2)У////////////////л Д)

А

*г *

Ж)

V/////////////////.

————————

——————

— — —.

— _

В)

Г, /

У/////Л

V////////,

1 г

Ртат

1

‘ 2

И) /

?4.

С*

‘/////////////////У.

11 11 11 и 11 11 м " " " ‘Г

I м 1У П II Ц

1 * ¦ ¦ ¦ ¦ 11 11 11 11 11 11 1 1 М|

Г

/

Г


Стекловолокном в оболочке из стекло­ткани. Два таких элемента длиной до 3 м, шириной 0,3 ми высотой сече­ния 0,25—0,35 м составляют панель потолка общей площадью около

У

1,5 м, Относительно небольшая масса панели (до 15 кг) позволяет легко осуществлять ее монтаж даже в усло­виях действующего цеха.

В последнее время разработана конструкция объемного элемента, в которой полностью отказались от кар­каса, использовав для его изготовле­ния самонесущие декоративные мине —

Рис. 8,33. Схемы звукопог­лощающих конструкций и их частотные характери­стики

Раловатные плиты в декоративной обо­лочке из стеклоткани, стеклохолста или стеклопластика.

Третья группа звукопоглощающих элементов, являющаяся по существу одной из новых форм объемного эле —

А — открытый проем; 6 — бетон, кирпич, штукатурка; в ~ пористый поглотитель вплотную; г — пористый по­глотитель на относе; д — по­ристый поглотитель вплот­ную с перфорированным покрытием; е, ж,з — резо­нансные звукопоглотители; и — многослойный резонан­сный эвукопоглотитель; / — с воздушным промежут­ком; 2 — без воздушного промежутка

Глава 8. Шумозащита и звукоизоляция в городах и зданиях ЗЫ


Рис. 8.34. Подвесные потол­ки из плит "Акмигранщ или минераловатных плит

А — с каркасом из стальных профилей; б — с каркасом из П-образных стальных профи­лей; в — с каркасом из двутав­ровых алюминиевых профи­лей; г — со стальным карка­сом в двух уровнях; I — на­правляющий или второстепенный профиль кар­каса; 2 — лицевые элементы;

3 — проволочная подвеска;

4 — дюбель; -5 — главный профиль каркаса; 6 — проф — иль-шпонка; 7—соединитель­ный элемент профилей карка­са

Мента, два размера которого значи­тельно превосходят третий, была вы­делена в самостоятельную из-за иск­лючительной простоты изготовления и монтажа, экономичности, удовлетво­рительного внешнего вида и высоких огнестойких качеств и получила на — звание элементов кулисного типа. Схемы применяемых плоских звуко­поглощающих конструкций и их час­тотные характеристики показаны на

Рис. 8.33.

Конструктивно звукопоглощающие элементы кулисного типа существуют в виде двух модификаций. Самонесу­щая конструкция выполняется из по­лужестких минераловатных плит в за­щитной оболочке из стеклоткани. Крепление и подвеска плит к потолку помещения осуществляются с по­мощью несложной проволочной систе­мы крюков, пропущенных через спе­циальную металлическую гильзу, за­прессованную в тело плиты на опре­деленных расстояниях от ее верхней кромки.

Во втором варианте используется сварной металлический каркас, обтя­нутый защитной пленкой или стекло­тканью (иногда перфорированным па­винолом — той же стеклотканью с на­несенными на нее чередующимися по­лосами пластмассы) и заполненный ультратонким стекловолокном.

Условный коэффициент звукопог­лощения системы поглотителей кулис­ного типа (приведенная к 1 м2 повер­хности ограждения величина звукопог­лощения) достигает 2—2,5, т. е. они значительно превосходят по своей эф­фективности элементы первой группы.

Как отмечалось выше, звукопогло­щающие облицовки и штучные погло­тители предназначены для акустиче­ской обработки помещений производ­ственного и общественного назначе­ния. Акустическая обработка проводится в производственных поме­щениях для снижения уровней шума за счет уменьшения интенсивности от­раженных звуковых волн от ограни­чивающих эти помещения плоскостей, а в помещениях зданий общественного назначения — для снижения уровня шума, уменьшения гулкости, улучше­ния разборчивости речи и создания акустического комфорта.

Звукопоглощающие облицовки и штучные поглотители, как правило, применяются в сочетании с другими

Рис. 8.35. Подвесные по­толки из алхшиниевых сплавов

А — с панелями 600×600 мм; 6 — с рейками 300×6000 мм; в — с рейками 100, 150×4500 мм с нащельника — ми; 1 — пружина уплотне­ния; 2 — дюбель-винт; 3 —

Лицевой элемент; 4 — про­кладочный слой; 5 — подве­ска; 6 — минеральная вата; 7— соединительная наклад­ка # — несущий профиль; 9 — пружина крепления; 10— деталь регулировки уровня потолка по высоте; 11 — нащельник

Средствами ограничения производст­венного шума. Необходимость и тре­буемый объем акустической ообработ — ки помещений следует определять с учетом ранее запроектированных спо­собов борьбы с шумом (звукоизолиру­ющие кожухи, выгородки, экраны).

Эффективность применения аку­стической облицовки в шумных поме­щениях определяется звукопоглощаю­щими свойствами выбранных конст­рукций, способами их размещения, геометрическими размерами помеще­ний и местом расположения источни­ков шума.

Максимально достигаемое сниже­ние уровня шума в зоне отраженного звукового поля (на достаточном уда­лении от источника шума) при аку­стической обработке помещения прак­тически не может превышать 8 дБ по общему уровню, а в отдельных октав — ных полосах частот — 12—15 дБ.

В помещениях вытянутой формы, длина которых более чем в 5 раз пре­восходит высоту, эффективность при­менения акустической облицовки бу­дет больше, чем в аналогичных поме­щениях кубической формы. При раз­мещении акустической облицовки только на потолке она будет эффек­тивно работать при высоте помещения

Не более 6 м.

Необходимость и целесообразность применения акустической облицовки помещений для снижения уровня шу­ма выявляются акустическим расче­том. Наиболее целесообразно приме­нять акустическую облицовку поме­щений там, где коэффициент зву­копоглощения в октавной полосе с частотой 1000 Гц не превышает

0,15—0,2.

Звукопоглощающие облицовки, как правило, размещают на потолке помещения, а в некоторых случаях и на верхних частях стен. Для достиже­ния максимального поглощения реко­мендуется облицовывать не менее 60% общей площади ограничивающих по­мещение поверхностей. При высоте помещения больше 6 м целесообразно предусматривать такое устройство под­весного потолка, чтобы звукопоглоща­ющая облицовка находилась на мини­мальном удалении от источника шума.

Глава 8. Шумозащита и звукоизоляция в городах и зданиях 363


Рис. &36, Кулисное звукопог­лощающее устройство в зда­ниях с шедовым покрыти­ем (каркас из однопролет — ных гибких нитей)

12000 ..

12000

, 12000

150 750

А, б — поперечный и продоль­ный разрезы здания; е — уз­лы; 1 — кулисный звукопог­лощающий элемент; 2 — трос для подвески кулис; 3 — ри­гель; 4 — подвеска ригеля; 5 — устройство для крепления троса

0,00

2000

2000

8000

1

~Шб

8000

Если стены помещения или пере­крытия запроектированы свегопроз­рачными и площадь свободных повер­хностей недостаточна для размещения плоской звукопоглощающей облицов­ки, рекомендуется применять штучные (объемные) звукопоглотители различ­ных конструкций как самостоятель­ные, так и для акустической отделки помещений. В помещениях с формой, близкой к кубической, звукопоглоща­ющие конструкции следует размещать на потолке и верхних частях стен. В плоских и длинных помещениях зву­копоглощающие конструкции следует размещать на потолке и двух или трех смежных стенах (или на значительной части стен). При выполнении акусти­ческой облицовки стен целесообразно размещать звукопоглощающие конст­рукции отдельными участками (поло­сами). Ширина участков (полос) с об­лицовкой и без нее должна быть оди­наковой. Звукопоглощающие облицов­ки выполняются чаще всего в виде подвесного потолка. Конструктивные узлы подвесных потолков из плит "Ак- мигран" и жестких минераловатных плит с декоративным покрытием по­казаны на рис. 8.34.

Широко применяются подвесные потолки из алюминиевых сплавов со звукопоглотителем из минераловатных плит (рис. 8.35).

В зданиях при больших пролетах покрытий и расстояниях между колон­нами более 7—8 м целесообразно не­сущие элементы каркасов кулис вы­полнять в виде гибких нитей из сталь­ных тросов, крепящихся концами к конструкциям здания (рис. 8.36). На концах тросов должны устанавливать­ся натяжные устройства.

364 Часть ///. Архитектурная акустика

8.4. Моделирование шумо защиты и звукоизоляции

Ет собой замену изучения явления в натуре изуче­нием аналогичного явления на модели меньшего масштаба. Два явления могут считаться подобны­ми, если по заданным характеристикам одного можно получить характеристики другого простым пересчетом, что аналогично переходу от одной си­стемы единиц измерения к другой системе.

Теоретические основы моделирова­ния в настоящее время достаточно хо­рошо разработаны. Найденные соотно­шения позволяют сформулировать ос­новные принципы акустического моде­лирования.

1. Необходимо сохранить геометрические ха­рактеристики области, в которой исследуется про­цесс, в модели и натуре путем сохранения геомет­рического подобия тех частей модели и натуры, в которых существует звуковое поле,

2. В модели и натуре должно быть сохранено отношение размеров к длине звуковых волн. Это оз­начает, ЧТО /нат/^нат ~ /мод//? мод.

Так как^ нат ~ Снат//нат И ? мод ™ Смод//мод» где Снат и Смод — скорости звука в натуре и модели,

Моделирование с использованием за­конов подобия позволяет исследовать на моделях процессы, происходящие в значительных по разме­рам застройках городской территории, помещени­ях, зданиях, ограждающих конструкциях, и найти их оптимальные параметры. По результатам еди­ничного эксперимента можно получить количест­венные данные о процессах и необходимые количе­ственные характеристики для целого класса подо­бных объектов при сходных условиях. В строитель­ной акустике чаще всего моделируются процессы распространения звука в условиях городской за­стройки, в помещениях типа цехов и зрительных залов, а также процессы распространения звука и вибраций в ограждающих и несущих конструкци­ях зданий.

Исследования закономерностей распростра­нения шума в больших помещениях и на террито­риях городской застройки могут проводиться как теоретическим, так и экспериментальным путем. При этом приходится считаться с тем, что расчет­ные формулы, полученные теоретическим путем, зачастую не могут учесть все особенности явлений и обеспечить достаточную точность расчетов. Поэ­тому необходима широкая проверка теоретических положений экспериментальными исследования­ми. Однако и при проведении их в натурных усло­виях часто трудно бывает выделить влияние от­дельных факторов, определяющих закономерно­сти распространения шума. Кроме того, такие исс­ледования обычно бывают трудоемкими и громоздкими.

Для исследования процессов распростране­ния шума весьма полезно использовать методы мо­делирования. Прямое моделирование представля —

То /нат/нат/Снат /мод/мод/Смод»

Если модель и натура находятся в одной и той же среде (например, в воздухе при комнатной тем­пературе) , Т. е. Снат ¦ Смод " с, где Снат И Смод — СКО­РОСТИ звука в натуре и модели, то частота звука об­ратно пропорциональна размерам модели. Напри­мер, если модель выполняется в масштабе 1:10, то при частоте звука в натуре 500 Гц модель нужно ис­пытывать при частоте 5000 Гц.

Нат.

Мод

3. В модели и натуре на сходственных часто­тах безразмерные импедансы всех сходственных граничных поверхностей должны сохраняться оди­наковыми:

= Ь при мод нат у

^нат смод

I с мод нат

Рассмотрим более подробно, как практически можно выполнять три перечисленных условия при моделировании распространения шума в помеще­ниях больших объемов и городской застройке.

Выполнение требований геометрического по­добия модели и натуры обычно не встречает боль­ших затруднений. Масштаб модели большого про­мышленного цеха или городской застройки наибо­лее целесообразно принять равным 1:10. В этих ус­ловиях размеры модели помещения в плане могут

Колебаться от 1 до 10 м, а по высоте — от 0,5 до 3 м; модели городской застройки не будут превышать размеры 100×100 м в плане и 3—4 м по высоте. Та­кой масштаб моделирования позволяет проводить модельные исследования на не слишком высоких частотах /мод, лежащих ниже 5—8 кГц. На более высоких частотах уже нельзя пренебрегать затуха­нием звука в воздухе, которое может полностью на­рушить подобие, так как это затухание пропорци­онально квадрату частоты. При этом как в модели, так и в натуре воздух может иметь одинаковые тем­пературу и влажность.

Наиболее трудно выполнить условие равенст­ва импедансов граничных поверхностей. Однако при упрощенном моделировании можно ограни­читься условием равенства коэффициентов звуко­поглощения граничных поверхностей.

Не менее важен выбор источников звука для моделирования, излучающих на частотах 5—8 кГц достаточно большую акустическую мощность. Эта мощность должна обеспечивать в моделях помеще­ний или моделях городской застройки уровни шу­ма, лежащие выше шумового фона и в диапазоне измерений аппаратуры для измерений шума.

Исследования на моделях помещений можно разделить на две группы. Во-первых, модели ис­пользуются для проверки теоретических формул, их уточнения и получения эмпирических зависи­мостей, поскольку экспериментальные исследова­ния в действующих цехах затруднены или вообще невозможны и только на моделях можно легко из­менять отдельные параметры помещения (форму, звукопоглощение, рассеиватели и т. п.), изучая их влияние на звуковое поле.

Во-вторых, уменьшенные модели применя­ются на стадии проектирования отдельных поме­щений сложной формы — концертных залов, аудиторий и т. п. — для оптимизации их акустиче­ского качества. К такого рода моделям предъявля­ются повышенные требования, поскольку необхо­димо обеспечить подобие нестационарных звуко­вых полей в натуре и в модели. Для этого по воз­можности обеспечивается подобие граничных условий на ограждающих поверхностях, условий дифракции, затухания в воздухе.

Моделирование распространения шума в жи­лой застройке может осуществляться в масштабе от 1:5 до 1:20. Выбор масштаба определяется конкрет­ными условиями поставленной задачи. При этом следует принимать во внимание, что слишком крупный масштаб затрудняет изготовление, транс­портирование и установку моделей и увеличивает стоимость работ, а слишком мелкий не позволяет правильно воспроизвести натуру и приводит к большим погрешностям при измерениях. Исходя из этих соображений и размеров рабочей площадки заглушённой камеры или акустического полигона обычно принимают масштаб 1:10.

В настоящее время для оценки и нормирова­ния транспортного шума широко используются уровни звука в дБА. Поэтому исследования на мо­делях жилой застройки следует вести на частотах звука, характерных для спектров транспортного шума и притом таких, уровни звука на которых в той или иной степени эквивалентны по значению и характеру изменениям уровня, измеряемым по кривой коррекции А. Специальные исследования показали, что такими частотами в спектрах шума автотранспортных потоков и железнодорожных поездов являются соответственно 500 и 800 Гц (5000 и 8000 Гц на модели).

В качестве материала для моделей зданий по практическим соображениям чаще всего использу­ют фанеру. Сравнение коэффициентов звукопог­лощения строительных материалов, применяемых для облицовки жилых домов, и фанеры толщиной 4 мм на моделируемых частотах показало, что эти коэффициенты отличаются незначительно, т. е. фанера вполне пригодна для подобных исследова­ний. Для изготовления моделей зданий ее набива­ют на жесткий каркас из деревянных брусков.

Обычно модели устанавливаются на асфаль­товой или бетонной поверхностях рабочей площад­ки, которые достаточно точно моделируют поверх­ность территории жилой застройки.

Источники шума, используемые для имити­рования шума транспортных потоков, в процессе исследований на акустическом полигоне неодно­кратно менялись и совершенствовались. Выбор ис­точников шума определяется достаточно высокой звуковой мощностью на частотах 5000 и 8000 Гц, ненаправленностью, соответствием размеров излу­чающей поверхности источников шума размерам автомобилей, стабильностью работы во времени.

Всем перечисленным требованиям отвечает электромеханический шариковый источник шума, разработанный специально для исследований на моделях. Уровни звуковой мощности такого источ­ника на частотах 5000 и 8000 Гц составляют 76— 78 дБ. Для имитации линейного источника шума, т. е. шума автотранспортных потоков и железнодо­рожных поездов, использовали 20 таких источни­ков, устанавливая их в ряд на расстоянии 2 м друг от друга соответственно приведенному минималь­ному разрыву между автомобилями в транспорт­ном потоке при многорядном движении. На рис. 8.37 представлена кривая снижения уровня звукового давления, создаваемого этим источни­ком, на высоте 0,3 м над рабочей площадкой поли­гона. Полученная кривая близка к теоретической крибой снижения уровня звука от линейного ис­точника шума на открытой территории в натурных условиях.

Все измерения проводились в безветренную погоду при температуре воздуха 15—20°С и отно­сительной влажности воздуха 50—60%.

Глава 8. Шумозащита и звукоизоляция в городах и зданиях 365

Для обоснования разработанной методики мо­делирования проведены исследования шумового режима жилой застройки ряда микрорайонов Мо­сквы, Волгограда и Волжского и их моделей. Ис­точниками шума при измерениях в натурных усло­виях служили как точечные источники типа пере —

366 Час т ь 111. А рхитектур ноя а кустика


РАССТОЯНИЕ ОТ ИСТОЧНИКА ШУМА, М

Рис. 8.37. Снижение ил — лад с расстоянием на час­тоте 500 Гц

I — натура; 2 — модель

Носной бензиновой электростанции АБ-1, так и ав­тотранспортные потоки и железнодорожные поез­да. В качестве примера можно привести результаты исследования распространения шума железнодо­рожных поездов на территории жилого квартала, расположенного вблизи линии Ярославской же­лезной дороги между платформами "Заветы Ильи­ча" и "Правда", и на его модели.

Сравнение результатов измерений в натуре и на модели удобно производить по относительным уровням звукового давления, представляющим со­бой разность между уровнями в какой-то постоян­ной точке (такой точкой обычно является место ус­тановки микрофона, контролирующего стабиль­ность работы источников шума) VI уровнями в точ­ках на территории застройки. Сравнение представленных в качестве примера на рис. 8.38 относительных уровней звукового давления, изме­ренных в натуре и на бетонной площадке полигона, показывает правомочность применения метода мо­делирования для решения поставленной задачи.

При моделировании звукоизолирующих кон­струкций модель должна быть подобна натуре. Как однослойные, так и слоистые звукоизолирующие конструкции должны быть изготовлены из одних и тех же материалов, но все их размеры должны быть изменены в соответствии с масштабом моделирова­ния (как и частота звука). Тогда разность уровней

Звукового давления в камерах высокою и низкого уровня, отделенных друг от друга испытываемой конструкцией, на сходственных частотах будет в модели и натуре одинаковой.

Если исследуется передача звука по конструк­циям, то необходимо правильно моделировать узлы примыкания. Уровни виброскорости будут в исход­ных точках модели и натуры отличаться на одну и ту же величину. Метод моделирования звукоизоля­ции предполагает, что коэффициенты потерь мате­риалов конструкции мало зависят от частоты. Это условие выполняется для большинства строитель­ных и конструкционных материалов, если масштаб моделирования не слишком мал (1:5—1:20).

8.Л. Технико-экономическая эффективност ь мероприятий по шумозащите и звукоизоляции

Мероприятия по борьбе с шумом носят прежде всего социальный характер, так как на­правлены на сохранение здоровья людей. В то же время эти мероприятия дают и большой экономи­ческий эффект.

Го;довые приведенные затраты 3 на осуществ­ление мероприятий по борьбе с шумом определяют по формуле

3 — С + ЕНК, (8.14)

Где С — годовые эксплуатационные расходы, тыс. руб/год; Ен — 0,12 — нормативный коэффи­циент эффективности капитальных вложении; К — капитальные вложения по варианту шумоза — щитных мероприятий, тыс. руб.

Выбор мероприятий по борьбе с шумом необ­ходимо производить на основе многовариантного анализа ожидаемых затрат с целью получения максимального значения годового экономического эффекта:

11 12 13

8

10

14

1

15 16 17 18


НОМЕРА точек

Модели (иггриховая ли­ния — натура, сплошные линии — модель)

Рис. 8.38. Сравнение отно­сительных уровней звуково­го давления в натуре и

Глава 8. Шумозащита и звукоизоляция в городах и зданиях 367


Аэквд в жилых помеще­ниях, дБ А

Таблица 8.23. Оценка годовога экономического ущерба для дневного времени

В </), I ЛГд (О,

Руб /год

50 55 60 65 70

Итого

26,7 40,0 58,7 85,2 114,1

5000 6000 4000 2500 2500 2000Ф

Руб/чел.-год чел. / (чел-год)

123500 240000 218800 213600 285250 1080550

Таблица 8.24, Оценка годового экономического ущерба для ночного времени

Аэквн в жилых помеще­ниях, дБ А

-4(0,

Руб/чел.-гоя / (чел-год)

"н <‘> —

Чел.

A(l)NnKl), руб /год

30

5,2

5000

26000

35

12,9

6000

77400

40

25,9

4000

103600

45

47,7

2500

119250

50

84,4

2500

211000

Итого

20000

438250

Макс

А экв

Ун = 2

А0)М„(1); (8.18)

Э « (Р—3)

Максимум, (8.15)

Где 3 — годовые приведенные затраты, тыс. руб/год; Р — годовой экономический резуль­тат от мероприятий по борьбе с шумом, тыс. руб/год.

(8.16)

Экономическая эффективность капитальных вложений в мероприятия по борьбе с шумом опре­деляется сроком их окупаемости Т, годы:

Т = К/(Р—С).

Где К -— одиповременные капитальные вложения на мероприятия по шумозащите; С — текущие издержки (эксплуатационные расходы).

Мероприятия экономически оправданы, если значение Т оказывается меньше нормативного сро­ка окупаемости вложений: Т = 1 /Ен в 1/0,12 = — 8,3 года.

Для определения годового ущерба от действия транспортного или иного шума на население необ­ходимо построить карты шума и подсчитать число людей, проживающих на участках с теми или ины­ми эквивалентными уровнями шума.

(8.17)

Экономическую оценку годового У ущерба от действия шума на население в условиях жилых по­мещений на расчетной территории определяют по формуле

У = Ун + Уд,

It *» »t it

Где индексы н и д означают ночное и дневное время.

Величины Ун и Уд определяют по формулам

LA экв = 30 *ба

^ макс А экв

Уд = 2

L А экв = 40 *БА

Где NH(fi и Nn(l) — число людей, проживающих на расчетной территории в комнатах, в которых экви­валентный уровень шума в ночное и дневное время ?Аэкв, дБА, находится в пределах выше нор­мативных значений Aifi и В (fi — размерные мно­жители, значение которых определяют по приве­денной в табл. 1 прил. 1 "Временной типовой мето­дике определения экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценки экономического ущерба, причиняемого на­родному хозяйству загрязнением окружающей сре­ды" (M.: Экономика, 1986).

Пример. Определить годовой экономический ущерб от действия транспортного шума на населе­ние микрорайона численностью 20 тыс. чел. Значе­ния La экв д и La экв h в жилых помещениях соот­ветственно равны 70 и 50 дБА.

Значения Л^д</) и NH(fi приведены в табл. 8.23 и 8.24, а множители Ait) и В (fi взяты из упомяну­той выше таблицы,

Общий годовой экономический ущерб от дей­ствия транспортного шума на население микрорай­она У — 1080550 + 438250 « 1518800 руб/год.

B(l)NAl), (8.19)

Зная годовой экономический ущерб от дейст­вия шума, можно более обоснованно назначать ме­роприятия по борьбе с ним и расчитать экономиче­скую эффективность мероприятий по шумоглу — шению, как разность ущербов с и без мероприятий по шумоглушению.

Г л а в а 9. АКУСТИКА ЗАЛОВ

Акустическое качество зала или открытого театра полностью оп­ределяется его архитектурными пара­метрами: формой, размерами, очерта­нием и отделкой поверхностей. Пра­вильный с точки зрения акустических требований выбор этих параметров яв­ляется гарантией хорошей акустики будущего сооружения. Тесная связь архитектурных форм культурно-зре­лищных сооружений с акустикой про­слеживается на протяжении практиче­ски всей истории архитектуры.

Древние греки, хорошо знавшие геометрию, по всей вероятности, име­ли определенное представление о за­кономерностях распространения звука. Об этом свидетельствуют сохранивши­еся до наших дней открытые греческие театры (рис. 9.1). Крутой подъем ам­фитеатра обеспечивал не только хоро­шую видимость происходящего на сце­не, но и хорошую слышимость прямого звука. Каменные поверхности орхест­ры, сцены и скенея (стены позади сце­ны) позволяли направить к слушате­лям звуковые отражения, усиливаю­щие прямой звук.

368 Часть III. Архитектурная акустика

Туристов, посещающих античные театры, поражает, что на расстоянии 50—70 м хорошо слышно гида. Нель­зя, однако, забывать, что и сегодня уровни шума в зонах расположения античных театров очень невысокие, чем и объясняется хорошая слыши­мость речи гида. Следует отметить, что в современных залах, когда они не заполнены, даже при далеко не идеальной акустике артиста довольно хорошо слышно со сцены. Картина ме­няется при заполнении зала, когда по­является шумовой фон. Недаром греки во время представлений использовали актерские маски — своего рода мега­фоны, а хор на орхестре повторял сло­ва актеров.

Часто акустику греческих театров связывают с таинственными "звучащи­ми вазами", которые обычно устанав­ливались у первых рядов или под ме­стами для слушателей. Витрувий в своем трактате утверждал, что эти со­суды, имевшие достаточно узкое гор­ло, должны были усиливать звук. Он также отмечал, что сосуды были на­строены на разную высоту звука.

Механизм действия "звучащих ваз" впоследствии объяснил Гельмгольц. По его имени они называются резонато­рами Гельмгольца. В основном эти со­суды играют роль поглотителей звука низких частот, улучшая тем самым разборчивость речи. Такие резонаторы обнаружены в старых французских, русских и скандинавских культовых сооружениях. Являясь в основном зву — копоглотителями, резонаторы Гельм­гольца при их слабом демпфировании способны давать послезвучание на ча­стоте резонанса. В этом случае "зву­чащие вазы" в греческих театрах мог­ли служить в качестве системы неко­торого местного усиления звука.

Акустика открытых греческих те­атров получила дальнейшее развитие в Древнем Риме. В римских театрах сценическая часть дополнена звукоот — ражающим козырьком и боковыми по­верхностями (рис. 9.2), благодаря че­му структура звуковых отражений в амфитеатре значительно обогащалась. Нередко верхняя часть театра затяги­валась солнцезащитным тентом, слу­жившим одновременно и звукоотража — ющей поверхностью. При наличии тента открытый театр преобразовывал­ся в закрытое помещение.

Средневековье не внесло большого вклада в развитие архитектурной аку­стики. Хотя построенные в те годы ка­федральные соборы до сих пор с ус­пехом используются для хоровых вы­ступлений и исполнения органной му —

Глава 9. Акустика залов 369


Рис. 9.7, Греческий театр Диониса в Афинах

Зыки, их архитектура определялась от­нюдь не требованиями акустики. Сле­дует отметить плохую разборчивость речи в средневековых соборах вслед­ствие их чрезмерной гулкости. Поэто­му для улучшения слышимости речи проповедника его кафедра размеща­лась обычно высоко, а над ней устра­ивался звукоотражающий козырек. Тем самым обеспечивалась интенсив­ность прямого звука, поддержанного ранними звуковыми отражениями. Се­годня большинство этих соборов обо­рудовано системами звукоусиления.

Хорошая акустическая репутация оперных и концертных залов XVIII— XIX вв. едва ли является результатом их акустической проработки. Скорее, это результат совпадения функцио­нальных и эстетических требований с акустическими, хотя, безусловно, при сооружении этих залов учитывался оп­ределенный акустический опыт. Мно­гоярусная система классических опер­ных залов позволяла при их значи­тельной вместимости (до 3 тыс. слу­шателей) обеспечить сравнительно не­большое удаление зрителей от сцены (рис. 9.3). Эта система обеспечивала также хорошее рассеяние звуков раз­ных частот, что важно для повышения диффузности звукового поля и ослаб­ления концентрации звука от вогну­тых стен.

Весьма благоприятными для аку­стики оказались архитектурные пара­метры старых концертных залов. Это относится к форме залов, основным размерам и отделке (рис. 9.4). Срав­нительно небольшая ширина при пря­моугольном плане и значительной вы­соте обеспечивали существенный вклад важных боковых ранних отражений в формирование звукового поля. Благо­даря богатому членению внутренних поверхностей и отсутствию звукопог- лотителей в классических залах, как правило, наблюдались значительное время реверберации и высокая степень диффузности звукового поля.

370 Часть III. Архитектурная акустика


Рис. 9.2. Римский театр в Оран же

Научный подход к вопросам аку­стического решения залов наметился в конце XIX столетия. Теоретические основы акустики были разработаны лордом Рэлеем и изложены в его книге "Теория звука", вышедшей в 1877 г. Начало развитию архитектурной аку­стики в ее практическом аспекте по­ложили более поздние работы Сэбина, связанные с исследованием ревербера­ции звука в закрытых помещениях. Введенное им время реверберации дол­го оставалось практически единствен­ным критерием оценки акустики по­мещений различного назначения. Од­нако постепенно выяснилось, что вре­мя реверберации явно недостаточно для акустической оценки залов и осо­бенно отдельных зон слушательских мест в них. Это заставило исследова­телей искать новые дополнительные критерии акустического качества по­мещений.

С развитием электронной техники появилась возможность более подробно анализировать начальную часть ревер — берационного процесса, характеризую­щуюся так называемой структурой

Глава 9. Акустика залов 371


Рис. Лол театра "Ли

Скала" в Милане. Продоль­ный разрез и план

5

I

О

10

__ I

Ранних звуковых отражений. Важную роль здесь сыграли импульсные аку­стические измерения, послужившие основой разработки большого числа локальных акустических критериев. Следует отметить, что значительная часть существующих в настоящее вре­мя критериев (что очень важно для акустического проектирования) изме­ряется на уменьшенных моделях за­лов. В последние годы все более ши­рокое распространение получают ме­тоды моделирования акустики помеще­ний на ЭВМ.

Развитие архитектурной акустики как науки оказало весьма существен­ное влияние на проектирование заль­ных помещений. Широкое распростра­нение полу чили формы залов, напо­минающие рупор. Ширина таких залов увеличивается по мере удаления от сцены, а потолок формируется таким образом, чтобы большую долю отра­женного звука направить на удален­ные места (рис. 9.5). Такие формы с акустической точки зрения оказались бо­лее подходящими для многоцелевых за­лов и залов с речевыми программами.



.