzeugen zu haben, wird zusätzlich eine
Aufnahme von einem Airbus A340-300 (File 0230) ausgewertet. In den Abbildungen 4.17 und 4.18
werden die Spektren (Mittelung über die Gesamtzeit der Aufnahme) gezeigt. Die Grafiken zeigen
ähnliche Spektren, wie die des Airbus A319. Auch von dieser Aufnahme werden Spektren von
unterschiedlichen Startphasen gezeigt (Abb. 4.19). Im Gegensatz zu dem Peak des Fanlärms aus der
Aufnahme des Airbus A319, ist der Peak des Fanlärms (3500 Hz) vom Airbus A340-300 10 dB kleiner
(1. Flugphase). Ab 8 Sekunden erkennt man eine Verbreiterung und Abflachung des Peaks vom
Fanlärm. In der Flugphase von 16 bis 24 Sekunde sieht man den Frequenzberg des Fanlärms bei
2500 Hz. Der Peak ist nur noch knapp 5 dB hoch. Nach 24 Sekunden ist der Frequenzberg kaum
noch von den anderen Schwankungen des Spektrums zu unterscheiden.
Des Weiteren bilden sich ab 8 Sekunden die ersten Frequenzberge des Strahllärms. Über die Zeit
von16 Sekunden sinkt der Schalldruckpegel dieser Frequenzberge. Nach ca. 30 Sekunden haben die
Frequenzberge noch einen Schalldruckpegel von über 55 dB.
Zudem erstrecken sich in der ersten Startphase, in dem Bereich von 1000 bis 2500 Hz, zahlreiche
Peaks von einer unbekannten Lärmquelle des Flugzeugs. Das Gleiche sieht man in der Startphase 24
bis 32 Sekunden. Dort erkennt man bei 4500 Hz weitere Frequenzberge. Diese Peaks sind ebenfalls
auf eine unbekannte Lärmquelle des Flugzeugs zurück zuführen.
Aus wertung A-Bewertung
Fan
Strahl
Fan
vermutlich
Drehzahlordnung
Abb. 4.19: v erschiedene Startphasen des A340-300 (Matlab)
Insgesamt ist der Schalldruckpegel aus der Aufnahme des Airbus A340-300 (File 0230) in der ABewertung um fast elf dB höher (82,3 dB) und in der unbewertenden sogar um 13 dB höher (93,3 dB)
als der Schalldruckpegel aus der Aufnahme des Airbus A319 (File0152).
Den erhöhten Schalldruckpegel verdeutlicht auch das Spectrogram in der Abbildung 4.20. Hier sieht
man, dass sich das Farbspektrum deutlich ins Rote neigt und die Mehrheit der Frequenzen über 60
38
dB erreichen. Besonders in den niedrigen Frequenzbereichen werden deutlich die 80 dB
überschritten.
Fanlärm
Strahllärm
Abb. 4.20: Spectrogram des Airbus A340-300
PAK
Mit der Software PAK werden im Folgenden verschiedene Parameter der Frequenzanalyse verwendet
und verändert. Dadurch bekommt man viele verschiedene grafische Ergebnisse. Zur Au swertung von
den aufgenommenen wav-Dateien benötigt man eine Aufnahme eines Kalibriersignals, um den
Kalibrierfaktor zu bestimmen. Diesen Faktor kann man im Modifikator unter Kalibrierung eintragen.
Zudem kann man im Modifikator die Abtastrate (gleiche Werte wie die Aufnahme), sowie die
Parameter der FFT und der Psychoakustik ändern.
Als Zeitblock wählt man den APS (Auto Power Spektrum) aus. Als Analyseparameter kann man die
Blockgröße,
Fenstersteuerung
und Mittelung ändern.
Das Hanningfenster hat sich ideale
Fensterfunktion durchgesetzt. Unter den Führungsparameter wird die Zeit als Führung und eine Dauer
von 100 s gewählt. Als ideale Ergänzung wird die Blockdauer aus den FFT-Parametern in dem
Führungsparameter „Schrittweite“ kopiert.
Unter der Psychakustik werden alle Parameter, Lautheit, Schärfe, Rauhigkeit und Schwankung
ausgewählt. Die Schärfeberechnung wird nach Widmann durchgeführt.
Im Menü Grafikdefinition kann man gewünschte Grafikblattvorlagen auswählen. Außerdem ist die
Möglichkeit vorhanden neue Grafikblattvorlagen zu erstellen. Zur Auswertung werden verschiedene
Grafikblattvorlagen verwendet. In der ersten Vorlage wird eine Grafik mit dem Schalldruckpegel über
39
die Zeit verwendet. Hierbei konnte man verschiedene Parameter zur Auswertung einstellen. Unter
anderen kann man zwischen verschiedenen Grafiktypen wählen, wie zum Beispiel APS
(Autopowerspektrum) und
Oktaven.
Zusätzlich
ist
die
Möglichkeit
vorhanden
gewünschte
Zeitabschnitte darstellen zulassen. Bei der Auswahl vom Grafiktyp Oktave kann man zwischen einer
Oktave bis 1/24 Oktaven auswählen. Außerdem besteht die Möglichkeit die Terzparameter zu
verändern (Anzahl der zu berechnenden Linien pro Oktave und eine Überlappung). Zusätzlich kann
man sich in diesen Grafiktypen die Maximalwerte der A-Bewertung, C-Bewertung und lineare
Bewertung darstellen lassen.
In der zweiten Vorlage werden eine 3D-Grafik (Frequenz von den Schalldruckpegeln über die Zeit)
und zwei 2D-Grafiken (Schalldruckpegel über Zeit, Frequenz über Schalldruck) verwendet, wobei die
3D-Grafik am aussagekräftigsten ist. Zwischen der 3D-Grafik und der 2D-Grafik (Schalldruckpegel
über Zeit) kann man erkennen, zu welchem Zeitpunkt bestimmte Schalldruckpegel vorhanden sind
und andersrum zu welchem Zeitpunkt welche Frequenzen hohe Schalldruckpegel haben. Durch eine
Verkettung der zweiten 2D-Grafik (Frequenz über Schalldruck) und der 3D-Grafik, kann man zu den
gewählten Zeitpunkten, den Verlauf des Schalldrucks über die Frequenz ersehen.
Des Weiteren werden zwei weitere Grafikvorlagen (2D-Grafik und 3D-Grafik) verwendet, in dem die
psychoakustische Größe Lautheit dargestellt wird. In der 2D-Grafik wird die Lautheit über die Tonheit
gezeigt. Die 3D-Grafik stellt die Veränderung der Lautheit zur Tonheit über die Zeit dar. Beide
Grafiken sollen die Empfindung des Menschen auf die Lautheit des Lärms wiedergeben.
Grafik aus PAK
Zur Auswertung werden ebenfalls die Aufnahmen des A319 (File0152) und A340-300 (File0230)
verwendet. Die Spektren (1. Grafikvorlage) des Airbus A319 und A340-300 werden über zehn
Sekunden gemittelt, d.h. es sind insgesamt fünf Mittelungen, bzw. beim A340-300 sind es vier
Mittelungen, in einem Spektrum zu sehen sein, die die unterschiedlichen Startphasen des Flugzeugs
wiedergeben. Das Spektrum wird zudem in vier unterschiedlichen Blockgrößen (1024 Hz, 2048 Hz,
4096 Hz und 16384 Hz) dargestellt. Wobei jedoch die höchste Auflösung (16384 Hz) bei den
Abbildungen 4.24 und 4.28 wegen der zu niedrigen Frequenzauflösung (siehe Tabelle 4.1) zu einer
schwierigeren Auswertung führt.
Blockgröße
[Hz]
Df [1/s]
T [s]
1024
43,07
0,023
2048
21,53
0,046
4096
10,77
0,082
16384
2,69
0,37
Tabelle 4.1: Frequenzauflösung
mögliche
Mittelungen bei
10s
428
241
107
27
In den Spektren (Abb.: 4.21, 4.22 und 4.23) des Airbus A319 sieht man bei der schwarzen Startphase,
im Bereich der 3000 Hz (Blattfolgefrequenz), einen deutlichen Peak, welcher durch die Fans der
Triebwerke verursacht wird. Mit der Zeit wird die Frequenz des Fans tiefer und der Peak kleiner. In der
rosanen Startphase erstreckt sich dieser Peak zwischen 2200 Hz und 3000 Hz. Diese Breite ist auf
die Frequenzverschiebung des Fanlärms und die zeitliche Mittelung zurückzuführen. In der blauen
Phase erreicht der Fan die tiefste Frequenz, bevor sie komplett verschwindet.
40
Im Bereich von 200 bis 500 Hz sind weitere Peaks in der hellgrünen, blauen und dunkelgrünen Phase
zu sehen. Diese werden vom Strahllärm verursacht. Insgesamt hat der Strahllärm beim Starten eines
Flugzeugs den höchsten Schalldruckpegel.
Die Peaks in den Bereichen 1200 bis 2500 Hz und um 4500 Hz werden von einer unbekannten
Lärmquelle erzeugt.
Schalldruck
[ dB] 8 0
vermutlich
Drehzahlordnung
70
Strahl
( file0152_Block gr öße_1024) APS
( file0152_Block gr öße_1024) APS
( file0152_Block gr öße_1024) APS
( file0152_Block gr öße_1024) APS
( file0152_Block gr öße_1024) APS
www.muell erbbm-vas.de
t_AVG=0 -1 0 s Lp= 72.7dB Lp(A)= 66.9dB
t_AVG=1 0- 20 s Lp= 82 .2dB Lp(A) = 77.5dB
t_AVG=20- 30 s Lp= 8 3.1dB Lp(A) = 73.2dB
t_AVG=30- 40 s Lp= 79 .3dB Lp(A) = 61.4dB
t_AVG=4 0- 50 s Lp= 7 6.1dB Lp(A) = 55.8dB
Fan
PAK 5.3
dB( lin)
dB( A)
Fluglaerm
Fan
Fan
60
50
vermutlich
Drehzahlordnung
40
30
20
Fan
10
0
0
Aquisi tion: 17:46:28h 23.03.2009
1 00 0
2 00 0
30 00
Resoluti on: 43.0664 [Hz ] Cal. :0.3409 [V/dB(A)]
Format : 1S pec_x_Kurven_arimont/1x2D_mehrere_kurven_mit_fuehrung.pak_fly
arim ont /mat lab /file0152_B lockgröß e_1024
http://ifs.mv.fh-duessel dorf.de
40 00
5 00 0 [H z]
Frequenz
AVG:()
09.06.2009 17:22:20h
Abb. 4.21: v erschiedene Startphasen des A319 (PAK), schmalbandige Auswertung (Df = 43,07
Hz)
41
Schalldruck
[ dB] 8 0
( file0152_Block gr öße_2048) APS
( file0152_Block gr öße_2048) APS
( file0152_Block gr öße_2048) APS
( file0152_Block gr öße_2048) APS
( file0152_Block gr öße_2048) APS
vermutlich
Drehzahlordnung
70
www.muell erbbm-vas.de
t_AVG=0 -1 0 s Lp= 73.7dB Lp(A)= 67.0dB
t_AVG=1 0- 20 s Lp= 82 .4dB Lp(A) = 77.5dB
t_AVG=20- 30 s Lp= 83 .8dB Lp(A) = 73.2dB
t_AVG=30- 40 s Lp= 80 .5dB Lp(A) = 61.0dB
t_AVG=4 0- 50 s Lp= 77 .3dB Lp(A) = 55.3dB
Fan
Fan
Fan
Strahl
PAK 5.3
dB( lin)
dB( A)
Fluglaerm
60
50
vermutlich
Drehzahlordnung
40
30
20
Fan
10
0
0
1 00 0
2 00 0
30 00
Resoluti on: 21.5332 [Hz ] Cal. :0.3409 [V/dB(A)]
Aquisi tion: 17:46:28h 23.03.2009
5 00 0 [H z]
40 00
Frequenz
AVG:()
Format : 1S pec_x_Kurven_arimont/1x2D_mehrere_kurven_mit_fuehrung.pak_fly
arim ont /mat lab /file0152_B lockgröß e_2048
http://ifs.mv.fh-duessel dorf.de
09.06.2009 17:24:24h
Abb. 4.22: v erschiedene Startphasen des A319 (PAK), schmalbandige Auswertung (Df = 21,53
Hz)
Schalldruck
( file0152_Block gr öße_4096) APS
( file0152_Block gr öße_4096) APS
( file0152_Block gr öße_4096) APS
( file0152_Block gr öße_4096) APS
( file0152_Block gr öße_4096) APS
www.muell erbbm-vas.de
t_AVG=0 -1 0 s Lp= 74.2dB Lp(A)= 66.9dB
t_AVG=1 0- 20 s Lp= 82 .5dB Lp(A) = 77.4dB
t_AVG=20- 30 s Lp= 83 .8dB Lp(A) = 73. 1dB
t_AVG=30- 40 s Lp= 80 .9dB Lp(A) = 60.9dB
t_AVG=4 0- 50 s Lp= 77 .9dB Lp(A) = 55.3dB
[ dB] 8 0
vermutlich
Drehzahlordnung
70
Strahl
Fan
Fan
Fan
60
PAK 5.3
dB( lin)
dB( A)
Fluglaerm
50
vermutlich
Drehzahlordnung
40
30
20
10
Fan
0
0
Aquisi tion: 17:46:28h 23.03.2009
1 00 0
2 00 0
30 00
Resoluti on: 10.7666 [Hz ] Cal. :0.3409 [V/dB(A)]
Format : 1S pec_x_Kurven_arimont/1x2D_mehrere_kurven_mit_fuehrung.pak_fly
arim ont /mat lab /file0152_B lockgröß e_4096
http://ifs.mv.fh-duessel dorf.de
40 00
5 00 0 [H z]
Frequenz
AVG:()
09.06.2009 17:19:57h
Abb. 4.23: v erschiedene Startphasen des A319 (PAK), schmalbandige Auswertung (Df = 10,77
Hz)
42
Schalldruck
( file0152_Block gr öße_16384) APS
( file0152_Block gr öße_16384) APS
( file0152_Block gr öße_16384) APS
( file0152_Block gr öße_16384) APS
( file0152_Block gr öße_16384) APS
www.muell erbbm-vas.de
t_AVG=0 -1 0 s Lp= 7 4.1dB Lp(A) = 66.8dB
t_AVG=1 0-2 0 s Lp= 82.5dB Lp( A) = 7 7.3d B
t_AVG=20-3 0 s Lp= 83.8dB Lp( A) = 7 3.2d B
t_AVG=3 0- 40 s Lp= 80.6dB Lp( A) = 6 0.9d B
t_AVG=40-5 0 s Lp= 77.5dB Lp( A) = 5 5.1d B
PAK 5.3
dB( lin)
dB( A)
Fluglaerm
[ dB] 8 0
70
Fan
60
50
40
30
20
Fan
10
0
0
1 00 0
Aquisi tion: 17:46:28h 23.03.2009
2 00 0
30 00
Resoluti on: 2.69165 [Hz ] Cal. :0.3409 [V/dB(A)]
Format : 1S pec_x_Kurven_arimont/1x2D_mehrere_kurven_mit_fuehrung.pak_fly
arim ont /mat lab /file0152_B lockgröß e_16384
http://ifs.mv.fh-duessel dorf.de
40 00
5 00 0 [H z]
Frequenz
AVG:()
09.06.2009 17:23:35h
Abb. 4.24: v erschiedene Startphasen des A319 (PAK), schmalbandige Auswertung (Df = 2,69
Hz)
Die Spektren (Abb.: 4.25, 4.26 und 4.27) des Airbus A340-300 zeigen einen ähnlichen Verlauf wie die
Spektren des Airbus A319. Es gibt wenige Unterschiede zwischen den Spektren.
Die Flugphase des Airbus A340-300 sind in 4 Mittelungen unterteilt. Der Fanlärm hat seinen Peak bei
ca. 3500 Hz (Blattfolgefrequenz) in der schwarzen Phase. Dieser Peak hat sich in der rosanen
Startphase verbreitet und etwas abgeflacht. Dies ist wieder auf die Frequenzverschiebung des
Fanlärms und gleichzeitiger Mittelung zurück zuführen. Bei 2200 Hz hat der Peak des Fanlärms in der
blauen Phase die niedrigste Frequenz erreicht.
In niedrigen Frequenzbereichen, unter 500 Hz, sind die Frequenzberge des Strahllärms. Auch beim
A340-300 hat der Strahllärm den höchsten Schalldruckpegel. In der rosanen Startphase hat der
Strahllärm sein Maximum. In der blauen Phase, nach 40 Sekunden, beträgt der Schalldruckpegel des
Strahllärms noch über 60 dB.
Des Weiteren werden die Frequenzberge in den Bereichen 1000 bis 2000 Hz und um die 4500 Hz von
einer unbekannten Lärmquelle des Flugzeugs verursacht.
43
Fluglaerm
www.muell erbbm-vas.de
Schalldruck
[ dB] 8 0
t_AVG=0 -1 0 s Lp= 87.7dB Lp(A)= 78.7dB
t_AVG=1 0- 20 s Lp= 89 .3dB Lp(A) = 83.5dB
t_AVG=20- 30 s Lp= 89 .7dB Lp(A) = 69.3dB
t_AVG=30- 40 s Lp= 89 .7dB Lp(A) = 65. 1dB
vermutlich
Drehzahlordnung
Fan
Fan
70
Strahl
PAK 5.3
dB( lin)
dB( A)
( file0230_Block gr öße_1024) APS
( file0230_Block gr öße_1024) APS
( file0230_Block gr öße_1024) APS
( file0230_Block gr öße_1024) APS
60
50
40
Fan
30
20
10
vermutlich
Drehzahlordnung
0
0
1 00 0
2 00 0
30 00
Resoluti on: 43.0664 [Hz ] Cal. :0.4935 [V/dB(A)]
Aquisi tion: 11:57:11h 04.06.2009
5 00 0 [H z]
40 00
Frequenz
AVG:()
Format : 1S pec_x_Kurven_arimont/1x2D_mehrere_kurven_mit_fuehrung.pak_fly
arim ont /mat lab /file0230_B lockgröß e_1024
http://ifs.mv.fh-duessel dorf.de
09.06.2009 17:25:21h
Abb. 4.25: verschiedene Startphasen des A340-300 (PAK), schmalbandige Auswertung (Df =
43,07 Hz)
Fluglaerm
S challdruck
[ d B] 80
vermutlich
Drehzahlordnung
70
Strahl
t_AV G=0 -10 s Lp= 88.7dB Lp(A )= 78.7d B
t_AV G=1 0-20 s Lp= 89.7dB Lp(A )= 83.6dB
t_AV G=2 0-30 s Lp= 90.5dB Lp(A )= 68.9dB
t_AV G=3 0-40 s Lp= 90.6dB Lp(A )= 63.6dB
dB(lin)
dB(A)
www. muellerbbm -vas. de P AK 5.3
( file0230_Blockgröße_2048) APS
( file0230_Blockgröße_2048) APS
( file0230_Blockgröße_2048) APS
( file0230_Blockgröße_2048) APS
Fan
Fan
60
50
40
30
Fan
20
10
vermutlich
Drehzahlordnung
0
0
Aquisit ion: 11:57: 11h 04. 06. 2009
10 00
2 000
30 00
Res olution: 21.5332 [Hz] Cal. :0. 4935 [V/dB(A)]
Format : 1Spec_x_Kurven_arimont/1x2D_mehrere_kurven_mi t_fuehrung.pak_f ly
arimont /mat lab/ file0230_B lockgröße_2048
ht tp:/ /if s. mv. fh-duessel dorf. de
4 000
5 000 [H z]
Freq uen z
AV G:()
09.06.2009 17:26: 27h
Abb. 4.26: verschiedene Startphasen des A340-300 (PAK), schmalbandige Auswertung (Df =
21,53 Hz)
44
Fluglaerm
www. muellerbbm -vas. de P AK 5.3
S ch alld ruck
[d B] 80
t_AV G=0 -10 s Lp= 89.3dB Lp(A )= 78.6d B
t_AV G=1 0-20 s Lp= 89.8dB Lp(A )= 83.6dB
t_AV G=2 0-30 s Lp= 90.8dB Lp(A )= 68.7dB
t_AV G=3 0-40 s Lp= 91.1dB Lp(A )= 63.3dB
vermutlich
Drehzahlordnung
70
dB(lin)
dB(A)
( file0230_Blockgröße_4096) AP S
( file0230_Blockgröße_4096) AP S
( file0230_Blockgröße_4096) AP S
( file0230_Blockgröße_4096) AP S
Fan
Fan
60
Strahl
50
40
30
Fan
20
10
vermutlich
Drehzahlordnung
0
0
10 00
2 000
30 00
Res olution: 10.7666 [Hz] Cal. :0. 4935 [V/dB(A)]
Aquisit ion: 11:57: 11h 04. 06. 2009
5 000 [H z]
4 000
Freq uen z
AV G:()
Format : 1Spec_x_Kurven_arimont/1x2D_mehrere_kurven_mi t_fuehrung.pak_f ly
arimont /mat lab/ file0230_B lockgröße_4096
ht tp:/ /if s. mv. fh-duessel dorf. de
09.06.2009 17:26: 57h
Abb. 4.27: verschiedene Startphasen des A340-300 (PAK), schmalbandige Auswertung (Df =
10,77 Hz)
Fluglaerm
Schalldruck
t_AVG=0 -1 0 s Lp= 88 .9dB Lp(A) = 78.7dB
t_AVG=1 0-2 0 s Lp= 89.7dB Lp( A) = 8 3.6d B
t_AVG=20-3 0 s Lp= 91.0dB Lp( A) = 6 8.6d B
t_AVG=3 0- 40 s Lp= 90.8dB Lp( A) = 6 3.2d B
[ dB] 8 0
PAK 5.3
dB( lin)
dB( A)
www.muell erbbm-vas.de
( file0230_Block gr öße_16384) APS
( file0230_Block gr öße_16384) APS
( file0230_Block gr öße_16384) APS
( file0230_Block gr öße_16384) APS
Fan
70
60
50
40
30
20
Fan
10
0
0
Aquisi tion: 11:57:11h 04.06.2009
1 00 0
2 00 0
30 00
Resoluti on: 2.69165 [Hz ] Cal. :0.4935 [V/dB(A)]
Format : 1S pec_x_Kurven_arimont/1x2D_mehrere_kurven_mit_fuehrung.pak_fly
arim ont /mat lab /file0230_B lockgröß e_16384
http://ifs.mv.fh-duessel dorf.de
40 00
5 00 0 [H z]
Frequenz
AVG:()
09.06.2009 17:25:58h
Abb. 4.28: verschiedene Startphasen des A340-300 (PAK), schmalbandige Auswertung (Df =
2,69 Hz)
45
In der Abbildung 4.29 werden die Spektren von beiden Flugzeugen (A319 und A340-300) über die
gesamte Zeit zum Vergleich dargestellt. Man sieht, dass der Verlauf beider Spektren sich ähnelt. So
haben beide den maximalen Schalldruckpegel im Bereich von 200 Hz bis 800 Hz (Strahllärm) und bei
etwa 3000 Hz einen gut ausgeprägten Peak (Fanlärm).
Der Schalldruckpegel des Airbus A340-300 hat im Gegensatz zum Airbus A319 in der A-Bewertung
einen um fast 9 dB höheren Wert und in der linearen Bewertung sogar einen um mehr als 10 dB
höheren Wert. Diese Unterschiede der Schalldruckpegel zwischen beiden Flugzeuge werden mit den
Werten aus der Auswertung mit Matlab bestätigt.
Ein Unterschied von Zehn dB wird etwa doppelt bzw. halb so laut wahrgenommen. So müsste die
Passagieranzahl des Airbus A340-300 mehr als doppelt so hoch sein, wie die Passagieranzahl im
Airbus A319, damit der höhere Schalldruckpegel des A340-300 zum Schalldruckpegel des A319
ausgeglichen ist. Nach dem Datenblatt /31/ der Flotte von Lufthansa kann der Airbus A319 maximal
132 Passagiere befördern. Der Airbus A340-300 kann 247 Passagiere befördern und somit etwas
weniger als das Doppelte vom A319. Der höhere Schalldruckpegel des A340-400 zeit, das größere
Flugzeuge lauter sind als Kleinere.
Fluglaerm
( file0152_Block gr öße_4096) APS t_AVG=Min -Max s Lp= 80.5dB Lp( A) = 71.5d B
( file0230_Block gr öße_4096) APS t_AVG=Min -Max s Lp= 90.3dB Lp( A) = 79.1d B
Schalldruck
[ dB] 7 0
PAK 5.3
dB( lin)
dB( A)
www.muell erbbm-vas.de
Fanlärm
60
50
40
30
Strahllärm
20
10
0
Aquisi tion: 17:46:28h 23.03.2009
1 00 0
2 00 0
30 00
Resoluti on: 10.7666 [Hz ] Cal. :0.3409 [V/dB(A)]
40 00
5 00 0 [H z]
Frequenz
AVG:()
Format : 1S pec_x_Kurven_arimont/1x2D_mehrere_kurven_mit_fuehrung.pak_fly
arim ont /mat lab /file0152_B lockgröß e_4096
http://ifs.mv.fh-duessel dorf.de
09.06.2009 17:50:15h
Abb. 4.29: Vergleich zw ischen A319 und A340-300 (PAK)
46
Die 2. Grafikvorlage zeigt in der 3D-Grafik einen ähnlichen Verlauf wie die Abbildungen 4.15 und 4.20.
So kann man in beiden Abbildungen (4.30 und 4.31) die Veränderung des Schalldruckpegels zur
Frequenz und über die Zeit ablesen.
In der unteren 2D-Grafik sieht man den zeitlichen Verlauf des Schalldruckpegels. Beim Airbus A319
(Abb. 4.30) ist der maximale Schalldruckpegel (ca. 85 dB) nach 20 Sekunden (optische Überquerung
der Messstelle) erreicht. Der maximale Schalldruckpegel des Airbus A340-300 liegt bei knapp 95 dB.
Wann dieser Schalldruckpegel zeitlich erreicht wird, kann man in der unteren Grafik (Abb. 4.31) nicht
eindeutig erkennen. Vermutlich ist der maximale Schalldruckpegel wie beim A319 bei dem optischen
Überqueren (15 Sekunden) der Messstelle erreicht worden.
Die rechte 2D-Grafik zeigt die Frequenz über den Schalldruckpegel. Man sieht in beiden Abbildungen
(11.30 und 11.31), dass die niedrigen Frequenzen (Strahllärm) den höchsten Schalldruckpegel
ereichen.
http://ifs.mv.fh-due sseldor f.de/
Strömun gstechn ik u nd Akustik
Edit ors: 3_D_standard_040609/Page 1/3D_Standard040609.pak_fly
arim ont /PA K/MES SDA TEN/mat lab/file0152_Blockgröße_4096
Fl ugl aerm
F H
D
Fa ch ho ch sch ule D üs seld o rf
Kal. : 0.3409V/
Freq.-Sp.: 17226.6Hz; Mean: 8613.28Hz
N_FL: 1 601; N_B LK: 4096; DF: 10.7666Hz
AVG: ; OV L: % ; WI N: Hanning
A cquisiti on: 23.03.2009 17:46:28
optische Passierung der Messstelle
AP S
dB
RMS
70
5000
Hz
5000
Max imum
Hz
Fanlärm
60
4000
4000
50
40
3000
3000
30
2000
2000
20
10
1000
10 00
0
0
90
0
0
dB RMS
10
20
30
40
50
60
0
s
70
Ge sa mt pe ge l
50
10
20
30
40
1345. 8 H z
753.7 Hz
1302. 8 H z
473.7 Hz
30
10
0
10
20
P AK 5. 4 ww w.mue llerbbm-v as.de
30
40
50
50
60
70
80
dB
R MS
74. 995 d B(A )
73 .7 04 d B(A)
73. 432 d B(A )
73 .0 6 1 d B(A)
Strahllärm
s
ari mon t
03 .08.20 09 17 :0 2:1 6 h
Abb. 4.30: v erschiedene Ausw ertungen des A319 (PAK)
47
http://ifs.mv.fh-due sseldor f.de/
Strömun gstechn ik u nd Akustik
Edit ors: 3_D_standard_040609/Page 1/3D_Standard040609.pak_fly
arim ont /PA K/MES SDA TEN/mat lab/file0230_Blockgröße_4096
Fl ugl aerm
F H
D
Fa ch ho ch sch ule D üs seld o rf
Kal. : 0.4935V/
Freq.-Sp.: 17226.6Hz; Mean: 8613.28Hz
N_FL: 1 601; N_B LK: 4096; DF: 10.7666Hz
AVG: ; OV L: % ; WI N: Hanning
A cquisiti on: 04.06.2009 11:57:11
optische Passierung der Messstelle
AP S
dB
RMS
5000
Hz
5000
Max imum
Hz
Fanlärm
70
4000
4000
60
50
3000
3000
40
2000
2000
30
20
1000
10 00
10
0
0
90
0
dB RMS
10
20
30
40
0
10
20
30
s
70
Ge sa mt pe ge l
50
40
50
60
0
10
P AK 5. 4 ww w.mue llerbbm-v as.de
20
30
80
90
dB
R MS
81 .3 42 d B(A)
77 .1 2 dB( A)
77. 098 d B(A )
77. 085 d B(A )
376.8 Hz
344.5 Hz
3046. 9 H z
2982. 3 H z
30
10
70
Strahllärm
s
ari mon t
03 .08.20 09 17 :0 3:0 2 h
Abb. 4.31: v erschiedene Ausw ertungen des A340-300 (PAK)
Die Abbildungen 4.32 und 4.33 zeigen die spezifische Lautheit über die Tonheit.
Beim Airbus A319 (Abb.: 4.32) liegt die höchste spezifische Lautheit (ca. 6 Sone) in der grünen
Startphase des Flugzeugs. Sie liegt bei etwa 1 bis 2 bark. Das bedeutet, dass der Strahllärm auch die
lauteste Lärmquelle des Flugzeugs ist. Dagegen ist die Lautheit in der roten Startphase, in der der
Schalldruckpegel des Fanlärms dominiert, recht niedrig.
Auch beim Airbus A340-300 hat die Lautheit des Strahllärms in der grünen Phase mit fast 7,5 Sone
den höchsten Wert (Abb.: 4.33). In diese Abbildung sieht man, dass der Fanlärm des A340-300 in der
schwarzen Phase, im Gegensatz zum A319, einen ausgeprägten Peak (Fanlärm) besitzt. Der Peak
erreicht bei einer Tonheit von ca. 16 Bark eine Lautheit von fast 6 Sone.
48
Fluglaerm
www.mue llerb bm-va s.d e PAK 5.3
( file0152_Blockgröße_4096) Spez. Lauthei t
( file0152_Blockgröße_4096) Spez. Lauthei t
( file0152_Blockgröße_4096) Spez. Lauthei t
( file0152_Blockgröße_4096) Spez. Lauthei t
S pez. Lautheit
t_AVG=0- 8 s L p= dB Lp(A)=d B
t_AVG=8-1 6 s L p= dB Lp(A)=d B
t_AVG=1 6- 2 4 s Lp= dB Lp(A)=d B
t_AVG=2 4- 3 2 s Lp= dB Lp(A)=d B
[s one /b ark] 10
9
8
Strahllärm
7
6
5
4
3
2
1
0
5
Aq uisition : 17 :46 :28h 23. 03. 200 9
10
Re solut ion: [bar k]
15
Ca l.:0. 340 9 [V/so ne /ba rk]
25 [ ba rk]
20
Tonheit
AVG :( )
Fo rm at: lau the it_Kur ven_ arim ont/1 x2D_la uth eit_m it_ fue hru ng.p ak_ fly
a rimo nt/ma tlab/f ile01 52_ Blo ckgr öße_4 096
http ://if s.mv.f h-d uess eldo rf.d e
09 .06 .20 09 1 7:4 1:3 9h
Abb. 4.32: spezifische Lautheit über Tonheit des A319 (PAK)
Fluglaerm
www.mue llerb bm-va s.d e PAK 5.3
( file0230_Blockgröße_4096) Spez. Lauthei t
( file0230_Blockgröße_4096) Spez. Lauthei t
( file0230_Blockgröße_4096) Spez. Lauthei t
( file0230_Blockgröße_4096) Spez. Lauthei t
S pez. Lautheit
t_AVG=0- 8 s L p= dB Lp(A)=d B
t_AVG=8-1 6 s L p= dB Lp(A)=d B
t_AVG=1 6- 2 4 s Lp= dB Lp(A)=d B
t_AVG=2 4- 3 2 s Lp= dB Lp(A)=d B
[s one /b ark] 10
9
Strahllärm
8
Fanlärm
7
6
5
4
3
2
1
0
Aq uisition : 11 :57 :1 1h 04. 06. 200 9
5
10
Re solut ion: [bar k]
Fo rm at: lau the it_Kur ven_ arim ont/1 x2D_la uth eit_m it_ fue hru ng.p ak_ fly
a rimo nt/ma tlab/f ile02 30_ Blo ckgr öße_4 096
http ://if s.mv.f h-d uess eldo rf.d e
15
Ca l.:0. 493 5 [V/so ne /ba rk]
20
AVG :( )
25 [ ba rk]
Tonheit
09 .06 .20 09 1 7:4 2:2 3h
Abb. 4.33: spezifische Lautheit über Tonheit des A340-300 (PAK)
Beide 3D-Grafiken (Abbildungen 4.34 und 4.35) zeigen Veränderung der Lauheit zur Tonheit über die
Zeit. Dabei erkennt man, dass bei beiden Flugzeugen die höchste Lautheit beim optischen
Überqueren der Messstelle erreicht wird. Zudem erkennt man hier, dass die höchste Lautheit bei
niedriger Tonheit vorhanden ist. Hauptverursacher ist der Strahllärm.
49
http ://ifs.mv.fh-duesseldor f.de/
Strömungstechn ik und Akusti k
Editors : Default/St andard /1x 3D _lautheit .pak _fly
arimont /PAK/MESSDATEN/matlab/ file0152_ideal
F H
Kal.: 0.3409 V/
Freq.-Sp.: H z; Mean: Hz
N_FL: ; N _BLK: ; DF: H z
AVG: ; OVL: %; WIN :
Acquis ition: 23. 03.2009 17: 46:28
D
F ach hoc hschu le Dü sseld orf
sone/ bark
Spitze
6
bark
20
5
4
15
3
10
Strahllärm
2
5
1
0
0
0
10
20
30
40
50
60
arimont
P AK 5.4 www .muellerbbm-vas.d e
s
05.06.2009 11 :1 8:51 h
Abb. 4.34: Änderung der spezifische Lautheit zur Tonheit über die Zeit des A319 (PAK)
h ttp://ifs.mv.fh-d uesseldorf.de/
Strö mungste chni k und Akustik
Editors : 3_D_lautheit _arimont/S tandard /1x 3D _lautheit.pak_fly
arimont /PAK/MESSDATEN/mat lab /file0230_B loc kgröße_ideal
F H
Kal.: 0.4935 V/
Freq.-Sp.: Hz; Mean: Hz
N _FL: ; N _B LK: ; DF: H z
AVG: ; OVL: %; WI N:
Acqui sition: 04.06. 2009 11:57:11
D
F ach hoch schu le Dü sseldo rf
sone/bark
S pi tze
7
bark
6
20
5
15
4
3
Strahllärm
10
2
5
1
0
0
0
10
PAK 5.4 ww w.muel lerbb m-vas. de
20
30
40
arimont
s
05.06.2 009 11:30:32 h
Abb. 4.35: Änderung der spezifische Lautheit zur Tonheit über die Zeit des A340-300 (PAK)
50
5
Lärmmessungen am Flughafen Düsseldorf
Die Berechnungen des Fluglärms, zum Zweck von Untersuchungen im Thema Unwelteinflüsse durch
Lärm, sind durch gesetzliche Verordnungen geregelt. Am 30.12.2008 wurde erst eine neue
Verordnung veröffentlich, in der gesagt wird, welche Durchführungen zum Schutz der Anwohner
gegen Fluglärm umgesetzt werden müssen. Hinzu wurden die Datenerfassung und das
Berechnungsverfahren für die Festsetzungen von Lärmschutzbereichen bestimmt. /101/
Durch Recherche wurden Messwerte vom Düsseldorfer Flughafen International und beim Deutschen
Fluglärmdienst e.V. gefunden. Diese Messungen sind aus der Zeit vor der neuen Verordnung und sind
somit nicht nach den neuen Bestimmungen durchgeführt.
5.1
Offizielle Messorte und Messwerte des Flughafens
Der Flughafen Düsseldorf führt in benachbarten Städten und Stadtteilen, die im Bereich der An- und
Abflugrouten liegen, permanente Lärmmessungen und -kontrollen durch. Die Fluglärmmessanlage
besteht aus fest installierten Messstationen. Die Lage der Messstationen wurde in Absprache mit den
umliegenden Kommunen festgelegt. Die Ergebnisse der Lärmmessungen werden regelmäßig der
Fluglärmkommission, in der die Kommunen vertreten sind, vorgestellt. Im folgenden Bild (Abb. 5.1)
sind die offiziellen Messorte dargestellt, an denen Lärmmessungen vom Flughafen durchgeführt
werden. Wichtige und hier im Bericht relevante Messpunkte sind Messort 1 (Lohausen) und Messort 8
(Lohausen-Nord). Dort werden die höchsten Lärmmesswerte von Flugzeugen gemessen /32/.
Abb. 5.1: Messorte in der Umgebung des Düsseldorfer Flughafens (Quelle:
http://www .duesseldorf-international.de/dus/laermmessungen/)
Messwerte der Messpunkte 1 und 8
Der Düsseldorfer Flughafen gibt monatlich Messwerte von den gesamten Messpunkten als pdf-Format
zum Download frei /32/.
Durch das Anklicken der Punkte auf der Grafik der Homepage /32/ bekommt man eine grobe
Übersicht (Abb. 5.2 und Abb. 5.3) der Lärmmessungen vom jeweiligen aktivierten Messort.
51
*) alle Mess werte der Starts 23L und 23R und
aller Landungen 05R
**) alle Starts 23L und 23R und alle Landungen
05R
Ansprec hschwelle: 75 dB(A)
Abb. 5.2: Messwerte Lohausen
*) alle Mess werte der Starts 23L und 23R und
aller Landungen 05R
**) alle Starts 23L und 23R und alle Landungen
05R
Ansprec hschwelle: 75 dB(A)
Abb. 5.3: Messwerte Lohausen-Nord
5.2
Messungen Deutscher Fluglärmdienst e.V.
Allgemein
Der Deutsche Fluglärmdienst e.V. (DFLD) ist ein 2002 gegründeter, eingetragener gemeinnütziger
Verein, der sich für die quantitative Erfassung aller Emissionen des Luftverkehrs und deren
transparente Darstellung mit einer Langzeit-Archivierung engagiert. Unter Transparenz versteht der
DFLD
die
graphische
und
numerische
Darstellung
der
Emissionswerte
der
einzelnen
Flugbewegungen im Gegensatz zu Langzeit-Durchschnittsswerten wie sie bei dem Dauerschallpegel
erhoben werden. Das Fluglärmgesetz schreibt z.B. eine Mittelung über die 6 verkehrsreichsten
Monate vor.
Auf europäischer Ebene hat der DFLD die European Aircraft Noise Services (EANS) gegründet. Der
DFLD ist Mitglied in der Bundesvereinigung gegen Fluglärm und der Union Européenne co ntre les
Nuisances des Avions /33/.
52
Messwerte
Der DFLD betreibt etwa 280 Fluglärm-Messstationen, davon 40 im Auftrag von Städten und
Gemeinden. In 13 Regionen werden auch Flugspuren erfasst, archiviert und mit den Fluglärmdaten
verknüpft.
Für den Düsseldorfer Flughafen gibt es zehn Messstationen, von denen vier Stationen stillgelegt sind.
Außerdem werden Flugspuren von den Starts und Landungen erfasst und gespeichert. Die Messwerte
kann man sich als Tages-Statistik oder als Monats-Statistik anzeigen lassen. Als Beispiel werden
Monatsdiagramme von Oktober 2008 und Tagesdiagramme vom 20.10.2008 dargestellt /34/.
Anz ah l erkannte r Überflü ge p ro Tag
Anz ahl Tages rand
(18:00 - 22:00)
160
140
An zahl Üb erflü ge
Anz ahl Tag (06:00
- 18:00)
Anz ahl Nac ht
(22:00 - 06:00)
120
100
80
60
40
20
01
.1
0
03 .2 0
. 1 08
0
05 .2 0
. 1 08
0
07 .2 0
. 1 08
0
09 .2 0
. 1 08
0
11 .2 0
. 1 08
0
13 .2 0
. 1 08
0
15 .2 0
. 1 08
0
17 .2 00
.1
0 8
19 .20
. 1 08
0
21 .20
. 1 08
0
23 .20
. 1 08
0
25 .20
. 1 08
0
27 .20
. 1 08
0
29 .20
. 1 08
0
31 .20
. 1 08
0.
20
08
0
Datum
Abb. 5.4: Überflüge v om Oktober 2008 (Quelle: Messwerte v on
http://www .dfld.de/DFLD/index.htm)
In der Abbildung 5.4 sieht man die Anzahl der Überflüge über Düsseldorf Lohausen in drei zeitlichen
Abschnitten (Tag, Tagesrand und Nacht) unterteilt. Die Überflüge werden durch ein mathematisches
Verfahren berechnet. Dieses Verfahren erkennt allerdings nie 100% aller Überflüge korrekt.
Am ersten Tag des Monats Oktober wurden die meisten Überflüge (141) im Zeitraum „Tag“
wahrgenommen, am 30.10. die wenigsten (55). Von den Nachtüberflügen wurden am letzten Tag die
meisten Überflüge (30) erfasst. Jedoch gab es fünf Tage an denen kein Nachtüberflug erkannt wurde.
Im Zeitraum „Tagesrand“ wurden jeweils, mit wenigen Ausnahmen, ca. 40 Überflüge registriert. Es
sind keine periodischen Wiederholungen erkennbar.
53
Dauers cha llpegel Überflug
75
70
65
Schallpegel
60
L_Tag_Über
55
L_Tagrand_Über
50
L_Nacht_Über
L_den_Über
45
40
35
02
Ø
M
on
at
.1
0.
20
08
04
.1
0.
20
08
06
.1
0.
20
08
08
.1
0
.2
00
10
8
.1
0.
20
08
12
.1
0.
20
08
14
.1
0.
20
16
08
.1
0.
20
08
18
.1
0.
20
08
20
.1
0
.2
00
22
8
.1
0.
20
24
08
.1
0.
20
08
26
.1
0.
20
08
28
.1
0
.2
00
30
8
.1
0.
20
08
30
Datum
Abb. 5.5: Dauerschallpegel Überflug Düsseldorf Lohausen Oktober 2008 (Quelle: Messwerte
v on http://www.dfld.de/DFLD/index.htm)
In der Abbildung 5.5 werden die Dauerschallpegel der Überflüge dargestellt. Hierbei gehen nur die
oben aufgeführten Überflugereignisse (Abb. 5.4) in die Lärmberechnung ein, d.h. bei Stationen mit
schlechter Überflugerkennung ist die Anzahl der aufgenommenen Werte zu gering, um eine sinnvolle
Auswertung durchzuführen. Die Werte von L_den_Über werden nach der EU-Richtlinie /34/
gemessen. Des Weiteren enthalten die Werte nach EU-Richtlinie einen Tagesrand- (+5dB) und
Nachtaufschlag (+10dB).
Dauerschallpegel Gesamtlärm
80
75
Schallpegel
70
Leq_Tag
Leq_Tagrand
65
Leq_Nacht
60
Leq_den
Leq_Ganztag
55
50
Ø
M
on
at
02
.1
0.
20
08
04
.1
0.
20
08
06
.1
0.
20
08
08
.1
0.
20
08
10
.1
0.
20
08
12
.1
0.
20
08
14
.1
0.
20
08
16
.1
0.
20
08
18
.1
0.
2
00
20
8
.1
0.
20
08
22
.1
0.
20
08
24
.1
0.
20
08
26
.1
0.
2
00
28
8
.1
0.
2
00
30
8
.1
0.
2
00
8
45
Datum
Abb. 5.6: Dauerschallpegel Gesamtlärm Düsseldorf Lohausen Oktober 2008 (Quelle: Messw erte
v on http://www.dfld.de/DFLD/index.htm)
54
Die Messungen der Werte Leq_den aus der Abbildung 5.6 werden wie die Werte L_den_Über aus der
Abbildung 5.5 nach der EU-Richtlinie durchgeführt. Jedoch fließt hierbei der Gesamtlärm, unabhängig
von der Überflugerkennung, in die Lärmberechnung ein. Dazu ist zu beachten, dass auch z.B. ein
Rasenmäher in dieser Lärmbilanz enthalten sein kann.
Die Leq-Werte sind so genannte Energieäquivalente Dauerschallpegel Leq(3)1), und werden nach der
Formel 5.1 berechnet:
1 N
Leq = 10 * log10 ( å t10 ,i *10
T i =1
LAS max, i
)
10
Formel 5.1: Energieäquivalenter Dauerschallpegel Leq(3)
Leq = energieäquivalenter Dauerschallpegel im Bezugszeitraumes T (Näherungswert)
T = Bezugszeitraum (6.00 bis 22.00 Uhr, d. h. Tagzeit) (Durchschnittstag bezogen auf die sechs
verkehrsreichsten Monate eines Jahres)
i = laufender Index des einzelnen Lärmereignisses
t 10,i = Geräuschdauer des i-ten Lärmereignisses nach AzB - Anleitung zur Berechnung von
Lärmschutzbereichen
an
zivilen
und militärischen
Flugplätzen
- (Zeitraum,
in
dem
der
Schalldruckpegel LAS (t) um nicht mehr als 10 dB unter dem Schalldruckpegelmaximum LASmax des
Lärmereignisses liegt ("10dB-down-time"))
L AS max,i = Maximalwert des Schalldruckpegels des i-ten Lärmereignisse s
1)
Energieäquivalenter Dauerschallpegel Leq(3) /36/
Der energieäquivalente Dauerschallpegel ist der Schallpegel, den ein konstantes Dauergeräusch
haben
müsste,
um dieselbe
Schallenergie
zu
liefern
wie
die
tatsächlich
auftretenden,
unterschiedlichen Einzelgeräusche während einer definierten Zeitperiode. International ist der Leq(3)
mit dem Halbierungsparameter q=3 ein gängiges Lärmmaß. Der Halbierungsparameter q=3 bedeutet
praktisch: Sofern der Flugzeugmix identisch bleibt und sich die Anzahl der Vorbeiflüge an einer
Messstelle verdoppelt, so steigt der Dauerschallpegel um 3 dB. Beim Halbieren der Anzahl der
Flugbewegungen fällt der Dauerschallpegel um 3 dB. Nach dem neuen Fluglärmgesetz sind die
Dauerschallpegel Leq(3) der sechs verkehrsreichsten Monate eines Jahres für Tag und Nacht separat
zu ermitteln.
55
Bei den Messungen der Dauerschallpegel von den Überflügen sind die Tageswerte, die Tagrandwerte
und die Messwerte nach EU-Richtlinie, L_den_Über, abwechselnd die höchsten Werte am Tag. Dabei
gibt es kein sichtbares Muster. Die Werte schwanken zwischen 58 dB und 72 dB. Wie erwartet haben
die Nachtmessungen die niedrigsten Werte. Sie liegen generell zwischen 31dB und 50 dB.
Ausnahmen sind die letzten drei Nachtmessungen. Sie haben fast so hohe Werte (30.10.2008, 58,1
dB) wie die Werte aus den Tag-, Tagrand- und EU-Messungen.
Die Messungen des Gesamtlärms liegen 5 bis 10 dB höher als die Messungen der Überflüge.
Dennoch sind die Werte der Zeiträume Tag, Tagrand und die Werte nach EU-Richtlinien etwa im
gleichen Schema wie die Messwerte bei den Überflügen. Dagegen haben die Nachtmessungen
andere Werte. So haben nicht die letzten drei Nachtmessungen die höchsten Werte, sondern es gab
immer wieder Nächte (z.B. 05.10.2008) in denen Werte über 60 dB gemessen wurden.
Die Abbildung 5.7 zeigt den Schalldruckpegel vom ersten Überflug bis zum letzten Überflug des
Tages (22.10.2008). Auch hier sieht man kein eindeutiges Muster, wie beispielsweise dass
Stosszeiten erkennbar sind. Die höchsten Werte (88 dB) sind morgens um 6:08 Uhr und abends um
22:02 Uhr gemessen worden. Letztere Zeit ist in der Nachtphase.
Es gab 132 registrierte Überflüge. Davon waren ca. zwei drittel am Tag und ca. ein drittel am Tagrand.
Nur ein Überflug wurde in der Nacht (22:02 Uhr) erfasst (siehe höchsten Wert 88 dB). Fast alle
aufgenommenen Werte sind über 75 dB. 26 Messungen sind sogar über 85 dB von denen einer ein
Nachtüberflug ist. Im Durchschnitt liegt der Schalldruckpegel bei ca. 80 dB.
Wie auch bei den Dauerschallpegeln der Überflüge in den Monatsstatistiken ist hier nicht jedes
startende oder landende Flugzeug aufgezeichnet.
56
:08
06 :3 6
:3
9
0 6 :36
:50
0 7 :1 2
:00
07 :1 8
:0
7
0 7 :3 6
:14
07 :4 2
:2
2
0 7 :1 8
:3
2
07 :4 2
:53
0 8 :0 6
:1
6
08 :3 6
:44
0 8 :3 6
:5
0
0 9 :5 4
:2
0
09 :2 4
:31
0 9 :2 4
:5
1
1 0 :30
:29
10 :0 0
:5
1
1 1 :06
:47
12 :5 4
:2
3
1 2 :00
:57
13 :0 0
:1
3
13 : 18
:5
1
1 4 :4 2
:31
15 :0 0
:1
9
1 5 :0 0
:4
6
16 :4 2
:19
1 6 :0 6
:3
8
17 :2 4
:06
1 7 :1 2
:4
0
18 :5 4
:03
18 :3 0
:12
18 :1 8
:2
6
1 8 :24
:31
18 :5 4
:4
4
1 9 :18
:11
19 :3 0
:2
1
1 9 : 12
:30
19 :4 8
:5
1
20 :1 8
:0
9
2 0 :3 6
:1
7
20 :2 4
:2
5
2 0 :4 8
:4
9
21 :3 0
:01
2 1 :2 4
:3
6:
42
06
Schallpegel [dB(A)]
Tagesstatistk Überflüge
90
85
80
75
70
65
60
dB(A )
55
50
45
40
Uhrz eit
Abb. 5.7: Dauerschallpegel Überflüge Düsseldorf Lohausen 22.10.2008 (Quelle: Messwerte von http://www.dfld.de/DFLD/index.htm)
57
6
Lärm in Düsseldorf
In Nordrhein-Westfalen ist Lärm in den Städten und Ballungsräumen eines der größten
Umweltprobleme. Für viele Bürgerinnen und Bürger ist die Lärmbelastung heute deutlich höher als
noch vor 15 oder 20 Jahren, da die Mobilität wächst und das Freizeitverhalten sich verändert hat.
Mehr als 60 Prozent der Bevölkerung fühlen sich in Deutschland durch Straßenverkehrslärm belästigt.
Zudem sind über 15 Prozent den gesundheitsschädlichen Lärmbelastungen ausgesetzt. Um den
Umgebungslärm einzudämmen und deutlich zu mindern, will das Land Nordrhein-Westfalen den
wachsenden Lärm mit Hilfe der europäischen Richtlinie bekämpfen.
Unter
"Umgebungslärm"
(im
Sinne
der
EU-Richtlinie)
versteht
man
belästigende
und
gesundheitsschädliche Geräusche im Freien, die durch menschliche Aktivitäten verursacht werden.
Dieser Lärm im Freien geht von Verkehrsmitteln und vom Straßenverkehr aus, von Eisenbahnen und
Flugzeugen und von Industriegeländen.
Der sogenannte Nachbarschaftslärm (private Feste, Musik, Singen etc.) der Lärm am Arbeitsplatz und
in Verkehrsmitteln sowie der Lärm auf Militärgeländen gehören nicht zum Umgebungslärm.
Ausführungen hierzu findet man u.a. auf der Homepage des Umweltministeriums NordrheinWestfalen.
6.1
Nachtflugverbot am Düsseldorfer Flughafen
Da es am Düsseldorfer Flughafen kein generelles Nachtflugverbot gibt, sind Überflüge in der Zeit
zwischen 22 Uhr und 6 Uhr möglich. Grundsätzlich gilt Folgendes (Abb. 6.1):
Abb. 6.1: Nachtflugbeschränkungen für Starts (Quelle: http://www.bezregduesseldorf.nrw .de/BezRegDdorf/autorenbereich/Dezernat_26/PDF/Nachtflug.pdf)
58
Flugzeiten werden als sogenannte Blockzeiten angegeben. Hierbei bezeichnet die Blockzeit die Zeit
zwischen dem erstmaligen Abrollen eines Luftfahrzeugs aus seiner Parkposition (Off-Block) zum
Zweck des Starts bis zum Stillstand an der zugewiesenen Parkposition wobei hier alle Triebwerke
abgestellt sein müssen (On-Block).
Das Nachtflugverbot bei Starts gilt für Strahlflugzeuge der Klasse non-Annex und Kapitel 2 von 19:00
bis 08:00 Uhr. Die Klasse der Strahlflugzeuge, Kapitel 3 „Non-Bonus“, und die Klasse der
Propellerflugzeuge, ohne Lärmzeugnis, haben eine Sperrzeit, welche zwischen 22:00 und 06:00 Uhr
liegt. Eine Verspätungstoleranz von 22:00 bis 23:00 Uhr hat die Kategorie Kapitel 3 „Bonus“ der
Strahlflugzeuge. Außerdem gibt es eine Sperrzeit, welche zwischen 23:00 und 06:00 Uhr in dieser
Kategorie liegt. Keine Einschränkungen hat die Gruppe der Propellermaschinen mit Lärmzeugnis. Zu
jeder Gruppe gibt es Ausnahmen, welche zu jeder Zeit ausgesprochen werden können.
Bei Landungen gilt die Nachtflugbeschränkungen (Abb. 6.2) in den Gruppen non-Annex, Kapitel 2 und
Kapitel 3 „Non-Bonus“, sowie die Propellermaschinen ohne Lärmzeugnis und mit Lärmzeugnis, wie
bei den Beschränkungen von Starts. Änderungen hingegen gibt es bei der Kategorie Kapitel 3
„Bonus“. Dort gibt es keine Verspätungstoleranzen zwischen 22:00 und 23:00 Uhr. Die Sperrzeit ist
somit von 22:00 bis 06:00 Uhr. Es gibt zwei weitere Gruppen, Kapitel 3 „Bonus + Flugplan“ und Kapitel
3 „ Bonus + Homebase“. Kapitel 3 „Bonus + Flugplan“ hat eine Verspätungstoleranz von 22:00 bis
23:00 Uhr, sowie eine Sperrzeit zwischen 23:00 und 06:00 Uhr. Die Sperrzeit von Kapitel 3 „ Bonus +
Homebase“ ist von 00:00 und 05:00. Hinzu gibt es zwei Verspätungstoleranzzeiten (22:00 – 00:00 Uhr
und 05:00 – 06:00 Uhr) in dieser Klasse.
Abb. 6.2: Nachtflugbeschränkungen für Landungen (Quelle: http://www .bezregduesseldorf.nrw .de/BezRegDdorf/autorenbereich/Dezernat_26/PDF/Nachtflug.pdf)
59
Luftfahrzeuge werden nach einem international verbindlichen Regelwerk der Internationalen
Zivilluftfahrtorganisation, dem so genannten ICAO Annex 16, in verschiedene Lärmkapitel aufgeteilt.
Es sind nach standardisierten Verfahren Testflüge zu absolvieren, bei denen Lärmmessungen
durchgeführt werden. Dies wird vor der Aufnahme der Serienproduktion abgeschlossen. So werden
die Luftfahrzeuge in Abhängigkeit der Art ihres Antriebes (Strahlflugzeug, Propellerflugzeug), ihrer
maximalen Abflugmasse und der Triebwerksanzahl sowie weitere Kriterien in die verschiedenen
Kapitel des ICAO Annex 16 gruppiert. Die jeweiligen Kapitel unterscheiden sich unter anderem durch
die Pegelwerte, die als Maximalwerte von den Luftfahrzeugen zu unterschreiten sind /37/.
Vereinfacht ausgedrückt ist die internationale/nationale Lärmkapitaleinteilung wie folgt zu verstehen
/37/:
Strahlflugzeuge (non Annex): Sie sind einige alte, sehr laute und nahezu „ausgestorbene“
Flugzeuge. Seit dem 1. Januar 1988 sind diese Flugzeuge an den Verkehrsflughäfen innerhalb der
EU verboten, es sei denn, sie erhalten eine besondere Ausnahmegenehmigung durch das
Bundesverkehrsministerium.
Strahlflugzeug (Kapitel 2): Sie sind etwas leiser als die non-Annex-Flugzeuge. Sie sind ebenfalls so
gut wie „ausgestorben“. Innerhalb der EU gilt seit April 1995 ein Verbot für Kapitel-2-Flugzeuge, sofern
diese älter als 25 Jahre sind. Seit dem 1. April 2002 dürfen Flieger dieser Kategorie innerhalb der EU
nicht mehr eingesetzt werden. Ausnahme sind z.B. Hilfsgüterflüge, Flugzeuge, an denen ein
historisches Interesse besteht, oder in Einzelfällen Wartungsflüge.
Strahlflugzeug (Kapitel 3): Insbesondere dank moderner Triebwerkstechnologie sind die Flugzeuge
dieses Kapitels als vergleichsweise leise einzustufen. Innerhalb der EU erhalten Flugzeuge, deren
Lärmpegel oberhalb der Grenzwerte dieses Kapitels liegen, seit November 1990 keine neue
Verkehrszulassung mehr.
Strahlflugzeuge (Bonusliste): Sie sind die derzeit leisesten Flugzeuge. Sie gehören zu den Kapitel3Flugzeugen und unterschreiten die strengeren nationalen Regelungen. Alle Flugzeuge dieser Gruppe
sind in der so genannten Bonusliste des Bundesministeriums für Verkehr-, Bau- und Wohnungswesen
aufgeführt.
Propellerflugzeuge (ohne Lärmzeugnisse): Vergleichsweise laute Propellerflugzeuge, die in
europäischen Luftraum fast gar nicht mehr zum Einsatz kommen.
Propellerflugzeuge (mit Lärmzeugnis): Vergleichsweise leise Propellerflugzeuge mit einer
Lärmzertifizierung nach den ICAO-Regelungen bzw. nach den strengeren Regelungen des
Bundesministeriums für Verkehr-, Bau- und Wohnungswesen, den so genannten LSL.
Es gibt
jedoch
Ausnahmen,
zu
denen
Verspätungen,
Katastrophen-
und
medizinische
Hilfeleistungseinsätze, sowie Vermessungsflüge der DFS zählen /37/.
Zwar erhöhte sich die Zahl der Starts und Landungen in der Nacht über die letzten Jahre, dies ist aber
darauf zurück zu führen, dass sich insgesamt die Gesamtbewegung am Düsseldorfer Flughafen
gesteigert hat (Abb. 6.3). So ist prozentual gesehen der Anteil von Nachtflügen konstant geblieben
(Abb. 6.4).
60
Abb. 6.3: Flugbewegungen am Flughafen Düsseldorf (Quelle: http://www .bezregduesseldorf.nrw .de/BezRegDdorf/autorenbereich/Dezernat_26/PDF/Nachtflug.pdf)
Abb. 6.4: Anteil der nächtlichen Flugbewegungen an den Gesamtbew egungen (22:00 – 6:00)
(Quelle: http://www.bezregduesseldorf.nrw .de/BezRegDdorf/autorenbereich/Dezernat_26/PDF/Nachtflug.pdf)
6.2
Bodenlärm
Der Bodenlärm wird hauptsächlich von Flugzeugen, die zum Startpunkt oder zum Terminal rollen ,
verursacht. Zudem zählen Triebwerkstest s zu den Lärmquellen, die den Bodenlärm erzeugen. Im
Folgenden werden Emissionsdaten von Bodenlärm ohne und mit Standläufen dargestellt. /38/
Emissionsdaten Bodenlärm (ohne Standläufe)
Im Gegensatz zur Berechnung des Fluglärms gibt es für die Ermittlung des Bodenlärms keine
verbindlichen Angaben hinsichtlich der Geräuschentwicklung während der einzelnen Vorgänge. Das
Schalltechnische Büro BeSB GmbH Berlin hat im Rahmen eines Gutachtens Messungen für die
nachfolgend beschriebenen Geräuschemissionen an verschiedenen Flughäfen durchgeführt. In der
Abbildung 6.5 sind die für das Rollen am Boden verwendeten Geräuschemissionen – die
Einzelschallleistungen der Flugzeuge in der jeweiligen Flugzeuggruppe – zusammengestellt.
61
AzB: Anleitung zur
Berechnung
von
Lärmschutzbereichen
an zivilen und
militärischen
Flugplätzen
Abb. 6.5: Einzelschallleistungen (LWA) der Flugzeuge in der jeweiligen Flugzeuggruppe für das
Rollen am Boden
Die Geräuschemissionen der APU sind in der folgenden Abbildung 6.6 zusammengestellt. Die
Angaben beruhen auf Messergebnissen von BeSB GmbH.
Abb. 6.6: Schallleistungen (LWA) der APU für die verschiedenen Flugzeuggruppen
Die angesetzten Schallleistungen der unterschiedlichen Vorfeld-Fahrzeugarten sind in der Abbildung
6.7 angegeben.
Abb. 6.7: Schallleistungen (LWA) der unterschiedlichen Vorfeld-Fahrzeugarten
Emissionskenndaten von Standläufen
Standläufe werden zur Inbetriebnahme der Motoren und Anlagen eines Luftfahrzeuges durchgeführt.
Sie dienen zur Feststellung des Betriebsverhaltens und der ordnungsgemäßen Funktion. Die
angefahrenen Laststufen reichen von Leerlauf (Idle) über Teil-Last(Part-Power) bis hin zur Volllast
(Take-Off-Power) (Abb. 6.8). Getestet wird jeweils nur ein Triebwerk für sich. Für die Laststufen "PartPower" und "Take-Off-Power" läuft zum Ausgleich entstehender Rotationskräfte ein zweites Triebwerk
62
mit der jeweils niedrigeren Laststufe als sogenannte "Balance-Power" mit. An Hand des Triebwerks
des Typs CF6-80C wird ein Beispiel in der Tabelle dargestellt. Dort sind die Schallleistungsdaten in
Abhängigkeit von der Laststufe zu entnehmen. /39/
Mit Hilfe eines Excelsheets (vorhanden in der Datenbank der Fachhochschule Düsseldorf) wurde der
Schalldruckpegel in bestimmten Entfernungen zu den Triebwerken im Freifeld berechnet und in der
Tabelle dargestellt. Dabei wurde in den Berechnungen zwischen dem Betrieb mit einem Triebwerk
(LpA1) und dem Betrieb mit zwei Triebwerken (LpA2) unterschieden (Abb. 6.9). Der Schalldruckpegel
erreicht mit 2 Triebwerken im Betrieb und bei einer Entfernung von 100 m einen Pegel von über 80
dB(A). Bei einer Entfernung von 300 m beträgt der Schalldruckpegel immer noch 71.4 dB(A).
Abb. 6.8: Schallleistung v on Standlauflaststufen
Abstand
Abnahme im
1 Triebwerk
2 Triebwerke
Freifeld (Halbkugel)
m
dB
dB
dB
dB
dB
LwA1
LpA1
LwA2
LpA2
0
8,1
126
117,9
129
120,9
10
28,8
126
97,2
129
100,2
20
34,4
126
91,6
129
94,6
30
37,8
126
88,2
129
91,2
40
40,2
126
85,8
129
88,8
50
42,1
126
83,9
129
86,9
60
43,7
126
82,3
129
85,3
70
45,0
126
81,0
129
84,0
80
46,2
126
79,8
129
82,8
100
48,1
126
77,9
129
80,9
300
57,6
126
68,4
129
71,4
Abb. 6.9: Schalldruckpegel in bestimmten Entfernungen zum Triebwerk im Freifeld
6.3
Lärmkarten
Zielsetzung der EU
Im „Grünbuch über die künftige Lärmschutzpolitik“ /40/ bestätigt die EU-Kommission, dass in Europa
der Umgebungslärm eines der größten Umweltprobleme ist. Das Konzept soll zur Zielsetzung genutzt
werden, damit europäische Umgebungslärmrichtlinien umgesetzt werden können. Es soll schädliche
Auswirkungen verhindern und Belästigungen vermindern. Damit dieses Zi el erreicht wird, verfolgt die
Richtlinie zwei Ansätze:
Im ersten Ansatz der EU-Richtlinie ist das Ziel eine immissionsbezogene Ausrichtung. In Lärmkarten,
die anhand von harmonisierten Bewertungsmethoden erstellt werden, sollen die Lärmbelastungen
beschrieben und die Basis für Aktionspläne gegen die Lärmbelastung gebildet werden.
Die Öffentlichkeit soll zudem ausreichend über den Umgebungslärm und seine Auswirkungen
63
informiert werden. Während die EU bisher eher produktbezogene Regelungen zur Begrenzung der
Geräuschemissionen erlassen hat, stehen erstmals die Immissionen im Mittelpunkt der Maßnahmen.
Gleichzeitig enthält die EU-Richtlinie einen emissionsbezogenen Ansatz. Die EU will die
Lärmbelastung nach vergleichbaren Kriterien erfassen, zusammenstellen und melden, damit die EU
danach eine gute Beurteilung über die Lärmbelastung in den Mitgliedstaaten hat und dies vergleichen
kann. Ob eine europaweite zusätzliche Rechtsetzung zur Lärmminderung an der Quelle erforderlich
ist, insbesondere für Straßen- und Schienenfahrzeuge, Flugzeuge sowie Geräte und Maschinen, will
die EU Kommission auf dieser Grundlage entscheiden.
Die EU-Umgebungslärmrichtlinie verpflichtet die Mitgliedstaaten der EU, die genannten Lärmkarten
und Lärmaktionspläne für Hauptstrecken des Straßen- und Schienenverkehrs, für G roßflughäfen und
Ballungsräume nach folgender verbindlicher Terminplanung (Abb. 6.10) zu erstellen.
Abb. 6.10: Terminplanung der EU-Umgebungslärmrichtlinie (Quelle:
http://www .laermschutz.nrw .de/EU_Umgebungslaermrichtlinie/Inhalt.php
Alle fünf Jahre müssen die Lärmkarten und Lärmaktionspläne überprüft und gegebenenfalls
überarbeitet werden. Von dieser Lärmaktionsplanung, sowie über die Ergebnisse der Lärmkartierung
und Lärmaktionsplanung muss die Öffentlichkeit unterrichtet werden. Zusätzlich sollen Angaben zur
Anzahl der Menschen und die Größe der Flächen, die durch Verkehrslärm, Industrielärm und
Gewerbelärm belastet sind, der EU mitgeteilt werden. Dabei legt die EU-Richtlinie keine verbindlich
einzuhaltenden Grenzwerte fest.
Aufstellung der Lärmkarten
Die Lärmbelastungen der Bevölkerung werden in Lärmkarten unter anderem grafisch und flächenhaft
dargestellt. Neben den Emissionsdaten der relevanten Quellen, werden auch Daten über die
Bebauung und andere Hindernisse, sowie über das natürliche Gelände mit einbezogen, um die
Lärmbelastungen über eine Lärmausbreitungsrechnung ermitteln zu können.
Für die Messungen der Werte L DEN (Tag-Abend-Nacht-Pegel - day/evening/night) und L Night sollen
einheitliche Kenngrößen für die Geräuschimmissionen verwendet werden, damit die Lärmkarten
64
europaweit vergleichbar sind. Der Wert L DEN gibt einen gemittelten Schalldruckpegel über den
gesamten 24-stündigen Tag mit Gewichtungsfaktoren von 5 dB(A) für die vierstündige Abendzeit und
10 dB(A) für die achtstündige Nachtzeit wieder (Formel 6.1). Eine Aussage zu den Schlafstörungen
soll der gemittelte Schalldruckpegel LNight über die achtstündige Nachtzeit geben.
LDEN
1
= 10 * lg (12 * 10
24
L Day
10
+ 4 * 10
L Evening + 5
10
+ 8 * 10
L Night +10
10
)
Formel 6.1: Lärmindex LDEN
Die
Anforderungen
der
EU-Richtlinie
wurden
an
die
in
Deutschland
bestehenden
Berechnungsverfahren, die zur Berechnung der Lärmimmissionen verwendet werden, angepasst. Die
Europäische Kommission wird zu einem späteren Zeitpunkt ein europäisch harmonisiertes
Berechnungsverfahren veröffentlichen, deren Anwendung obligatorisch sein wird.
Aufstellung der Lärmaktionspläne
Die Aktionspläne, die die Lärmprobleme und Lärmauswirkungen regeln sollen, werden nach den
Lärmkarten zusammengestellt. Die Aktionspläne sind nach den Überschreitungen von relevanten,
national festgelegten Grenzwerten oder Kriterien aufgestellt. Dabei macht die EU-Richtlinie keine
Aussage darüber, welcher Art die Kriterien sind.
Das Umweltministerium NRW hat einheitliche Auslösewerte in Höhe von 70 dB(A) am Tag bzw. 60
dB(A) in der Nacht per Erlass zur Lärmaktionsplanung /41/ (Rd.Erl. des MUNLV - V-5 - 8820.4.1 v.
7.2.2008) festgelegt, damit sich die Kommunen bei der Lärmaktionsplanung zunächst auf die hoch
belasteten
Lärmbrennpunkte
konzentrieren
können.
In
der
Lärmkartierung
werden
die
Überschreitungen dieser Werte verdeutlicht. /42/
Es liegt im Ermessen der zuständigen Behörden, Maßnahmen zu erstellen. So müssen vor Ort die
erforderlichen Maßnahmen entwickelt und durchgeführt werden. Denn die Richtlinie gibt nur Hinweise,
welche Maßnahmen in Betracht gezogen werden können: Verkehrsplanung, Raumordnung,
technische Maßnahmen, Maßnahmen auf dem Ausbreitungsweg, verordnungsrechtliche oder
wirtschaftliche Maßnahmen oder Anreize.
Die
„Hinweise
Immissionsschutz
zur
Aktionsplanung“
vom
30.
August
/43/
der Bund-
2007,
geben
und
eine
Länder-Arbeitsgemeinschaft
ausführliche
Liste
für
möglicher
Lärmminderungsmaßnahmen sowie Beispiele aus der Praxis wieder. Die Ausstellungstermine der
Lärmaktionspläne sind um etwas mehr als ein Jahr gegenüber denen für die Lärmkarten verschoben.
Deutsche Gesetzgebung
In Deutschland wurde per Gesetz und Verordnung die EU-Umgebungslärmrichtlinie umgesetzt. Ein
neuer sechster Teil im Bundes-Immissionsschutzgesetz (§§ 47 a - f BImSchG, /44/) trat zunächst am
30. Juni 2005 in Kraft. Die Aufstellung von Lärmkarten und Lärmaktionsplänen sowie die
Öffentlichkeitsbeteiligung und die Zuständigkeiten werden von diesen grundlegenden Anforderungen
geregelt. Näheres zur Lärmkartierung regelt die am 16. März 2006 in Kraft getretene ergänzende
Verordnung über die Lärmkartierung (34. BImSchV, /45/).
Solange ein Bundesland keine abweichende Regelung trifft sind die Kommunen laut dem
Umsetzungsgesetz in Deutschland für die Aufgaben der Lärmkartierung und Lärmaktionsplanung
65
zuständig. Die Kommunen bekommen die Lärmkarten vom Eisenbahn-Bundesamt, das für die
Lärmkartierung zuständig ist, um die Lärmaktionsplanung an Schienenwegen zu entwickeln.
Erstellung der Lärmkarten
Das MUNLV (Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz) hat für
die Lärmkartierung der 1. Stufe zwölf Ballungsräume (Aachen, Bielefeld, Bochum, Bonn, Dortmund,
Duisburg, Düsseldorf, Essen, Gelsenkirchen, Köln, Mönchengladbach, Wuppertal), mehr als 3800 km
Bundesautobahnen, Bundes- und Landesstraßen sowie die beiden Flughäfen Düsseldorf und
Köln/Bonn an das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit gemeldet. (Abb.
6.11) In Deutschland besitzt NRW bei weitem die meisten Ballungsräume.
Abb. 6.11: Ballungsräume Nordrhein Westfalen
(Quelle:
http://www .laermschutz.nrw .de/Umsetzung_EU_Umgebungslaermrichtlinie_in_NRW/Ballungsra
eume_und_Hauptlaermquellen_der_2__Stufe.php)
Nordrhein-Westfalen hat wegen dem komplexen Verkehrs- und Siedlungsstrukturen des Bundeslands
und dem damit verbundenen Kartierungsaufwand sowie dem engen Zeitrahmen der EUUmgebungslärmrichtlinie große Umsetzungsprobleme. Durch die verspätete Umsetzung der EUUmgebungslärmrichtlinie in deutsches Recht, ist insbesondere die Lärmkartierung der 1. Stufe unter
enormen Zeitdruck geraten. Dennoch hat Nordrhein-Westfalen ein Konzept /46/ entwickelt, um die
landesweite Lärmkartierung fristgemäß, sachgerecht, zukunftsfähig und kostengünstig abzuwickeln.
66
Zur Information, wie die Lärmbelastung ermittelt und durch Lärmkarten dargestellt wird, hat das
Umweltministerium die Broschüre "Lärmschutz in Nordrhein-Westfalen - Lärmkartierung und
Aktionsplanung nach der EG-Umgebungslärmrichtlinie" /47/ herausgegeben.
Berechnungsgrundlagen
Auf die Grundlage des Datenerfassungssystems vom Flughafen Düsseldorf International konnte man
die Lärmausbreitungsberechnungen durchführen. Es wurden die Daten der Flugbewegungen, die
Flugzeugtypen und die Flugrouten des Jahres 2003 zu der Auswertung genommen. Zur Berechnung
wurde der Diskussionsstand zur Novellierung des Fluglärmgesetzes (modifizierte AzB, Leq 3) in das
Verfahren eingesetzt /48/.
In der Berechung gingen die Flugbewegungen der sechs verkehrsreichsten Monate entsprechend der
realen Nutzung von Hauptbahn und nördlicher Parallelbahn ein. Die Flugrouten konnten
wirklichkeitsgetreu nachvollzogen werden. Unter Voraussetzung, dass alle Westabflüge nach der im
September 2003 in Betrieb genommene Flugroute Modru 4T erfolgten, wurde die Berechnung
durchgeführt /49/ /50/.
Ergebnisse - Dauerschallbelastung
Der Beurteilungspegel für die durchschnittliche Tages- und Nachtbelastung im Düsseldorfer Norden
liegt für das Ergebnis der Schallimmissionskarte vor. Es sind in der Abbildung 6.12 zur
Veranschaulichung einzelner Dezibelwerte (dB(A)), die sich in der Karte befinden, verglei chbare
Lärmquellen abgebildet /51/.
Abb. 6.12: Geräuschpegel verschiedener Lärmquellen in Dezibel und Wirkungen v on Lärm
(Quelle: http://www.duesseldorf.de/umweltamt/dow nload/laerm/fluglaerm2004.pdf)
In Abbildungen 6.13 und 6.14 sind die Lärmbelästigungen nach Tag (mit Zoom auf den Flughafen)
und Nacht getrennt dargestellt. Westlich und östlich des Flughafens, längs der Flugroute, befinden
sich die höchsten Werte. Neben der Flugroute am Flughafen nehmen die Belastungen etwa bis
67
Unterrath und Kaiserswerth mit zunehmender Entfernung rasch ab. Zum Vergleich wird in der
Abbildung 6.13 eine Lärmkarte des Straßenlärms gezeigt. Dort sieht man einen Ausschnitt der
Autobahn A44, die am Flughafen entlang führt. Der Straßenlärm an der Autobahn erreicht einen
Schalldruckpegel über 80 dB(A). Die berechnete Ausbreitung der Schalldruckpegel erreichen um den
Flughafen 60 dB(A) und im Flughafen 50 dB(A).
Vergleicht man die Werte mit denen aus 1999, wird eine Minderung von 2dB(A) verzeichnet. Bezieht
man sich sogar auf die Werte von 1997 so haben sie sich im Süden um 4 dB(A) und im Norden um 6
dB verringert. Die Modernisierung der Flugzeuge ist der Hauptgrund für diesen Rückgang der
Belastungen.
Laut Umweltamt Düsseldorf sind aktuell etwa 1900 Einwohner tagsüber im Düsseldorfer Stadtgebiet
von einem Beurteilungspegel von 65 dB(A) und mehr betroffen. Dazu werden auf etwa einer Fläche
von 3,5 km 2 diese Werte überschritten. Dabei wird das Betriebgelände des Flughafens nicht in
Betracht gezogen. 1997 war es zwar tagsüber noch eine Fläche von 8 km 2, aber nachts hingegen hat
sich die Fläche von 3,8 km 2, bei der eine Belastung von über 50 dB(A) herrscht, zu heute nicht
geändert.
Abb. 6.13: Fluglärm tagsüber mit Zoom auf den Flughafen (Quelle:
http://www .duesseldorf.de/umweltamt/dow nload/laerm/fluglaerm2004.pdf und
http://www .duesseldorf.de/lib_neu/html/grafik.shtml?/umweltamt/laerm/lae40/../grafik/flugl_t2.gi
f)
68
Abb. 6.14: Fluglärm nachts (Quelle:
http://www .duesseldorf.de/umweltamt/dow nload/laerm/fluglaerm2004.pdf)
Ergebnisse – Maximalw erte
Bei direkten Überflügen wurden in Lohausen Spitzenwerte von bis zu 100dB(A) gemessen. Man
betrachtet die Unterschiede zwischen der Dauerschallbelastung und die Anzahl der Spitzenpegel an
verschiedenen Immissionsorten im unmittelbaren Umfeld des Flughafens, um den Fluglärm zu
beschreiben. Es wurden die feststellbaren Maximalpegel an acht Standorten im Düsseldorfer Norden
in den Diagrammen (Abb. 6.15) dargestellt. Die Häufigkeit der täglichen Fluglärmereignisse mit einem
bestimmten Maximalpegel von einem Ort ist ablesbar. Zusätzlich sind in den Diagrammen (Abb. 6.15)
die Werte von 1997 zum Vergleich mit einbezogen worden. Dabei sieht man, dass besonders bei
hohen Spitzenpegeln eine Abnahme erfolgt ist. Ein Überflug von 80 dB(A) oder mehr am Tag, der
mindestens 19-mal überschritten wurde, gilt als Schwelle für eine erhebliche Belästigung.
Empfehlung
Das Umweltamt
Düsseldorf
empfiehlt
eine
Vorsorge
zur
Vermeidung
von
zukünftigen
Belastungssituationen, da Lärmschutzanlagen wirkungslos gegenüber Fluglärm sind. Sie verweisen
deshalb auf einen Gutachter, der beim Errichten von Gebäuden mit Wohnräumen, Schlafräumen oder
Kommunikationsräume und Arbeitsräumen eine Empfehlung ausschrei bt. In diesem Ausschreiben
steht, dass man an der Stelle, an der der Dauerschallpegel am Tag 55 db(A) bzw. in der Nacht 45
dB(A) überschreitet, die Schalldämmung der Fenster und Wände auf diese Lärmeinwirkung
anzupassen. Dazu sollten, mit Hinblick auf die Tagesbelastung, weitere Wohnbebauungen innerhalb
der 60 dB(A) – Grenze, bei Krankenhäusern innerhalb 55 dB(A) – Grenze, als kritisch gesehen
werden und entsprechend die Bauakustik an den zu erwartende Innenpegel zu dimensionieren.
69
blaue Balken: 2003
rote Balken: 1997
Abb. 6.15: Maximalpegel-Verteilung an Orten im Umfeld des Düsseldorf Flughafens (Quelle:
http://www .duesseldorf.de/umweltamt/dow nload/laerm/fluglaerm2004.pdf)
7
Lärmminderungsmaßnahmen
Für das gesamte Stadtgebiet Düsseldorf werden die gewonnenen Informationen aus den nach
Geräuschquellen
unterteilten
Lärmkarten
(Schallimmissionspläne)
für
eine
so
genannte
"Empfindlichkeitsanalyse" verwendet. Es werden die Bereiche innerhalb von Wohngebieten ermittelt,
in denen die Gewerbelärmbelastung über den geltenden Richtwerten bzw. definierten Zielwerten liegt.
Dazu werden von der Stadtverwaltung die auf EDV vorliegenden Daten des Einwohner- und
Realnutzungskatasters herangezogen. Mittels eines geografischen Informationssystems werden
Karten der Lärmbelastungen mit den Flächennutzungen in Überdeckung gebracht. Die Lärmkonflikte,
bezogen auf die jeweilige Geräuschart, werden in den Gebieten festgestellt, in denen definierte
Lärmwerte erreicht oder überschritten werden /52/ /53/.
Schließlich werden die Konfliktkarten für jede Lärmart zu einer stadtweiten Gesamtübersicht
(Summenkonfliktplan) übereinander gelegt. Zu den Konfliktgebieten werden Flächen, auf denen zwei
oder mehr Lärmkonflikte fallen, zusammengefasst. In Dü sseldorf sind dies insgesamt 20 Gebiete. So
können die Bereiche im Stadtgebiet mit dem höchsten Lärm-Konfliktpotential (mit Zoom auf den
Flughafen) durch eine Prioritätenliste aufgezeigt werden (Abb. 7.1).
70
Abb. 7.1: Lärmminderungsplanung - Abgrenzung der Konfliktgebieten mit Zoom auf den
Flughafen (Quelle: http://www.duesseldorf.de/umw eltamt/dow nload/laerm/kartenanhang2.pdf)
7.1
Übersicht der Maßnahmen zur Lärmminderung
In Frage kommen, je nach Lage der Situation, einzelne oder mehrere Maßnahmen zur Minderung der
Lärmbelastung in Konfliktgebieten. In einem Arbeitskreis unter Beteiligung aller zuständigen Stellen
soll die Abstimmung über die Durchführung der Aktivitäten, ihr zeitlicher Ablauf und die Finanzierung
erfolgen. In dem Folgenden sind Maßnahmen für Minderungen von Lärm aufgelistet. /54/
Maßnahmen zur Lärmbekämpfung und Lärmminderungsplanung:
Planerische Maßnahmen
Verkehrsentwicklungsplanung (Verkehrsvermeidung, -minderung, -verlagerung)
Verkehrsberuhigung, Geschwindigkeitsreduzierung
Citylogistik und Lkw-Führungskonzept
Stadtplanung: Schaffung räumlicher Abstände
Bau- bzw. Nutzungsbeschränkungen für empfindliche Nutzungen
Trassierung von Verkehrswegen (Tief- / Hochlage, Tunnel)
71
Organisatorische Maßnahmen
Verkehrslenkung (z.B. Bündelung auf unempfindlichere Strecken)
Betriebsverlagerungen
Betriebsbeschränkungen, zeitliche Nutzungsbeschränkungen
lärmbezogene Gebührenpolitik
Maßnahmen an der Quelle
Lärmreduzierung an der Quelle (Fahrzeug, Flugzeug, Betrieb)
lärmarme Fahrbahnbeläge, regelmäßige Wartung der Gleise
Aktiv e Lärmschutzmaßnahmen
Lärmschutzanlagen (Wälle, Wände)
Abschirmung durch Baukörper, Schließen von Baulücken
Passive Lärmschutzmaßnahmen
Grundrissgestaltung von Wohnungen
Einbau von Schallschutzfenstern
Zur baulichen Maßnahmen von Verminderung des Fluglärms am Flugzeug gibt es seitens der
Triebwerkshersteller zahlreiche Projekte, in denen verschiedene Technologien erforscht und
entwickelt werden (siehe dazu Kapitel 3.6). Zudem gibt es Schallschutzfenster für Wohnhäuser und
öffentliche Einrichtungen. Diese Einbauten werden vom Flughafen Düsseldorf finanziell gefördert. Die
Förderung wird in so genannten Lärmschutzzonen um den Flughafen eingestuft.
Außerdem können
Maßnahmen
treffen
Fluggesellschaften
zur Verminderung der Lärmbelästigung
(Intelligentes Fliegen:
Steilstartverfahren
und
operationelle
ATA-Startverfahren).
Die
Flugsicherung kann durch Planung der An- und Abflugstrecken über dünner besiedeltes Gebiet zur
Verringerung der Lärmbelästigung beitragen. Manche Flughafenbetreiber (z.B. in Frankfurt am Main)
haben ferner die von ihnen erhobenen Landegebühren nach Lärmkriterien gestaffelt, so dass es für
Luftverkehrsgesellschaften unrentabler wird, diese Plätze mit unnötig lautem Gerät anzufliegen (vgl.
Lärmklasseneinteilung der Flugzeuge durch die ICAO).
7.2
Lärmschutzmaßnahmen
Der Flughafen Düsseldorf International hat 2007 über zwölf Millionen Euro für Maßnahmen zum
Schallschutz ausgegeben. Somit hat der Flughafen Düsseldorf seit Beginn des aktuellen
Schallschutzprogramms über 41 Millionen Euro gefördert. Zu den Förderungen der Maßnahmen
zählten der Einbau von schalldämmenden Fenstern und Balkontüren, sowie schallgedämmten
Belüftungsanlagen. Für Entschädigungen im Außenwohnbereich wurden seit dem Start des
Programms rund 6,2 Millionen Euro entrichtet.
Laut einem Sprecher der Flughafengeschäftsführung sind die Schallschutzmaßnahmen in der
Nachbarschaft nochmals ausgeweitet worden. So ist das bestehende Nachtschutzgebiet, in dem
Anwohner Anspruch auf Schallschutzmaßnahmen in Schlafräumen haben, auch auf Teile von
Meerbusch-Büderich (Rhein-Kreis Neuss) ausgedehnt, sowie in Düsseldorf-Lohausen und RatingenTiefenbroich erweitert worden.
72
Dennoch sind die Anwohner mit dieser Erweiterung der Lärmschutzmaßnahmen nicht zufrieden. So
beschwerte sich ein Mitglied der Initiative "Bürger gegen Fluglärm" über diese neuen Maßnahmen.
Denn die Bürger, die vor 20 Jahren Lärmschutzfenster bekommen haben, hätten keine Ansprüche
mehr auf diese neuen Förderungen, auch dann nicht, wenn die Fenster defekt seien oder einfach
nicht mehr dem technischen Standard entsprechen. Außerdem sei es unzumutbar, im Sommer bei
geschlossenem Fenster zu schlafen.
Die Initiative fordert weiterhin eine viel größere Lärmschutzzone für Anwohner. Zudem verlangen sie
ein generelles Nachtflugverbot. Denn acht Überschreitungen in der Zeit von 22 bis 1 Uhr seien zu viel.
Zudem kämen auch noch die Ausnahmen in den Ferien /55/.
Im Tageschutzgebiet gilt, als Voraussetzung für die Teilnahme am Schallschutzprogramm, der 4.
März 1974 als Stichtag, vor den sich die betreffenden Immobilien im Besitz des Antragstellers
befinden müssen. Beim Nachtschutzgebiet ist der 9. November 2005 der Stichtag. Ein Einzelnachweis
außerhalb des Schutzgebiets ist möglich. Die Aufwendungen im Tagsschutzgebiet (Abb. 7.2) werden
für baulichen Schallschutz an Wohnräumen (z. B. Fenster, Türen der Schallschutzklasse 4) erstattet.
Für bauliche Schallschutzmaßnahmen im Nachtschutzgebiet werden die Aufwendungen für die
Schlafräume und innerhalb der Leq 50 dB(A) Isophone für Belüftungseinrichtungen beglichen. In der
neuen Betriebsregelung vom November 2005 ist die Entschädigung zur Nutzungsbeeinträchtigung
des Außenwohnbereichs im Entschädigungsgebiet Leq(3) 65 dB(A) (aus Flug- und Bodenlärm)
enthalten. So ist für Wohnungsbesitzer mit Terrasse, Balkon oder Garten, die für dauerhaften
Aufenthalt geeignet und bestimmt sind, eine Entschädigung von 2 % des Verkehrswerts vom
Grundstück (Basis: Wertermittlungsgutachten) gewährleistet, soweit das betreffende Wohngebäude
vor dem 4. März 1974 gebaut bzw. genehmigt wurde. Ein Höchstbetrag für die Erstattungsleistungen
wurde nicht festgelegt /56/.
73
Abb. 7.2: Übersicht Förderprogramm Düsseldorf (Tag- und Nachtschutzgebiet)
(http://oeko.de/oekodoc/342/2006-025-de.pdf)
Des Weiteren sind zusätzliche Maßnahmen von der Flughafen Düsseldorf GmbH ergriffen worden. So
ist eine wiederholte Erstattung von Schallschutz für Fenster, die älter als 20 Jahre sind, in
Lärmschutzzone 1 nach PFB (Planfeststellungsbeschluss) von 1983, als Zuschuss in Höhe von 12,80
€ pro qm Wohnfläche (Betriebsregelung 2005) beschlossen worden. Zudem ist der Flughafen
(freiwillige Maßnahmen seit 1976) am Ankauf von in Düsseldorf-Lohausen stehenden Häusern, die
zum Verkauf stehen, interessiert. Seit 1976 wurde dafür ein Betrag von ca. 45 Mio. € (Stand Nov.
2004) ausgegeben /57/ /58/.
7.3
Lärmschutzzonen
Das Gebiet um den Flughafen ist in Lärmschutzzonen unterteilt. Sie dienen zur Bestimmung von
baulichen Förderlärmmaßnahmen und Entschädigungsleistungen /59/. Für Lärmschutzmaßnahmen
und Entschädigungsleistungen stellt die Flughafengesellschaft finanzielle Mittel zur Verfügung. Nach
den derzeit geltenden Betriebsgenehmigungen vom 20.September 2000, modifiziert am 5. Juni 2003,
und am 9. November 2005, gibt es insgesamt fünf verschiedene Programme:
- Lärmschutzmaßnahmen im Tagschutzgebiet
bauliche
Lärmschutzmaßnahmen im
Wohnbereich
für alle
Wohnimmobilien innerhalb
des
Tagschutzgebietes, die bis zum 4. März 1974 erbaut bzw. baurechtlich genehmigt wurden
- Lärmschutzmaßnahmen im Nachtschutzgebiet
74
bauliche Lärmschutzmaßnahmen sowie schallgedämmte Belüftungsanlagen in den Schlafräumen für
alle Wohnimmobilien innerhalb des Nachtschutzgebietes, die bis zum 4. März 1974 erbaut bzw.
baurechtlich genehmigt wurden
- Lärmschutzmaßnahmen im erw eiterten Nachtschutzgebiet (nur in Genehmigung v om 9.
November 2005)
schallgedämmte Belüftungsanlagen in den Schlafräumen für alle Wohnimmobilien innerhalb des
erweiterten Nachtschutzgebietes, die bis zum 9. November 2005 erbaut bzw. baurechtlich genehmigt
wurden
-Außenw ohnbereichsentschädigung
zwei Prozent des Verkehrswertes von Immobilien, die bis zum 4. März 1974 erbaut bzw. baurechtlich
genehmigt wurden; ausreichend wenn der Außenwohnbereich von der Konturengrenze lediglich
angeschnitten wird; Verkehrswert wird durch unabhängige Gutachterausschüsse der Stadt Düsseldorf
bzw. der Stadt Ratingen ermittelt; Kosten für die Gutachten trägt der Flughafen
- Instandhaltungsmaßnahmen auf freiw illiger Basis
quadratmeterbezogene Renovierungspauschale für bereits vom Flughafen bezuschusste Gebäude,
die innerhalb der Instandhaltungszone und die vor dem 4. März 1974 erbaut bzw. baurechtlich
genehmigt wurden; erneute zu bezuschussenden Fenster müssen älter als 20 Jahre sein
7.4
Weiter Maßnahmen zur Lärmminderungen
Neben der aktiven Lärmminderungsmaßnahme hohes Nebenstromverhältnis, gibt es noch zahlreiche
weitere Mittel den Fluglärm zu mindern. Das Öko-Institut hat hierfür eine Zusammenfassung über eine
Disku ssion und Analyse von flugbetrieblichen und flugsicherungstechnischen Maßnahmen erstellt.
Darin werden folgende Maßnahmen beschrieben /60/:
Anflugv erfahren CDA (Continuous Descent Approach)
Verlegte Landeschwelle
Steilstartv erfahren
Alternativ e Landeklappenstellung im Anflug
Rotation des Bahnensystems
Einsatz Low -Drag/Low -Power im Endanflug
Hinzu wurden weitere Themen vorgeschlagen, welche in nächster Zeit ergänzt werden. Zu der
Ergänzung zählen folgende Maßnahme: Steilerer Gleitpfad im Anflug (Gleitpfad >3°, Berücksichtigung
Rückenwindeffekt), Triebwerksprobeläufe (Bodenlärm).
Des Weiteren
wurde
vom
Forschungsverbund
„Leiser
Verkehr“
ein
Schlussbericht
zum
Lärmoptimierten An- und Abflugverfahren veröffentlicht /61/ /62/.
Anflugv erfahren CDA
Beim Anflugverfahren CDA (Continuous Descent Approach) leiten die Lotsen die Luftfahrzeuge mittels
Radarführung vom Initial Approach Fix (IAF), oder im Idealfall ausgehend von der Reiseflughöhe, bis
ca. 8-10 NM (Nautische Meile à1 NM = 1,852 km ) vor dem Aufsetzpunkt (anschl. folgt z. B. LowDrag/Low-Power Verfahren) im kontinuierlichen Sinkflug (Abb. 7.3). Durch veränderte Flugbahnen und
geringere Triebwerksleistung (nach Möglichkeit Leerlaufschub), sowie einen geringeren Einsatz von
75
seitlichen Flugsegmenten existiert im Bereich von ca. 10 bis 25 NM Abstand zum Landepunkt
unterhalb der Flugbahn eine Lärmminderung (Abb. 7.4).
Abb. 7.3: Schematische Darstellung CDA-Anflug vs. ILS-Standardanflug (Quelle:
http://konzern.lufthansa.com)
Abb. 7.4: Lärmminderung CDA-Anflug im Vergleich zum Standardanflugv erfahren (Quelle:
Kershaw, NATS 2000)
Verlegte Landeschwelle
Im Bereich des Projektes HALS-DTOP (High Approach Landing System – Dual Threshold Operations)
wurde von 1999 bis 2004 am Frankfurter Flughafen eine versetzte Landeschwelle im Flugbetrieb
getestet (Abb. 7.5). Gemeinsam von Fraport, DFS und Lufthansa wurde das HALS-DTOP- Verfahren
für Maßnahmen zur Kapazitätserhöhung (höhere Landefrequenz) entwickelt (Abb. 7.6). Dabei wurde
die Landeschwelle der Bahn 25 L um 1500 m versetzt. Dadurch hat die neu entstandene Bahn 26 L
eine um 80 m vertikal verschobene Flugbahn. So erzielte man, aufgrund der längeren
Ausbreitungswege unterhalb des Flugweges, zusätzlich eine Lärmminderung von 1 dB (Abb. 7.7). /63/
/64/
76
Abb. 7.5: Schematische Darstellung HALS-DTO P- Verfahren (Quelle: DFS Deutsche
Flugsicherung GmbH Juli 2000, www.dfs.de)
Abb. 7.6: Darstellung Kapazitätsoptimierung durch HALS-DTOP - Verfahren (Quelle: Fraport
2004, www.fraport.de)
Abb. 7.7: Darstellung Lärmminderungspotenzial HALS-DTOP - Verfahren (Quelle: SOURDINE I,
ISR-Doc-D5-018, 2000)
Steilstartv erfahren
Der Unterschied vom Schnellstartverfahren (= mod. ATA-Verfahren oder ICAO Procedure B) (Abb.
7.8) zum Steilstartverfahren (= IATA Verfahren, Climb-Cutback-Cleanup-Takeoff oder ICAO
Procedure A) (Abb. 7.9) tritt bei einer Flughöhe von ca. 1500 ft ein. So erreicht das Flugzeug beim
77
Steilstartverfahren die Geschwindigkeit, die ein Flugzeug beim Schnellstartverfahren schon bei 1500 ft
erreicht hat, erst ab 3.000 ft. Hinzu werden die Auftriebshilfen beim Steilstartverfahren im Gegensatz
zum Schnellstartverfahren, bei dem die bereits ab einer Höhe von 1500 m eingezogen werden, erst
auf einer Höhe von 3000 ft eingefahren. Obwohl sich beide Verfahren in der Umsetzung der
Geschwindigkeit bzw. Höhe differenzieren lassen, ergibt sich bei den Verfahren die gleiche
Triebwerksleistung, sowie eine gleiche Emittierung der Schadstoffmenge bzw. Verbrauch von Kerosin
/65/.
Abb. 7.8: Schematische Darstellung Steil-Startverfahren (Quelle: ICAO Doc. 8168 PANS OPS)
Abb. 7.9: Schematische Darstellung Schnell-Startv erfahren (Quelle: ICAO Doc. 8168 PANS
OPS)
78
Alternativ e Landeklappenstellung im Anflug
Es kann durch das Reduzieren der Landeklappenstellung („Final Flap Setting“ ab ca. 1.000 ft im
Anflug) von 30° auf 25° eine Lärmminderung erzielt werden (unterhalb der Flugbahn ab ca. 1.000 ft).
Durch die geringere Klappenstellung besteht ein niedrigerer Auftrieb und Widerstand, weshalb eine
geringere Triebwerksleistung benötigt wird und somit geringere Lärmemissionen der Triebwerke
entstehen (im Bereich nach dem Outer Marker).
Rotation des Pistensystems
Eine Berücksichtigung und Ausnutzung fester Lärmpausen wird durch ein Rotationssystem bei der
Nutzung des bestehenden Start- und Landebahnen nach festgelegten Quoten (pro Runway oder
Betriebsrichtung) bewirkt. So sollen die An- und Abflüge nach vorab festgelegten Anteilen auf die
Start- und Landebahnen in verkehrsschwachen Zeiten verteilt werden. Damit erzielt man eine
Lärmminderung (Lärmpausen), bei zeitweise nicht überflogenen Bereichen.
Einsatz Low -Drag/Low -Power im Endanflug
Hierbei handelt es sich um eine lärmarme Konfiguration (sog. "clean configuration") im Endanflugkurs.
Es wurde von Lufthansa und Fraport (damals FAG) bereits in den 70er Jahren entwickelt und ist im
Allgemeinen anerkannter Standard 2).
2)
Das Low-Drag/Low-Power sieht vor, dass der Flugzeugführer nach Erreichen des Leitstrahls des
Instrumentenlandesystems (ILS) bei ca. 10 NM Distanz zum Aufsetzpunkt mit möglichst gering
ausgefahrener Auftriebshilfe, geeigneter Fluggeschwindigkeit, möglichst geringem Lastzustand der
Triebwerke und zunächst noch eingefahrenem Fahrwerk dem Gleitweg folgt, so dass geringerer
Triebwerkslärm und aerodynamischer Lärm erzeugt wird. Die Beschreibung des Low -Drag/Low-Power
Verfahrens findet sich im AIP Deutschland und wird dort zum Einsatz empfohlen. Für die lärmarme
Konfiguration wird das Fahrwerk möglichst spät ausgefahren und die Klappenstellung und Vorflügel
verbleiben möglichst lange in der "clean configuration" /60/.
79
8
Psychoakustik
Die Psychoakustik ist ein Teilgebiet der Psychophysik. Sie untersucht auf welche Weise die
Sinnesorgane auf bestimmte physikalische Reizparameter reagieren. Man bezieht sich bei dieser
Untersuchung auf das Hörorgan und den Hörvorgang. Die Psychoakustik beschreibt den
Zusammenhang zwischen den physikalischen Eigenschaften eines Schallsignals und den daraus
resultierenden Hörempfinden.
Dieses Wissen der Übertragungsfunktionen des Gehörs ist immer dann von großer Relevanz, wenn
technische Mittel zur akustischen Kommunikation entwickelt oder verbessert werden sollen. Sinnvolle
Konstruktionen von Schallübertragungs- und Speicheranlagen in der Nachrichtentechnik sind nur
dann möglich, wenn das Übertragungsverhalten des Empfängers „Ohr“ bekannt ist. Aber auch die
Entwicklung der Psychoakustik zur Lärmbekämpfung und Lärmvermeidung spielt eine wichtige Rolle.
Hinzu liefert der Vergleich zwischen der Kennlinie eines gesunden Gehörs und der eines erkrankten in
der Medizin wichtige Rückschlüsse auf die Ursache der Erkrankung /66/.
Ruhehörschw elle und Hörfläche
Das menschliche Gehör kann nur akustische Ereignisse innerhalb eines bestimmten Frequenz- und
Schallpegelbereiches wahrnehmen. Das bedeutet, dass beim Menschen die Hörempfindung nur von
Schallereignissen ausgelöst wird, deren Frequenz im Bereich von 20 Hz bis 20 kHz liegen. Außerdem
ist für die Hörbarkeit noch ein gewisser Mindestschalldruck von p = 20 µPa erforderlich. Dieser
Mindestschalldruck entspricht einem Schalldruckpegel von 0 dB.
Zur grafischen Darstellung (Abb. 8.1) der Ruhehörschwelle, wird der Schalldruckpegel, der notwendig
ist um einen Ton, den man soeben noch hören kann, als Funktion der Frequenz aufgetragen. Erhöht
man den Schalldruck, so wird man ab einem bestimmten Schalldruckpegel beim Hören der Töne
Schmerz empfinden. Durch Auftragen dieser Schalldruckpegel über die Frequenz erhält man die
Kurve der Schmerzschwelle. Den Bereich zwischen Ruhehörschwelle und Schmerzschwelle
bezeichnet man als Hörfläche. Bei Überschreitung der Schmerzschwelle muss mit bleibende Schäden
des Gehörs gerechnet werden.
80
Abb. 8.1: grafische Darstellung Ruhehörschw elle und Schmerzschwelle (Quelle:
http://www .dasp.uni-w uppertal.de/ars_auditus/psychoak/psychoak3.htm)
Zwischen den Werten des Schalldruckpegels im Bereich der Ruhehörschwelle und dem der
Schmerzschwelle liegen bis zu 6 Zehnerpotenzen. Das heißt, dass der Schalldruck der Töne,
zwischen ein und zwei kHz, im Bereich der Schmerzschwelle etwa 100.000 mal stärker ist, als im
Bereich der Ruhehörschwelle /67/.
Auswirkung auf das Hörempfinden durch Alterung und Lärmeinwirkung
Mit steigendem Lebensalter verändert sich die Hörschwelle des Menschen. Dies äußert sich in einer
altersabhängigen
Anhebung
der
Ruhehörschwelle
und
endet
in
der
so
genannten
Altersschwerhörigkeit. Der Verlauf der Anhebung der Ruhehörschwelle mit steigendem Alter, ist in der
untenstehenden Grafik (Abb. 8.2) dargestellt.
Strahllärm
Fanlärm
Abb. 8.2: Veränderung des Hörempfinden bei zunehmenden Alter (Quelle: http://www .dasp.uniw uppertal.de/ars_auditus/psychoak/psychoak5.htm)
Aber auch durch übermäßige Lärmeinwirkung kann ein angehobener Verlauf der Ruhehörschwelle
eintreten. Dieser Vorgang wird als Lärmschwerhörigkeit bezeichnet.
81
Im Anfangsstadium der Lärmschwerhörigkeit bleibt die Anhebung der Ruhehörschwelle zunächst
unbemerkt, da zuerst das Anheben in Frequenzbereichen außerhalb des Sprachbereichs auftritt und
damit keine gravierende Rolle für die alltägliche Hörwahrnehmung spielt. Durch weitere Überlastung
des Hörempfindens schiebt sich der Bereich der Schädigung zunehmend in den Sprachbereich und
führt zu gravierenden Höreinbußen. Die Ursache durch Lärmeinwirkungen für diese irreparablen
Hörschäden der Nervenzellen im Innenohr ist auf Grund der sich nicht regenerierbaren Sinnenzellen
zurückzuführen. /68/
Tonhöhe
Die Frequenz beeinflusst in erster Linie die Tonhöhenempfindung reiner Töne. Bei der Untersuchung
der Tonhöhenwahrnehmung beliebiger Schallsignale wird deutlich, dass der Zusammenhang
zwischen der Frequenz eines Schallsignals und der resultierenden Tonhöhenempfindung wesentlich
komplizierter und von weiteren beteiligten Schallparametern abhängig ist. Die aurale Messung der
Periodendauer eines Schallereignisses zum analysieren der Tonhöhen, erweist sich zur Erklärung der
Tonhöhenempfindung als unzureichend. Erst durch die zusätzliche Anwendung einer auralen
Fourieranalyse wird eine differenzierte schallparameterabhängige Wahrnehmung der Tonhöhe
möglich.
Die Maßeinheit für die psychoakustische Größe Tonheit ist mel und beschreibt die wahrgenommene
Tonhöhe. Stanley Smith Stevens, John Volkman und Edwin Newmann haben die Mel-Skala 1937
vorgeschlagen. Der musikalische Ton C ist die Basis für die Definition der Mel-Skala. Diesem Ton, mit
der Frequenz f = 131 Hertz, wird die Tonheit Z = 131 mel zugeordnet. Bei einer Verdopplung der
Wahrnehmung eines Tones, erhält die Tonheit den doppelten Wert. Eine Verringerung auf die Hälfte
der Wahrnehmung eines Tones, hat die Tonheit den halben Wert. Die Tonheitsskala kann mit Hilfe
psychoakustischer Versuche bestimmt werden. Für den Zusammenhang zwischen Tonheit und
Frequenz gilt:
Die Skalen von Tonheit und Frequenz stimmen bei Frequenzen unter 500 Hz überein. Somit
entspricht eine Verdopplung der Frequenz von 100 Hz auf 200 Hz auch eine Verdopplung der Tonheit
von 100 mel auf 200 mel. Die wahrnehmbare Änderung der Tonhöhen ist gebunden an die
Schallereignisse von der Frequenz. Ein Frequenzunterschied von 1,8 Hz ist unterhalb einer Frequenz
von 500 Hz gerade noch hörbar.
In einem nichtlinearen Zusammenhang stehen Frequenz und Tonheit, wenn die Frequenz über 500
Hz liegt. So verdoppelt sich die Tonheit von 1.100 mel auf 2.200 mel erst bei einer Erhöhung der
Frequenz eines Tons von 1.500 Hz auf 10.000 Hz. Die Tonintervalle werden kleiner wahrgenommen.
Bei einer Frequenz oberhalb von 500 Hz muss die Frequenzänderung mindestens 3,5 Promille groß
sein, damit eine Änderung der Frequenz erkennbar ist. Die Abbildung 8.3 zeigt die kleinsten hörbaren
Frequenzunterschiede eines Geräusches als Funktion in Abhängigkeit von dessen Frequenz.
82
Abb. 8.3: Frequenzänderung eines Tones in Abhängigkeit dessen Frequenz (Quelle:
http://www .dasp.uni-w uppertal.de/ars_auditus/psychoak/psychoak8.htm)
Dabei ist die rote Kurve der ursprüngliche Verlauf der Funktion und die blaue Kurve die Näherung des
Funktionsverlaufs. So sieht man, dass bei steigender Frequenz der Frequenzunterschied zwischen
zwei Tönen größer werden muss, um einen Unterschied der Frequenz wahrnehmen zu können.
Da die Tonhöhenwahrnehmung und Innenohr-Mechanik in einem engen Verhältnis zueinander
stehen, besteht ein linearer Zusammenhang zwischen der Tonheit und dem Ort maximaler
Schwingungsamplitude der Basilarmembran des Innenohrs. Dementsprechend sind gleiche Strecken
auf der Basilarmembran, auch gleiche Tonheitsdifferenzen.
Bei einer konstanten Breite von 3,9 mel lassen sich 620 Empfindungsstufen der Tonheit
unterscheiden. 2.900 mel umfasst der gesamte menschliche Hörbereich von 16 Hz und 19.000 Hz.
Ein weiteres Maß der Tonheit ist das Bark: 1 Bark = 100 mel oder 1 mel = 0,01 Bark
Bei Änderung des Schalldruckpegels eines Tones bewirkt das auch eine Tonhöhenänderung eines
Tones mit fester Frequenz. Dieser Effekt wird als Tonhöhenparadoxon bezeichnet und wurde bereits
im 19. Jahrhundert entdeckt. Eine Schalldruckpegelerhöhung senkt bei konstanter Frequenz die
empfundene Tonhöhe und eine Schalldruckpegelerminderung hebt bei konstanter Frequenz die
empfundene Tonhöhe. Im Frequenzbereich um 2.000 Hz bleiben die Tonhöhen unbeeinflusst /69/.
Abb. 8.4: Tonhöhenabweichungen in Abhängigkeit v om Schallpegel bei v ier unterschiedlichen
Frequenzbereichen (Quelle: http://www.dasp.uniw uppertal.de/ars_auditus/psychoak/psychoak9.htm)
83
Abb. 8.5: kleinster wahrnehmender Frequenzhub eines Tones in Abhängigkeit des
Schallpegels (Quelle: http://www .dasp.uni-w uppertal.de/ars_auditus/psychoak/psychoak9.htm)
In der Abbildung 8.4 wird die relative Tonhöhenabweichung in Abhängigkeit vom Schalldruckpegel für
vier Frequenzbereiche dargestellt. Dabei liegt der Referenzschalldruckpegel bei 60 dB. Trägt man die
Änderung des kleinsten wahrnehmenden Frequenzhubs eines Tones in Abhängigkeit des
Schalldruckpegels in der Abbildung (Abb. 8.5) auf, sieht man diesen Zusammenhang bei konstanter
Frequenz /70/.
Die Wahrnehmung der Schallstärke
Das Wahrnehmen der Schallstärke wird über die Lautstärke oder Lautheit empfunden. Dieses
Empfinden des Schalls hat einen physikalischen und einen subjektiven Aspekt. Dabei ist die
Schallstärke physikalisch über den Schalldruck definiert. Die aus der Schallstärke re sultierende
subjektive Hörempfindung, Lautheit, reicht für die Beschreibung der physikalischen Schallstärke allein
nicht aus. Denn auch der Frequenzbereich, die Bandbreite und die Dauer des Schallsignals haben
Einfluss auf die vom Gehör gebildete Lautheit.
Der Verlauf der Lautstärkenempfindung bei unterschiedlichen Schallpegeln in Abhängigkeit von der
Frequenz ist in der Abbildung 8.6 dargestellt. Dabei wird gezeigt, dass das Gehör nicht bei jeder
Frequenz eine gleiche Empfindung aufweist. Trotz gleichen Schallpegels werden die Sinustöne
verschiedener Frequenzen unterschiedlich laut wahrgenommen /71/.
84
Abb. 8.6: Hörempfinden bei unterschiedlichen Schallpegeln in Abhängigkeit v on der Frequenz
(Quelle: http://www.dasp.uni-w uppertal.de/ars_auditus/psychoak/psychoak16.htm)
Die Dauer eines Schallsignals hat für die Wahrnehmung der Lautheit eines Tones eine Bedeutung.
Oberhalb der Dauer von 200 ms gilt für Lautheitsbildung ein Schall als Dauerschall, da die
Lautheitsempfindung nicht weiter zunimmt, wenn man die Dauer der Aussendung des Schalls über
diesen Zeitraum ausdehnt. Unterhalb von 200 ms erscheinen Töne gleicher Frequenzen und
Amplituden leiser als vergleichbare Töne mit längerer Schalldauer.
Wie groß ein Pegelunterschied zwischen zwei Tönen sein muss, damit das Gehör diesen Unterschied
erfassen kann, wird in der Abbildung 8.7 als Beispiel bei der Frequenz von 1000 Hz gezeigt. Die
Pegeldifferenzen ΔL in dieser Grafik hängen von der Frequenz (1000 Hz) des Tones und von dessen
Grundschallpegel ab.
Abb. 8.7: wahrnehmbare Pegeldifferenzen über den Schallpegel bei der Frequenz v on 1000Hz
(Quelle: http://www.dasp.uni-w uppertal.de/ars_auditus/psychoak/psychoak17a.htm)
Gibt man gleichzeitig auf beide Ohren dasselbe Schallsignal (binaurale Darbietung), so stellt sich eine
bestimmte Wahrnehmung der Lautstärke ein. Gibt man dieses Schallsignal, bei unverändertem
Schalldruckpegel nur auf einem Ohr (monaurale Darstellung), so erwartet man, dass sich die
Lautstärkenempfindung nicht ändert. Dies ist aber nicht der Fall. Bei einer monauralen Darbietung
sinkt die Lautheit eines Schallsignals bei gleich bleibendem Schallpegel um 50% bis 70% gegenüber
85
der binauralen Darbietung. So kann man in der binauraler Schalldarbietung sagen, dass die
Gesamtlautheit etwa der Summe die von jedem Ohr allein gebildeten Lautheit ist. Dies ist auch
gegeben, wenn auf beiden Ohren verschiedene Signale kommen.
Schärfe
Die Schärfe ist eine Empfindungsgröße, die durch hochfrequente Anteile in einem Geräusch
verursacht wird. Die Einheit der Schärfe ist „acum“ (lat.: scharf). Auch die Schärfe bildet die
menschlichen Empfindungen linear ab. Der Wert 1 acum ist einem Schmalbandrauschen bei 1 kHz
mit einer Bandbreite kleiner als 150 Hz und einem Pegel von 60 dB zugeordnet /72/.
Rauigkeit
In der Psychoakustik ist die Rauigkeit eine Empfindungsgröße, deren Wert durch Hörversuche
ermittelt wird. Asper ist die Maßeinheit der Rauigkeit eines Geräuschs. Ein zu 100 % mit 70 Hz
modulierter 1-kHz-Sinuston bei einem Schalldruckpegel von 60 dBSPL (decibel sound pressure level)
entspricht ein Asper. Als rau wird ein Schall mit Modulationsfrequenzen im Bereich von 20 bis 150 Hz
empfunden. Durch aufwändiges Rechenverfahren lässt sich diese Empfindung nachbilden /73/.
Schw ankungsstärke
Eine
Messgröße
für
die
subjektiv
empfundene
Schwankung
der
Lautstärke
ist
die
Schwankungsstärke. Vacil ist die Einheit der Schwankungsstärke. Wie die Lautheit (in sone), die
Schärfe (in acum) und die Rauigkeit (in asper), gehört die Schwankungsstärke zu den ZwickerParametern. Einem amplitudenmodulierten 1 KHz-Ton von 60 dB Schalldruckpegel bei einer
Modulationsfrequenz von 4 Hz und einem Modulation von 100% entspricht ein vacil. Die
Modulationsfrequenz des Geräusches muss mit recht hoher Genauigkeit bestimmt werden, wodurch
Signallängen von mindestens 4 Sekunden nötig werden. Da die Schwankungsstärke verhältnisskaliert
ist, besitzt die Schwankungsstärke bei ein doppelt so schwankend empfundenes Geräusch wie der
Definitionsschall zwei vacil. /74/
Beurteilungspegel
Der Beurteilungspegel dient, bezogen auf einen bestimmten Zeitraum, zur Kennzeichnung der
Belastung eines zu schützenden Bereiches durch Straßenverkehrs-, Schienenverkehrs-, Anlagenoder Freizeitlärm. Dieser ist nicht identisch mit dem Schalldruckpegel, welcher mit Hilfe eines
Schallpegelmessers ermittelt wird. Der Beurteilungspegel wird nach DIN 45645–1 gebildet /75/.
Er wird aus dem gemessenen oder prognostizierten äquivalenten Dauerschallpegel der Geräuschart,
bezogen auf einen Zeitraum, und Zuschlägen für Geräuschcharakteristika und besondere Störwirkung
gebildet. Bei Straßen-, Schienenverkehrs- und Anlagenlärm werden jeweils die Beurteilungspegel für
Tag (06.00 bis 22.00 Uhr) und Nacht (22.00 bis 06.00 Uhr) ermittelt. Diese kennzeichnen dann die
Geräuschsituation.
Maskierungseffekte
Wenn die Überlagerung eines oder mehrere Störschalle die Hörbarkeit eines Schalls beeinflusst,
nennt man Verdeckungs- oder Maskierungseffekt. Ein wirkender Reiz auf das Ohr setzt die
Empfindlichkeit des Gehörs für andere Reize herab. Dies tritt zum Beispiel bei einem Gespräch in
ruhiger Umgebung und mit leicht führenden Schallpegeln auf, wenn ein Maskierer den Sprachschall
86
so überdeckt, dass man bei gleich bleibenden Pegel sich nicht weiter Unterhalten kann oder das
Gespräch nur mit lauterer Stimme fortführen kann.
Nicht nur die Lautstärkepegel sind für die Verdeckungseigenschaften der Störschalle verantwortlich,
sondern auch die spektrale Zusammensetzung des Maskierers. So kann allgemein ein Schall höherer
Frequenz einen tieffrequenteren Schall nur dann verdecken, wenn zwischen den beiden Schallen der
Frequenzabstand gering ist. Andersherum kann ein Schall mit einer tiefen Frequenz nur dann einen
höherfrequenten Schall verdecken, wenn er einen wesentlich größeren Schallpegel besitzt.
Wird ein Sinuston mit weißem Rauschen überlagert, nennt man die Hörschwellen Mithörschwellen.
Diese Mithörschwelle gibt an, wie hoch ein Schalldruckpegel eines Schalls sein muss, damit der
Schall neben dem überlagerten Störschall noch wahrnehmbar ist. Darum liegt die Mithörschwelle
deutlich über der Ruhehörschwelle. Der Verlauf der Mithörschwelle mit unterschiedlicher Intensität ist
in der Abbildung 8.8 aufgetragen /76/.
Abb. 8.8: Abstände der Mithörschw ellen zur Ruhehörschwelle bei unterschiedlicher Intensität
(Quelle: http://www.dasp.uni-w uppertal.de/ars_auditus/psychoak/psychoak21.htm)
Richtungshören und Schallquellenlokalisation
Mit Hilfe des Gehörs lässt sich die Richtung einer natürlichen Schallquelle und die räumliche
Ausdehnung von den Schallwellen sehr genau bestimmen und zur räumlichen Orientierung nutzen.
Die Unterschiede zwischen den beiden Ohrsignalen verursacht die Lokalisierung des Schalls in der
horizontalen Ebene, die sich durch die interaurale Übertragungsfunktion ergeben. Dabei treten
Laufzeit- und Pegeldifferenzen zwischen den Ohrsignalen auf. Diese beiden Effekte werden zur
räumlichen
Orientierung
bei
natürlichen
Schallsignalen
genutzt.
Aber
auch
zur
Schallquellenlokalisierung nutzt man diese beiden Effekte. /77/
Dezibel, Phon und Sone
Dezibel, Phon und Sone sind Begriffe, die bei Lärmentwicklung genannt werden.
Der gängigste Begriff ist Dezibel. Er ist ein Zehntel von einem Bel und ist das logarithmische
Verhältnis zweier gleichartiger Leistungs- bzw. Energiegrößen, welches dimensionslos ist. Für Dezibel
gibt es in der Signaltechnik und Akustik Bezugswerte. Hierzu gehört der Schalldruckpegel mit 0 dB.
Dieser Schalldruckpegel wird entweder als dB SPL (Sound Pressure Level) oder dB(A) (Adjusted)
angegeben. Letzteres bezeichnet einen Filter, der frequenzabhängige, menschliche Hörempfinden
berücksichtigt. Da es eine logarithmische Größe ist, führt eine Verdoppelung der Lärmquellen zu einer
87
Erhöhung um 3 dB. Das menschliche Ohr empfindet eine Erhöhung um 6 dB als Verdoppelung der
Lautstärke, wenn sich der Schalldruckpegel vervierfacht hat. Ein gesundes Ohr kann bereits einen
Schalldruckpegel von 0 dB (A) wahrnehmen (Hörschwelle, 20 µPa), bei Werten über 120 dB (A) wird
die Geräuschbelastung unerträglich laut (Schmerzgrenze, 20 Pa). Eine Langzeiteinwirkung von über
85 dB(A) führt zu Gehörschäden. Jedoch sagt Dezibel nichts darüber aus, wie laut Schall empfunden
wird /78/.
Abb. 8.9: Zusammenhang zw ischen Sone und Phon (Quelle:
http://www .sengpielaudio.com/RechnerSonephon.htm)
Die Maßeinheit der psychoakustischen Größe Lautstärkepegel ist das Phon. Das Phon wird benutzt,
um die empfundene Lautstärke zu beschreiben, mit der ein Mensch ein Schallereignis als Hörereignis
wahrnimmt. Der Wert in Phon gibt an, welchen Schalldruckpegel (in dB) ein Sinuston mit einer
Frequenz von 1000 Hz besitzt, der genauso laut ist, wie das Schallereignis empfunden wird. Durch
diesen Vergleich, der empfundenen Lautstärke eines beliebigen Schallsignals mit der Lautstärke eines
Referenzsignals (dem Sinuston bei 1000 Hz), ist es möglich die Hörempfindung mit einem Pegelwert
zu beschreiben, der unabhängig vom Spektrum des Signals ist.
Es hat sich herausgestellt, dass die dBA-Angaben nur ungenügend die physiologischen Bedingungen
berücksichtigen. Der Mensch empfindet Töne bestimmter Frequenzbereiche störender als Töne mit
einer anderen Frequenz. Außerdem reagiert der Mensch bei abnehmender Schallintensität
empfindlicher. Deshalb spricht man heute eher von Lautheit als von Schalldruckpegel. Sone ist die
Formeleinheit für die Lautstärke oder Lautheit eines Geräusches. Ein sone entspricht 40 phon oder 40
dB SPL bei 1000 Hz Sinus. Zwei sone sind 50 phon. Es muss berücksichtigt werden, dass es nur bei
Tönen mit konstanter Frequenz einen Zusammenhang zwischen Sone- und dB(A)-Werten gibt. Somit
lassen sich nur frequenzreine Signale ineinander umrechnen.
Die Normen DIN 45631 und ISO 532 B beschreiben Messverfahren zur Lautheitsmessung. Der
Lautstärkepegel in phon oder die Lautheit in sone werden damit wahlweise bestimmt. Mit der
88
vereinfachten Formel 8.1 kann bei einem Lautstärkepegel oberhalb von 40 phon, d. h. für Lautheiten
größer als 1 sone, eine Beziehung zwischen der Lautheit N in sone und dem Lautstärkepegel L N in
phon bestimmt werden (ISO-Empfehlung ISO/R 131-1959). Abbildung 8.9 zeigt den Zusammenhang
zwischen dem Lautstärkenpegel (Phon) und die Lautheit (sone). Oberhalb von 40 phon (1 sone) ist
die Kurve linear. Unterhalb 40 phon (1 sone) ist der Zusammenhang zwischen dem Lautstärkepegel
und der Lautheit nicht mehr linear. Deshalb ist die Anwendung der Formel 8.1 und Formel 8.2
unterhalb von 40 phon bzw. Lautheiten kleiner als 1 sone nicht mehr korre kt (Formel 8.1 und Formel
8.2 als gestrichelte Kurve in der Abbildung 8.9 dargestellt). /79/ /80/
Formel 8.1: Lautheit N (für LN > 40 phon)
Formel 8.2: Lautstärkepegel LN (für N > 1 sone)
9
Wirbelschleppe
Durch den Triebwerksstrahl oder durch den Abtrieb an den Tragflügeln entstehen so genannte
Wirbelschleppen (auch Wirbelzöpfe oder Randwirbel genannt). Sie treten bei fliegenden Flugzeugen
auf und können dort minutenlang vorhanden bleiben. Aber auch bei der Bewegung am Boden sind
Wirbelschleppen vorhanden. Die Intensität der Wirbelschleppen am Boden ist jedoch sehr gering und
hat daher kaum Auswirkungen. Man unterscheidet zwischen dem Auftreten von Wirbelschleppen am
Ende der Tragflächen, unsichtbaren Luftverwirbelungen, und Wirbelschleppen, die im Zuge von
Kondensationsprozessen
sichtbar werdenden Wolkenspuren (Abb. 9.1 und Abb. 9.2). Bei
Wirbelschleppen handelt es sich um zopfartige, gegenläufig drehende Luftverwirbelungen. Das
Gewicht des Flugzeuges hat einen großen Einfluß auf die Stärke der Wirbelschleppen. Dazu haben
Wind und Atmosphäre einen großen Einfluss auf die Lebensdauer der Wirbelschleppen /81/ /82/.
89
Abb. 9.1: Mit Rauch sichtbar gemachte Randw irbel (Quelle:
http://de.w ikipedia.org/wiki/Wirbelschleppe)
Abb. 9.2: Boeing 747 mit Anfahrtsw irbel in Basel (Quelle:
http://de.w ikipedia.org/wiki/Wirbelschleppe)
Bedingt durch den Auftrieb des Flugzeugs entstehen Wirbelschleppen. Sobald das Bugrad beim
Starten abhebt treten beim Flugzeug erstmals am Rotationspunkt Wirbelschleppen auf. Dabei ist die
Intensität neben der Größe und Masse des Flugzeugs im Wesentlichen von der Geometrie,
insbesondere der Tragflächen, und auch vom Anstellwinkel des Flugzeugs abhängig.
Durch die Wirbelschleppen entsteht eine Gefahr für nachfolgende Flugzeuge, da die Verwirbelung so
eine große Kraft erzeugen, dass sie die Belastungsgrenze der Bauteile von den Flugzeugen
überschreiten und somit zerreißen können. Es könnten auch so große Ablenkungen des Flugzeuges
90
ergeben, dass sie nicht mehr sicher zu steuern sind und so von der Start- und Landebahn abkommen.
So wurden für Starts und Landungen zeitliche und geometrische Abstände eingeführt. Diese Abstände
sind in Gewichtsklassen eingeteilt. In Europa gibt es drei Gewichtsklassen (light bis 7 t, medium bis
136 t, heavy ab 136 t). Ausnahme hierfür ist die Boeing 757. Sie wird trotz eines Gewichtes von unter
136 t in die Heavy-Klasse eingeteilt, da sie schon mehrfach kurz vor einem Unfall durch
Wirbelschleppen stand. In den USA existiert für die Boeing 757 eine eigene Klasse, die MediumHeavy-Klasse. Diese Abstandseinhaltungen ist für die Flughafenbetreiber ein großes Hindernis die
Kapazität eines Flughafens voll ausnutzen zu können /83/.
Nicht nur am Flughafen bestehen Probleme, sondern auch Wohngebiete, die nah am Flughafen liegen
und von startenden und landenden Flugzeugen überquer werden sind von den Luftverwirbelungen
betroffen. So gibt es Berichte die besagen, dass schon ganze Dächer von den hinüber fliegenden
Flugzeugen herunter gerissen worden sind. In dem Stadtteil Düsseldorf-Lohausen kann man
beobachten, dass an den Wohnhäusern mit Dachziegeln Abfanggitter kurz vor der Regenrinne
installiert sind. Sie sollen die herunter fallenden Dachziegel auffangen und somit ein Herabstürzen auf
die Anwohner verhindern.
9.1
Entstehung von Wirbelschleppen
Jedes Flugzeug braucht einen Auftrieb um fliegen zu können. Ein Auftrieb entsteht durch die Luft, die
die Tragflügel umströmt. Dabei strömt ein Drittel der Luft unter den Tragflächen entlang und zwei
Drittel der Luft oberhalb der Tragflächen entlang. Betrachtet man die Luftströmung an den Tragflächen
im Detail, so sieht man, dass die Luft an der Oberseite schneller als die Luft an der Unterseite fließt.
Damit erklärt sich nach dem Bernoulli -Effekt die Druckdifferenz an der Oberseite und Unterseite. Den
größten Anteil des Auftriebs verrichtet die Oberseite einer typischen Tragfläche. Diese Tragflächen
haben meist eine konvex gewölbte Oberseite, welche den Geschwindigkeitsunterschied zwischen den
beiden Seiten verstärkt und somit den Auftrieb verbessert /84/.
Abb. 9.3: Luftstrom um die Tragfläche (Quelle: http://www .visioning21.de/dow nloads/solarflugzeug.pdf)
Generell kann jeder flache Körper einen Auftrieb auslösen, der einen schrägen Anstellwinkel zur
Luftströmung hat. Dies ist der Grund, dass ein Papierflieger fliegt oder man auf eine aus einem
fahrenden Auto ausgestreckte Hand eine Kraft ausüben muss. So ist auch jedes Flugzeug in der Lage
auf dem Rücken zu fliegen.
Die Veränderung des Anstellwinkels hat eine große Auswirkung auf dem Auftrieb. Allerdings löst sich
ab einem zu großen Winkel die Luftströmung von der Oberseite der Tragflächen ab. Somit bricht der
Auftrieb zusammen und es entstehen Luftwirbel.
91
Nach dem Newton’schen Gesetz, Kraft gleicher Gegenkraft, entsteht ein Gegendruck an der
Unterseite und ein Sog an der Oberseite. Treffen beide Luftströme (Oberseite und Unterseite) nach
der Tragfläche wieder aufeinander, entstehen so durch die Druckdifferenz bzw. der Geschwindigkeit
Wirbel, auch Anfahrwirbel genannt (Abb. 9.3).
Gleichzeitig zum Anfahrwirbel tritt eine Wirbelströmung um den Tragflügel mit entgegengesetzt
gleicher Zirkulation auf. Diese Zirkulation nennt man auch „gebundener Wirbel“ (Abb. 9.4) /85/.
Gebundener
Wirbel
(Zirkulation)
Anfahrwirbel
Abb. 9.4: Gebundener Wirbel (Zirkulation) und Anfahrwirbel an einem gerade in Bewegung
gesetzten Tragflügel (Quelle: http://www.bionik.tu-berlin.de/institut/skript/B1-08Fo8.ppt)
Da der abschwimmende Anfahrwirbel nicht alleine existieren kann, muss dieser Gegenwirbel
entstehen. Ansonsten würde sein Drehgeschwindigkeitsfeld einen unendlichen Energieinhalt besitzen.
Die Formel 9.1 beschreibt das Geschwindigkeitsfeld des gebundenen Wirbels. Hierbei ist die
Geschwindigkeit
vj abhängig vom Radius r (Abb. 9.5).
Abb. 9.5: Mathematische Strömung Potentialw irbel (Quelle: http://www .bionik.tuberlin.de/institut/skript/B1-08Fo8.ppt)
vj (r ) = G
2p r
Formel 9.1: Geschwindigkeitsfeld der Zirkulation
92
vj = Geschwindigkeitsfeld
r = Radius
G = Zirkulation
Durch das Druckgefälle zwischen Unter- und Oberseite wird eine Strömung zu den Flügelenden hin
erzwungen. Denn dort muss ein Druckunterschied von Null herrschen. Der Auftrieb und damit auch
die Zirkulation des „tragenden" Wirbels von der Tragflügelmitte nimmt zum Ende hin stetig
ellipsenförmig ab (Abb. 9.6). Dadurch entsteht dauerhaft am Flügelende eine Zirkulation, die in Form
freier Wirbel (Randwirbel) auftritt.
Diese Widerstandsart hat also mit dem sonstigen reibungsbedingt am Flugzeug auftretenden
Widerstand nichts zu tun.
Abb. 9.6: Wirbelsystem am Flugzeug (Quelle:
http://www .toeging.lednet.de/flieger/profi/aerodyn.htm)
9.2
Reduzierung von Wirbelschleppen
In erster Linie begibt sich die Forschung dahin, dass sie durch eine Reduzierung der Wirbelschleppen
die Flugsicherheit verbessern wollen. Dabei geht es vor allem um die Erhöhung der Kapazitäten von
den Flughäfen. Denn die Flughäfen haben im Schnitt jährlich eine Zunahme des Flugverkehrs von
5%. Durch die jetzige Technik der Wirbelschleppen kommt es bei immer höheren Flugverkehr zu
Verspätungen. Dies ist auch ein Grund warum am Düsseldorfer Flughafen immer öfters das
Nachtflugverbot aufgehoben wird /86/.
Um die Kapazität der Flughäfen zu Erhöhen, werden Systeme erforscht, indem man verschiedene
Landebahnen benutzt oder man einen anderen Start- und Landepunkt auf der Landebahn für die
nachfolgenden Maschinen setzt. In der Entwicklung ist auch ein Detektions- und Warnsystem, die die
Wirbelschleppen erkennt und ggf. vor der folgende Gefahr warnt. /87/ /88/
10 Geruchsbelästigung
Die Geruchsbelästigung ist neben dem Fluglärm ein weiteres Problem für die Anwohner aus dem
Umfeld eines Flughafens. Hierbei sind besonders die Anwohner aus der direkten Umgebung des
Flughafens betroffen. Bei dem Geruch handelt es sich um Kerosin, sowie die Stoffe aus der
Verbrennung von Kerosin. Die Stoffe die bei der Verbrennung von Kerosin entstehen sind
93
Kohlenwasserstoffe, Schwefeloxide, Stickstoffoxide, Staub und Ozon, sowie Kohlenmonoxid und
Kohlendioxid /89/ /90/ /91/.
10.1 Kerosin
Reines Kerosin ist eine farblose bis gelbe visko se Flüssigkeit. Sie hat einen charakteristischen Geruch
und ist entzündlich. Kerosin kann mit der Luft bei Temperaturen über 37°C ein explosives Gemisch
bilden. Durch schütteln, fließen oder ähnliches können elektrostatische Aufladungen auftreten.
Kerosin ist ein Gemisch, welches aus mehreren verschiedenen Petroleumkohlenstoffen besteht. So
können je nach Herstellung und Zusammensetzung unterschiedliche physikalische Eigenschaften
vorkommen /92/ /93/.
Bei Verschlucken, Einatmen oder Hautkontakt werden die Atemwege bzw. die Haut schwach gereizt.
Bei einem Kontakt mit den Augen kommt es zu einer Rötung. Als Reizung der Haut macht sich eine
Austrocknung und Schorfbildung erkennbar. Bei längerem Kontakt mit der Haut kann eine Dermatitis
ausgelöst werden. Durch das Verschlucken von Kerosin kann es zur Übelkeit, Durchfall, Erbrechen
und abdominellen Schmerzen kommen. Bei Aufnahme durch die Atemwege kommt es zu
Kopfschmerzen, Verwirrung und Schwindel. Außerdem kann es bei oraler Einnahme zu einer
Aspiration mit einer nachfolgenden Aspirationspneumonie führen (Abb. 10.1).
Es sollte in der Nähe eine offene Flamme oder Funkenbildung vermieden werden. Zudem sollte nicht
beim Umgang mit Kerosin geraucht werden (Abb. 10.2). Beim Arbeiten mit Kerosin sollte man zum
Schutz für die Haut und die Augen geeigneten Schutzmaterialien tragen. Außerdem ist Kerosin
gefährlich für die Umwelt (Abb. 10.3).
Abb. 10.1: Gefahrensymbol Umw eltgefährlich (Quelle:
http://de.w ikipedia.org/wiki/Gefahrensymbol)
Abb. 10.2: Gefahrensymbol Gesundheitsschädlich (Quelle: http://de.w ikipedia.org/wiki/Kerosin)
Abb. 10.3: Gefahrensymbol Leichentzündlich (Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Kerosin)
94
Kerosin ist ein Kraftstoff für die Luftfahrt. Es wird als Energiequelle für die Gasturbinentriebwerke,
welche für den Antrieb von Düsen- und Turbopropflugzeugen, sowie Hubschraubern benutzt werden,
gebraucht.
Aus den Kolonnenböden des Mitteldestillats wird das Kerosin entnommen. Das Mitteldestillat wird bei
der Erdölrektifikation gewonnen. Durch den engen Fraktionierschnitt sind nur wenig leichte und wenig
schwere Kohlenwasserstoffverbindungen im Kraftstoff vorhanden. So kommt es, dass sich das
Kerosin nicht zu früh entzündet und fast rückstandsfrei verbrennt. Dazu ergibt der mittlere
Siedebereich des Kerosins Aufschluss, welches für das Kerosin eine weit gestreckte, flache Siedelinie
ergibt (Abb. 10.4).
Das Kerosin enthält gesättigte gerade und verzweigte Ketten von aliphatischen und zyklischen
Kohlenwasserstoffen zwischen C6- bis C16-Kohlenstoffatomen. Der Aromatenanteil liegt bei rund 15 –
25 % und der Höchstgehalt an Schwefel beträgt maximal 0,4 %. Es enthält nicht viele leichtflüchtige
Anteile und ist kältestabil bis zu -60 °C (je nach Sorte). Der Siedebereich befindet sich zwischen 175
– 325 °C.
Kerosin besteht überwiegend aus (UBA - Umweltbundesamt, 1995):
• n- und iso-Alkanen (C8 bis C16) 15 – 65 %
• Cycloalkanen 20 – 80 %
• Alkylaromate 15 – 30 %
• Benzol und Toluol (sind herstellungsbedingt nur in Spuren enthalten)
Toluol hat laut experimentellen Studien eine schädliche Wirkung auf das Nervensystem und Benzol
hat eine kanzerogene Wirkung (Leukämie)./94/
Einigen Quellen zufolge enthält Kerosin heutzutage kein Benzol mehr. Trotzdem werden Messungen
von Benzol an Flughäfen durchgeführt./95/ /102/
95
Abb. 10.4: Siedelinien verschiedener Kraftstoffe (Quelle:
http://de.w ikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Siedekurv en_w hite.sv g&filetimestamp=2009021
6000915)
Zum
Kerosin
werden
zahlreiche
Additive
Zugaben
gegeben,
um
die
Verwendung
als
Flugzeugtreibstoff möglich zu machen. U.a. werden folgende Additive dazu gegeben:
- Antistatikmittel: verhindern oder reduzieren das statische Aufladen des Treibstoff beim Betanken
- Korrosionsschutzmittel: verhindern Korrosion in den Tanks.
- Emulgatoren: erlauben es, in engen Grenzen Kondenswasser zu binden
- Antischaummittel: verhindert ein Aufschäumen des Kraftstoffes beim Betankungsvorgang
- Biozide: verhindern ein Bewuchs des Tankinnenraumes mit Pilzen und Bakterien, die ein Abfallstoff
ausstoßen der Korrosion stark fördert
- Fließv erbesserer: setzten den Stockpunkt auf einen niedrigeren Wert, indem sie die
Paraffinausscheidung verhindern/ reduzieren
Außerdem werden seit einiger Zeit Zusatzstoffe verwendet, die die Schwarzrauchentwicklung
eindämmen.
Heutzutage, außer in den USA, wird in der internationalen zivilen Luftfahrt fast überall die
Spezifikation JET A-1 verwendet. Es hat einen etwas niedrigeren Freezing-Point (−47 °C), aber
denselben Flammpunkt und Siedebereich wie die Spezifikation JET A.
10.2 Messung am Flughafen Düsseldorf
Am Flughafen Düsseldorf wird seit 1982 die Luftqualität registriert und kontrolliert. Ein Messsystem
wird seit 1990 dafür eingesetzt, dass auf den Grundlage der spektro skopischen Lichtanalyse arbeitet
(DOAS: Differentielle optische Absorptionsspektroskopie, /96/) und entlang eines Messweges die
96
Konzentrationen verschiedener gasförmiger Luftverunreinigungen erfasst werden. Dabei werden u. a.
Stickstoffdioxid, Ozon und Schwefeldioxid gemessen.
Es wird von einer Lichtquelle zu einem mehrere hundert Meter entfernten Empfänger ein stark
gebündelter Lichtstrahl geschickt. Dabei wird eine gewisse Lichtmenge in einem bestimmten
Wellenlängenbereich von den Spurengasen aufgenommen. So kann eine rechnerische Analyse von
dem empfangenen Lichtspektrum durchgeführt werden und die einzelnen Konzentrationen ermittelt
werden. Am Düsseldorfer Flughafen gibt es vier verschiedene Messstrecken. Zwei der Messstrecken
befinden sich am westlichen und zwei am östlichen Ende des Flughafengeländes.
Zudem werden punktuelle Messungen (Gas-Chromatographen) von Benzol und Toluol im Osten des
Flughafengeländes und Messungen (ß-Meter) von Partikel (PM10 – Durchmesser < 10mm) im Westen
des Flughafengeländes durchgeführt. Sie befinden sich jeweils in der Mitte der DOAS –
Messstrecken.
Messstrecke
DOAS 2
Nordbahn
Messstrecke
DOAS 2
Südbahn
Messstrecke DOAS 1
Nordbahn
Messpunkt
Ost: Toluol
und Benzol
Messpunkt
West: PM10
(Partikel < 10
mm
Aufstellpunkt von
Flugzeugen bei
Starts in Richtung
Westen
ungefährer
Abhebepunkt von
Flugzeugen bei Starts
in Richtung Westen
Messstrecke
DOAS 1 Südbahn
Abb. 10.5: Lageplan v on den Messstationen am Düsseldorfer Flughafen (Quelle:
http://www .hochtief-concessions.de/concessions/data/pdf/DUS_Umweltreport_2005.pdf)
In der Abbildung 10.5 sieht man, dass die Messstrecken weit von den Bahnen entfernt sind. An einem
Beispiel (Abb. 10.5) eines in Richtung Westen startenden Flugzeugs, erkennt man eine große
Entfernung zu den einzelnen Messstationen. Außerdem sind keine Messstationen an den Terminals
vorhanden.
Für
Flughäfen
gibt
es
keine
vorgeschriebenen
Grenzwerte
wie
es
allgemein
bei
genehmigungspflichtigen Anlagen der Fall ist. Die in den Regelwerken TA-Luft (technische Anleitung
zur Reinhaltung der Luft) und 22. und 33. BImSchV (22. bzw. 33. Verordnung zur Durchführung des
97
Bundes-Immissionsschutzgesetzes) definierten Grenzwerte dienen insofern als Beurteilungsmaßstab
und nicht als Vorgabe.
Die Belastung im Jahr 2003 lag bei Stickstoffdioxid (NO2) zwischen 36,6 und 39,8 μg/m3. Dies ist
knapp unter dem Grenzwert für NO2 von 40 μg/m3 aus der TA-Luft /97/. Der neu eingeführte
Stundenmittelwert liegt an der Messstrecke DOAS 1 (Südbahn) bei 147 μg/m 3. Er liegt unter den
Maximalwert von 200 μg/m3. Für Schwefeldioxid (SO2) sind die Immissionswerte sehr niedrig und sind
unterhalb der Grenz- und Richtwerte. Die Ozonkonzentration (O3) liegt im Durchschnitt bei 39,5 μg/
m 3. Zu den Werten von Benzol, Toluol und PM10 werden in diesem Umweltreport keine Angaben
gemacht. Diese Messwerte werden aber auf der Homepage vom Düsseldorfer Flughafen monatlich
veröffentlich /98/.
Bei den gemessenen Werten von der Luftqualität am Flughafen Düsseldorf International muss man
beachten, dass nicht nur die Emissionen des Flugverkehrs ermittelt werden, sondern auch die
Emissionen des Straßenverkehrs, der Haushalte und der Industrie erfasst werden. Da es sich hier um
die gleichen Abgaskomponenten handelt, ist es nicht möglich die Werte der einzelnen
Emissionsquellen zu unterscheiden (Abb. 10.6).
Abb. 10.6: NO2 Mess- und Grenzw erte am Düsseldorfer Flughafen (Quelle: http://www .hochtiefconcessions.de/concessions/data/pdf/DUS_Umweltreport_2005.pdf)
Die Ausbreitung der Abgase in die Umgebung des Düsseldorfer Flughafens ist rechnerisch ermittelt
worden (Abb. 10.7). Es lassen sich durch die Emissionsberechnungen der einzelnen Flugzeuge und
den jeweiligen
aktuellen
Wettersituationen
Aussagen
über die
räumliche
Verteilung
der
ausgestoßenen Luftverunreinigungen treffen.
Außerhalb des Flughafengeländes wurden die höchsten Jahresimmissionen für die drei betrachteten
Spurengaskomponenten Stickoxide (NOx), Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC)
berechnet. Die Werte für die Jahreskonzentrationen des Kohlenmonoxids liegen zwischen zehn und
98
14 μg/m3. Mit den Konzentrationen von 1,7-2,3 μg/m 3 des Stickstoffdioxides NO2 wurden die höchsten
Werte erreicht. Außerdem sind die berechneten Konzentrationen der Kohlenwasserstoffe in der
Flughafenumgebung sehr gering. /89/
Die Immissionen verringern sich schnell mit zunehmendem Abstand vom Flughafengelände. Durch
meteorologische Wetterverhältnisse, wie z.B. Wind, starten die Flugzeuge Richtung Westen. Dadurch
werden die Messstationen im Osten mehr von den Abgasen der startenden Flugzeuge beeinflusst als
die im Westen.
Abb. 10.7: Ausbreitung v on Stickstoffdioxid in der Umgebung des Flughafens Düsseldorf
(Quelle: http://www.hochtiefconcessions.de/concessions/data/pdf/DUS_Umweltreport_2005.pdf)
99
11 Zusammenfassung
Die lautesten Ereignisse im Umfeld von Flughäfen sind in der Regel die Starts der Flugzeuge. Im
Rahmen
der vorliegenden
Bachelor-Thesis wurden
daher Geräuschaufnahmen
von
zwei
verschiedenen Flugzeugtypen beim Starten umfangreich ausgewertet. Hierzu wurde der Flugzeugtyp
Airbus A319 (2-strahlige Maschine) und der Flugzeugtyp Airbus A340-400 (4-strahlige Maschine)
ausgewählt.
In der Programmierumgebung von Matlab wurde ein eigenes Skript zur Auswertung der
Geräuschdaten programmiert, dies diente vor allem zur Erarbeitung der Grundlagen der
Signalverarbeitung bei sehr schmalbandigen Frequenzanalysen. Mit der Industriesoftware PAK der
MüllerBBM VibroAkustikSysteme GmbH konnte die eigene Programmierung überprüft und darauf
aufbauend die Analysemethoden verfeinert und psychoakustisch erweitert werden. Die Auswertungen
basieren auf Frequenzanalysen mit feiner spektraler Auflösung, die aufgrund der transienten
Ereignisse
Problem
bezogen
angepasst
werden
mussten.
Spektrogramme
zeigen
die
Frequnezverteilung der Schalldruckpegel in ihrer zeitlichen Abfolge. Für die Auswertung wurde der
Start eines Flugzeugs in zeitlich gleichgroße Phasen unterteilt. Somit konnten die Lärmkomponenten
des startenden Flugzeugs deutlich in den Spektren differenziert werden. Die Hauptlärmquellen beim
Start sind der breitbandige Strahllärm und der tonale Fanlärm. Der Strahllärm tritt in niedrigen
Frequenzbereichen (0 bis 500 Hz) mit mehreren Pegelerhöhungen auf. Die Pegelerhöhungen sind
über der gesamten Zeit (A319: ca. 60 s; A340-400 ca. 38 s) bei beiden Aufnahmen zu sehen. Im
Gegensatz zum Strahllärm hat der Fanlärm, auch Blattfolgefrequenz genannt, nur einen Peak. Der
Peak des Fanlärms hat in den ersten Startphasen eine höhere Frequenz als in den späteren Phasen.
Innerhalb von 30 Sekunden sinkt die Frequenz des Peaks um ca. 1000 Hz. Dies ist auf den
Dopplereffekt zurückzuführen. In der Zeitspanne von 0 s bis 30 s i st der Peak des Fanlärms sichtbar.
Insgesamt hat der Strahllärm bei beiden Aufnahmen den höchsten Schalldruckpegel. Diese Werte
treten direkt nach dem optischen Passieren des Messpunktes auf. In dem Frequenzbereich von 1000
bis 2000 Hz gibt es bei beiden Aufnahmen zahlreiche Peaks, die nicht eindeutig zu zuordnen sind.
Vermutlich handelt es sich um die Drehzahlordnungen des Fans (Kreissägengeräusche = Buzz Saw
Noise). Im Vergleich der beiden Flugzeugtypen zeigt die Auswertung der Aufnahme des Airbus A340400 eine doppelte Lautstärke (10 dB lauter) gegenüber der Aufnahme des Airbus A319.
Neben den Schalldruckpegelspektren wurden mit dem „PAK-System“ Spektren erstellt, die die
spezifische Lautstärke darstellen. Hierbei dominiert bei beiden Aufnahmen die Lautheit des
Strahllärms. Der Fanlärm des A340-400 liegt knapp 1,5 Sone tiefer als der Strahllärm (1 Sone mehr
entspricht doppelt so laut empfunden). Beim A319 erkennt man im Spektrum keine eindeutige
Pegelerhebung, die auf den Fanlärm deuten lässt. Auch hier ist die höchste Lautheit direkt nach dem
optischen Passieren des Messpunktes zu hören.
Ideen für bauliche Maßnahmen an Flugzeugen zur Lärmminderung sind seitens sämtlicher
Triebwerkshersteller reichlich vorhanden.
100
Die Wirbelschleppen konnte man am Flughafen an den Tagen der akustischen Messungen, sowie an
drei weiteren Tagen nicht beobachten. Berichte von Anwohner zufolge, beeinflusst die Jahreszeit
(ideal September und Oktober) die Beobachtung solcher Phänomene. Somit konnte man keine
Bewertung über die Wirkung von Wirbelschleppen geben.3
Den Kerosingeruch konnte man sowohl am Messort der akustischen Messungen (in Verlängerung der
Südbahn Richtung Westen) als auch in Airport-City feststellen. Die Verursacher dieser Gerüche sind
jedoch unklar. Die gemessenen Größen Toluol und Benzol sind die einzigen aromatischen
Kohlenwasserstoffe, die ein Verursacher für den Geruch sein könnten. Hierzu ist zu erwähnen, dass
laut einigen Quellen Kerosin seit einiger Zeit kein Benzol mehr enthält.
101
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108
13 Anhang
13.1 Matlab, m-file
%Auswertung von mono wav-Files (060509) Arimont
clear all
close all
[dateiname, pfad] = uigetfile('*.wav');
%Standarddialog um ein Datei aus zu wählen
datei_string = strcat(pfad, dateiname);
%Strings werden verbunden
[y1,Fs,bits] = wavread(datei_string);
%wav-Datei werden eingelesen
laenge_plotname = length(dateiname);
name_ohne_wav = dateiname(1:(laenge_plotname-4));
y1 = y1/0.3409;
%Kalibrierfaktor
effektivwert = (mean (y1.^2))^0.5; %berechnet empirischen Mittelwert
nfft = 2*2048;
%Blocksize
fmin = 0;
fmax = Fs/2;
fmax_skal = 5000;
delta_f = Fs/nfft;
window = hanning(nfft);
epsilon_hanning = 1.5;
ref = 4e-10;
ff = linspace(fmin,fmax,1+nfft/2) ;
%berechnet die Zeilenvector
% A-Bewertung
fa_stuetz=[16 20 25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600
2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000 10000 12500 16000 20000];
dba_stuetz=[-56.7 -50.5 -44.7 -39.4 -34.6 -30.2 -26.2 -22.5 -19.1 -16.1 -13.4 -10.9 -8.6 -6.6 -4.8 -3.2 1.9 -0.8 0 0.6 1 1.2 1.3 1.2 1 0.5 -0.1 -1.1 -2.5 -4.3 -6.6 -9.3];
Lp_A_spl=spline(fa_stuetz,dba_stuetz,ff); %berechnet ein Polynom
[amp_lin,f,t] = specgram(y1,nfft,Fs,window,0);
[mm,n] = size(amp_lin);
amp_lin = 2*amp_lin/nfft;
amp_quad = 2*(amp_lin.*conj(amp_lin));
amp_quad_mit = mean(amp_quad');
Lp_mit = 10*log10(amp_quad_mit(1:mm)/ref);
Lp = 10*log10(amp_quad./ref);
Lp_A = Lp_mit + Lp_A_spl;
figure;
%Amplitudenspektrum mit A-Bewertung und ohne A-Bewertung
plot(ff,Lp_A,ff,Lp_mit);
y_max = max(Lp_mit);
axis ([fmin fmax_skal y_max-80 y_max+10]);
xlabel ('f[Hz]'), ylabel('Lp[dB]');
109
title('gemitteltes mit A-bewertetes und ohne A-bewertetes Amplitudenspektrum im Vergleich');
legend('A-bewertetes Amplitudenspektrum','Amplitudenspektrum');
plotname
=
strcat('gemitteltes
mit
A-bewertetes
und
ohne
A-bewertetes
Amplitudenspektrum','_',name_ohne_wav,'.jpg');
print('-f1', '-djpeg', plotname);
figure;
%Amplitudenspektrum ohne A-Bewertung
plot(ff,Lp_mit);
y_max = max(Lp_mit);
axis ([fmin fmax_skal y_max-80 y_max+10]);
xlabel ('f[Hz]'), ylabel('Lp[dB]');
title('gemitteltes Amplitudenspektrum');
legend(dateiname);
Lp_g = 10*log10((sum(10.^(Lp_mit./10)))/epsilon_hanning);
Lp_g_A = 10*log10((sum(10.^(Lp_A./10)))/epsilon_hanning);
format = '%3.1f';
text(200,y_max,'\Deltaf [Hz]='),text(1400,y_max,num2str(Fs/nfft,format));
text(200,y_max-5,'Lp-gesamt[dB] ='),text(1400,y_max-5,num2str(Lp_g,format));
text(200,y_max-10,'Lp-A [dB(A)] ='),text(1400,y_max-10,num2str(Lp_g_A,format));
plotname = strcat('gemitteltes Amplitudenspektrum','_',name_ohne_wav,'.jpg');
print('-f2', '-djpeg', plotname);
figure;
%Amplitudenspektrum mit A-Bewertung
plot(ff,Lp_A);
y_max = max(Lp_mit);
axis([fmin fmax_skal y_max-80 y_max+10]);
xlabel('f[Hz]'), ylabel('Lp[dB]');
title('gemitteltes A-bewertetes Amplitudenspektrum');
legend(dateiname);
Lp_g = 10*log10((sum(10.^(Lp_mit./10)))/epsilon_hanning);
Lp_g_A = 10*log10((sum(10.^(Lp_A./10)))/epsilon_hanning);
format = '%3.1f';
text(200,y_max,'\Deltaf [Hz]='),text(1400,y_max,num2str(Fs/nfft,format));
text(200,y_max-5,'Lp-gesamt[dB] ='),text(1400,y_max-5,num2str(Lp_g,format));
text(200,y_max-10,'Lp-A [dB(A)] ='),text(1400,y_max-10,num2str(Lp_g_A,format));
plotname = strcat('gemitteltes A-bewertetes Amplitudenspektrum','_',name_ohne_wav,'.jpg');
print('-f3', '-djpeg', plotname);
figure;
%Spektrum
BB = abs(amp_lin').^2;
tmin = min(t);
tmax = max(t);
fmin = 0;
fmax = 5000;
110
imagesc(t,f,20*log10(BB'./2e-5),[-80 80]);
colormap(jet);
colorbar;
axis xy;
axis([tmin tmax fmin fmax]);
xlabel('t[s]'),ylabel('f[Hz]');
title('Spectrogram');
plotname = strcat('Spectrogram','_',name_ohne_wav,'.jpg');
print('-f4', '-djpeg', plotname);
111
Erklärung
Hiermit erkläre ich, Michael Arimont, dass diese Arbeit von mir selbständig verfasst
und nur mit den angegebenen Hilfsmitteln erstellt wurde.
Bei dieser Arbeit handelt es sich um ein von Seiten der Fachhochschule Düsseldorf
unredigiertes und nicht korrigiertes Exemplar.
Ort, Datum _____________________ Unterschrift __________________________
112
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Kategorie
Gesundheitswesen
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