ISO 17201-4:2006
(Main)Acoustics — Noise from shooting ranges — Part 4: Prediction of projectile sound
Acoustics — Noise from shooting ranges — Part 4: Prediction of projectile sound
ISO 17201-4:2006 provides a computational model for determining the acoustical source level of projectile sound and its one-third-octave-band spectrum, expressed as the sound exposure level for nominal mid-band frequencies from 12,5 Hz to 10 kHz. It also gives guidance on how to use this source level to calculate the sound exposure level at a receiver position. ISO 17201-4:2006 is intended for calibres of less than 20 mm, but can also be applied for large calibres. Additionally, the data can be used to compare sound emission from different types of ammunition used with the same weapon. This part of ISO 17201 is meant for weapons used in civil shooting ranges, but is also applicable to military weapons.
Acoustique — Bruit des stands de tir — Partie 4: Estimation du bruit du projectile
L'ISO 17201-4:2006 fournit un modèle de calcul permettant de déterminer le niveau d'émission acoustique du bruit du projectile et son spectre de tiers d'octave exprimé en tant que niveau d'exposition sonore pour des fréquences nominales à mi-bande comprises entre 12,5 Hz et 10 kHz. Elle donne également des lignes directrices sur la manière d'utiliser ce niveau d'émission pour calculer le niveau d'exposition sonore à l'emplacement du récepteur. L'ISO 17201-4:2006 traite des calibres de moins de 20 mm, mais elle est également applicable à de plus gros calibres. Par ailleurs, les données peuvent permettre de comparer l'émission sonore de différents types de munitions utilisés avec la même arme. L'ISO 17201-4:2006 est destinée aux armes utilisées dans les stands de tir civils mais peut également s'appliquer aux armes militaires.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 17201-4
First edition
2006-04-01
Acoustics — Noise from shooting
ranges —
Part 4:
Prediction of projectile sound
Acoustique — Bruit des stands de tir —
Partie 4: Estimation du bruit du projectile
Reference number
©
ISO 2006
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Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 2
4 Regions. 5
5 Source description . 6
5.1 Source point . 6
5.2 Source sound exposure level. 6
6 Guidelines for calculating sound exposure levels at receiver locations. 8
6.1 Basic equation . 8
6.2 Calculation of the attenuation terms . 8
7 Uncertainty in source description and propagation . 12
Annex A (informative) Derivation of constants and consideration of barrier and other effects. 13
Annex B (informative) Guidance on prediction uncertainty . 17
Bibliography . 19
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 17201-4 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 calculation
⎯ 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.
iv © ISO 2006 – All rights reserved
Introduction
Shooting sound consists in general of three components: muzzle sound, impact sound and projectile sound.
This part of ISO 17201 deals solely with projectile sound, which only occurs if the projectile moves with
supersonic speed.
It specifies a method for calculating the source sound exposure level of projectile sound. It also gives
guidelines for calculating the propagation of projectile sound as far as it deviates from the propagation of
sound from other sources.
Projectile sound is described as originating from a certain point on the projectile trajectory, the “source point”.
The sound source exposure level is calculated from the geometric properties and the speed of the projectile
along the trajectory. As a result of non-linear effects, the frequency content of the projectile sound exposure
depends on the distance from the source point. This is taken into account. Guidance is given on how the
sound exposure level can be calculated from the sound exposure level at the receiver location, taking into
account geometrical attenuation, attenuation due to the non-linear effects, and atmospheric absorption. In
addition, the effects on the sound exposure level of the decrease of the projectile speed and of atmospheric
turbulence are taken into account.
Projectile sound exposure levels are significant compared to the muzzle sound exposure level in a restricted
region, the Mach region (region II — see Clause 4). Outside this region only diffracted or scattered projectile
sound is received, with considerably lower levels than in the Mach region. Projectile sound behind the Mach
region (region I) is negligible compared to muzzle sound. In this part of ISO 17201, a computational scheme
for the levels in regions II and III is provided. In the bibliographical reference [2], measurements and
calculations were compared for a set of calibres and distances, i.e. from the source point to the receiver
location. For this set, there is a slight tendency of an overestimation of the projectile sound: on average 1,8 dB,
A-weighted.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 17201-4:2006(E)
Acoustics — Noise from shooting ranges —
Part 4:
Prediction of projectile sound
1 Scope
This part of ISO 17201 provides a computational model for determining the acoustical source level of
projectile sound and its one-third-octave-band spectrum, expressed as the sound exposure level for nominal
mid-band frequencies from 12,5 Hz to 10 kHz. It also gives guidance on how to use this source level to
calculate the sound exposure level at a receiver position.
This part of ISO 17201 is intended for calibres of less than 20 mm, but can also be applied for large calibres.
Additionally, the data can be used to compare sound emission from different types of ammunition used with
the same weapon. This part of ISO 17201 is meant for weapons used in civil shooting ranges, but is also
applicable to military weapons.
The computational method can be used as a basis for environmental noise assessment studies. The
prediction method applies to outdoor conditions, straight projectile trajectories, and streamlined projectile
shapes. Because of the latter, it cannot be applied to pellets. Default values of parameters used in this part of
ISO 17201 are given for a temperature of 10 °C, 80 % relative humidity, and a pressure of 1 013 hPa.
Annex A can be used for calculations in other atmospheric conditions. Particularly for calibres < 20 mm, the
spectrum is dominated by high frequency components. As air absorption is rather high for these frequency
components, calculations are performed in one-third-octave-bands, in order to allow a more accurate result for
air absorption to be obtained.
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 9613-2, Acoustics — Attenuation of sound during propagation outdoors — Part 2: General method of
calculation
ISO 17201-1, Acoustics — Noise from shooting ranges — Part 1: Determination of muzzle blast by
measurement
Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM). BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP, OIML,
first edition, 1993, corrected and reprinted in 1995.
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
streamlined projectile
body of revolution of which the first derivative of the cross-sectional area A(x) at a distance x behind the nose
of the body is continuous for 0 u x < l
p
NOTE For the definition of effective projectile length, l , see 3.2.
p
3.2
effective projectile length
l
p
distance between the nose and the cross-section with the maximum diameter of the projectile
See Figure 1.
NOTE The effective length of the projectile is measured along the length-axis of the projectile and is expressed in
metres (m).
Key
l effective projectile length (m)
p
d maximum diameter of projectile (m)
p
Figure 1 — Effective projectile length
3.3
N-wave
sound pressure having a variation with time described by a sudden initial increase to a maximum followed by
a linear decay to a minimum and ending with a sudden increase to the initial sound pressure
See Figure 2.
Key
t time
p sound pressure
Figure 2 — Assumed N-shaped waveform for sound of supersonic projectile
at 1 m from source point on projectile’s trajectory
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3.4
duration time
T
c
time between two pressure increases of the N-wave
NOTE 1 The duration time is expressed in seconds (s).
NOTE 2 Resulting from the non-linear acoustic effects, T , for the N-wave along the sound path will change.
c
3.5
characteristic frequency
f
c
inverse of the duration time, T
c
f =
c
T
c
NOTE The characteristic frequency is expressed in Hertz (Hz).
3.6
coordinate system (x, y)
plane co-ordinate 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 co-ordinates are given in metres (m).
3.7
coherence distance
R
coh
distance between the source point on the trajectory and a receiver beyond which the contribution of different
parts of the trajectory are incoherent due to atmospheric turbulence
NOTE The coherence distance is expressed in metres (m).
3.8
Mach number
M
ratio of projectile speed to local sound speed
3.9
source sound exposure level
L
E,s
sound exposure level expected at a distance of 1 m from the source point
NOTE 1 The source sound exposure level is expressed in decibels (dB).
NOTE 2 The reference distance of 1 m is “measured” in the direction of the receiver and not perpendicular to the
trajectory.
3.10
source point
point where a line from the receiver perpendicular to the wave front intersects the projectile trajectory
NOTE In this part of ISO 17201, the source point is used to represent the trajectory that in principle is a line source
[see Equation (4)].
3.11
projectile launch speed
v
p0
speed of the projectile at the muzzle
NOTE The muzzle velocity is expressed in metres per second (m/s).
3.12
projectile speed
v
p
speed of the projectile along the trajectory
NOTE 1 The projectile speed is expressed in metres per second (m/s).
NOTE 2 Published data on the projectile speed as a function of distance refer to air density at sea level. For other
elevations above sea level, changes of density could have to be taken into account.
3.13
end speed
v
pe
speed of the projectile as it hits the target or at the trajectory point where the Mach number is reduced to 1,01
NOTE
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 17201-4
Première édition
2006-04-01
Acoustique — Bruit des stands de tir —
Partie 4:
Estimation du bruit du projectile
Acoustics — Noise from shooting ranges —
Part 4: Prediction of projectile sound
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
4 Régions. 5
5 Description de la source . 6
5.1 Point d'émission . 6
5.2 Niveau d'exposition sonore d'émission . 6
6 Lignes directrices pour le calcul des niveaux d'exposition sonore à l'emplacement des
récepteurs. 8
6.1 Équation de base . 8
6.2 Calcul des termes d'atténuation. 8
7 Incertitude sur la description de la source et la propagation . 12
Annexe A (informative) Détermination des constantes et prise en compte des effets de barrière et
d'autres effets. 13
Annexe B (informative) Lignes directrices pour exprimer l'incertitude de la prévision . 17
Bibliographie . 19
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 17201-4 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 la Norme internationale ISO 17201.
iv © ISO 2006 – Tous droits réservés
Introduction
Le bruit d'un tir comprend en général trois composantes: le bruit au niveau de la bouche, le bruit de l'impact et
le bruit du projectile. La présente partie de l'ISO 17201 traite uniquement du bruit du projectile, qui n'intervient
que si le projectile se déplace à une vitesse supersonique.
La présente partie de l'ISO 17201 spécifie une méthode qui permet de calculer le niveau d'exposition sonore
d'émission du bruit du projectile. Elle donne également des lignes directrices pour le calcul de la propagation
du bruit du projectile dans la mesure où celle-ci diffère de la propagation du bruit provenant d'autres sources.
Le bruit du projectile provient d'un point donné de la trajectoire du projectile, appelé «point d'émission». Le
niveau d'exposition sonore d'émission est calculé d'après les propriétés géométriques et la vitesse du
projectile le long de la trajectoire. Du fait des effets non linéaires, le contenu fréquentiel de l'exposition sonore
du projectile dépend de la distance par rapport au point d'émission. Ce phénomène est pris en compte ici.
Des lignes directrices sont données sur le mode de calcul du niveau d'exposition sonore d'après le niveau
d'exposition sonore à l'emplacement du récepteur, en tenant compte de l'atténuation géométrique, de
l'atténuation due aux effets non linéaires et de l'absorption atmosphérique. De même, les effets sur le niveau
d'exposition sonore de la diminution de la vitesse du projectile et de la turbulence atmosphérique sont pris en
compte.
Les niveaux d'exposition sonore du projectile ne sont significatifs, comparés au niveau d'exposition sonore au
niveau de la bouche, que dans une région limitée, à savoir la région de Mach (région II — voir Article 4). En
dehors de cette région, seul le bruit diffracté ou diffusé du projectile est reçu, avec des niveaux sensiblement
inférieurs à ceux observés dans la région de Mach. Le bruit du projectile au-delà de la région de Mach
(région I — voir Article 4) est négligeable, comparé au bruit à la bouche. La présente partie de l'ISO 17201
fournit un plan de calcul des niveaux des régions II et III. Dans la Référence [2], des mesurages et des
calculs ont été comparés pour un ensemble de calibres et de distances, à savoir entre le point d'émission et
l'emplacement du récepteur. Cet ensemble présente une légère tendance à la surestimation du bruit du
projectile; en moyenne, il est égal à 1,8 dB, pondéré A.
NORME INTERNATIONALE ISO 17201-4:2006(F)
Acoustique — Bruit des stands de tir —
Partie 4:
Estimation du bruit du projectile
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 17201 fournit un modèle de calcul permettant de déterminer le niveau d'émission
acoustique du bruit du projectile et son spectre de tiers d'octave exprimé en tant que niveau d'exposition
sonore pour des fréquences nominales à mi-bande comprises entre 12,5 Hz et 10 kHz. Elle donne également
des lignes directrices sur la manière d'utiliser ce niveau d'émission pour calculer le niveau d'exposition sonore
à l'emplacement du récepteur.
La présente partie de l'ISO 17201 traite des calibres de moins de 20 mm, mais elle est également applicable
à de plus gros calibres. Par ailleurs, les données peuvent permettre de comparer l'émission sonore de
différents types de munitions utilisés avec la même arme. La présente partie de l'ISO 17201 est destinée aux
armes utilisées dans les stands de tir civils mais peut également s'appliquer aux armes militaires.
La méthode de calcul peut servir de base pour les travaux d'évaluation du bruit environnemental. Elle
s'applique à des conditions extérieures, à des trajectoires de projectile rectilignes et à des formes de projectile
aérodynamiques. Pour cette dernière raison, elle n'est pas applicable à la grenaille. Les valeurs par défaut
des paramètres utilisés dans la présente partie de l'ISO 17201 sont données pour une température de 10 °C,
une humidité relative de 80 % et une pression de 1 013 hPa. L'Annexe A peut être utilisée pour des calculs
dans d'autres conditions atmosphériques. En particulier pour les calibres < 20 mm, le spectre est dominé par
des composantes haute fréquence. Dans la mesure où l'absorption par l'air est plutôt élevée pour ces
composantes de fréquence, les calculs sont effectués dans des bandes de tiers d'octave afin d'obtenir un
résultat plus précis pour l'absorption par l'air.
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 9613-2, Acoustique — Atténuation du son lors de sa propagation à l'air libre — Partie 2: Méthode
générale de calcul
ISO 17201-1, Acoustique — Bruit des stands de tir — Partie 1: Mesurage de l'énergie sonore en sortie de
bouche
Guide pour l'expression de l'incertitude de mesure (GUM), BIPM, CEI, FICC, ISO, OIML, UICPA, UIPPA
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
projectile aérodynamique
corps de révolution dont la première dérivée de la section transversale, A(x), à une distance x derrière le nez
du corps est continue pour 0 u x < l
p
NOTE Pour une définition de l , la longueur effective du projectile, voir 3.2.
p
3.2
longueur effective du projectile
l
p
distance entre le nez du projectile et la section transversale présentant le plus grand diamètre
Voir Figure 1.
NOTE La longueur effective du projectile est mesurée le long de l'axe longitudinal du projectile et est exprimée en
mètres (m).
Légende
l longueur effective du projectile (m)
p
d diamètre maximal du projectile (m)
p
Figure 1 — Longueur effective du projectile
3.3
onde en N
pression acoustique subissant une variation en fonction du temps caractérisée par une brusque augmentation
initiale jusqu'à une valeur maximale, suivie d'une décroissance linéaire jusqu'à une valeur minimale, et se
terminant par une brusque augmentation pour revenir à la pression acoustique initiale
Voir Figure 2.
Légende
t temps
P pression acoustique
Figure 2 — Onde en N du bruit d'un projectile supersonique
à 1 m du point d'émission sur la trajectoire du projectile
2 © ISO 2006 – Tous droits réservés
3.4
durée
T
c
durée mesurée entre deux augmentations de pression de l'onde en N
NOTE 1 La durée est exprimée en secondes (s).
NOTE 2 Du fait des effets acoustiques non linéaires, la durée, T , de l'onde en N le long du trajet du son variera.
c
3.5
fréquence caractéristique
f
c
inverse de la durée, T
c
f =
c
T
c
NOTE La fréquence caractéristique est exprimée en hertz (Hz).
3.6
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
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.