ISO 17201-2:2006
(Main)Acoustics — Noise from shooting ranges — Part 2: Estimation of muzzle blast and projectile sound by calculation
Acoustics — Noise from shooting ranges — Part 2: Estimation of muzzle blast and projectile sound by calculation
ISO 17201-2:2006 specifies methods for estimating the acoustic source data of muzzle blast and explosions and the source data of projectile sound on the basis of non-acoustic data for firearms with calibres less than 20 mm and explosions less than 50 g TNT equivalent. It addresses those cases where no source measurements exist, or where the data necessary to calculate projectile sound according to ISO 17201-4 are unknown. An example of this situation would be measuring projectile sound from shot gun pellets. It can also be used as an interpolation method between measurements of muzzle blast. It is not applicable to the prediction of sound levels for the assessment of hearing damage and cannot be used to predict sound pressure levels or sound exposure levels below a specific distance where linear acoustics does not apply.
Acoustique — Bruit des stands de tir — Partie 2: Estimation de la détonation à la bouche et du bruit du projectile par calcul
L'ISO 17201-2:2006 spécifie des méthodes pour estimer les données acoustiques de source du bruit à la bouche et des explosions et les données de source du bruit du projectile, sur la base de données non acoustiques, pour les armes à feu de calibre inférieur à 20 mm et les charges explosives inférieures à 50 g d'équivalent TNT. L'ISO 17201-2:2006 traite des cas où il n'existe aucun mesurage de la source ou de ceux où les données nécessaires au calcul du bruit du projectile selon l'ISO 17201-4 ne sont pas connues, ce qui est notamment le cas du bruit de projectile de la grenaille tirée par des fusils de chasse. L'ISO 17201-2:2006 peut également servir de méthode d'interpolation entre des mesures du bruit à la bouche. L'ISO 17201-2:2006 ne s'applique pas à l'estimation des niveaux sonores pour l'évaluation des dommages auditifs. Elle ne peut pas non plus servir à prédire les niveaux de pression acoustique ou d'exposition sonore en deçà d'une distance spécifique où l'acoustique linéaire ne s'applique pas.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 17201-2
First edition
2006-07-01
Acoustics — Noise from shooting
ranges —
Part 2:
Estimation of muzzle blast and projectile
sound by calculation
Acoustique — Bruit des stands de tir —
Partie 2: Estimation de la détonation à la bouche et du bruit du projectile
par calcul
Reference number
©
ISO 2006
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 1
3.1 General. 1
3.2 Directivity. 5
3.3 Energy. 5
3.4 Fraction. 7
3.5 Projectile. 7
4 Estimation model for source data of the muzzle blast . 8
4.1 General. 8
4.2 Estimation of chemical energy. 9
4.3 Estimation of acoustic energy. 9
4.4 Estimation of the Weber energy. 9
4.5 Estimation of directivity . 9
4.6 Estimation of the spectrum . 9
5 Estimation model for projectile sound . 10
5.1 General. 10
5.2 Estimation of projectile sound source energy . 11
6 Sound exposure. 12
7 Uncertainty of estimation. 15
Annex A (informative) Simple blast model for estimation of sound energy and its spectrum . 16
Annex B (informative) Quality of input data . 18
Annex C (informative) Examples for estimation of muzzle blast. 21
Annex D (informative) Estimation of sound exposure of projectile according to Figure 3
flowchart — Example. 29
Bibliography . 31
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 17201-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 43, Acoustics, Subcommittee SC 1, Noise.
ISO 17201 consists of the following parts, under the general title Acoustics — Noise from shooting ranges:
⎯ Part 1: Determination of muzzle blast by measurement
⎯ Part 2: Estimation of muzzle blast and projectile sound by calculation
⎯ Part 4: Prediction of projectile sound
The following parts are under preparation:
⎯ Part 3: Guidelines for sound propagation calculations
⎯ Part 5: Noise management
The initiative to prepare a standard on impulse noise from shooting ranges was taken by AFEMS, the
Association of European Manufacturers of Sporting Ammunition, in April 1996, by the submission of a formal
proposal to CEN. After consultation in CEN in 1998, CEN/TC 211, Acoustics, asked ISO/TC 43/SC 1, Noise,
to prepare the ISO 17201 series.
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Introduction
Two basic sources dominate the shooting sound from firearms: the muzzle blast and the projectile sound.
These two sources are basically different. The explosion blast from devices can be treated as muzzle blast.
The muzzle blast is caused by the expanding gases of the propellant at the muzzle. The muzzle blast can be
modelled based on essentially less spherical volume of these gases at that moment when the expansion
speed becomes subsonic.
The projectile sound is caused by the supersonic flight of the projectile along the trajectory from the muzzle to
the target or to a point on the trajectory where the projectile speed becomes subsonic. The projectile sound
stems from a section of the trajectory that coherently radiates a shock wave into a certain direction.
In general, the procedures for estimating the source energy depends on the estimation of energies that are
involved in related processes. The procedures give estimates for the fraction of these energies that transforms
into acoustic energy. The result of the estimation is a set of acoustical source data with respect to energy,
direction and frequency content.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 17201-2:2006(E)
Acoustics — Noise from shooting ranges —
Part 2:
Estimation of muzzle blast and projectile sound by calculation
1 Scope
This part of ISO 17201 specifies methods for estimating the acoustic source data of muzzle blast and
explosions and the source data of projectile sound on the basis of non-acoustic data for firearms with calibres
less than 20 mm and explosions less than 50 g TNT equivalent.
This part of ISO 17201 addresses those cases where no source measurements exist or where the data
necessary to calculate projectile sound according to ISO 17201-4 are unknown. An example of this situation
would be measuring projectile sound from shot guns pellets. This part of ISO 17201 can also be used as an
interpolation method between measurements of muzzle blast.
Source data are given in terms of spectral angular source energy covering the frequency range from 12,5 Hz
to 10 kHz and can be used as data input for sound propagation calculation.
This part of ISO 17201 is not applicable to the prediction of sound levels for the assessment of hearing
damage and cannot be used to predict sound pressure levels or sound exposure levels below a specific
distance where linear acoustics does not apply.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 17201-1:2005, Acoustics — Noise from shooting ranges — Part 1: Determination of muzzle blast by
measurement
ISO 17201-4, Acoustics — Noise from shooting ranges — Part 4: Prediction of projectile sound
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 17201-1 and the following apply.
3.1 General
3.1.1
air density
ρ
density of air for the estimation conditions
NOTE The air density is expressed in kilograms per cubic metre (kg/m ).
3.1.2
angular frequency
ω
frequency multiplied by 2π
NOTE The angular frequency is expressed in radians per second (rad/s) in all formulae.
3.1.3
coordinate system (x, y)
plane coordinate system describing geometry, where the x-axis denotes the line of fire with x = 0 at the muzzle,
and the y-axis measures the perpendicular distance from the line of fire in any plane around the line of fire
NOTE 1 The sound field of projectile sound is rotational symmetric around the line of fire.
NOTE 2 The coordinates are given in metres (m).
3.1.4
cosine-coefficients
c
1,2…N
coefficients of the cosine-transform used to describe the directivity of the angular source energy
3.1.5
deceleration angle
ε
difference between the radiation angle at the beginning and end of a part of the trajectory
NOTE The deceleration angle is expressed in radians (rad) in all formulae.
3.1.6
specific chemical energy
u
specific chemical energy content of the propellant
NOTE The specific chemical energy is usually expressed in joules per kilogram (J/kg)
3.1.7
line of fire
continuation of the axis of the barrel
See Figure 1.
NOTE Ballistic trajectories can be described as a sequence of straight lines. Then the methods apply to each
segment. Corrections of the aiming device are ignored.
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a) Side or elevation view
b) Top or plan view
Key
1 muzzle
2 barrel
3 sight
4 line of fire
5 line of sight
6 target
7 trajectory
8 height of sight
Figure 1 — Line of fire and line of sight
3.1.8
projectile sound source energy
Q
p
acoustic energy from a trajectory length of one metre
NOTE 1 The projectile sound source energy is expressed in joules (J).
NOTE 2 See also 3.3.6.
3.1.9
propellant mass
m
c
mass of the propellant
NOTE The propellant mass is expressed in kilograms (kg).
3.1.10
radiation angle
ξ
angle between the line of fire and the wave number vector describing the local direction of the propagation of
the projectile sound
NOTE 1 The radiation angle is expressed in radians (rad) in all formulae.
NOTE 2 ξ is the 90° complement of the Mach angle.
3.1.11
angle alpha
α
angle between the line of fire and a line from the muzzle to the receiver
NOTE 1 See ISO 17201-1:2005, Figure 3.
NOTE 2 The angle alpha is expressed in radians (rad) in all formulae.
3.1.12
sound exposure
E
time integral of frequency-weighted squared instantaneous sound pressure over the event duration time
E = pt dt
()
∫
T
NOTE The sound exposure is expressed in pascal-squared seconds (Pa ⋅s).
3.1.13
sound exposure level
L
E
ten times the logarithm to the base 10 of the ratio of the sound exposure to a reference value
NOTE 1 The sound exposure level is expressed in decibels.
NOTE 2 See also ISO 1996-1.
NOTE 3 The sound exposure level of a single burst of sound or transient sound with duration time is give
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 17201-2
Première édition
2006-07-01
Acoustique — Bruit des stands de tir —
Partie 2:
Estimation de la détonation à la bouche
et du bruit du projectile par calcul
Acoustics — Noise from shooting ranges —
Part 2: Estimation of muzzle blast and projectile sound by calculation
Numéro de référence
©
ISO 2006
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 2
3.1 Généralités . 2
3.2 Directivité. 5
3.3 Énergie. 5
3.4 Fraction. 7
3.5 Projectile. 7
4 Modèle d'estimation des données relatives à la détonation à la bouche . 8
4.1 Généralités . 8
4.2 Estimation de l'énergie chimique. 9
4.3 Estimation de l'énergie acoustique . 9
4.4 Estimation de l'énergie de Weber . 9
4.5 Estimation de la directivité . 9
4.6 Estimation du spectre . 9
5 Modèle d'estimation du bruit du projectile .10
5.1 Généralités . 10
5.2 Estimation de l'énergie acoustique émise par le projectile . 11
6 Exposition sonore. 12
7 Incertitude de l'estimation . 15
Annexe A (informative) Modèle d'explosion simple pour l'estimation de l'énergie sonore et de son
spectre . 16
Annexe B (informative) Qualité des données d'entrée. 18
Annexe C (informative) Estimation du bruit à la bouche — Exemples. 21
Annexe D (informative) Estimation de l'exposition sonore du bruit du projectile selon le
diagramme de la Figure 3 — Exemple.29
Bibliographie . 31
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 17201-2 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 43, Acoustique, sous-comité SC 1, Bruit.
L'ISO 17201 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Acoustique — Bruit des stands
de tir:
⎯ Partie 1:Mesurage de l'énergie sonore en sortie de bouche
⎯ Partie 2: Estimation de la détonation à la bouche et du bruit du projectile par calcul
⎯ Partie 4: Estimation du bruit du projectile
Les parties suivantes sont en préparation:
⎯ Partie 3: Lignes directrices pour le calcul de la propagation sonore
⎯ Partie 5: Gestion du bruit
L'initiative d'élaborer une norme sur le bruit impulsionnel des stands de tir a été prise par l'AFEMS
(Association of European Manufacturers of Sporting Ammunition, l'association des fabricants européens de
munitions pour le tir sportif), en avril 1996, sous la forme d'une proposition formelle au CEN (le
document CEN 1085 y fait référence). Après consultation du CEN en 1998, le CEN/TC 211, Acoustique, a
demandé à l'ISO/TC 43/SC 1, Bruit, d'élaborer l'ISO 17201.
iv © ISO 2006 – Tous droits réservés
Introduction
Deux principales sources dominent le bruit émis par les tirs des armes à feu: la détonation à la bouche et le
bruit du projectile. Ces deux sources sont radicalement différentes. Le bruit de l'explosion des engins peut
être traité comme le bruit à la bouche.
La détonation à la bouche est provoquée par l'expansion des gaz de la charge propulsive au niveau de la
bouche. Elle peut être modélisée sur la base d'un volume essentiellement sphérique de ces gaz au moment
où la vitesse d'expansion devient subsonique.
Le bruit du projectile est provoqué par le vol supersonique du projectile le long de la trajectoire allant de la
bouche à la cible ou à un point de la trajectoire auquel la vitesse du projectile devient subsonique. Le bruit du
projectile provient d'une section de la trajectoire qui rayonne une onde de choc dans une certaine direction.
En général, les méthodes visant à estimer l'énergie émise par ces sources reposent sur l'évaluation des
énergies impliquées dans les processus concernés. Ces méthodes donnent des estimations pour la fraction
de ces énergies qui se transforme en énergie acoustique. Le résultat de l'estimation produit des données
acoustiques en fonction de l'énergie, de la direction et du contenu fréquentiel.
NORME INTERNATIONALE ISO 17201-2:2006(F)
Acoustique — Bruit des stands de tir —
Partie 2:
Estimation de la détonation à la bouche et du bruit du projectile
par calcul
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 17201 spécifie des méthodes pour estimer les données acoustiques de source du
bruit à la bouche et des explosions et les données de source du bruit du projectile, sur la base de données
non acoustiques, pour les armes à feu de calibre inférieur à 20 mm et les charges explosives inférieures à
50 g d'équivalent TNT.
La présente partie de l'ISO 17201 traite des cas où il n'existe aucun mesurage de la source ou de ceux où les
données nécessaires au calcul du bruit du projectile selon l'ISO 17201-4 ne sont pas connues, par exemple,
pour mesurer le bruit de projectile de la grenaille tirée par des fusils de chasse. La présente partie de
l'ISO 17201 peut également servir de méthode d'interpolation entre des mesures du bruit à la bouche.
Les données relatives à la source de bruit sont indiquées en termes d'énergie acoustique spectrale angulaire
couvrant la plage de fréquences comprise entre 12,5 Hz et 10 kHz, et peuvent être utilisées comme données
d'entrée pour le calcul de la propagation du son.
La présente partie de l'ISO 17201 ne s'applique pas à l'estimation des niveaux sonores pour l'évaluation des
dommages auditifs. Elle ne peut pas non plus servir à prédire les niveaux de pression acoustique ou
d'exposition sonore en deçà d'une distance spécifique où l'acoustique linéaire ne s'applique pas.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 17201-1:2005, Acoustique — Bruit des stands de tir — Partie 1: Mesurage de l'énergie sonore en sortie
de bouche
ISO 17201-4, Acoustique — Bruit des stands de tir — Partie 4: Estimation du bruit du projectile
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 17201-1 ainsi que les
suivants s'appliquent.
3.1 Généralités
3.1.1
masse volumique de l'air
ρ
masse volumique de l'air dans les conditions de l'estimation
NOTE La masse volumique de l'air est exprimée en kilogrammes par mètre cube (kg/m ).
3.1.2
fréquence angulaire
ω
fréquence multipliée par 2π
NOTE La fréquence angulaire est exprimée en radians par seconde (rad/s) dans toutes les formules.
3.1.3
système de coordonnées (x, y)
système de coordonnées plan servant à décrire la géométrie, où l'axe des abscisses (x) correspond à la ligne
de tir, avec x = 0 au niveau de la bouche, et l'axe des ordonnées (y) mesure la distance perpendiculaire par
rapport à la ligne de tir, dans n'importe quel plan autour de la ligne de tir
NOTE 1 Le champ acoustique du bruit du projectile présente une symétrie de révolution autour de la ligne de tir.
NOTE 2 Les coordonnées sont données en mètres (m).
3.1.4
coefficients cosinusoïdaux
C
1,2…,N
coefficients de la transformation en série de cosinus pour décrire la directivité de l'énergie angulaire émise par
la source
3.1.5
angle de décélération
ε
différence entre l'angle de rayonnement au début et à la fin d'une partie de la trajectoire
NOTE L'angle de décélération est exprimé en radians (rad) dans toutes les formules.
3.1.6
énergie chimique spécifique
potentiel
u
énergie chimique spécifique contenue dans la charge propulsive
NOTE L'énergie chimique spécifique est généralement exprimée en joules par kilogramme (J/kg).
3.1.7
ligne de tir
continuation de l'axe du canon
Voir Figure 1.
NOTE Les trajectoires balistiques peuvent être décrites comme une séquence de lignes droites. Alors, les méthodes
s'appliquent à chaque segment. Les corrections du dispositif de visée sont ignorées.
2 © ISO 2006 – Tous droits réservés
a) Vue latérale ou d'élévation
b) Vue de dessus ou sur plan
Légende
1 bouche
2 canon
3 visée
4 ligne de tir
5 ligne de visée
6 cible
7 trajectoire
8 hauteur de visée
Figure 1 — Ligne de tir et ligne de visée
3.1.8
énergie acoustique émise par
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.