met de wereld in sociaal isolement om de verspreiding van het coronavirus te voorkomen, ontdekken velen hoe bijna alles aan hun deur geleverd kan worden met slechts een klik op een knop. Vandaag worden deze leveringen aan ons gebracht in een vrachtwagen of busje en fysiek vervoerd van de straat naar ons adres door een bezorger. In de niet zo verre toekomst zouden veel van deze leveringen kunnen worden gedaan via autonome bestelwagens. De snelheid en het gemak van de levering van drones vanuit de lucht is verleidelijk, en het zou ook een manier kunnen zijn om bezorgers en kwetsbare personen te beschermen tegen de verspreiding van infecties.afgelopen herfst schreef ik een artikel voor de National Council of Acoustical Consultants (NCAC) nieuwsbrief over het onderwerp geluid van drones. In dit artikel aan collega ‘ s in de akoestische adviesindustrie besprak ik de basis van de geluiden die afkomstig zijn van kleine bezorgers en de uitdagingen die deze geluiden kunnen opleveren in hun wijdverbreide acceptatie in ons dagelijks leven. Deze blog is een hervertelling van dat artikel.
—-
het aantal drones in onze lucht is de afgelopen jaren dramatisch toegenomen. In de afgelopen tien jaar is enorme vooruitgang geboekt met hun technologie, zodat deze luchtvaartuigen nu op grote schaal beschikbaar zijn voor het publiek. In hun kindertijd drones werden grotendeels gebruikt voor militaire doeleinden, maar vandaag veel kleine en grote bedrijven zijn het vinden van commerciële toepassingen voor hun mogelijkheden. Hobbyisten pikken ook steeds meer drones op. Veiligheid, beveiliging en privacy zijn de belangrijkste punten van zorg geweest bij de ontwikkeling en uitbreiding van het gebruik van drones. Hun geluid is echter een probleem dat relatief onbeantwoord is en een probleem kan worden voor hun verdere ontwikkeling en voor degenen die gevoelig zijn voor hun geluid.
kenmerken van Dronegeluid
Drones worden in deze context beschouwd als kleine onbemande luchtvaartuigen (sUAV). Sommige zijn vliegtuigen met vaste vleugels, maar de grote meerderheid van hen gebruik maken van meerdere rotor systemen die het mogelijk maken voor verticale opstijgen en landen en zweven. Deze manoeuvreren door de snelheid van elke afzonderlijke rotor te manipuleren, waardoor de hef-en rotatiekrachten bij elke rotor worden gewijzigd en daardoor de Gier, worp en rol van het voertuig worden geregeld. Door hun kleine formaat draaien de propellers zeer snel en wisselen snel van snelheid.
verschillende studies zijn uitgevoerd om de geluidsspectra te karakteriseren die door drones worden uitgezonden. Net als ventilatoren worden de dominante (ongewogen) geluidsniveaus geproduceerd op de propeller blade passfrequenties, die in het 100 tot 300 Hz bereik liggen voor de meeste kleine drones. Secundaire geluidsbronnen kunnen afkomstig zijn van de elektromotoren en trillingen van het casco. Sterke harmonischen van de blade pass frequenties zijn gemeten tot meerdere kHz, en kunnen vaak de dominante tonen op een A-gewogen basis. De individuele manipulatie van elke rotor zorgt af en toe voor een kloppende conditie wanneer de blade-passfrequenties slechts licht van elkaar verschillen. De snel veranderende en asynchrone rotorsnelheden die nodig zijn bij het manoeuvreren of zelfs zweven in winderige omstandigheden kunnen aanzienlijke geluid amplitude schommelingen vertonen. Al deze mechanismen combineren om te produceren wat mensen ervaren als een “zoemende” vergelijkbaar met een zwerm bijen. Deze video geeft een goed voorbeeld van het geluid van een 4 rotor drone “quadcopter”.
Acentech metingen en andere gepubliceerde artikelen bevestigen dat drones kunnen worden beschouwd als een puntbron, dus een 6 decibel reductie voor elke verdubbeling van de afstand tot de ontvanger is een geschikte benadering voor de voortplanting van bron tot ontvanger. Het totale geluidsniveau van grotere commerciële drones is ongeveer gelijk aan dat van veel huishoudelijke apparaten, dus zelfs op korte afstand zijn de geluiden die we horen relatief laag. Het risico op gehoorschade is niet de zorg voor drones; het zijn hun unieke geluidskarakteristieken. Hun geluiden zijn in tegenstelling tot de meeste anderen in onze omgeving, waardoor het grijpen onze aandacht, en leidt tot afleiding en/of ergernis.
Drone Noise measures
Current Regulations for Drones
in 2016 heeft de Federal Aviation Administration (FAA) uitgebreide regelgeving gepubliceerd voor routinematig niet-recreatief gebruik van kleine onbemande luchtvaartuigsystemen. De belangrijkste bepalingen zijn als volgt::
- Visual line of sight only
- Eén piloot per luchtvaartuig
- Daylight-only vluchten
- maximale hoogte van 400 voet boven de grond
- mag alleen worden uitgevoerd over een dunbevolkt gebied
deze regels maken een groeiend commercieel gebruik in de bouw, landbouw en inspectie mogelijk, waar de naleving relatief eenvoudig is. Ze beperken echter sterk de reikwijdte van de autonome levering van pakketten door drones aan consumenten. Bedrijven als Amazon, Google, UPS, en anderen werken allemaal aan volledig autonome leveringen. Voordat dat gebeurt in de VS moet een heel systeem van veiligheidsregels, drone luchtverkeersleiding, en drone naar drone communicatiestandaarden worden geïmplementeerd. NASA en de FAA werken momenteel aan het creëren van een gestandaardiseerd unmanned aircraft systems air traffic management system (UTM) dat de veiligheid zal bieden over bevolkte gebieden. De verwachting is dat de nieuwe FAA regels voor UTM zal komen in de komende jaren, die zal zorgen voor wijdverspreide drone leveringen. Tot die tijd mogen we niet verwachten dat bedrijven onze pakketten via drones leveren, tenzij aan de huidige FAA-regels wordt voldaan of vrijstellingen worden verleend voor speciale gevallen. Dit geeft akoestici enige tijd om na te denken over de geluidseffecten van deze toekomstige nieuwe dienst en om in positie te komen om zowel bron als ontvanger te helpen naast elkaar te bestaan.
NASA Study on Drone Noise
in 2017 publiceerde NASA een onderzoek naar de psychoakoestische eigenschappen van drone noise voor levering aan consumenten. Hun uitgangspunt testte of het geluid van drones qua aanvaardbaarheid vergelijkbaar was met andere machines die al werden gebruikt in het leveringsproces, zoals vrachtwagens en auto ‘ s. Een totaal van 38 proefpersonen werd gevraagd om hun ergernis te beoordelen op geluidsopnamen van verschillende drone vluchtoperaties en verschillende wegvoertuigen aangetroffen in woonwijken. In de conclusies werd aangegeven dat de drone-geluiden een hogere hindernis voor het onderwerp dan de wegvoertuigen, in het bijzonder voor “rondhangen” (dwz zweven) geluiden. Deze bevinding suggereert dat alleen het handhaven van drone-geluidsniveaus die niet hoger zijn dan die welke worden geproduceerd door conventionele pakketbezorgingsapparatuur zou worden begroet met op lawaai gebaseerde oppositie. NASA concludeerde dat er nog meer werk overblijft om ons begrip van de akoestische kenmerken die dit ergernis verschil drijven te verbeteren, zodat het nauwkeuriger kan worden voorspeld. Opgemerkt moet worden dat de proefpersonen in deze test niet op de hoogte waren dat ze drone geluiden hoorden. Het is heel goed mogelijk dat niet-akoestische factoren alleen maar zullen bijdragen aan de geluidsgevoeligheid van degenen die zich verzetten tegen wijdverbreide drone-leveringen. Bijvoorbeeld, het horen van het geluid kan mensen doen geloven dat ze bespioneerd worden, of dat ze in gevaar zijn door een machine boven hun hoofd.
wat nu?
Er zijn momenteel geen voorschriften in de Verenigde Staten die specifiek het geluid van drones beperken. Andere regels zoals gemeenschapsgeluidsverordeningen met zinnen als “rustig en vredig genieten van iemands eigendom” kunnen worden aangehaald door buren die niet tevreden zijn met het gebruik van drones in de buurt. De gemiddelde dag-nachtgeluidsniveaus (DNL) die door de FAA voor grote vliegtuigen worden gebruikt, zijn mogelijk niet toereikend. De psychoakoestische studie van NASA suggereert dat er meer werk nodig is om de reactie van mensen op droneruis nauwkeurig te voorspellen. De bredere milieu-impact van drone geluid naar andere diersoorten is ook nog niet volledig begrepen, dat is deels de reden waarom alle Amerikaanse nationale parken hebben verboden privé gebruik van UAV ‘ s.
Er zijn vele interessante mogelijkheden voor het gebruik van drones in onze gemeenschappen. Er is echter nog veel werk te doen voor wetenschappers, ingenieurs, consultants en wetgevers om deze uitdagingen aan te pakken, en lawaai is slechts een van de vele dingen om te overwegen. Acentech positioneert zich om een bijdrage te leveren in dit zich ontwikkelende veld. Onze eigen David Bowen is toegelaten om te presenteren op de allereerste stille drones conferentie in Parijs, Frankrijk, een symposium dat wordt ondersteund door het International Institute of Noise Control Engineering. We hebben goede hoop dat de huidige pandemische situatie zal verdwijnen en deskundigen uit de hele wereld in staat zal stellen hun kennis over drone-geluid uit te wisselen. (https://www.quietdrones.org/conferences/1-quiet-drones/)