Einführung
Eine größere Herausforderung
besteht bei den Modell-Eisenbahnanlagen im Allgemeinen darin, den
durch das rollende Material verursachten "Lärm" zu
dämpfen.
Dies sollte insbesondere dann erfolgen, wenn die Anlagen in Wohnungen
oder Reihen- / Doppel-Häusern aufgebaut sind / betrieben werden UND
eine Geräuschübertragung mit hoher Wahrscheinlichkeit angenommen
werden muß.
Im Internet und den einschlägigen
Modellbahnzeitschriften werden unterschiedliche Methoden und
Verfahren dargestellt und beschrieben, um dies zu bewerkstelligen.
Auch die Modellbahn-Zubehör-Hersteller bieten eine große Palette von Produkten zur
"Lärmbekämpfung" an.
Eigene und
anderer Leute Erfahrungen
Im Zuge der Planung habe ich mich
stärker mit dieser Thematik befaßt und auch die ein und anderen
Versuche gemäß den gängigen Darstellungen ("klassischen
Methoden") unternommen.
Daß nicht nur ich mit den
bekannten Lösungen nicht zufrieden bin, zeigen folgende Beiträge
...
- aus der
Modellbahnzeitschrift "Eisenbahn Journal; 1/2010"
mit dem Titel
"Josef Brandls Traumanlagen --- Dieter Bertelsmann:
Meine
Schwarzwald-Anlage" .
Im Abschnitt "Der Baufortschritt --
Korkunterlage im Schattenbahnhof" (S. 59) beschreibt der Autor
indirekt "sein Geräuschproblem".
Hierbei geht es darum, daß die
Einschotterung der Gleise (im sichtbaren Bereich) die Schalldämmung
wieder zunichte macht, die basierend auf der Korkunterlage im
Schattenbahnhof für ihn zufriedene Ergebnisse liefert.
- aus der
Modellbahnzeitschrift "Eisenbahn Journal; 1/2011"
mit dem Titel "1x1 des Anlagenbaus --- Oliver Bachmeier:
Modellbahn im Kompaktformat".
Im Abschnitt "Der Gleisbau" (S. 42) beschreibt der Autor die von
ihm verwendete "klassische Methode" der Gleisverlegung im
nicht sichtbaren Bereich und im sichtbaren Bereich, im letzteren
inkl. des Einschotterns.
Auch er mußte feststellen, daß die "klassische"
Einschottermethode in Bezug auf die Akustik kontraproduktiv ist.
Mein Fazit:
Keine der mir
bekannten Methoden -- auch die Korkunterlage -- konnte
meinen Zuspruch finden; ebenso wenig wie die sonstigen
zur Lärmbekämpfung am Markt angebotenen Modelleisenbahn-Produkte,
wovon ich einige ausprobierte.
Deshalb blieb mir nichts anderes
übrig als mir einen "meinen neuen Weg" zu suchen, und das fing mit der
Grundsatzbetrachtung über die "Lärmquelle" an.
Grundlagen
Wie aus dem täglichen Leben
hinreichend bekannt, kommt es zu Tönen (Schwingungen), wenn zwei Materialien
aufeinander treffen.
Dies trifft für Musikinstrumente ebenso zu, wie beim Werkzeug und
Werkstück an der Werkbank.
Beide Materialien werden in Schwingung versetzt. Die Frequenz der
Schwingung als auch ihre Intensität (Energie, Amplitude) hängt
sowohl von der
Beschaffenheit der jeweiligen Materialien ab als auch von der
Kraft (Energie) und Schnelligkeit (Frequenz) mit der der Kontakt
erfolgt.
Diese Schwingung (Amplitude und Frequenz) überträgt sich auf die
Luft und wird vom Ohr aufgenommen. Das Ohr leitet diese Schwingung
über Nerven weiter an das Gehirn.
Je nach Schwingung (Amplitude und Frequenz) und individueller
Einstellung zum "Klangwerkzeug" sowie persönlicher
körperlicher und / oder physischer Verfassung wird diese als "angenehm" - "unangenehm" - "störend" -
"schmerzend" empfunden.
Beliebige weitere Unterteilungen und Verfeinerungen sind möglich,
sollen hier aber nicht betrachtet werden.
In Bezug auf die Eingruppierung kann gesagt werden, das ist sehr
persönlich und hängt von einer Reihe individueller auch z.T.
stündlich wechselnder Einflußfaktoren ab.
Auch "Rad - Schiene" der
Modelleisenbahn bilden, wie bei der großen Bahn, ein solches
"Klangwerkzeug".
Kann man bei einem Musikinstrument noch "einen einzelnen Ton"
(z.B. Klavier, Geige) erzeugen, so
ist das bei "Rad - Schiene" nicht möglich. Es entstehen immer eine
Vielzahl von Tönen (Spektrum), die sich gegenseitig überlagern.
Das Spektrum, die Amplituden und Frequenzen sind von einem ganzen
Bündel von Faktoren abhängig, hinzu kommt ihr jeweiliger
prozentualer Mitwirkungsanteil.
Hier seien nur "willkürlich" ein paar Faktoren
aufgelistet ...
- Rad- / Schiene- Material inkl.
der jeweiligen Härtegrade
- Rad- / Schiene- Profilart
- Rad- Form > Rundung / Auswuchtung /
Oberflächengüte
- Schienen- Form > Oberflächengüte /
Stöße inkl. elektr. Trennstellen in den Gleisen
- Schienen- Aufbau (Schwellen,
etc.) / Verlegung / Durchbiegung (Flexibilität)
- Fahrzeug- Konstruktion > Größe (Länge) /
Aufbauart / Ausführung (Kunststoff, Metall) / Anzahl der Räder
(Achsen) / Gewicht
Die von diesem "Klangwerkzeug"
erzeugten Schwingungen (Amplituden, Frequenzen) verbreiten sich
jetzt ihrerseits in Form des sog. "Körperschalls" und
"Luftschalls".
Der Körperschall überträgt die
Schwingungen über die Gleise auf die Schwellen und von dort auf
den "Untergrund".
Dies kann die einfache "Holzplatte" sein oder die Korkunterlage /
sonstige Gleisbettung / sonstige Dämmung, von der es dann weiter
geht auf die "Holzplatte".
Von der "Holzplatte" findet der Schall seinen Weg über die "Füße
der Anlage" auf den Fußboden und von dort ...... überall hin.
In der Praxis dürfte diese
vorgenannte Kombination bei der kleineren Modellbahngröße wohl weniger eine Rolle spielen, da die
Amplituden der Schallquelle nicht so stark sein dürften, um alle Folgematerialien in Schwingung zu versetzen.
Der Luftschall, primär erzeugt
durch die Fahrzeuge inkl. des Radlaufs (Oberfläche), wird nicht
durch eine solche "Materialkette" gebremst, sondern verteilt sich,
von der Schallquelle ausgehend,
direkt gleichförmig im Raum.
Dämmungsprinzip
Achtung:
Die nachfolgenden Angaben (Verfahren, Methoden) inkl. des Lösungsansatzes / der
Lösungsansätze unterliegen dem Copyright des Autors.
Eine lizenzfreie Nutzung ist nur PRIVAT - Personen
(Modelleisenbahnern) gestattet.
Geben private Personen diese Informationen weiter, dann muß auf
diese Bedingungen verwiesen werden.
Modellbauer /
Eisenbahnbauer (natürliche oder juristische Personen) die Modelleisenbahnanlagen (gleich in welchem
Maßstab) gewerblich oder industriell, auf eigene Rechnung
oder im Kundenauftrag, realisieren UND dieses Prinzip direkt oder ein auf
diesem Prinzip aufbauendes verwenden / einsetzen, benötigen
hierfür eine Lizenz des Autors.
Gleiches gilt auch für die Entwicklung / Fertigung / Vertrieb von
Produkten, die sich auf diesen Erkenntnissen abstützen.
--- weitere
Informationen zur Nutzung von meinen Ideen findet der Leser
hier ---
Es hat sich gezeigt, daß eine
erfolgreiche (optimale) Dämmung nur durch ein Bündel von Maßnahmen
zu erreichen ist.
Dabei kann es durchaus sein, daß nicht alle nachfolgend
aufgelisteten Maßnahmen gleichzeitig eingesetzt werden müssen.
Es wird vorausgesetzt, daß die
Gleisunterlage auf einem Träger ruht; z.B. die vorgenannte "Holzplatte", die aus einer verzugsfreien Multiplex-Platte von ca. 12
mm Stärke bestehen kann.
Wirkung auf das Konzept
- Alle folgenden Komponenten
haben eine gute Grundlage
- Das Material ist steif genug
um nicht selbst in Schwingung zu gelangen; der Körperschall wird
also minimiert, wahrscheinlich auch komplett vernichtet.
1. Schallschutzmaßnahme - Wirkung
Die Gleise (die Schwellen) sind
direkt im nichteinsehbaren Bereich (z.B. Schattenbahnhöfe,
Wendeln, etc.) auf ein weiches, offenporiges Schallabsorptionsmaterial zu
verlegen, wie z.B. "aixFoam Absorptionsschaum - Glatt oder Noppe"
von der Fa. Schaumstoffe Helgers, Aachen.
Dieses wird -- punktweise verklebt -- auf die
Multiplexplatte ganzflächig verlegt.
Aufgrund der Materialoberfläche
des Schallabsorptionsmaterials und des Gleises ("Schwellenseite")
kommt eine Haftreibung zustande, die ein flächiges Verkleben des Gleises mit
dem Material nicht notwendig macht.
Allerdings empfehle ich punktuelle
Verklebungen der Gleisschwelle -- im Schattenbahnhof -- mit dem Schallabsorptionsmaterial,
ca. alle Meter, wechselweise vom Gleis mit einem Tropfen "Kleber",
z.B. Pattex transparent LF-Haushaltskleber von der Fa. Henkel,
Düsseldorf, um ein Verrutschen des Gleises abzusichern.
Dieser Kleber selbst härtet auch elastisch aus !!
Im sichtbaren Bereich mußte ich einen anderen Weg suchen,
denn die Einschotterungsversuche, direkt auf der Matte
erbrachten kein optimales Ergebnis. >> siehe
Unterpunkt 3
Wirkung
- Der mögliche Körperschall
wird aufgrund der Materialelastizität des Dämmmaterials in Wärme umgesetzt und
dadurch nicht an die Unterlage des Schallabsorptionsmaterials
weiter geleitet.
- Der Luftschall, sofern er
direkt oder durch Reflektion und damit indirekt auftrifft, wird
aufgrund der Materialstruktur des Absorbers zum einen
"gebrochen", d.h. nicht mehr direkt zurück reflektiert und
zum anderen durch Umsetzung in mechan. Bewegung und damit in
Wärme "vernichtet".
- Je besser das Dämmmaterial
auf das Frequenzspektrum und die Amplituden abgestimmt ist,
desto besser ist der Absorptionsgrad.
2. Schallschutzmaßnahme - Aufbau
Das Schallabsorptionsmaterial soll
großflächig ausgelegt werden, also nicht nur unter dem
Gleiskörper.
Dies bedeutet, daß im nicht sichtbaren Bereich die gesamte Fläche
auszulegen ist.
Im sichtbaren Bereich kann in aller Regel dies nur im Gleisbereich
erfolgen. Deshalb sollte hier eine andere Maßnahme hinzutreten,
nämlich die "Bepflanzung" beidseitig der Gleise und die
"richtige" Schotterwahl (Korngröße).
Im Prinzip soll die "Bepflanzung" durch ihre offene und "rauhe"
Oberfläche den Luftschall frühzeitig "brechen", so daß er sich
nicht wie an glatten Oberflächen durch Reflektion weiter
ausbreiten kann; denn findet eine Reflektion statt, dann kann es zu Schwingungsüberlagerung
mehrerer Schallquellen kommen.
Wirkung
- Im Gegensatz zu der heute
vielfach -- im nicht sichtbaren Bereich -- zum Einsatz gelangenden "Rahmenbauweise", bei der die
Gleise auf "Trassenbrettern" geführt werden und zwischen diesen
ein Hohlraum besteht, der sich für den Schall wie ein
Schalltrichter (Verstärker) auswirken und zu vielen
Schwingungsharmonischen führen kann,
WIRD
bei der "Plattenbauweise" ein "geschlossener Raum" hergestellt,
bei dem alle Schwingungen (Harmonischen) gezielt und großflächig
"bekämpft" werden können.
Da sich der Schall von der Quelle "kreisförmig" ausbreitet,
werden alle Schwingungen reflektiert und dann abgebaut, wenn
sich über der Ebene noch eine weitere Ebene befindet und wenn
die Seiten während des Betriebs geschlossen werden / sind.
- Im sichtbaren Bereich führt
diese Maßnahme zur Unterbindung des "Körperschalls" UND in
Verbindung mit der "richtigen" Gleisschotterung UND
"Bepflanzung" zu einer Reduzierung des "Luftschalls".
3. Schallschutzmaßnahme- Einschotterungstests
Diese Maßnahme bezieht sich auf
das "Einschottern des Gleises" und ist deshalb primär auf den
"sichtbaren Bereich" der Anlage ausgerichtet.
Durch das Verkleben des Schotters
darf das Gleis nicht fest mit dem Schallabsorptionsmaterial
verbunden werden; allerdings muß der Schotter so fest an das Gleis
gebunden werden, daß er nicht durch Fahrzeug- oder Luft- Bewegung
beseitigt wird. Dies gilt auch für die Schotter-Oberfläche.
Bei Tests hat sich allerdings gezeigt, daß
der Schotterkleber, auch bei vorsichtigster Ausbringung, zu tief
in die Poren der Matte eindrang und somit diese "aushärtete".
Das Ergebnis war nicht optimal.
Ich legte bei weiteren Versuchen zwischen
Gleis und Matte eine "Trennschicht" in Form von "Backpapier"
ein.
Dieses Material ist elastisch und nimmt selbst durch seine
Beschichtung wenig bis kein Kleister auf.
Wenn jetzt der Schotter im Gleis nur soviel mit Kleister benetzt
wird, daß die Schotteroberfläche zusammenhält, dann bleibt von
der ursprünglichen Schalldämmung noch ein guter Effekt erhalten.
Zur Benetzung wurde das
"Wasser-Kleister-Gemisch" mittels einer feinen Sprühflasche
versprüht. Dieser Vorgang ist evtl. mehrfach zu wiederholen.
Das Ergebnis kann sich hören lassen.
Damit das Gleis in seiner Lage noch
stabilisiert wird, kann man das "Backpapier" punktuell auf die
Matte kleben und auf das "Backpapier" dann punktuell das Gleis
(s. oben).
Dieses NICHT flächige
Verkleben des Gleises (auf allen Ebenen) ist
wichtig, damit das Gleis beim Befahren in sich schwingen kann
und dadurch bereits zum Abbau der erzeugten Schwingungen beiträgt.
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Neben der Verwendung des
"richtigen Schotters" (Korngröße) und eines "flexiblen Klebers"
(z.B. Dispersionsklebstoff --- "Buchbinder - Leim"; wie
Planatol BB von der Fa. Planatol Adhessive GmbH, Rohrdorf --
vertrieben u.a. von der Fa. Boesner) kommt es auf die
optimale Verdünnung des Klebers mit Wasser und Spülmittel UND
auf die Methode der Verteilung (Aufbringung) an.
Eine Verteilung
eines solchen "Klebers", mit Pipette oder ähnlichen "punktförmig"
wirkenden Instrumentarien der "klassischen Art" hat kein befriedigendes Ergebnis
hervorgebracht.
Als wirkungsvoll hat sich die Methode der "Zerstäubung" erwiesen.
Der Feinheitsgrad der "Zerstäubung" steht in Wechselwirkung mit
dem Modellmaßstab und damit zu Gleis- und Schotter-Größe.
Für den Maßstab H0 ist ein Zerstäubungsgrad wie man ihn bei einer
größeren Parfüm-Flasche findet ideal.
Die Konsistenz der Mischung aus Klebstoff -
Wasser - Spülmittel ist dann in Ordnung, wenn sich beim
Zerstäuben keine Tröpfchen bilden. Allerdings darf der
Sprühnebel auch nicht so fein sein, daß die Mischung nicht in
die obersten Schotterschichten eindringt und diese verklebt.
Durch den relativ hohen Wasser-
und Spülmittel-Anteil kommt es bei dem Gleisschotter zu einer
Verdichtung.
Dies bedingt u.U. eine Nachbehandlung, wenn das optische
Erscheinungsbild und / oder akustische Hörbild nicht den eigenen
Vorstellungen entspricht.
Ein weiterer Punkt, weshalb evtl. der "Zerstäubungs" (Kleb-)
Vorgang nochmals wiederholt werden muß, besteht darin, daß die
Verbindung Gleisschwelle - Schallabsorptionsmaterial noch nicht
optimal erfolgte und / oder die Schotteroberfläche noch nicht
abriebfest ist.
Bei einer "richtigen Verklebung"
ist die Schotteroberfläche noch flexibel. Dies bedeutet, daß
sich das Gleis bei einem leichten Druck von oben noch bewegen
läßt.
Das Schotterbett und das Gleis sind dann
noch elastisch miteinander verbunden;
analog wie bei der großen Bahn.
Eine Verbindung Gleisschwelle <>
Schotter <> Schallabsorptionsmaterial muß so elastisch bleiben,
daß das Gleis weiterhin noch ausschwingen kann.
Der "richtige" Schotter richtet
sich nach dem Frequenzband, welches bedämpft werden soll. Da wir
es hier mit einem weiten Spektrum zu tun haben, ist es
empfehlenswert "größere" und "kleinere" Schotter-Korn-Größen
zu mischen.
Am besten unternimmt man Versuch mit seinem
rollenden Material, denn das hat einen erheblichen Einfluß.
Ich bevorzuge eine größere Korngröße, die etwas über dem
Modellbahnmaßstab liegt.
Zum einen ist hier der Schotter optisch besser wahrnehmbar und zum
anderen ergibt sich eine "rauhere" Oberfläche, an der sich der
Schall besser brechen kann.
Aus dem gleichen Grunde sollten die Schwellenzwischenräume auch
nicht "bis zum Rand" voll geschottert werden, sondern etwas
darunter liegen. Ein "Höhenwechsel" ist nicht nur optisch
interessanter, sondern er mindert wiederum den Reflexionsgrad.
hierzu weiteres im Abschnitt
"Anlagenausgestaltung"
Wirkung
-
Die "Tröpfchen", in Verbindung mit dem oben genanten
Kleber, bewirken eine elastische Bindung der Materialien
an deren Oberfläche.
Der - bei der traditionellen Methode -
ausgehärtete Kleber PLUS dem Gleis PLUS der Gleisunterlage
bildet eine gute Schallbrücke. Hierbei kann es bei gewissen
Frequenzen auch zu einer als "Verstärkung" wahrgenommenen
Schwingung kommen.
Da diese Konstruktion keine Schwingungen abbauen kann,
werden alle Schwingungen als Körperschall weitergeleitet UND
der Luftschall reflektiert.
Auch diverse Industrieprodukte verhalten sich nach diesem
Konstruktions-Prinzip.
Natürlich ist immer die Frage, was ist der Vergleichspunkt (Ton)
?? -- Dieser ist im Modelleisenbahnbau nicht definiert, somit
muß sich jeder seinen eigenen Vergleichsmaßstab bilden und seine
eigene Einschätzung, ob das Schallschutzergebnis seinen
persönlichen Anforderungen entspricht !!.
- Durch die feine
tröpfchenweise Aufbringung des Klebers findet später auch keine
den gesamten Schotter- Gleis- Hohlraum ausfüllende Aushärtung
des Klebers statt. Ferner geht dadurch der Schotter auch keine
"innige Verbindung" mit dem Gleis ein. Somit wird
weiterhin mittels Materialschwingungen der Abbau der
Schallenergie unterstützt
- Aufgrund der verbleibenden
Elastizität wird sowohl der "Körperschall" als auch der
"Luftschall" bedämpft -- allerdings, das sei
eingeräumt, nicht in dem gleichen Maße wie bei einer nicht
eingeschotterten Strecke.
- Die "Rauhigkeit" der
Schotteroberfläche bestimmt in hohem Maße mit, welches
Frequenzband bedämpft wird.
Da das Frequenzband u.a. maßgebend von dem rollenden Material
erzeugt wird, sind Versuche zur Ermittlung der "richtigen
Schottermischung" (Korngröße) unerläßlich, will man ein
persönlich gutes Ergebnis erzielen.
4. Schallschutzmaßnahme - Schiene
Bei den heutigen, mit einem PC
(Softwareprogramm) gesteuerten, digitalen Modellbahnanlagen ist es
unumgänglich, daß sog. Melder zur Steuerung des Ablaufs
dem Softwareprogramm kundtun, ob sich ein Fahrzeug in einem
bestimmten Gleisabschnitt befindet oder nicht.
Um elektrisch diese Gleisabschnitte darstellen zu können, müssen
die Schienen an den Gleisabschnittsgrenzen mechanisch (und damit
elektrisch) getrennt
werden.
Diese "Trennstellen" erzeugen, wie die Stoßstellen an den
Gleisenden, beim Befahren ein Geräusch. Ferner bewirken sie eine
"Verletzung" der Radoberfläche, was mit der Zeit dazu führt, daß
das Rad nicht mehr sauber auf der Schiene abrollt und sich daraus
auch wieder eigene Schwingungen ergeben. Im Laufe der Jahre wird
sich dadurch auch die Schienenoberfläche verändern.
Abhilfe ist zu schaffen, indem
diese "Trennstellen" wieder mit einem elektrisch nicht
leitenden Material aufgefüllt und mit der
Schienenoberkante (links und rechts) plan geschliffen werden.
Bei mir, im H0 Bereich und dem
K-Gleis*, verwende ich nach mehreren Versuchen "AQUA - CLOU
Holzpaste von der Fa. Alfred Clouth Lackfabrik GmbH & Co KG,
Offenbach".
Für andere Gleisarten und andere Modellbahngrößen sind evtl.
andere Materialien besser geeignet.
Hinweis:
Im sichtbaren Bereich darf die verwendete Farbe zur Alterung der
Gleise eine solche elektrische Trennung durch "Überstreichen" der
Trennstellen nicht wieder zunichte
machen.
5. Schallschutzmaßnahme - Elektronik
Bei Verwendung der
"Plattenbauweise" können im "nicht sichtbaren Bereich" alle
elektronischen Einrichtungen inkl. Verkabelung auf der "Gleisebene"
auf- / eingebaut werden; also nicht wie im "klassischen Aufbau"
unter der "Holzplatte".
Neben einer Mitwirkung zur Schallbekämpfung erleichtert dieser
Aufbau auch die spätere Wartung.
Wirkung
- Der Luftschall, insbesondere
der seitwärts von den Fahrzeugen abstrahlende, wird bereits
frühzeitig an seiner Ausbreitung gehindert und auf das
Schallabsorptionsmaterial zurück reflektiert und dort
"vernichtet".
Achtung:
Diese Akustik-Anleitung soll nur das Prinzip
zeigen. Ich übernehme keine Garantie dafür, daß die
Realisierung
nach diesen Vorgaben gelingt und sich Erfolg und Zufriedenheit
einstellen.
Die hier benannten und von mir verwendeten Materialien stehen für
eine solche Materialart / Materialklasse und dienen ausschließlich
der Veranschaulichung.
Der Nutzer wir ausdrücklich aufgefordert, sich ein eigenes Bild von
den am Markt verfügbaren Produkten zu bilden und dann "sein"
Produkt auswählen.
Wird, angeregt durch diese
Darstellung, ein solcher "Akustik-Aufbau" getätigt, dann auf eigene Gefahr und
eigenes Risiko.
Ich wünsche Ihnen in diesem Falle ein
gutes Gelingen und viel Freude.